ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПОМЕЩЕНИЕ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ШУМА
PRODUCTION ROOM WITH LOW NOISE LEVEL

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является акустическая конструкция по патенту РФ №2425931; кл. F01N 1/04, [прототип], содержащая каркас на перекрытии здания и стены со звукопоглощающей облицовкой.
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет сравнительно невысокого коэффициента вибродемпфирования межэтажного перекрытия.
Технический результат - повышение эффективности шумоглушения.
Это достигается тем, что в акустической конструкции цеха, содержащей каркас цеха, несущие стены с ограждениями в виде пола и потолка, которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, оконные и дверные проемы, а также штучные звукопоглотители, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и установленные над шумным оборудованием, пол выполнен на упругом основании и содержит установочную плиту, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите межэтажного перекрытия с полостями через слои вибродемпфирующего материала и гидроизоляционного материала с зазором относительно несущих стен производственного помещения, причем полости базовой плиты заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером.
На фиг. 1 изображен общий вид производственного помещения с низким уровнем шума, на фиг. 2 - разрез междуэтажного перекрытия здания, на фиг. 3 - конструкция подвесного потолка, на фиг. 4 - схема штучного звукопоглотителя резонансного типа.
Производственное помещение с низким уровнем шума (фиг. 1) содержит каркас цеха (на чертеже не показан), оконные 9 и дверные 10 проемы и несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол и потолок), которые облицованы звукопоглощающими конструкциями, а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и которые установлены над шумным оборудованием 11. Конструкция пола на упругом основании (фиг. 2) содержит установочную плиту 12, выполненную из армированного вибродемпфирующим материалом бетона, которая устанавливается на базовой плите 15 межэтажного перекрытия с полостями 16 через слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 с зазором 17 относительно несущих стен 1, 2, 3, 4 производственного помещения. Чтобы обеспечить эффективную виброизоляцию установочной плиты 12 по всем направлениям слои вибродемпфирующего материала 14 и гидроизоляционного материала 13 выполнены с отбортовкой. плотно прилегающей к несущим конструкциям стен 1, 2, 3, 4 и базовой несущей плите 15 перекрытия. Для повышения эффективности звукоизоляции и звукопоглощения в цехах, находящихся под межэтажным перекрытием, полости 16 заполнены вибродемпфирующим материалом, например вспененным полимером, например полиэтиленом или полипропиленом, а стены 1, 2, 3, 4 облицованы звукопоглощающими конструкциями. В качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом (на чертеже не показано), например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
В качестве звукопоглощающего материала может быть использован также жесткий пористый материал, например пеноалюминий или металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30…45%. В качестве звукопоглощающего материала может быть использован материал в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, или полиуретана, или пластиката, причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3…2,5 мм (на чертеже не показано).
На потолке 5 установлены звукопоглощающие плиты (фиг. 3) в форме треугольной призмы без одной грани, каждая из которых содержит звукопоглощающие блоки 18, 19, 20, стягиваемые боковыми крышками 21 и 22. посредством струны 23 с элементом регулирования ее натяжения 24, который одновременно является кронштейном для крепления плиты либо к потолку, либо к стене помещения.
В качестве звукопоглощающего материала звукопоглощающих блоков 18, 19, 20 используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA». или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден» (на чертеже не показано).
3
Звукопоглощающие блоки 1, 3, 4, 5 могут быть выполнены из звукопоглощающего материала 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 (на чертеже не показано).
Звукопоглощающие блоки 18, 19, 20 могут быть выполнены из звукопоглощающего материала на основе жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30…45% (на чертеже не показано). На чертеже показана схема резонансного звукопоглотителя.
Резонансный штучный звукопоглотитель (фиг. 4) содержит жесткий каркас из верхней, активной, части 25 и нижней, реактивной, части 28, выполненной в виде, по крайней мере, трех коаксиально и осесимметрично расположенных резонансных цилиндров 32, 33 и 35, полости которых снабжены отверстиями 31, 34, 36 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца. Опорные диски 37 и 38, расположенные по торцам цилиндров, жестко и герметично соединяют их между собой, образуя реактивную часть 28 жесткого каркаса звукопоглотителя.
