ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОМЕЩЕНИЙ
SOUND-ABSORBING ELEMENTS OF PREMISES

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 шумопоглощагощая панель по а.с. СССР N348755, 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.
Это достигается тем, что в звукопоглощающих элементах помещения, содержащих 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 элементы помещения содержат каркас, оконные, дверные проемы, проемы для размещения светильников и акустические ограждения, выполненные в виде жестких и перфорированных стенок, между которыми расположен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным, сложного профиля, состоящего из наклонных граней, направленных вниз и соединенных с горизонтальными гранями, в которых выполнены резонансные отверстия, а другой, мягкий, выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя, причем сплошной профилированный слой звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения.
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 элементы помещения содержат каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 2 и 8, дверные 9 проемы, проемы 5 для размещения светильников и акустические ограждения 1, 3, 4, 10, 12 (фиг.1). Акустические ограждения (фиг.2), выполненные в виде жестких 13 и перфорированных стенок 14, между которыми расположен звукопоглощающий материал, расположенный в два слоя, один из которых, более жесткий 20, выполнен сплошным и профилированным, сложного профиля, состоящего из наклонных граней 15 и 17, направленных вниз и соединенных с горизонтальными гранями 18, в которых выполнены резонансные отверстия 19, а другой, мягкий 16, выполнен прерывистым и расположен под звукоотражающими поверхностями первого слоя 20.
Сплошной профилированный слой 20 звукопоглощающего материала выполнен из материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения.
Элементы 6 и 7 звукопоглотителя над наиболее шумным технологическим оборудованием 11 содержат каркас 21, подвешиваемый за крючья 22, например, на тросах (на чертеже не показано), либо непосредственно крепящийся к жесткой стенке или потолку производственного помещения. Каркас 21 покрыт с наружной стороны фольгой, препятствующей осаждению пыли. К днищу 23 каркаса с внутренней стороны жестко крепится реактивная резонансная вставка 24, разделенная перегородками 25 и 27, с отверстиями 26 и 28, выполняющими функции горловин резонаторов Гельмгольца, установленных в данном случае последовательно. Активная часть элементов звукопоглотителя представляет собой заполненную звукопоглощающим материалом 29 полость между каркасом 21 и вставкой 24. Заполнение осуществляют звукопоглощающим негорючим материалом (например, винипором, стекловолокном) с защитным слоем 30 из стеклоткани, предотвращающим выпадение звукопоглощающего материала. Форма каркаса 21 и вставки 24 может быть любой (например, круглой или многогранной формы), а сам каркас 21 может быть выполнен перфорированным для увеличения поверхности звукопоглощения.
Оборудование 11 установлено на виброизолирующие опоры (на чертеже не показано), оконные проемы 2, 8 содержат вакуумные звукоизолирующие стеклопакеты, а в качестве звукопоглощающего материала акустических ограждений помещения и элементов звукопоглотителей используется металлокерамика со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45%, или используется элемент в виде послойной и перекрестной намотки из пористых нитей, намотанных на акустически прозрачный каркас, например проволочный каркас (на чертеже не показано) или элемент из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например металлопоролона или камня-ракушечника (на чертеже не показно).
Звукопоглощающие элементы помещений 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 20. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою 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 Э3-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.
Элементы 6 и 7 звукопоглотителя с реактивными и активными элементами работают следующим образом. Звукопоглощение на низких и средних частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных полостями в резонансной вставке 24 с горловинами резонаторов в виде отверстий 26 и 28. 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 29 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет выполнения этих полостей наклонными увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения. Резонансные полости также могут полностью или частично заполняться звукопоглотителем в зависимости от требуемого частотного диапазона шумоподавления.
Преимуществом предлагаемого изобретения является его универсальность применения для различных производственных помещений, имеющих самые разнообразные шумовые характеристики. При этом следует отметить относительную легкость настройки акустической панели на требуемый частотный диапазон шумоподавления и его экономически обоснованную эффективность (имеется в виду снижение шума до санитарно-гигиенических норм). Кроме того, покрытие корпусных деталей фольгой препятствует осаждению пыли на акустические ограждения, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает ее пожаробезопасной.
Предложенная авторами конструкция звукопоглощающих элементов помещения является эффективным способом борьбы с производственными шумами.