ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ КОЧЕТОВА Российский патент 2015 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, выполненном в виде гладкой отражающей поверхности, расположенной посередине элемента и разделяющей его на две симметричных части: верхнюю и нижнюю, каждая из которых состоит из перфорированных поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первые слои, более жесткие, выполнены сплошными и профилированными и закреплены на гладкой поверхности, вторые слои, более мягкие чем первые, выполнены прерывистыми и расположены в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев, прерывистые звукопоглощающие слои, расположенные в фокусе сплошных профилированных слоев, выполнены в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепятся с помощью стержней, параллельных гладкой и перфорированными поверхностями, которые жестко связанны 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 стержни и стягивающего их винтами.

На чертеже изображена схема звукопоглощающего элемента.

Звукопоглощающий элемент выполнен в виде гладкой отражающей поверхности 1, расположенной посередине элемента и разделяющей его на две симметричных части: верхнюю и нижнюю, каждая из которых состоит из соответственно перфорированных 2 и 9 поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первые слои 3 и 10, более жесткие, выполнены сплошными и профилированными и закреплены на гладкой поверхности 1, вторые слои 4 и 14, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев соответственно 3 и 10.

Прерывистые звукопоглощающие слои 4 и 14, расположенные в фокусе сплошных профилированных слоев 3 и 10, выполнены в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепятся с помощью стержней соответственно 6 и 13, параллельных гладкой 1 и перфорированным 2 поверхностям 2 и 9, которые жестко связанны с гладкой поверхностью 1 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 7 и 11, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 1, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержни 6 и 13 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).

Сплошные профилированные слои 3 и 10 звукопоглощающего элемента выполнены из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 5 и 12 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 5 и 12 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 4 и 14.

Третьи слои 8 и 15 звукопоглощающего элемента выполнены из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 1 и 2 и 9, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третьи слои 8 и 15 расположены между первыми, более жесткими слоями 3 и 10 и перфорированными поверхностями 2 и 9 звукопоглощающего элемента.

В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 3 применен материал на основе алюминесодержащих 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 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 стекло-войлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

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».

Вибропоглощающий материал «Агат» - пластическая масса, состоящая из пластифицированного поливинилхлорида, нитрильного каучука и наполнителя (Химические товары, Справочник, том III, издательство «Химия», Москва, 1971 г., с. 414, под редакцией Машинской Н.И.).

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. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения и надежности конструкции в целом. В звукопоглощающем элементе, выполненном в виде гладкой отражающей поверхности, расположенной посередине элемента и разделяющей его на две симметричные части: верхнюю и нижнюю, каждая из которых состоит из перфорированных поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первые слои, более жесткие, выполнены сплошными и профилированными и закреплены на гладкой поверхности, вторые слои, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены в фокусе звукоотражающих поверхностей первых слоев, прерывистые звукопоглощающие слои, расположенные в фокусе сплошных профилированных слоев, выполнены в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепятся с помощью стержней, параллельных гладкой и перфорированным 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 стержни и стягивающего их винтами. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Звукопоглощающий элемент, выполненный в виде гладкой отражающей поверхности, расположенной посередине элемента и разделяющей его на две симметричных части: верхнюю и нижнюю, каждая из которых состоит из перфорированных поверхностей, между которыми размещена звукопоглощающая конструкция, состоящая из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первые слои, более жесткие, выполнены сплошными и профилированными и закреплены на гладкой поверхности, вторые слои, более мягкие, чем первые, выполнены прерывистыми и расположены в фокусе звукоотражающей поверхности первых слоев, прерывистые звукопоглощающие слои, расположенные в фокусе сплошных профилированных слоев, выполнены в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения, и крепятся с помощью стержней, параллельных гладкой и перфорированным 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 стержни и стягивающего их винтами, отличающийся тем, что третьи слои звукопоглощающего элемента выполнены из вспененного звукопоглощающего материала, расположены между первыми, более жесткими слоями, и перфорированными поверхностями звукопоглощающего элемента.

2. 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.

3. Звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя применен материал на основе алюминесодержащих 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.

4. 3вукопоглощающий 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 ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.

5. Звукопоглощающий элемент по п. 1, отличающийся тем, что материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».