ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩЕЕ ОГРАЖДЕНИЕ С СИСТЕМОЙ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
SOUNDPROOFING ENCLOSURE WITH VIBRATION ISOLATION SYSTEM

Изобретение относится к звукоизоляции оборудования со средствами широкополосного шумоглушения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический кожух для оборудования по патенту РФ №2311286 (прототип), содержащий корпус и расположенные внутри него демпфирующие элементы, а также шумопоглощающую вставку со звукопоглощающим материалом.
Недостатком известных устройств является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет отсутствия глушителей шума в отверстиях кожуха, предназначенных для соблюдения теплового баланса.
Технический результат - повышение эффективности глушения шума.
3
1
2
1
2
Это достигается тем, что в звукоизолирующем ограждении с системой виброизоляции, выполненным в форме прямоугольного параллелепипеда, охватывающего технологическое оборудование, технологическое оборудование установлено на по крайней мере четыре виброизолирующие опоры, которые базируются на перекрытии здания, при этом между основанием технологического оборудования и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполнен зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования к звукоизолирующему ограждению, причем в звукоизолирующем ограждении выполнены вентиляционные каналы для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки вентиляционных каналов обработаны звукопоглощающим материалом и акустически прозрачным материалом типа «повиден», при этом на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения закреплен звукопоглощающий элемент в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция, которая выполнена сложной формы и представляет собой чередование сплошных участков и пустотелых участков, при этом сплошные участки образованы гладкими призматическими поверхностями, расположенными перпендикулярно гладкой и перфорированной поверхностям и закрепленными к гладкой поверхности, а также двумя связанными с ними и наклонными, относительно гладких призматических поверхностей, поверхностями сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую или волнистую, а к гладкой поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы, например, в виде тетраэдров, при этом в качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5... 10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий, или минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен, а 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», а пустотелые участки заполнены звукопоглощающим материалом, например строительно-монтажной пеной, виброизолятор системы виброизоляции, на которой установлено технологическое оборудование, базирующееся на перекрытии здания, содержит корпус и упругий элемент из эластомера, корпус выполнен в виде квадратного основания, к которому присоединен фиксирующий элемент с цилиндрической втулкой посредством полых заклепок, а крышка корпуса выполнена из соединенных между собой соосно посредством круглой перегородки двух цилиндрических втулок, а упругий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей своей внутренней поверхностью упругий элемент цилиндрической формы, который может быть выполнен из эластомера или из проволочного переплетения типа путанки, причем упругий элемент расположен между основанием и крышкой корпуса соосно цилиндрическим втулкам, при этом отношение жесткости внешнего упругого элемента C к жесткости C внутреннего упругого элемента находится в оптимальном соотношении величин C/C=1,5…3,0.
На фиг. 1 представлена схема звукоизолирующего ограждения с системой виброизоляции, на фиг. 2 - схема звукопоглощающего элемента, закрепленного на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения, на фиг. 3, 4 - схема варианта виброизолятора одной из четырех виброизолирующих опор 3 и 4 системы виброизоляции, на которой установлено технологическое оборудование 1, базирующееся на перекрытии 5 здания, на фиг. 5 - схема варианта виброизолятора одной из четырех виброизолирующих опор 12, 13 системы виброизоляции звукоизолирующего ограждения 6.
Звукоизолирующее ограждение (фиг. 1) с системой виброизоляции предназначено для его установки на виброакустически активное технологическое оборудование 1 путем укрытия. Охватывающее технологическое оборудование 1 звукоизолирующее ограждение 6 установлено на перекрытии 5 здания посредством по крайней мере четырех виброизолирующих опор 12 и 13, выполненных из упругого материала, например мягкой резины, полиуретана. Звукоизолирующее ограждение 6 облицовано с внутренней стороны звукопоглощающим элементом 7 (фиг. 2) и имеет форму прямоугольного параллелепипеда с вырезом в его нижней грани под основание 2 технологического оборудования 1. Основание 2 технологического оборудования 1 установлено на по крайней мере четыре виброизолирующие опоры 3 и 4, которые базируются на перекрытии 5 производственного здания, при этом между основанием 2 технологического оборудования 1 и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполнен зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования 1 к звукоизолирующему ограждению 6. В звукоизолирующем ограждении 6 выполнены вентиляционные каналы 8 и 9 для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки 10 вентиляционных каналов 8 и 9 обработаны звукопоглощающим материалом 11 и акустически прозрачным материалом типа «повиден». Расчет требуемой звукоизоляции кожуха, как негерметичного ограждения, дБ, проводят по следующей зависимости:
,
кож.тр
si
o
м
i
i
2
2
2
где R - требуемая звукоизоляция кожуха, дБ, R - средняя звукоизоляция сплошной части ограждений i-го кожуха, дБ;  - реверберационный коэффициент звукопоглощения внутри i-го кожуха; где α - реверберационный коэффициент звукопоглощения для ограждений без звукопоглощающего материала; α - реверберационный коэффициент звукопоглощения звукопоглощающего материала;  - площадь нанесения звукопоглощающего материала, м, τ - энергетический коэффициент прохождения звука через глушитель технологического отверстия (для простого отверстия τ=1, причем простым отверстием считается отверстие без глушителя шума, как в нашем случае);  - суммарная площадь технологических отверстий для i-го кожуха машины, м;  - суммарная площадь сплошной части ограждения, м.
На фиг. 2 изображена схема звукопоглощающего элемента 7, закрепленного на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения 6.