Верхняя, активная, часть 25 выполнена в виде жесткой перфорированной цилиндрической обечайки 26 с перфорированной крышкой и сплошным основанием, причем полость цилиндрической обечайки заполнена звукопоглощающим материалом. Соединение верхней 25 и нижней 28 частей выполнено посредством упругодемпфирующего элемента 29, позволяющего демпфировать высокочастотные колебания, при этом к перфорированной крышке перфорированной цилиндрической обечайки 26 шарнирно закреплен элемент, при помощи которого каркас крепится к требуемому объекту, например потолку помещения.
Вокруг перфорированной цилиндрической обечайки 26 расположен, по крайней мере один, винтовой звукопоглощающий элемент 27, выполненный по форме в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей обечайку 26 и опирающейся в опорный диск 30, соединенный с реактивной частью 28 звукопоглотителя.
Винтовой звукопоглощающий элемент 27 выполнен в виде полого винтового звукопоглощающего элемента, образованного внешней и внутренней винтовыми поверхностями, образующими полость (на чертеже не показано), при этом пространство, образованное внешней и внутренней винтовыми поверхностями заполнено звукопоглощающим материалом (на чертеже не показано) с плотностью, меньшей, чем у винтового звукопоглощающего элемента 27.
Резонансный звукопоглотитель работает следующим образом.
Звуковые волны, распространяясь на промышленном или транспортном объектах взаимодействуют со звукопоглощающим материалом винтового звукопоглощающего элемента 27, расположенным в верхней, активной, части 25 каркаса, а также в перфорированной цилиндрической обечайке 26, при этом происходит снижение шума на низких, средних и высоких частотах соответственно.
Соединение верхней 25 и нижней 28 частей каркаса посредством упругодемпфирующего элемента 29 позволяет демпфировать высокочастотные колебания, которые могут излучаться жестким каркасом, что позволяет его использовать для снижения шума на транспортных объектах. Звукопоглощение на средних и высоких частотах происходит за счет акустического эффекта, построенного по принципу резонаторов Гельмгольца, образованных воздушными полостями резонансных цилиндров 32, 33 и 35, полости которых снабжены отверстиями 31, 34, 36 разного диаметра, выполняющими функции горловин резонатора Гельмгольца, для гашения шума в заданной полосе частот, при этом для подавления звуковых колебаний в требуемом звуковом диапазоне частот, как правило, большие объемы полостей резонансных цилиндров 32, 33 и 35 выбирают для подавления шума в низкочастотном диапазоне, а малые - в области средних и высоких частот. Взаимодействие звуковых волн с винтовым звукопоглощающим элементом 27 приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, а выполнение звукопоглотителя из негорючих материалов делает конструкцию пожаробезопасной.
Производственное помещение с низким уровнем шума работает следующим образом.
3
Звуковая энергия от оборудования 11, находящегося в помещении, попадает на слои звукопоглощающего материала звукопоглощающих конструкций, которыми облицованы несущие стены 1, 2, 3, 4 с ограждениями 5, 6 (пол 6 и потолок 5), а также штучные звукопоглотители 7 и 8, содержащие каркас, в котором расположен звукопоглощающий материал, и которые установлены над шумным оборудованием 11. 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 ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой. Звуковые волны, распространяясь в производственном помещении, взаимодействуют с заполненными звукопоглотителем полостями. Взаимодействие звуковых волн с активными полостями, заполненными негорючим звукопоглотителем, приводит к шумоглушению в высокочастотном диапазоне, причем за счет наличия полостей увеличивается поверхность звукопоглощения и, как следствие, повышается коэффициент звукопоглощения. При установке виброактивного оборудования на плиту 12, происходит двухкаскадная виброзащита за счет вибродемпфирующих вкраплений в саму массу плиты 12, а также за счет слоя вибродемпфирующего материала 14, в качестве которого могут быть использованы: иглопробивные маты типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, материал из твердых вибродемпфирующих материалов, например пластиката, из звукоизоляционных плит на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумо-стоп» с плотностью материала, равной 60…80 кг/м.
Звукопоглощающая плита работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования (на чертеже не показано), пройдя через перфорированный слой звукопоглощающих блоков 18, 19, 20 падает на звукопоглощающий материал. 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.