RU2657543C2

RU2657543C2 - Acoustic enclosure

Info

Publication number: RU2657543C2
Application number: RU2015133219A
Authority: RU
Inventors: Мария Михайловна Стареева
Original assignee: Мария Михайловна Стареева
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2018-06-14
Also published as: RU2015133219A3; RU2015133219A

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to industrial acoustics, particularly, to broadband noise suppression, and can be used in all branches of the national economy in noise suppression of production equipment by sound absorption method. Acoustic enclosure contains a smooth and perforated surfaces, between which a multi-layer sound-absorbing structure is placed. Enclosure is made in the form of a rigid and perforated walls, between which there are two layers: sound-reflecting layer adjoining rigid wall, and sound-absorbing layer, adjoining perforated wall. Herewith a layer of the sound-reflecting material is made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect the sound waves that fall in all directions. Perforated wall has the following perforation characteristics: holes diameter – 3÷7 mm, perforation percentage 10 %÷15 %, wherein the shape of the apertures can be made in the form of apertures of a circular, triangular, square, rectangular or diamond-shaped profile, herewith in case of non-circular holes, the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon should be considered as the nominal diameter. As sound-absorbing material, a porous noise-absorbing material is used, and porous mineral piece materials also can be used, herewith the surface of fibrous absorbents is treated with special porous air-permeable paints, for example "Acutex T", or covered with air-permeable fabrics or non-woven fabrics, for example "Lutrasil".

EFFECT: improving the efficiency of noise suppression by expanding the frequency range and secondary absorption of sound waves reflected from the absorber.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной акустике.The invention relates to industrial acoustics.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является ограждение акустическое патенту РФ N 2344489, кл. F01N 1/04, [прототип], содержащее перфорированную стенку и звукопоглощающий слой, в котором со стороны стенки выполнены пирамидальные ячейки с вершинами, обращенными внутрь слоя.The closest technical solution to the technical nature and the achieved result is acoustic fencing RF patent N 2344489, class. F01N 1/04, [prototype], comprising a perforated wall and a sound-absorbing layer in which pyramidal cells with vertices facing the inside of the layer are made on the side of the wall.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет частичного отражения звуковых волн от звукопоглотителя, а также сравнительно узкий (исключительно высокие частоты) диапазон шумоглушения.The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of sound attenuation due to the partial reflection of sound waves from the sound absorber, as well as the relatively narrow (exceptionally high frequencies) range of sound attenuation.

Технический результат - повышение эффективности шумопоглощения за счет расширения частотного диапазона и вторичного поглощения звуковых волн, отраженных от звукопоглотителя.The technical result is an increase in the efficiency of sound absorption due to the expansion of the frequency range and the secondary absorption of sound waves reflected from the sound absorber.

Это достигается тем, что в ограждении акустическом, содержащем профилированную и перфорированную стенки, между которыми размещен слой звукопоглощающего материала, причем одна из стенок выполнена гладкой, а звукопоглощающий материал расположен в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, а другой, мягкий, выполнен прерывистым и расположен под поверхностями первого слоя, звукопоглощающие элементы помещения содержат каркас, оконные, дверные проемы, проемы для размещения светильников и акустические ограждения, выполненные в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным сложного профиля, состоящего из наклонных граней, направленных вниз и соединенных с горизонтальными гранями, а другой, мягкий, выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя, причем сплошной профилированный слой звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, а элементы прерывистого слоя выполнены в виде конуса, многогранной пирамиды или фигуры вращения, образованной кривой n-го порядка.This is achieved by the fact that in an acoustic enclosure containing profiled and perforated walls, between which a layer of sound-absorbing material is placed, one of the walls being made smooth, and the sound-absorbing material located in two layers, one of which is more rigid, is made solid and shaped, and another, soft, made intermittently and located under the surfaces of the first layer, the sound-absorbing elements of the room contain a frame, window, doorways, openings for luminaires and acoustic ogres expectations made in the form of rigid and perforated walls, between which is a sound-absorbing material located in two layers, one of which is more rigid, made solid and profiled with a complex profile consisting of inclined faces directed downward and connected to horizontal faces, and the other soft, made intermittently and located under the sound-reflecting surfaces of the first layer, and a continuous profiled layer of sound-absorbing material is made of a material with a reflection coefficient there is more sound than the sound absorption coefficient, and the elements of the discontinuous layer are made in the form of a cone, a polyhedral pyramid, or a rotation figure formed by an nth-order curve.

На фиг. 1 изображена схема помещения, на фиг. 2 - конструкция акустического ограждения помещения, на фиг. 3 - вариант конструкции акустического ограждения.In FIG. 1 shows a diagram of the room, in FIG. 2 - design of the acoustic enclosure of the room, in FIG. 3 is an embodiment of an acoustic fence.

