ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК E04B1/84 

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является звукопоглощающий элемент, применяемый в качестве облицовки производственных помещений, известный из патента РФ №2463412 (прототип).

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет наличия пустот между слоями, где отсутствует поглощение звука между слоями звукопоглотителя.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом.

Это достигается тем, что в звукопоглощающем элементе, содержащем гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, последняя состоит из 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 изображена схема звукопоглощающего элемента, на фиг.2 и 3 - варианты звукопоглощающего элемента.

Звукопоглощающий элемент (фиг.1) выполнен в виде гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 3, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 1, второй слой 4, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 3.

Прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепится с помощью стержней 6 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 6), параллельных гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностям, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 1 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 7, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 1, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 6 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошной профилированный слой 3 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 5 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 5 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 4.

Третий слой 8 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 1 и 2, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 8 расположен между первым, более жестким, слоем 3 и перфорированной поверхностью 2 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 3 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 MПa, прочность на изгиб в пределах 10…20 MПa, например пеноалюминия.

В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 4 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 2 может быть выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 2, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».

Звукопоглощающий элемент как вариант (фиг.2) может быть выполнен в виде гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция сложной формы, представляющая собой чередование сплошных участков 13 и пустотелых участков 12. Сплошные участки 13 в свою очередь образованы гладкими призматическими поверхностями 10, закрепленными к гладкой 1 поверхности, и двумя связанными с ними призматическими поверхностями, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую поверхность 11, причем вершины зубьев обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной 2 поверхности. К гладкой 1 поверхности стены прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы 9.

Звукопоглощающий элемент как вариант (фиг.3) может быть выполнен в виде гладкой 1 и перфорированной 2 поверхностей, между которыми расположен слой 14 звукопоглощающего материала сложной формы, представляющей собой чередование сплошных участков 14 и пустотелых участков 18. Пустотелые участки 17 образованы призматическими поверхностями 15 и 16, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, причем вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей 15 и 16, при этом ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 1 и перфорированной 2 стенках.

Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 2 и третий слой 8 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, падает на прерывистый звукопоглощающий слой 4, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 3, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 3 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук на мягкий звукопоглотитель 4. Здесь осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою 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. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности 2 принимается равным или более 0,25.

Изобретение относится к промышленной акустике, и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях. Звукопоглощающий элемент содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, которая состоит из трех слоев звукопоглощающего материала. Первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности. Второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя. 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. Изобретение позволяет повысить эффективность шумоглушения и надежность конструкции в целом. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Звукопоглощающий элемент, содержащий гладкую и перфорированную поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, отличающийся тем, что многослойная звукопоглощающая конструкция состоит из 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. Звукопоглощающий элемент 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. Звукопоглощающий элемент 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. Звукопоглощающий элемент 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. Звукопоглощающий элемент 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. Звукопоглощающий элемент 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 конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден».

7. Звукопоглощающий элемент по п.1, отличающийся тем, что стены облицованы звукопоглощающими конструкциями, содержащими гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположена звукопоглощающая конструкция сложной формы, представляющая собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем сплошные участки в свою очередь образованы гладкими призматическими поверхностями, закрепленными к гладкой поверхности стены, и двумя связанными с ними призматическими поверхностями, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую поверхность, причем вершины зубьев обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной поверхности звукопоглощающей конструкции, а к гладкой поверхности стены прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы.

8. Звукопоглощающий элемент по п.1, отличающийся тем, что содержит гладкую 1 и перфорированную 2 стенки, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, причем пустотелые участки образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру, причем вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, при этом ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой и перфорированной стенках.