ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЦЕХА
SOUND ABSORBING DESIGN OF SHOP

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении производственного оборудования методом звукопоглощения.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является шумопоглощающая панель по а.с. СССР №348755, кл. F01N 1/04, 1970 г. [1], содержащая перфорированную стенку и звукопоглощающий слой, в котором со стороны стенки выполнены пирамидальные ячейки с вершинами, обращенными внутрь слоя.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет частичного отражения звуковых волн от звукопоглотителя, а также сравнительно узкий (исключительно высокие частоты) диапазон шумоглушения.
Технический результат - повышение эффективности шумопоглощения за счет расширения частотного диапазона и вторичного поглощения звуковых волн, отраженных от звукопоглотителя.
1
2
Это достигается тем, что звукопоглощающая конструкция цеха, содержащая профилированную и перфорированную стенки, между которыми размещен слой звукопоглощающего материала, причем одна из стенок выполнена гладкой, а звукопоглощающий материал расположен в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, а другой, мягкий, выполнен прерывистым и расположен под поверхностями первого слоя, звукопоглощающие устройства производственного помещения содержат каркас, оконные, дверные проемы, проемы для размещения светильников и акустические ограждения, содержащие гладкую и перфорированную стенки, между которыми размещен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, а другой, мягкий, выполнен прерывистым в виде прерывистых звукопоглотителей и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, сплошной профилированный слой звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, а прерывистый звукопоглотитель, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя, выполнен в форме тел вращения, например сферы, эллипсоида, конуса, усеченного конуса, и закреплен на перфорированной стенке с помощью штырей, один конец которых жестко закреплен на перфорированной стенке, а другой выполнен заостренным и расположен в теле прерывистых звукопоглотителей, а элементы звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием содержат каркас, подвешиваемый за крючья, например, на тросах либо непосредственно крепящийся к жесткой стенке или потолку производственного помещения, причем каркас выполнен по форме в виде двух кубических поверхностей, одна из которых - внешняя - выполнена перфорированной, а другая - внутренняя - акустически прозрачной, причем звукопоглощающий материал, обернутый сетчатой капроновой тканью, расположен в промежутке между каркасами, которые соединены между собой посредством резонансных вставок и разного диаметра отверстий, а внутренняя полость разделена перегородкой на две резонансные полости, одна из которых может быть заполнена звукопоглотителем, причем в резонансных вставках могут быть размещены светильники с электропитанием, а заполнение выполнено звукопоглощающим негорючим материалом, например винипором, стекловолокном, с защитным слоем из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглотителя, отличается тем, что отношение отношения (H/W) параметров производственного помещения к толщине H акустического ограждения лежит в оптимальном интервале величин 0,0007…0,006, а отношение отношения (H/W) высоты помещения к его ширине к отношению (H/R) толщины элемента звукопоглотителя к его высоте подвеса лежит в оптимальном интервале величин 0,27…0,68.
На фиг.1 изображена схема помещения, на фиг.2 - конструкция звукопоглощающего акустического ограждения помещения, на фиг.3 - конструкция элемента звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием.
Звукопоглощающие устройства производственного помещения содержат каркас цеха (не показан), оконные 2 и 8, дверные 9 проемы, проемы 5 для размещения светильников и акустические ограждения 1, 3, 4, 10, 12 (фиг.1). Акустическое ограждение (фиг.2), содержит гладкую 13 и перфорированную 14 стенки, между которыми размещен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий 15, выполнен сплошным и профилированным, а другой, мягкий 16, выполнен прерывистым в виде прерывистых звукопоглотителей и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 15.
Сплошной профилированный слой 15 звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения. Прерывистый звукопоглотитель 16, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 15, выполнен в форме тел вращения, например сферы, эллипсоида, конуса, усеченного конуса, и крепится на перфорированной стенке 14 с помощью штырей 17, один конец которых жестко закреплен на перфорированной стенке 14, а другой выполнен заостренным и расположен в теле прерывистых звукопоглотителей 16.
Элемент звукопоглотителя (фиг.3) над наиболее шумным технологическим оборудованием состоит из жесткого каркаса 18, подвешиваемого за крючья на тросах 19 к потолку 20 производственного здания. Каркас выполнен по форме в виде двух кубических поверхностей, одна из которых - внешняя 18 - выполнена перфорированной, а другая - внутренняя 21 - акустически прозрачной, причем звукопоглощающий материал 22, обернутый сетчатой капроновой тканью, расположен в промежутке между каркасами, которые соединены между собой посредством резонансных вставок 23 и 24 разного диаметра отверстий 25 и 26, а внутренняя полость разделена перегородкой 27 на две резонансные полости 28 и 29, одна из которых может быть заполнена звукопоглотителем. В резонансных вставках 23 могут быть размещены светильники 30 с электропитанием (не показано). Заполнение осуществляют звукопоглощающим негорючим материалом (например, винипором, стекловолокном) с защитным слоем из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглотителя.
Звукопоглощающие устройства производственного помещения работают следующим образом. Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют следующим образом. Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, пройдя через перфорированную стенку 14 акустических ограждений 1, 3, 4, 10, 12, попадает на слои мягкого звукопоглощающего материала 16 (например, выполненного из базальтового или стеклянного волокна), который выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 15. 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. Коэффициент перфорации перфорированной стенки принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.
Элемент звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием работает следующим образом. Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем 22 полостями. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных полостями 28 и 29. Различные объемы резонансных полостей служат для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот.
Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем 22, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей 29 увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения.
Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки штучного звукопоглотителя на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.
Предложенное авторами техническое решение является эффективным средством для борьбы с шумом в производственных цехах текстильной и других отраслей народного хозяйства.