Ограждение акустическое помещения содержат каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 2 и 8, дверные 9 проемы, проемы 5 для размещения светильников и акустические ограждения 1, 3, 4, 10, 12 (фиг. 1). Акустические ограждения (фиг. 2) выполнены в виде жестких 13 и перфорированных стенок 14, между которыми расположен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий 20, выполнен сплошным и профилированным сложного профиля, состоящего из наклонных граней 15 и 17, направленных вниз и соединенных с горизонтальными гранями 18 (или в виде конических поверхностей). Между гранями 15, 17, 18 и слоем 20 с одной стороны и жесткой стенкой 13 расположен звукопоглощающий материал 19, имеющий более высокий коэффициент звукопоглощения по сравнению со слоем 16, который выполнен прерывистым, например в виде конуса, который расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 20. Сплошной профилированный слой 20 звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения.The acoustic enclosure of the premises contains the frame of the workshop (not shown in the drawing), window 2 and 8, door 9 openings, openings 5 for placing fixtures and acoustic fences 1, 3, 4, 10, 12 (Fig. 1). Acoustic fencing (Fig. 2) is made in the form of rigid 13 and perforated walls 14, between which there is a sound-absorbing material located in two layers, one of which, more rigid 20, is solid and profiled with a complex profile consisting of inclined faces 15 and 17 directed downward and connected to horizontal faces 18 (or in the form of conical surfaces). Between the faces 15, 17, 18 and the layer 20 on one side and the rigid wall 13 is a sound-absorbing material 19 having a higher sound absorption coefficient compared to the layer 16, which is made intermittent, for example in the form of a cone, which is located under the sound-reflecting surfaces of the first layer 20 The continuous profiled layer 20 of sound-absorbing material is made of a material in which the reflection coefficient of sound is greater than the coefficient of sound absorption.

Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры (на чертеже не показано), оконные проемы 2 и 8 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а в качестве звукопоглощающего материала акустических ограждений помещения и элементов звукопоглотителей используется металлокерамика со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45%, или используется элемент в виде послойной и перекрестной намотки из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас (на чертеже не показано) или элемент из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например металлопоролона или камня-ракушечника (на чертеже не показано).Equipment 11 is installed on vibration-isolating supports (not shown in the drawing), window openings 2 and 8 contain vacuum soundproofing double-glazed windows, and metal ceramics with a degree of porosity in the optimal range of 30 to 45% are used as sound-absorbing material for acoustic fencing of the room and sound absorbing elements: 30 ... 45% , or an element is used in the form of a layered and cross winding of porous threads wound on an acoustically transparent frame, for example a wire frame (not shown o) or an element made of a rigid porous noise-absorbing material, for example, metal foam or a shell rock (not shown in the drawing).

Предложенное акустическое ограждение обеспечивает оптимальное снижение шума при следующих параметрах:The proposed acoustic fence provides optimal noise reduction with the following parameters:

а=H/W=0,2…0,4; b=D/W=3,0…5,0, где Н - высота, W - ширина, D - длина помещения;a = H / W = 0.2 ... 0.4; b = D / W = 3.0 ... 5.0, where H is the height, W is the width, D is the length of the room;

a/H₁=0,004…0,005; b/H₂=0,1…0,15, где H₁ - толщина акустического ограждения, Н₂ - расстояние от гладкой стенки помещения до первого составного слоя звукопоглощающего материала;a / H ₁ = 0.004 ... 0.005; b / H ₂ = 0.1 ... 0.15, where H ₁ is the thickness of the acoustic fence, H ₂ is the distance from the smooth wall of the room to the first composite layer of sound-absorbing material;

H₁/H₂=1,2…1,35; d/H₂=0,6…1,25; t/d=2,5…4,5; где H₁ - толщина акустического ограждения, Н₂ - расстояние от гладкой стенки помещения до первого составного слоя звукопоглощающего материала, d - максимальный диаметр тел вращения прерывистого звукопоглотителя, расположенного в фокусе составного первого слоя, t - шаг расположения тел вращения.H ₁ / H ₂ = 1.2 ... 1.35; d / H ₂ = 0.6 ... 1.25; t / d = 2.5 ... 4.5; where H ₁ is the thickness of the acoustic fence, H ₂ is the distance from the smooth wall of the room to the first composite layer of sound-absorbing material, d is the maximum diameter of the rotation bodies of the intermittent sound absorber located at the focus of the composite first layer, t is the step of the location of the rotation bodies.

Ограждение акустическое помещения работает следующим образом.Fencing acoustic room works as follows.

Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют следующим образом. Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 14 акустических ограждений 1, 3, 4, 10, 12 попадает на слои мягкого звукопоглощающего материала 16 (например, выполненного из базальтового или стеклянного волокна), который выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 20. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например, типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой. Часть звуковой энергии отражается от более жесткой профилированной поверхности 20 и попадает, фокусируясь, на слои мягкого звукопоглощающего материала 16, выполненного прерывистым, элементы которого выполнены в виде конуса, многогранной пирамиды или фигуры вращения, образованной кривой n-го порядка.Sound waves propagating in the production room interact as follows. The sound energy from the equipment 11 located in the room, passing through the perforated wall 14 of the acoustic fences 1, 3, 4, 10, 12, enters the layers of soft sound-absorbing material 16 (for example, made of basalt or glass fiber), which is intermittent and located under the sound-reflecting surfaces of the first layer 20. The transition of sound energy into heat (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of the sound absorber, which are a model of Helmholtz resonators, where energy losses occur due to friction, which fluctuates with the excitation frequency, the mass of air located in the cavity of the resonator against the walls of the mouth itself, which has the form of a branched network of pores of a sound absorber. The perforation coefficient of the perforated wall is taken to be equal to or more than 0.25. To prevent the eruption of a soft sound absorber, a fiberglass fabric, for example, of the EZ-100 type, is located between the sound absorber and the perforated wall. Part of the sound energy is reflected from the stiffer profiled surface 20 and falls, focusing, onto the layers of soft sound-absorbing material 16 made intermittently, the elements of which are made in the form of a cone, a multifaceted pyramid, or a rotation figure formed by an nth-order curve.

Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки акустической панели на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, покрытие корпусных деталей фольгой препятствует осаждению пыли на акустические ограждения, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает ее пожаробезопасной.An advantage of the invention is its versatility of application for various production facilities having a wide variety of noise characteristics. In this case, it should be noted the relative ease of tuning the acoustic panel to the required frequency range of noise reduction and its economically feasible efficiency (meaning reducing noise to sanitary standards). In addition, coating the body parts with foil prevents the deposition of dust on acoustic fencing, and the implementation of a sound absorber from non-combustible materials makes it fireproof.

Возможен вариант, когда ограждение акустическое выполнено в виде жесткой 21 и перфорированной 24 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 22, прилегающий к жесткой стенке 21, и звукопоглощающий слой 23, прилегающий к перфорированной стенке 24. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 23 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».It is possible that the acoustic fence is made in the form of a rigid 21 and perforated 24 walls, between which two layers are located: a sound-reflecting layer 22 adjacent to the rigid wall 21, and a sound-absorbing layer 23 adjacent to the perforated wall 24. The layer of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of evenly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and a perforated wall has the following perforation parameters: second - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and according to the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes, the maximum diameter should be considered as a conditional diameter circle inscribed in a polygon. As sound-absorbing material of layer 23, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75-type basalt wool or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene can be used. The surface of the fibrous sound absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T), or covered with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

В качестве звукопоглощающего материала может быть использован пористый шумопоглощающий материала, например пеноалюминий, или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%, или металлопоролон, или материал в виде спрессованной крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,3…2,5 мм, а также могут быть использованы пористые минеральные штучные материалы, например пемза, вермикулит, каолин, шлаки с цементом или другим вяжущим, или синтетические волокна, при этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex Т, или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом.As a sound-absorbing material, a porous sound-absorbing material can be used, for example, foam aluminum, or cermets, or a shell rock with a degree of porosity in the range of optimal values: 30–45%, or metal foam, or a material in the form of pressed crumbs from solid vibration-damping materials, for example, elastomer, polyurethane, or plastic compound such as “Agate”, “Anti-Vibrate”, “Shvim”, moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm, and poros can also be used mineral piece materials, such as pumice, vermiculite, kaolin, slag with cement or other binder, or synthetic fibers, while the surface of the fibrous absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through, such as Acutex T, or covered with breathable fabrics or non-woven materials, e.g. Lutrasil.

В качестве материала звукоотражающего слоя 22 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.As the material of the sound-reflecting layer 22, sound-insulating boards based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ can be used.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 24 попадает на слой 23 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 22 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению.Sound energy from equipment located in the room, or other object that emits intense noise, passing through the perforated wall 24 enters the layer 23 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then to the layer 22 of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, again directing them to sound-absorbing material for secondary absorption and dissipation of sound energy. In fibrous absorbers, the dissipation of the energy of air vibrations and its transformation into heat occurs at several physical levels. Firstly, due to the viscosity of the air, and there is a lot of it in the interfiber space, the oscillation of air particles inside the absorber leads to friction.

Claims

An acoustic enclosure containing a smooth and perforated surface, between which a multilayer sound-absorbing structure is placed, characterized in that it is made in the form of a rigid and perforated wall, between which there are two layers: a sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall, and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated the wall, while the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of evenly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting falling sound waves in all directions, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and the shape of the holes can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or diamond shape, in the case of non-circular holes, the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon should be considered as a conditional diameter, and a porous noise-absorbing material, such as foam, is used as a sound-absorbing material blue, or cermets, or limestone with a degree of porosity in the range of optimal values 30–45%, or metal foam, or a material in the form of compressed crumbs from solid vibration-damping materials, such as elastomer, polyurethane or plastic compound like “Agate”, “Anti-vibration ”,“ Shvim ”, moreover, the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values of 0.3 ... 2.5 mm, and porous mineral piece materials, for example pumice, vermiculite, kaolin, slag with cement or another binder, or synthetic can also be used fiber, while the surface of the fibrous absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through, such as Acutex T, or coated with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.