RU2651562C1

RU2651562C1 - Sound-insulating casing with aerodynamic mufflers

Info

Publication number: RU2651562C1
Application number: RU2017111784A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2018-04-20

Abstract

FIELD: acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to acoustic isolation of equipment with means of broadband acoustic suppression and can be used in all sectors of the national economy as a means of protection against noise. Technical result is achieved by the fact that the sound-proof casing with aerodynamic silencers is made in the form of the rectangular parallelepiped, which covers process equipment, the process equipment is installed on at least four vibration-proof supports, which are based on the bridging of the building, with the clearance between the base of the process equipment and the cutoff in the lower face of the rectangular parallelepiped, in order to reduce the aerodynamic noise of the ventilation system, the noise mufflers are installed in the casing, they are installed respectively on the inlet and outlet ventilation ducts, while on the inner surface of the soundproofing enclosure the sound-absorbing element is fastened in the form of smooth and perforated surface, between which the multi-layer sound-absorbing structure is located, in this case, the noise silencers, which are installed respectively on the inlet and outlet ventilation ducts, are designed as the combined ones, each silencer comprises the cylindrical body, which is rigidly connected to the end inlet and to the outlet nozzles, the diameter of which is not less than the diameter of the body, and the sound-absorbing cylindrical insert, which is located along the axis of the muffler, the conical shape shield is fixed to each of the end faces of the perforated cylindrical insert, the cylindrical insert is fixed to the body by means of at least two stiffeners, which are located in the plane that is perpendicular to the axis of the muffler, the outer surface of the cylindrical insert is perforated, and the sound absorber and the acoustically transparent material are located inside the insert, and the sound-absorbing cylindrical insert is made hollow and in the axial section it is made in the form of the rigid and perforated walls, between which there are two layers: the sound-reflecting layer, which is adjacent to the rigid wall, and sound-absorbing layer, adjacent to the perforated wall, wherein the sound reflecting material layer is made from a complex profile consisting of evenly distributed hollow tetrahedrons, allowing to reflect sound waves incident in all directions, and basalt based mineral wool is used as the sound-absorbing material.

EFFECT: technical result is the increased efficiency of noise suppression.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к звукоизоляции оборудования со средствами широкополосного шумоглушения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве средства защиты от шума.The invention relates to sound insulation of equipment with means of broadband sound attenuation and can be used in all sectors of the economy as a means of protection against noise.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является акустический кожух для оборудования по патенту РФ №2311286 (прототип), содержащий корпус и расположенные внутри его демпфирующие элементы, а также шумопоглощающая вставка со звукопоглощающим материалом.The closest technical solution to the claimed object is an acoustic casing for equipment according to the patent of the Russian Federation No. 2311286 (prototype), containing a housing and damping elements located inside it, as well as a sound-absorbing insert with sound-absorbing material.

Недостатком известных устройств является сравнительно невысокая эффективность шумоглушения за счет отсутствия глушителей шума в отверстиях кожуха, предназначенных для соблюдения теплового баланса.A disadvantage of the known devices is the relatively low efficiency of sound attenuation due to the absence of silencers in the holes of the casing, designed to maintain thermal balance.

Технический результат - повышение эффективности глушения шума.The technical result is an increase in the efficiency of noise suppression.

Это достигается тем, что в звукоизолирующем кожухе с аэродинамическими глушителями, выполненным в форме прямоугольного параллелепипеда, охватывающего технологическое оборудование, технологическое оборудование установлено на, по крайней мере, четыре виброизолирующих опоры, которые базируются на перекрытии здания, при этом между основанием технологического оборудования и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполнен зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования к звукоизолирующему ограждению кожуха, а для обеспечения требуемого микроклимата при выполнении технологического процесса, внутри кожуха установлен вентилятор, причем в звукоизолирующем ограждении выполнены вентиляционные каналы для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки вентиляционных каналов обработаны звукопоглощающим материалом и акустически прозрачным материалом типа «повиден», при этом для снижения аэродинамического шума вентиляционной системы, в кожухе предусмотрены глушители шума, установленные соответственно на входном и выходном вентиляционных каналах, при этом на внутренней поверхности звукоизолирующего ограждения закреплен звукопоглощающий элемент в виде гладкой и перфорированной поверхностей, между которыми размещена многослойная звукопоглощающая конструкция.This is achieved by the fact that in a soundproof casing with aerodynamic silencers made in the form of a rectangular parallelepiped covering technological equipment, the technological equipment is installed on at least four vibration-isolating supports that are based on the ceiling of the building, while between the base of the technological equipment and the cutout the bottom of the rectangular parallelepiped made a gap designed to exclude the transmission of vibrations from technological equipment to sound to cover the casing, and to ensure the required microclimate during the process, a fan is installed inside the casing, and ventilation ducts are made in the soundproof enclosure to eliminate equipment overheating, while the inner walls of the ventilation ducts are treated with sound-absorbing material and an acoustically transparent material of the “seen” type, in order to reduce the aerodynamic noise of the ventilation system, noise mufflers are installed in the housing enno the inlet and outlet air ducts, wherein the inner surface of the sound-insulating fence sound absorbing member is attached in a smooth and perforated surfaces, between which is placed a multilayer sound absorbing structure.

