ВАКУУМНАЯ ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Вакуумная звукоизолирующая конструкция относится к средствам борьбы с шумом на пути его распространения путем его звукоизоляции и может найти применение в качестве звукоизолирующих панелей при создании ограждающих конструкций, а также в машиностроении.
Известна вакуумная теплоизоляция, выполненная в виде герметичной оболочки, внутри которой могут быть использованы пенополистирол или пенополиуретан. А в вакуумных упаковочных пакетах герметичная оболочка выполнена из полимерной пленки (Вакуумная теплоизоляция и перспективы ее использования в строительстве. Сайт в Интернете: URL: http://libraru.stroit.ru/articles/vakkum/index.html от 12.07.2014 г.).
Применение полимерных материалов и пленок в вакуумной теплоизоляции ограничено сроком их эксплуатации из-за деструкции полимеров со временем, термической деструкции и газовыделения, что приводит к снижению степени вакуумирования. Полимерные пленки и пленки с металлическим напылением алюминия газопроницаемы. Если все это оправдано для использования в вакуумных упаковочных пакетах, то для звукоизолирующих панелей срок эксплуатации должен составлять десяток лет, как это реализуется сейчас. Для вакуумной теплоизоляции применяется очень тонкая металлическая фольга, так как увеличение толщины фольги увеличивает теплопроводность. Из-за разных требований к теплоизолирующим и звукоизолирующим панелям, приведенные в источнике сведения по теплоизоляции и отсутствие конкретных конструкций, не позволяет применить их для звукоизоляции.
Известна вакуумная звукоизолирующая панель с максимальной звукоизоляцией (патент РФ №2083775, кл. E04B 1/82, 1997 г.). Панель имеет герметичный корпус из фторопласта, в котором замурована металлическая арматура с внутренней полостью для ее вакуумирования. Корпус снаружи имеет звукоизолирующие прокладки. На несущей конструкции закреплены магниты, полярность и напряженность магнитного поля подобраны так, что отсутствует контакт корпуса с несущими конструкциями. Арматура корпуса является обмоткой электромагнита, входящего в его состав. Это и обеспечивает отсутствие контакта корпуса с несущими конструкциями. Звукоизолирующая панель представляет интерес в части повышения степени звукоизоляции, но она имеет существенные недостатки, затрудняющие ее внедрение. К ним следует отнести сложность самой конструкции из-за наличия в ней электромагнитов или постоянных магнитов, фторопластового герметичного корпуса, в котором замурована металлическая арматура. Можно представить, сколько потребуется электромагнитов, фторопластовых корпусов с замурованной металлической арматурой для звукоизоляции, например, кинозала. Данная панель очень дорогостоящая и сложна в изготовлении из-за изготовления фторопластового корпуса с внутренней полостью для герметизации и замурованной арматурой. Это ограничивает также изготовление панелей больших габаритов.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является а.с. №1270251, кл. E04B 1/82 «Звукоизолирующий элемент», который взят нами за прототип. Звукоизолирующий элемент включает две стенки с размещенной между ними по периметру упругой прокладки с возможностью вакуумирования внутреннего пространства. Стенки выполнены в виде части сферы с выпуклостью наружу, где между стенками и прокладкой размещены виброизолирующие опоры, соединенные жестко со стенками металлических рамок. При создании вакуума в полости между стенками внешнее давление прижимает стенки друг к другу. Так как разряженный воздух плохо передает звук, это и повышает звукоизолирующую способность элемента. А сферические части стенок с выпуклостью наружу повышают звукоизолирующую способность элемента в области низких частот. Однако звукоизолирующий элемент имеет ряд недостатков. Сферическая форма частей стенок с выпуклостью наружу ограничивает применение этого элемента из-за неизвестности его крепления к несущим конструкциям. Отсутствие цельности корпуса (составной) будет со временем снижать герметичность и звукоизоляцию. Звукоизолирующий элемент сложен в изготовлении из-за необходимости формования стенок в виде частей сферы определенной толщины и требует значительных затрат на изготовление.
Решаемая техническая задача - повышение звукоизоляции вакуумной конструкции, упрощение ее конструкции, снижение стоимости изготовления и возможности изготовления разных по форме вакуумных звукоизолирующих конструкций.
Решаемая техническая задача в вакуумной звукоизолирующей конструкции, включающая ограничительный элемент с образованием внутреннего пространства для вакуумирования достигается тем, что ограничительный элемент выполнен в виде герметичной оболочки из металлической фольги или резиноподобного материала или получена непосредственным нанесением герметизирующего материала на заполнитель, внутри которой размещен формообразующий и звукоизолирующий заполнитель, выполненный из пенометалла или пористого композитного материала, или трехслойной панели с сотовым заполнителем с разным содержанием открытых и закрытых пор или ячеек.