Звукопоглощающий элемент содержит гладкую 14 и перфорированную 15 поверхности, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция. Звукопоглощающая конструкция выполнена сложной формы и представляет собой чередование сплошных участков 16 и пустотелых участков 17. Сплошные участки 16 в свою очередь образованы гладкими призматическими поверхностями 18, расположенными перпендикулярно гладкой 14 и перфорированной 15 поверхностям и закрепленными к гладкой 14 поверхности, а также двумя связанными с ними и наклонными, относительно гладких призматических поверхностей 18, поверхностями 19 сложной формы, имеющими с одной стороны гладкую поверхность, а с другой стороны зубчатую или волнистую или образованную сферическими участками форму (на чертеже не показано) поверхность, причем вершины зубьев или выступов обращены внутрь этих поверхностей, а сами поверхности закреплены на перфорированной 15 поверхности. К гладкой 14 поверхности прикреплены рельефные звукопоглощающие элементы 20, например, в виде тетраэдров.
3
В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий, или минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая ваты типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.
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». Пустотелые участки 17 заполнены звукопоглощающим материалом, например строительно-монтажной пеной.
Звукопоглощающий элемент 7 работает следующим образом.
Звуковая энергия от технологического оборудования 1, пройдя через слой перфорированной поверхности 15 и слой 17 звукопоглощающего элемента, выполненный из вспененного звукопоглощающего материала (строительно-монтажной пены), падает на звукопоглощающие слои 16, 19, 20, где происходит рассеивание звуковой энергии за счет перехода ее 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. Коэффициент перфорации перфорированной поверхности принимается равным или более 0,25.
На фиг. 3, 4 представлен общий вид виброизолятора одной из четырех виброизолирующих опор 3 и 4 системы виброизоляции, на которой установлено технологическое оборудование 1, базирующееся на перекрытии 5 здания.
1
2
1
2
Виброизолятор (фиг. 3, 4) содержит корпус, выполненный в виде квадратного основания 21, к которому присоединен фиксирующий элемент с цилиндрической втулкой 22 посредством полых заклепок 23. Крышка корпуса выполнена из соединенных между собой соосно посредством круглой перегородки 28 двух цилиндрических втулок 24 и 25. Упругий элемент выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины 27, охватывающей своей внутренней поверхностью упругий элемент 26 цилиндрической формы, который может быть выполнен из эластомера или из проволочного переплетения типа путанки. Упругий элемент расположен между основанием 21 и крышкой корпуса 24 соосно цилиндрическим втулкам 22, 24, 25. Отношение жесткости C внешнего упругого элемента 27 к жесткости C внутреннего упругого элемента 26 находится в оптимальном соотношении величин С/С=1,5…3,0.
Виброизолятор работает следующим образом.
При колебаниях технологического оборудования 1, установленного на перекрытии 5 здания, упругие элементы 26 и 27 воспринимают вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытие 5 здания. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей внутреннего упругого элемента коническим позволяет обеспечить равнопрочность и экономичность эластомера.
На фиг. 5 представлен виброизолятор одной из четырех виброизолирующих опор 12, 13 системы виброизоляции звукоизолирующего ограждения 6.
Виброизолятор (фиг. 5) содержит упругий элемент из эластомера 30, который выполнен в виде двух оппозитно расположенных фланцев верхнего 31 и нижнего 32, связанных между собой внешней 30 и внутренней 29 боковыми поверхностями, причем верхний и нижний фланцы выполнены в виде колец, причем на поверхности верхнего выполнены установочные отверстия 33, а внутренний диаметр кольца у нижнего фланца меньше, чем у верхнего. Внешняя 30 и внутренняя 29 боковые поверхности выполнены гиперболическими в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, а отношение высоты виброизолятора h к диаметру D опорной поверхности эластомера находится в оптимальном соотношении величин h/D=0,45…1,55.
Виброизолятор работает следующим образом.
При колебаниях звукоизолирующего ограждения 6 упругий элемент 30 воспринимает вертикальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на перекрытие 5 здания. Горизонтальные колебания гасятся за счет нестесненного расположения упругого элемента, что дает ему определенную степень свободы колебаний в горизонтальной плоскости. Выполнение профиля боковых поверхностей эластомера гиперболическим в виде бруса равного сопротивления, имеющего постоянную жесткость в осевом и поперечном направлениях, позволяет обеспечить равнопрочность, равночастотность и экономичность резины (эластомера). За счет оппозитного расположения фланцев 31 и 32 упрощается монтаж и эксплуатация системы виброизоляции в целом.
Звукоизолирующее ограждение с системой виброизоляции работает следующим образом.
Звукоизолирующий кожух 6 (фиг. 1) устанавливают на перекрытии 5 здания посредством по крайней мере четырех виброизолирующих опор 12 и 13, выполненных из упругого материала, например мягкой резины, полиуретана, или виброизоляторов (фиг. 4). Звукоизолирующее ограждение 6 облицовывают (закрепляют на нем) с внутренней стороны звукопоглощающим элементом 7 (фиг. 2). Звукоизолирующее ограждение 6 выполняют по форме в виде прямоугольного параллелепипеда с вырезом в его нижней грани под основание 2 технологического оборудования 1. Основание 2 технологического оборудования 1 устанавливают на по крайней мере четыре виброизолирующие опоры 3 и 4 (фиг. 3), которые базируют на перекрытии 5 производственного здания, при этом между основанием 2 технологического оборудования 1 и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполняют зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования 1 к звукоизолирующему ограждению 6. В звукоизолирующем ограждении 6 выполняют вентиляционные каналы 8 и 9 для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки 10 вентиляционных каналов 8 и 9 обрабатывают звукопоглощающим материалом 11 и акустически прозрачным материалом типа «повиден».
Звукопоглощающий элемент 7 закрепляют на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения 6 и выполняют в виде гладкой 14 и перфорированной 15 поверхностей, между которыми размещают многослойную звукопоглощающую конструкцию.