ЭЛЕМЕНТ ГЛУШИТЕЛЯ ШУМА КОЧЕТОВА Российский патент 2014 года по МПК F16L55/33 

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному и низкочастотному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Наиболее близким к изобретению является элемент глушителя шума по патенту №2412402, F16L 55/02, 1970 г. (прототип), состоящий из сетчатого корпуса, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку.

Недостатком известного решения является то, что оно обеспечивает шумоглушение преимущественно на высоких частотах, что не позволяет использовать их в помещениях, где необходимо широкополосное шумоглушение, включающее низкие и инфразвуковые частоты.

Технический результат - улучшение акустических характеристик в области низких, средних и высоких частот.

Это достигается тем, что в элементе глушителя шума, состоящем из корпуса с откидной крышкой, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку, стенки корпуса образованы звукопоглощающей конструкцией, выполненной в виде трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.

На фиг.1 изображен элемент глушителя шума, на фиг.2 - звукопоглощающая конструкция.

Элемент глушителя шума (фиг.1) состоит из корпуса 1 с откидной крышкой 4, заполненного звукопоглощающим материалом 2, помещенным в защитную оболочку 3.

Стенки корпуса 1 образованы звукопоглощающей конструкцией (фиг.2), выполненной в виде гладкой 5 и перфорированной 6 поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 7, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 5, второй слой 8, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 7.

Прерывистый звукопоглощающий слой 8, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 7, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 10 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 10), параллельных гладкой 5 и перфорированной 6 поверхностям, которые жестко связаны с гладкой поверхностью 5 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 11, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 5, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 10 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошной профилированный слой 7 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 9 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 9 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 8.

Третий слой 12 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 5 и 6, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 12 расположен между первым, более жестким, слоем 7 и перфорированной поверхностью 6 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 7 применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 8 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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.

Материал перфорированной поверхности 6 может быть выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 6, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Элемент глушителя шума работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 6 и третий слой 8 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, попадает на прерывистый звукопоглощающий слой 8, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 7, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 7 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук - на мягкий звукопоглотитель 8. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собой модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя.

Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранного возбуждения стенок корпуса и, косвенно, внутренних объемов воздуха. За счет большого декремента затухания в материале возникает поглощение звуковой энергии при диссипации. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собой 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.

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному и низкочастотному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. В элементе глушителя шума, состоящем из корпуса с откидной крышкой, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку, стенки корпуса образованы звукопоглощающей конструкцией, выполненной в виде трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента. Технический результат - улучшение акустических характеристик в области низких, средних и высоких частот. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Элемент глушителя шума, состоящий из корпуса с откидной крышкой, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку, отличающийся тем, что стенки корпуса образованы звукопоглощающей конструкцией, выполненной в виде трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.

2. Элемент глушителя шума по п.1, отличающийся тем, что прерывистый звукопоглощающий слой, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней, параллельных гладкой и перфорированной поверхностям, которые жестко связаны с гладкой поверхностью посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень и стягивающего его винтом.

3. Элемент глушителя шума по п.1, отличающийся тем, что сплошной профилированный слой звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой.

4. Элемент глушителя шума по п.1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0.9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий.

5. Элемент глушителя шума по п.1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 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 вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.

6. Элемент глушителя шума по п.1, отличающийся тем, что материал перфорированной поверхности выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».