ЭЛЕМЕНТ ИЗ ПЕНОПЛАСТА ДЛЯ ЗВУКОИЗОЛЯЦИИ ПОЛОСТЕЙ Российский патент 2000 года по МПК B61D17/18 G10K11/16 E04B1/82 

Изобретение относится к элементу из пенопласта для звукоизоляции полостей, в частности, профилей из металла или пластмассы, полученных непрерывным прессованием, который перед вводом в полость заваривают в сжатом состоянии в воздухонепроницаемую пленку таким образом, чтобы он мог быть вставлен в саму полость через отверстие в полости, причем после ввода в полость путем открывания пленки при доступе воздуха элемент из пенопласта расширяется с получением формы, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками полости.

В области единиц рельсового подвижного состава, из соображений экологии и экономии, большое значение придается более легким конструкциям, поэтому для строительства единиц рельсового подвижного состава все больше и больше применяются легкие (облегченные) строительные материалы. Для кузовов вагонов единиц рельсового подвижного состава очень подходят профили из легких металлов, полученные непрерывным прессованием, в частности, из алюминиевых материалов. При применении таких профилей, полученных непрерывным прессованием, недостатком является возникновение шумов. Алюминиевые профили, полученные непрерывным прессованием, акустически являются почти незвукоизолированными, то есть в соответствующих кузовах вагонов волны, возбужденные изгибом, затухают очень медленно и могут распространяться, практически, неизменными по всей структуре. Это приводит к дребезжанию кузовов вагонов. Кроме того, у двустенных элементов конструкций, например у вышеназванных профилей, полученных непрерывным прессованием, при определенных частотах происходят прорывы в звукоизоляции. Этот феномен называется совмещенным прорывом. У сдвоенных алюминиевых профилей, полученных непрерывным прессованием, с толщиной перемычки от 2 до 5 мм и расстоянием перемычек - обычно от 20 до 70 мм, эти прорывы лежат в более высокой области слышимости и действуют поэтому очень отрицательно на характеристику звукоизоляции.

Для устранения дребезжания таких профилей, полученных непрерывным прессованием, известно нанесение тяжелых пленок из битума или пластмассы на наружную стенку полостей у профилей, полученных непрерывным прессованием, путем разбрызгивания, натягивания или наклеивания.

В автомобилестроении известно, что для исключения воздушного шума, например, свистящих шумов и т.п. в полостях, вблизи опор осей, применяются элементы из пенопласта, состоящие из пеноматериала, наклеиваемого на картон. Перед вводом в звукоизолируемую полость элемент из пенопласта сжимают и заваривают в воздухонепроницаемую пленку. В этом сжатом состоянии элемент из пенопласта легко вставляется в саму полость через отверстие в полости. После ввода в полость путем открывания пленки (например, разрывом или прокалыванием) осуществляется доступ воздуха таким образом, что элемент из пенопласта расширяется в форме, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками полости. Известный элемент из пенопласта подходит не только для звукоизоляции от воздушного шума, но и для звукоизоляции от шума, распространяющегося в твердых телах, то есть годится для устранения дребезжания. (WO 9311001)
Исходя из этого, в основу изобретения положена задача создания элемента из пенопласта вышеуказанного типа, который подходит для звукоизоляции от звуковых феноменов, возникающих в полостях, в частности, профилей из металла или пластмассы, полученных непрерывным прессованием.

