RU2651495C1

RU2651495C1 - Acoustic panel

Info

Publication number: RU2651495C1
Application number: RU2017132350A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-04-20

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to industrial acoustics, particularly broadband and low frequency sound insulation, and can be used in all national industries for sound insulating of production equipment by sound absorption method. Acoustic panel consists of at least two sound-absorbing sections, each of which contains walls of corrugated perforated material, between which there are sound-absorbing elements. Walls of the corrugated material are made with slotted perforations made of stainless steel or galvanized sheet with a thickness of 0.7 mm with a polymeric protective and decorative coating of the Pural type with a thickness of 50 mcm, or Polyester with a thickness of 25 mcm or an aluminum sheet 1.0 mm thick and a coating thickness of 25 mcm. Sound absorbing sections are suspended on ropes by hooks. Each of the sound-absorbing elements is made with resonant inserts and comprises a smooth and perforated surface between which a layer of sound-absorbing material of complex shape is disposed. This layer is an alternation of solid areas and hollow sections. Hollow sections are formed by prismatic surfaces that are in their cross-section parallel to the plane of the drawing, have the shape of a parallelogram, whose inner surface has a toothed or wavy structure. Tops of the teeth face inside the prismatic surfaces, and the edges of the prismatic surfaces are fixed respectively on the smooth and perforated walls. Cavities of hollow sections, formed by prismatic surfaces, are filled with a sound absorber. Between the smooth surface and solid sections of the layer of sound-absorbing material of a complex shape, as well as between the perforated surface and solid sections, resonant plates with resonant inserts that perform the functions of the Helmholtz resonator necks are located. Inside the hollow sections, the internal surfaces of which have a dentate structure, there are additional resonance elements made in the form of spherical shells, inner surface of which is connected by resonant inserts with cavities located between the perforated surface and the solid sections of the sound-absorbing element.

EFFECT: technical result consists in improving the acoustic characteristics in the low, middle and high frequency region and in providing dust repelling.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной акустике, в частности к широкополосному и низкочастотному шумоглушению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства при шумоглушении производственного оборудования методом звукопоглощения.The invention relates to industrial acoustics, in particular to broadband and low-frequency sound attenuation, and can be used in all sectors of the economy when attenuating production equipment by sound absorption.

Наиболее близкой к изобретению является акустическая панель по а.с. СССР №881234 (прототип), состоящая из звукопоглощающих элементов, каждый из которых содержит стенки из гофрированного материала, между которыми проложен звукопоглотитель, а звукопоглощающие элементы подвешены, например, на тросах за крючья.Closest to the invention is an acoustic panel as USSR No. 881234 (prototype), consisting of sound-absorbing elements, each of which contains walls of corrugated material, between which a sound absorber is laid, and sound-absorbing elements are suspended, for example, on ropes by hooks.

Недостатком известных акустических панелей является то, что они обеспечивают шумоглушение преимущественно на высоких частотах, что не позволяет использовать их в помещениях, где необходимо широкополосное шумоглушение, включающее низкие и инфразвуковые частоты.A disadvantage of the known acoustic panels is that they provide noise attenuation mainly at high frequencies, which does not allow their use in rooms where broadband noise attenuation, including low and infrasonic frequencies, is required.

Технический результат - улучшение акустических характеристик в области низких, средних и высоких частот.The technical result is an improvement in acoustic performance in the low, medium and high frequencies.

Это достигается тем, что в акустической панели, состоящей из, по крайней мере, двух звукопоглощающих секций, каждая из которых содержит стенки из гофрированного перфорированного материала, между которыми расположены звукопоглощающие элементы, при этом стенки гофрированного материала выполнены с щелевой перфорацией из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм, а звукопоглощающие секции подвешены на тросах за крючья, каждый из звукопоглощающих элементов выполнен в виде перфорированных пластин, между которыми симметрично расположены слои звукоотражающего материала, а в центре между слоями звукоотражающего материала находятся слои звукопоглощающего материалов разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у перфорированных пластин, причем перфорированная пластина может быть выполнена из пластмассовой, например капроновой, или металлической сетки с мелкой ячейкой.This is achieved by the fact that in an acoustic panel consisting of at least two sound-absorbing sections, each of which contains walls of corrugated perforated material, between which sound-absorbing elements are located, while the walls of the corrugated material are made with slotted perforation made of stainless steel or galvanized 0.7 mm thick sheet with a protective-decorative polymer coating of the Pural type 50 μm thick or Polyester 25 μm thick or an aluminum sheet 1.0 mm thick and a coating thickness of 25 m m, and the sound-absorbing sections are suspended by ropes by hooks, each of the sound-absorbing elements is made in the form of perforated plates, between which layers of sound-reflecting material are symmetrically located, and in the center between the layers of sound-reflecting material there are layers of sound-absorbing materials of different densities located in two layers, and the layers sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of evenly distributed hollow tetrahedrons, allowing to reflect the sound falling in all directions new waves, and which are respectively located at the perforated plates, and the perforated plate can be made of plastic, such as kapron, or a metal mesh with a small cell.