Задача также достигается тем, что формообразующий и звукоизолирующий заполнитель изготовлен формованием в оснастке или соединением из отдельных составных частей или механической обработкой.
На фиг. 1 представлен общий вид вакуумной звукоизолирующей конструкции; на фиг. 2 - вакуумная звукоизолирующая конструкция с сотовым заполнителем; на фиг. 3 - формообразующий и звукоизолирующий заполнитель полученный формованием в оснастке; на фиг. 4, 5 - заполнитель, состоящий из отдельных составных частей; на фиг. 6 - заполнитель получен механической обработкой заготовки; на фиг. 7 - соединение двух вакуумных конструкций между собой. В примере конкретной реализации вакуумная звукоизолирующая конструкция включает ограничительный элемент в виде герметичной оболочки 1, выполненной из металлической фольги, внутри которой размещен формообразующий и звукоизолирующий заполнитель 2 с открытыми порами 3. Герметичность конструкции обеспечивается сварным соединением 4 (фиг. 1). Формообразующий и звукоизолирующий заполнитель выполнен из пенометалла или пористого композитного материала, или трехслойной панели с сотовым заполнителем (фиг. 2). Герметичная оболочка выполнена из металлической фольги 5 или резиноподобного материала или получена непосредственным нанесением герметизирующего материала на заполнитель, например, на трехслойную панель с сотовым заполнителем 6 с ячейками 7 (фиг. 2). На фиг. 3-6 представлены варианты изготовления формообразующего и звукоизолирующего заполнителя; формование в оснастке фиг.3; соединение из составных частей заполнителя 8, 9, 10 на фиг. 4 и 11, 12 на фиг. 5, например, склеиванием и механической обработкой 13 на фиг. 6. Изготовление заполнителя из составных частей позволяет полностью использовать заготовку заполнителя, т.е. исключить потери. При изготовлении заполнителя склеиванием необходимо оставлять часть поверхности без клея для лучшего вакуумирования. Соединение двух вакуумных конструкций обеспечивается герметизацией лабиринтного стыка звукопоглощающим герметиком 14 фиг. 7. Вакуумная звукоизолирующая конструкция крепится к несущим конструкциям сооружения, например, приклеиванием. Процесс изготовления вакуумной конструкции включает следующие операции: изготовление оболочки в виде, например, мешка, изготовление формообразующего и звукоизолирующего заполнителя, размещение заполнителя в мешок, герметизация оболочки с заполнителем с помощью вакуумного насоса, откачкой воздуха через штуцер и создание не разъемного соединения, например, сваркой. Вакуум исключает возможность передачи звука, которая зависит от степени вакуумирования. Когда давление газовой среды распространения звука уменьшается по сравнению с атмосферным (низкий вакуум), передача звуковой энергии уменьшается. Так при давлении внутри панели 0,9 атм. наблюдается повышение звукоизоляции в области низких частот (И.И. Боголепов. Вакуумные звукоизолирующие конструкции. Инженерно-строительный журнал, 2008 г., №1, стр. 22-290.) Вакуумная звукоизолирующая конструкция позволяет в широких пределах использовать степень вакуумирования от низкого до среднего за счет жесткости заполнителя от композитных пористых материалов до пенометаллов и применением разнообразных композитных пористых материалов, пористого титана, пеноникеля, где пеноникель сам снижает звук, пористое стекло, пенобетон и другие. Пеноматериалы сами обладают звукоизолирующими свойствами и широко применяются. Повышению степени звукоизоляции способствует максимальное содержание открытых пор. В вакуумной звукоизолирующей конструкции могут быть использованы заполнители с разным содержанием открытых и закрытых пор и ячеек. Повышение степени звукоизоляции вакуумной конструкции будет определяться акустическими свойствами герметичной оболочки, звукоизолирующими свойствами заполнителя, вакуумом внутри заполнителя, а также жесткостью самой конструкции за счет разности наружного и внутреннего давлений, что улучшает звукоизоляцию в области низких частот. Выполнение ограничительного элемента в виде цельной герметичной оболочки, а не составной, позволяет сохранить герметичность и акустические свойства вакуумной конструкции. Возможность изготовления разнообразных по форме вакуумных конструкций, простота в изготовлении и обеспечение низкого и среднего вакуума позволит найти применение в разных областях промышленности.