Для решения этой задачи предлагается элемент из пенопласта для звукоизоляции с признаками пункта 1 формулы изобретения. За счет выполнения элемента из пенопласта согласно изобретению в виде, по меньшей мере, двухслойной структуры вспененного материала (сэндвичного вспененного материала) с пружинящим слоем и, по меньшей мере, одним тяжелым слоем, расположенным на пружинном слое, становится возможным устранение дребезжания профилей, полученных непрерывным прессованием из металла или пластмассы, в частности, из легкого металла. Во встроенном, расширенном состоянии элемента из пенопласта оба тяжелых слоя, преимущественно, по плоскости прилегают к профилю из легкого металла. Легкий пенистый материал пружинного слоя с определенным давлением прижимает, по меньшей мере, один тяжелый слой к стенкам полости, подлежащей звукоизоляции. Приложение давления к тяжелому слою посредством пружинящего слоя основано на превышении размеров элемента из пенопласта по сравнению со звукоизолируемой полостью в направлении расширения элемента из пенопласта. Таким образом, по меньшей мере, один тяжелый слой элемента из пенопласта согласно изобретению находится в непосредственном контакте с профилем из легкого металла, полученного непрерывным прессованием, и следует за каждым движением колебания профиля. Эти колебания воспринимаются элементом из пенопласта частично в тяжелом слое и частично - посредством передачи в пружинящий слой и превращаются в тепло. В идеальном случае энергия колебаний может уничтожаться вследствие колебаний в противофазе обоих наружных слоев легкого металла. За счет размещения элемента из пенопласта согласно изобретению в звукоизолируемой полости сопротивление потоку в полости повышается, благодаря чему при звукоизоляции может также уменьшаться вышеописанный совмещенный прорыв.

Путем повышения сопротивления потоку оказывается также препятствие термической конвекционной передаче. Благодаря этому появляется возможность значительно уменьшить размеры термического изолирующего слоя внутри вагона, что позволяет экономить материал и расходы.

Другие предпочтительные формы выполнения изобретения описаны в подпунктах формулы изобретения.

Изобретение поясняется более подробно с помощью примера выполнения, показанного на чертеже.

На фиг. 1 схематически изображен элемент из пенопласта согласно изобретению в сжатом состоянии;
на фиг. 2 - элемент из пенопласта, показанный на фиг. 1, но в расширенном состоянии;
на фиг. 3 - размещение элемента из пенопласта согласно изобретению в полости профиля из легкого металла, полученного непрерывным прессованием.

На фиг. 1 в схематическом изображении представлено поперечное сечение элемента 10 из пенопласта согласно изобретению. Элемент 10 из пенопласта включает в себя пружинящий слой 11 и два тяжелых слоя 12, размещенных на противоположных сторонах пружинящего слоя 11. Пружинящий слой 11 состоит, в частности, из мягкого пенистого полиуретана, тяжелые слои 12 состоят, в частности, из полиуретанового хлопьевидного комбинированного пенопласта.

Элемент 10 из пенопласта согласно изобретению представлен на фиг. 1 в сжатой форме и заварен в воздухонепроницаемую пленку 13. Путем открывания полости 13, например, разрыванием или прокалыванием, воздух может проходить внутрь пленки 13, вследствие чего трехслойная пенопластовая структура элемента 10 из пенопласта согласно изобретению расширяется. Это расширенное состояние 10' также схематически показано на фиг. 2. Расширение элемента 10 из пенопласта осуществляется при этом в направлении, показанном на чертеже двойной стрелкой.

Как показано на фиг. 1 и 2, в первую очередь расширяется пружинящий слой 11, состоящий из мягкого пенопласта, в то время, как оба тяжелых слоя 12 из хлопьевидного комбинированного пенопласта, нанесенных на пружинящий слой, расширяются лишь незначительно. Тяжелые слои 12 из хлопьевидного пенопласта имеют очень плотную структуру, вследствие чего они, практически, не могут сжиматься. Мягкий пенопласт пружинящего слоя 11, наоборот, имеет по сравнению с ними структуру с открытыми ячейками, которая в большей степени может сдавливаться и сжиматься. Это сжатое состояние сохраняется путем заваривания в воздухонепроницаемую пленку 13, и только после открывания пленки 13 пружинящий слой 12 в результате поступления воздуха приобретает свой первоначальный размер и форму.

Объемный вес хлопьевидного комбинированного пенопласта тяжелых слоев 12 составляет приблизительно от 100 до 700 кг/м³, предпочтительно от 300 до 400 кг/м³. Объемный вес мягкого пенопласта пружинящего слоя 11 составляет приблизительно от 10 до 80 кг/м³, предпочтительно от 40 до 60 кг/м³. Толщина толстых слоев 12 составляет приблизительно от 2 до 10 мм, предпочтительно от 4 до 5 мм. Толщина пружинящего слоя 11 выбирается в зависимости от размеров звукоизолируемой полости. Обычно толщина пружинящего слоя 11 составляет от 5 до 15 мм в сжатом состоянии (фиг. 1) и приблизительно от 50 до 70 мм в расширенном состоянии (фиг. 2).