На фиг. 1 изображены акустические панели и их расположение в помещении, общий вид, на фиг. 2, 3 - варианты схем звукопоглощающего элемента.In FIG. 1 shows acoustic panels and their location in a room, a general view, in FIG. 2, 3 - variants of the schemes of the sound-absorbing element.

Акустическая панель (фиг. 1) состоит, по крайней мере, из двух звукопоглощающих секций 1, каждая из которых содержит стенки из гофрированного перфорированного материала 2, между которыми расположены звукопоглощающие элементы 3. Стенки гофрированного материала 2 выполнены с щелевой перфорацией из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. Звукопоглощающие секции 1 подвешены, например, на тросах 4 за крючья 5.The acoustic panel (Fig. 1) consists of at least two sound-absorbing sections 1, each of which contains walls of corrugated perforated material 2, between which sound-absorbing elements 3 are located. Walls of corrugated material 2 are made with slotted perforation made of stainless steel or galvanized a sheet 0.7 mm thick with a polymeric protective and decorative coating of the Pural type 50 microns thick or Polyester 25 microns thick, or an aluminum sheet 1.0 mm thick and a coating thickness 25 microns. Sound-absorbing sections 1 are suspended, for example, on cables 4 by hooks 5.

Каждый из звукопоглощающих элементов 3 (фиг. 2) выполнен в виде перфорированных 6 пластин, между которыми симметрично расположены слои 7 и 10 звукоотражающего материала, а в центре между слоями 7 и 10 звукоотражающего материала находятся слои 8 и 9 звукопоглощающего материала разной плотности, расположенные в два слоя, причем слои звукоотражающего материала выполнены сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, и которые расположены соответственно у перфорированных 6 пластин, причем перфорированная пластина может быть выполнена из пластмассовой, например капроновой, или металлической сетки с мелкой ячейкой.Each of the sound-absorbing elements 3 (Fig. 2) is made in the form of perforated 6 plates, between which layers 7 and 10 of sound-reflecting material are symmetrically located, and in the center between layers 7 and 10 of sound-reflecting material are layers 8 and 9 of sound-absorbing material of different densities located in two layers, the layers of sound-reflecting material made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting sound waves incident in all directions, and which are located respectively 6-retarded from perforated plates, the perforated plate can be made of plastic, such as caproic, or metal mesh with small mesh.

В качестве материала звукоотражающих слоев 7, 10 может быть применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия.As the material of the sound-reflecting layers 7, 10, a material based on aluminum-containing alloys can be used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, bending strength in the range of 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum.

В качестве материала звукоотражающих слоев 7, 10 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³.As the material of the sound-reflecting layers 7, 10, sound-proofing plates based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ can be used.

В качестве звукопоглощающего материала слоев 8 и 9 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, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», или жесткий пористый шумопоглощающий материал, например металлокерамика, или камень-ракушечник со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин 30…45%, или крошка из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин 0,3…2,5 мм.As sound-absorbing material of layers 8 and 9, slabs made of rockwool basalt type mineral wool or URSA type mineral wool or P-75 basalt wool or glass wool lined with glass wool are used, the sound-absorbing element over its entire surface lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ-100 or a polymer of the “poviden” type, or a rigid porous noise-absorbing material, such as cermet, or a stone shell with a degree of porosity in the range optimal values of 30 ... 45%, or crumbs of solid vibration damping materials, such as elastomer, polyurethane, or plastic compounds such as "Agate", "Anti-Vibrate", "Shvim", and the size of the fractions of the crumbs lies in the optimal range of values 0.3 ... 2.5 mm

