ЭЛЕМЕНТ ГЛУШИТЕЛЯ ШУМА КОЧЕТОВА
ELEMENT OF NOISE MUFFLER BY KOCHETOV

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному и низкочастотному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
Наиболее близким к изобретению является элемент глушителя шума по патенту №2412402, F16L 55/02, 1970 г. (прототип), состоящий из сетчатого корпуса, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку.
Недостатком известного решения является то, что оно обеспечивает шумоглушение преимущественно на высоких частотах, что не позволяет использовать их в помещениях, где необходимо широкополосное шумоглушение, включающее низкие и инфразвуковые частоты.
Технический результат - улучшение акустических характеристик в области низких, средних и высоких частот.
Это достигается тем, что в элементе глушителя шума, состоящем из корпуса с откидной крышкой, заполненного звукопоглощающим материалом, помещенным в защитную оболочку, стенки корпуса образованы звукопоглощающей конструкцией, выполненной в виде трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким, слоем и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.
На фиг.1 изображен элемент глушителя шума, на фиг.2 - звукопоглощающая конструкция.
Элемент глушителя шума (фиг.1) состоит из корпуса 1 с откидной крышкой 4, заполненного звукопоглощающим материалом 2, помещенным в защитную оболочку 3.
Стенки корпуса 1 образованы звукопоглощающей конструкцией (фиг.2), выполненной в виде гладкой 5 и перфорированной 6 поверхностей, между которыми размещен звукопоглотитель, состоящий из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой 7, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности 5, второй слой 8, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя 7.
Прерывистый звукопоглощающий слой 8, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 7, выполнен в форме тел вращения, например в виде шаров, эллипсоидов вращения и крепится с помощью стержней 10 (на чертеже показано сечение с одним стержнем 10), параллельных гладкой 5 и перфорированной 6 поверхностям, которые жестко связаны с гладкой поверхностью 5 посредством вертикальных, перпендикулярных к ним, крепежных элементов, например в виде пластин 11, один конец которых жестко закреплен на гладкой поверхности 5, а второй выполнен в виде хомута, охватывающего стержень 10 и стягивающего его винтом (на чертеже не показано).
Сплошной профилированный слой 7 звукопоглощающего элемента выполнен из более жесткого звукопоглощающего материала, у которого коэффициент отражения звука больше, чем коэффициент звукопоглощения, причем профили 9 образованы сферическими поверхностями, соединенными между собой таким образом, что в целом каждый из профилей 9 образует цельный куполообразный профиль, фокусирующий отраженный звук на один и тот же мягкий прерывистый звукопоглощающий слой 8.
Третий слой 12 звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, который повышает звукоизолирующие свойства конструкции в целом, за счет заполнения пустот, образованных слоями 5 и 6, а также увеличивает надежность конструкции в целом при установке ее на оборудовании, работающем в условиях с повышенными ударными и вибрационными нагрузками. Третий слой 12 расположен между первым, более жестким, слоем 7 и перфорированной поверхностью 6 звукопоглощающего элемента.
3
В качестве звукопоглощающего материала первого, более жесткого, слоя 7 применен материал на основе алюминийсодержащих 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.
В качестве звукопоглощающего материала второго, более мягкого, слоя 8 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 стекловойлоком, или вспененный полимер, например полиэтилен или полипропилен.
Материал перфорированной поверхности 6 может быть выполнен из твердых декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности 6, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкции, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Элемент глушителя шума работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 6 и третий слой 8 звукопоглощающего элемента, выполненного из вспененного звукопоглощающего материала, попадает на прерывистый звукопоглощающий слой 8, расположенный в фокусе сплошного профилированного слоя 7, где происходит первичное рассеивание звуковой энергии. Затем звуковая энергия попадает на сплошной профилированный слой 7 из звукопоглощающего материала, образованного сферическими поверхностями, образующими цельный куполообразный профиль, и фокусирующий отраженный звук - на мягкий звукопоглотитель 8. Здесь осуществляется переход звуковой энергии 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.
Низкочастотное звукопоглощение осуществляется за счет мембранного возбуждения стенок корпуса и, косвенно, внутренних объемов воздуха. За счет большого декремента затухания в материале возникает поглощение звуковой энергии при диссипации. 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.