Воздухонепроницаемая пленка 13 представляет собой предпочтительно диффузионно-плотную полиэтиленовую многослойную пленку, ее толщина составляет приблизительно от 50 до 300 мкм.

Для изготовления элемента из пенопласта согласно изобретению, наклеивают друг на друга полосы пенопласта для пружинящего слоя и тяжелых слоев и укладывают в воздухонепроницаемую пленку, имеющую, в частности, форму мешка. Затем элемент из пенопласта, находящийся в воздухонепроницаемом мешке, сжимается путем приложения давления снаружи. Полость внутри пленки вакуумируется и пленка заваривается, в результате чего сохраняется сжатое состояние элемента из пенопласта.

На фиг. 3 в схематическом, перспективном изображении показан профиль 20, полученный непрерывным прессованием, с полостью 22. Вдоль узкой стороны 24 профиля 20 имеются отверстия 21, ведущие в полость 22. Через эти отверстия 21 вводятся элементы 10 из пенопласта для звукоизоляции полости 22. Элементы 10 из пенопласта согласно изобретению в сжатом состоянии имеют удлиненную форму в виде полосы. Элементы 10 из пенопласта по стрелке, обозначенной на чертеже, вводятся через отверстия 21 в полость 22 таким образом, что тяжелые слои 12 располагаются параллельно обеим продольным сторонам 22 профиля 20, ограничивающим полость 22. В сжатом состоянии элементы 10 из пенопласта являются более узкими, чем толщина d профиля 20 и чем отверстия в свету, что позволяет легко вставить их через отверстия 21.

Как только элемент 10 из пенопласта введен в полость 22, воздухонепроницаемая пленка 12 открывается. Это можно сделать, разорвав или проколов ее. Предпочтительным является выполнение на пленке 13 средства для облегчения открывания пленки 13, более подробно не описываемого. Это может быть, например, нить для разрыва, приваренная к пленке, или т.п.

После открывания пленки 13 воздух поступает в полость, охваченную пленкой 13, и пружинящий слой 11 элемента 10 из пенопласта расширяется таким образом, что тяжелые слои 12 элемента 10 из пенопласта прижимаются к боковым стенкам 23 профиля 20, ограничивающим полость 22. Пружинящий слой 11 имеет поэтому такие размеры, что его толщина в расширенном состоянии соответствует, по меньшей мере, толщине d полости 22 профиля 20.

Тяжелые слои 12 из хлопьевидного комбинированного пенопласта в готовом, установленном на место элементе 10 из пенопласта, прилегают, преимущественно, по плоскости к боковым стенкам 23 профиля 20, изготовленного из легкого металла, таким образом, что колебательные движения профиля передаются на тяжелые слои и передаются ими частично к пружинящему слою 11. Как тяжелый слой 12, так и пружинящий слой 11 воспринимают колебания и преобразуют их в тепло. Благодаря этому, согласно изобретению может осуществляться предотвращение дребезжания, то есть звукоизоляция от возникающего в профиле звука, распространяющегося в твердых телах.

Кроме того, благодаря элементу 10 из пенопласта согласно изобретению в полости 22 профиля повышается сопротивление потоку, вследствие чего в значительной мере уменьшается совмещенный прорыв при звукоизоляции. Кроме того, за счет повышения сопротивления потоку предотвращается термическая конвекционная передача. Хорошие термические изолирующие свойства легкого пенопласта пружинящего слоя 11 (теплопроводность при 20^oC: ~0,040 Вт/мК), помимо всего прочего, снижает теплообмен снаружи внутрь и обратно.

Вышеописанный и показанный на чертеже пример выполнения элемента из пенопласта согласно изобретению относится к структуре пенопласта с преимущественно прямоугольным поперечным сечением. Применение таких прямоугольных поперечных сечений на практике является идеальным случаем, так как элементы из пенопласта должны подгоняться к геометрии полости, имеющейся у применяемого профиля. Поэтому на практике элементы из пенопласта имеют чаще преимущественно трапециевидное поперечное сечение. Точно так же возможны элементы из пенопласта с треугольным поперечным сечением. Изготовление и применение элементов из пенопласта согласно изобретению с такими поперечными сечениями, соответствует вышеупомянутому изготовлению и применению на примере прямоугольного поперечного сечения. При этом не обязательно, чтобы имелось два тяжелых слоя, расположенных на противоположных сторонах пружинящего слоя. Более того, возможно применение только одного тяжелого слоя, например, с треугольным поперечным сечением. Точно так же возможно нанесение тяжелых слоев с двух, граничащих друг с другом, сторон пружинящего слоя с треугольным или трапециевидным поперечным сечением.

