РЕЗОНАНСНЫЙ ЗВУКОПОГЛОТИТЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК E04B1/82 

Изобретение относится к средствам снижения шума на промышленных и транспортных объектах.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является штучный звукопоглотитель по патенту РФ №2485256 [1], содержащий жесткий перфорированный каркас, внутри которого размещен звукопоглощающий материал, каркас выполнен из нижней части конической формы с крышкой и верхней части цилиндрической формы, которая крепится к крышке нижней части перфорированного каркаса посредством вибродемпфирующей прокладки, позволяющей демпфировать высокочастотные колебания, при этом к верхней части цилиндрического перфорированного каркаса шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку производственного помещения, а полости нижней и верхней частей перфорированного каркаса заполнены звукопоглощающими материалами различной плотности, причем вокруг верхней части цилиндрической формы перфорированного каркаса расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент штучного поглотителя, выполненный в виде цилиндрической винтовой пружины из плотного негорючего звукопоглощающего материала.

Недостатками этого штучного звукопоглотителя является сравнительно невысокая эффективность шумоподавления на низких и средних частотах из-за отсутствия объемных полостей для резонаторов Гельмгольца и полостей, заполненных звукопоглотителем, т.е. поглотителей различной плотности.

Технический результат - повышение эффективности шумоглушения на высоких частотах путем введения в штучный звукопоглотитель объемных полостей для резонаторов Гельмгольца, которые повышают эффективность на высоких частотах.

Это достигается тем, что в резонансном звукопоглотителе, содержащем жесткий каркас из верхней, активной, части и нижней, реактивной, части, реактивная часть выполнена в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров, полости которых снабжены отверстиями разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, а опорные диски, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть жесткого каркаса звукопоглотителя, при этом верхняя, активная, часть выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней и нижней частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, а вокруг перфорированной цилиндрической обечайки расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку и опирающейся в опорный диск, соединенный с реактивной частью звукопоглотителя.

На чертеже показана схема резонансного звукопоглотителя.

Резонансный звукопоглотитель содержит жесткий каркас из верхней, активной, части 1 и нижней, реактивной, части 4, выполненной в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров 8, 9 и 11, полости которых снабжены отверстиями 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца. Опорные диски 13 и 14, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть 4 жесткого каркаса звукопоглотителя.

Верхняя, активная, часть 1 выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки 2 с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом. Соединение верхней 1 и нижней 4 частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 5, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки 2 шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку помещения.

Вокруг перфорированной цилиндрической обечайки 2 расположен, по крайней мере, один винтовой звукопоглощающий элемент 3, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку 2 и опирающейся в опорный диск 6, соединенный с реактивной частью 4 звукопоглотителя.

Винтовой звукопоглощающий элемент 3 выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость (на чертеже не показано), при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями, заполнено звукопоглощающим материалом (на чертеже не показано) с плотностью, меньшей, чем у винтового звукопоглощающего элемента 3.

Реактивная часть 4, выполненная в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров 8, 9 и 11, полости которых снабжены отверстиями 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, заключена в акустически прозрачную сферическую оболочку 15, выполненную в виде легкого перфорированного каркаса, внутренняя полость которого облицована звукопроницаемым материалом, а полость между сферической оболочкой 15 и внешним резонансным цилиндром 9 заполнена звукопоглотителем 16, при этом сферическая оболочка 15 закреплена своей верхней частью на опорном диске 14, соединяющим верхние торцы цилиндров 8, 9 и 11.

Возможен вариант, когда отверстия 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющие функции горловин резонатора Гельмгольца, расположенные в резонансных цилиндрах 8, 9 и 11, снабжены втулками, соединяющими полости резонансных цилиндров с внешней поверхностью сферической оболочки 15.

Резонансный звукопоглотитель работает следующим образом.

Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах, взаимодействуют со звукопоглощающим материалом винтового звукопоглощающего элемента 3, расположенным в верхней, активной, части 1 каркаса, а также в перфорированной цилиндрической обечайке 2, при этом происходит снижение шума на низких, средних и высоких частотах соответственно.

Соединение верхней 1 и нижней 4 частей каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 5 позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных воздушными полостями резонансных цилиндров 8, 9 и 11, полости которых снабжены отверстиями 7, 10, 12 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, для гашения шума в заданной полосе частот, при этом для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы полостей резонансных цилиндров 8, 9 и 11 выбирают для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 3 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.

Изобретение относится к средствам снижения шума на промышленных и транспортных объектах. Устройство содержит жесткий каркас из верхней, активной, части и нижней, реактивной, части. Реактивная часть выполнена в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров, полости которых снабжены отверстиями разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, а опорные диски, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть жесткого каркаса звукопоглотителя. Верхняя, активная, часть выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки с перфорированной крышкой и сплошным основанием. Полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом. Соединение верхней и нижней частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента. К перфорированной крышке цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту. Вокруг перфорированной цилиндрической обечайки расположен, по крайней мере один винтовой звукопоглощающий элемент, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку и опирающейся в опорный диск, соединенный с реактивной частью звукопоглотителя. Реактивная часть заключена в акустически прозрачную сферическую оболочку. Полость между сферической оболочкой и внешним цилиндром заполнена звукопоглотителем. Повышается эффективность шумоглушения на высоких частотах путем введения в штучный звукопоглотитель объемных полостей для резонаторов Гельмгольца, которые повышают эффективность на высоких частотах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Резонансный звукопоглотитель, содержащий жесткий каркас из верхней, активной, части и нижней, реактивной, части, реактивная часть выполнена в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров, полости которых снабжены отверстиями разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, а опорные диски, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть жесткого каркаса звукопоглотителя, при этом верхняя, активная, часть выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом, а соединение верхней и нижней частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, а вокруг перфорированной цилиндрической обечайки расположен, по крайней мере один, винтовой звукопоглощающий элемент, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку и опирающейся в опорный диск, соединенный с реактивной частью звукопоглотителя, при этом винтовой звукопоглощающий элемент выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость, при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями заполнено звукопоглощающим материалом с плотностью, меньшей, чем у винтового звукопоглощающего элемента, отличающийся тем, что реактивная часть, выполненная в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров, полости которых снабжены отверстиями разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, заключена в акустически прозрачную сферическую оболочку, выполненную в виде легкого перфорированного каркаса, внутренняя полость которого облицована звукопроницаемым материалом, а полость между сферической оболочкой и внешним резонансным цилиндром заполнена звукопоглотителем, при этом сферическая оболочка закреплена своей верхней частью на опорном диске, соединяющем верхние торцы цилиндров.

2. Резонансный звукопоглотитель по п. 1, отличающийся тем, что отверстия разного диаметра, выполняющие функции горловин резонатора Гельмгольца, расположенные в резонансных цилиндрах, снабжены втулками, соединяющими полости резонансных цилиндров с внешней поверхностью сферической оболочки.