Возможны следующие варианты звукопоглощающего материала:The following sound absorbing material options are available:

- в качестве звукопоглощающего материала использован листовой шумозащитный материал, который выполнен на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом,- as a sound-absorbing material used sheet soundproofing material, which is made on the basis of magnesia binder with a reinforcing fiberglass or fiberglass,

- в качестве звукопоглощающего материала использован полиэстер,- polyester is used as a sound-absorbing material,

- в качестве звукопоглощающего материала использован пористый звукопоглощающий керамический материал, имеющий объемную плотность 500÷1000 кг/м³, и состоящий из 100 мас.ч. перлита с диаметром зерна 0,1÷8,0 мм, 80÷250 мас.ч. одного из спекающих материалов, выбранных из группы, включающей зольную пыль, шлак, кварц, лаву, камни или глину в качестве основного материала, 5÷30 мас.ч. неорганического связующего, причем после спекания смеси частицы перлита образуют сообщающиеся отверстия между своими контактирующими поверхностями так, что внутренние поры являются сообщающимися между собой.- as a sound-absorbing material used a porous sound-absorbing ceramic material having a bulk density of 500 ÷ 1000 kg / m ³ and consisting of 100 parts by weight of perlite with a grain diameter of 0.1 ÷ 8.0 mm, 80 ÷ 250 wt.h. one of the sintering materials selected from the group comprising fly ash, slag, quartz, lava, stones or clay as the main material, 5 ÷ 30 parts by weight inorganic binder, and after sintering the mixture, the perlite particles form interconnected holes between their contacting surfaces so that the inner pores are interconnected.

Акустическая панель работает следующим образом.The acoustic panel works as follows.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через стенки из гофрированного перфорированного материала 2 и перфорированные пластины 6 звукопоглощающих элементов 3 попадает на слои 7 и 10 звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, которые падают затем на слои 8 и 9 мягкого звукопоглощающего материала разной плотности, расположенные в два слоя (например выполненного из базальтового или стеклянного волокна). В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходит на нескольких физических уровнях. Во-первых, вследствие вязкости воздуха, а его очень много в межволоконном пространстве, колебание частиц воздуха внутри поглотителя приводит к трению. 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. Кроме того, происходит трение воздуха о волокна, поверхность которых также велика. В-третьих, волокна трутся друг о друга и, наконец, происходит рассеяние энергии из-за трения кристаллов самих волокон. Этим объясняется, что на средних и высоких частотах коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0.Sound energy from equipment located in the room, or another object that emits intense noise, passing through walls of corrugated perforated material 2 and perforated plates 6 of sound-absorbing elements 3 falls on layers 7 and 10 of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra , allowing to reflect sound waves incident in all directions, which then fall on layers 8 and 9 of soft sound-absorbing material of different densities located in two and a layer (for example, made of basalt or glass fiber). In fibrous absorbers, the dissipation of the energy of air vibrations and its transformation into heat occurs at several physical levels. Firstly, due to the viscosity of the air, and there is a lot of it in the interfiber space, the oscillation of air particles inside the absorber leads to friction. The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are a model of Helmholtz resonators, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck oscillating with the excitation frequency against the walls of the mouth itself, which has the form of a branched pore network sound absorber. In addition, there is air friction on the fibers, the surface of which is also large. Thirdly, the fibers rub against each other and, finally, energy dissipation occurs due to the friction of the crystals of the fibers themselves. This explains that at medium and high frequencies the sound absorption coefficient of fibrous materials is in the range of 0.4 ... 1.0.

Возможен вариант выполнения звукопоглощающего элемента с резонансными вставками (фиг. 3).A possible embodiment of a sound-absorbing element with resonant inserts (Fig. 3).

Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками содержит гладкую 11 и перфорированную 12 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 13 и пустотелых участков 15, причем пустотелые участки 15 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 16, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (не показано). Полости 14, образованные гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 11 и перфорированной 12 стенках. Полости 17 пустотелых участков 15, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13, расположены резонансные пластины 18 и 19 с резонансными вставками 10, выполняющими функции горловин резонаторов Гельмгольца.The sound-absorbing element with resonant inserts contains a smooth 11 and perforated 12 surface, between which there is a layer of sound-absorbing material of complex shape, which is an alternation of solid sections 13 and hollow sections 15, and the hollow sections 15 are formed by prismatic surfaces having a section parallel to the drawing plane in shape a parallelogram whose inner surfaces have a gear structure 16, or a wavy, or a surface with spherical surfaces (not shown). Cavities 14 formed by smooth 11 and perforated 12 surfaces, between which a layer of sound-absorbing material of complex shape is located, are filled with a sound absorber. In this case, the tops of the teeth are turned inward to the prismatic surfaces, and the ribs of the prismatic surfaces are fixed respectively on the smooth 11 and perforated 12 walls. The cavities 17 of the hollow sections 15 formed by prismatic surfaces are filled with construction foam. Between a smooth 11 surface and solid sections 13 of a layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between a perforated 12 surface and solid sections 13, there are resonant plates 18 and 19 with resonant inserts 10 that serve as the necks of Helmholtz resonators.

Звукопоглощающий элемент с резонансными вставками работает следующим образом.Sound-absorbing element with resonant inserts works as follows.

Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою 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. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13расположены резонансные пластины 18 и 19 с резонансными вставками 20, выполняющими функции горловин резонаторов Гельмгольца.Sound energy, passing through a layer of perforated surface 12 and a combined sound-absorbing layer of complex shape, decreases, since the transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs, i.e. in the pores of the sound absorber, which is a model of Helmholtz resonators, there is an energy loss due to friction of the resonator oscillating with the excitation frequency of the mass of air in the neck against the wall of the neck itself, which has the form of an extensive network of micropores of the sound absorber. Between a smooth 11 surface and solid sections 13 of a layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between a perforated 12 surface and solid sections 13 there are resonant plates 18 and 19 with resonant inserts 20 that serve as the necks of Helmholtz resonators.

Резонансные отверстия 20 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 18 и 19, выполняют функции горловин резонаторов Гельмгольца, частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 20.Resonance holes 20 (inserts) located in the resonant plates 18 and 19, serve as the necks of Helmholtz resonators, the frequency band of the damping of sound energy of which is determined by the diameter and number of resonant holes 20.

Возможен вариант, когда внутри пустотелых участков 15, внутренние поверхности которых имеют зубчатую структуру 16, расположены дополнительные резонансные элементы 21, выполненные по форме в виде сферических оболочек, внутренняя поверхность которых соединена резонансными вставками 22 с полостями, расположенными между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13 звукопоглощающего элемента.It is possible that inside the hollow sections 15, the inner surfaces of which have a toothed structure 16, there are additional resonant elements 21 made in the form of spherical shells, the inner surface of which is connected by the resonant inserts 22 with cavities located between the perforated 12 surface and the continuous sections 13 sound-absorbing element.

Claims

An acoustic panel consisting of at least two sound-absorbing sections, each of which contains walls of corrugated perforated material, between which sound-absorbing elements are located, while the walls of the corrugated material are made with slotted perforation of stainless steel or galvanized sheet 0.7 mm thick with a polymer a protective-decorative coating of the Pural type with a thickness of 50 microns or Polyester with a thickness of 25 microns or an aluminum sheet with a thickness of 1.0 mm and a coating thickness of 25 microns, and the sound-absorbing section and suspended from ropes by hooks, characterized in that each of the sound-absorbing elements is made with resonant inserts and contains smooth and perforated surfaces, between which a layer of sound-absorbing material of complex shape is located, is an alternation of solid sections and hollow sections, with hollow sections formed by prismatic surfaces having a section parallel to the plane of the drawing, the shape of a parallelogram, the inner surfaces of which have a gear structure, while the tooth rails face the inside of the prismatic surfaces, and the ribs of the prismatic surfaces are mounted respectively on the smooth and perforated walls, the cavities of the hollow sections formed by the prismatic surfaces are filled with sound absorbers, and between the smooth surface and the solid sections of the layer of sound-absorbing material of complex shape, as well as between the perforated surface and the solid sections are the resonance plates with resonant inserts that serve as the necks of the resonators Helmholtz and inside hollow sections, the inner surfaces of which have a toothed structure arranged additional resonance elements formed in a shape of spherical shells, the inner surface of which inserts coupled resonant cavities, arranged between the perforated and solid portions of the surface of sound-absorbing element.