Изобретение относится к средствам для звукоизоляции. Элемент (10) из пенопласта для звукоизоляции полостей, сваренный в сжатом состоянии в воздухонепроницаемую пленку для обеспечения ввода в полость (22) через отверстие (21), выполнен с возможностью расширения с получением формы, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками полости (22), после ввода в нее путем открывания пленки при доступе воздуха, и содержит пружинящий слой (11), состоящий, в частности, из полиуретанового мягкого пенопласта, и, по меньшей мере, один тяжелый слой (12), состоящий из полиуретанового хлопьевидного комбинированного пенопласта. По меньшей мере один тяжелый слой (12) наложен на пружинящий слой (11) и в расширенном состоянии (10) элемента (10) из пенопласта, поджимаемый пружинящим слоем (11), прилегает преимущественно по всей поверхности к стенкам (23) полости (22). Элемент (10) может иметь два тяжелых слоя (12), размещенных на противоположных сторонах пружинящего слоя (11). Объемный вес тяжелого слоя (12) составляет приблизительно от 100 до 700 кг/м³. Объемный вес пружинящего слоя (11) составляет приблизительно от 10 до 80 кг/м³. Воздухонепроницаемая пленка выполнена в виде диффузионно-плотной полиэтиленовой многослойной пленки, толщина которой составляет от 50 до 300 мкм, и снабжена средством для открывания или закрывания. Изобретение повышает эффективность. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Элемент из пенопласта для звукоизоляции полостей, в частности, у полученных непрерывным прессованием профилей из металла или пластмассы, сваренный перед вводом в полость (22) в сжатом состоянии в воздухонепроницаемую пленку (13) для обеспечения ввода в полость (22) через отверстие (21), причем элемент (10) из пенопласта выполнен с возможностью расширения с получением формы, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками полости (22), после ввода в полость (22) путем открывания пленки (13) при доступе воздуха, отличающийся тем, что элемент (10) из пенопласта содержит пружинящий слой (11), состоящий, в частности, из полиуретанового мягкого пенопласта, и, по меньшей мере, один тяжелый слой (12), состоящий из полиуретанового хлопьевидного комбинированного пенопласта, причем, по меньшей мере, один тяжелый слой (12) наложен на пружинящий слой (11) и в расширенном состоянии (10') элемента (10) из пенопласта, поджимаемый пружинящим слоем (11), прилегает преимущественно по всей поверхности к стенкам (23) полости (22). 2. Элемент из пенопласта по п.1, отличающийся тем, что он имеет два тяжелых слоя (12). 3. Элемент из пенопласта по п.2, отличающийся тем, что тяжелые слои (12) размещены на противоположных сторонах пружинящего слоя (11). 4. Элемент из пенопласта по любому из предыдущих пп.1 - 3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один тяжелый слой (12) имеет объемный вес приблизительно от 100 до 700 кг/м³. 5. Элемент из пенопласта по п.4, отличающийся тем, что объемный вес, по меньшей мере, одного тяжелого слоя (12) составляет приблизительно от 300 до 400 кг/м³. 6. Элемент из пенопласта по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что объемный вес пружинящего слоя (11) составляет приблизительно от 10 до 80 кг/м³. 7. Элемент из пенопласта по п.6, отличающийся тем, что объемный вес пружинящего слоя (11) составляет приблизительно от 40 до 60 кг/м³. 8. Элемент из пенопласта по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что воздухонепроницаемая пленка (13) выполнена в виде диффузионно-плотной полиэтиленовой многослойной пленки. 9. Элемент из пенопласта по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что толщина пленки (13) составляет от 50 до 300 мкм. 10. Элемент из пенопласта по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что пленка (13) снабжена средством для открывания или закрывания.