На фиг. 1 представлена схема звукоизолирующего кожуха с аэродинамическими глушителями, на фиг. 2, 3 - схема аэродинамического глушителя для вентиляционных каналов 8 и 9 звукоизолирующего кожуха, на фиг. 4 - вариант звукопоглощающей цилиндрической вставки комбинированного глушителя.In FIG. 1 is a diagram of a soundproof casing with aerodynamic silencers, FIG. 2, 3 is a diagram of an aerodynamic silencer for ventilation ducts 8 and 9 of a soundproof casing, FIG. 4 is an embodiment of a sound-absorbing cylindrical insert of a combined silencer.

Звукоизолирующий кожух (фиг. 1) с аэродинамическими глушителями охватывает технологическое оборудование 1. которое установлено на перекрытии 5 здания посредством, по крайней мере четырех, виброизолирующих опор 12 и 13, выполненных из упругого материала, например мягкой резины, полиуретана. Звукоизолирующий кожух 6 облицован с внутренней стороны звукопоглощающим элементом 7 и имеет форму прямоугольного параллелепипеда с вырезом в его нижней грани под основание 2 технологического оборудования 1. Основание 2 технологического оборудования 1 установлено на, по крайней мере четыре, виброизолирующих опоры 3 и 4, которые базируются на перекрытии 5 производственного здания, при этом между основанием 2 технологического оборудования 1 и вырезом в нижней грани прямоугольного параллелепипеда выполнен зазор, предназначенный для исключения передачи вибраций от технологического оборудования 1 к звукоизолирующему ограждению 6. Для обеспечения требуемого микроклимата при выполнении технологического процесса, внутри кожуха установлен вентилятор 15 с вентиляционными каналы 8 и 9 для устранения перегрева оборудования, при этом внутренние стенки 10 вентиляционных каналов 8 и 9 обработаны звукопоглощающим материалом 11 и акустически прозрачным материалом типа «повиден». Для снижения аэродинамического шума вентиляционной системы, в кожухе предусмотрены глушители шума 14 и 16, установленные соответственно на входном 8 и выходном 9 вентиляционных каналах.A soundproof casing (Fig. 1) with aerodynamic silencers covers technological equipment 1. which is installed on the floor 5 of the building by means of at least four vibration-absorbing supports 12 and 13 made of an elastic material, for example, soft rubber, polyurethane. The soundproof casing 6 is lined on the inside with a sound-absorbing element 7 and has the shape of a rectangular parallelepiped with a cutout in its lower face under the base 2 of the technological equipment 1. The base 2 of the technological equipment 1 is installed on at least four vibration-absorbing supports 3 and 4, which are based on overlap 5 of the industrial building, while between the base 2 of the technological equipment 1 and the cutout in the lower face of the rectangular parallelepiped, a gap is made to exclude The transmission of vibrations from the technological equipment 1 to the soundproof fence 6. To ensure the required microclimate during the process, a fan 15 with ventilation channels 8 and 9 is installed inside the casing to eliminate overheating of the equipment, while the inner walls 10 of the ventilation channels 8 and 9 are treated with sound-absorbing material 11 and acoustically transparent material of the "poviden" type. To reduce the aerodynamic noise of the ventilation system, silencers 14 and 16 are installed in the casing, which are installed on the input 8 and output 9 ventilation channels, respectively.

Комбинированный глушитель шума (фиг. 2, 3) для вентиляционных каналов 8 и 9 звукоизолирующего кожуха содержит цилиндрический корпус 17, жестко соединенный с торцевым впускным 21 и выпускным 22 патрубками, диаметр которых не менее диаметра корпуса 17, и звукопоглощающую цилиндрическую вставку 18, расположенную по оси глушителя, на каждой из торцевых сторон перфорированной цилиндрической вставки закреплен обтекатель 19 конической формы, а цилиндрическая вставка закреплена к корпусу посредством, по крайней мере двух, ребер жесткости 20, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси глушителя, причем внешняя поверхность цилиндрической вставки 18 выполнена перфорированной, а звукопоглотитель и акустически прозрачный материал (на чертеже не показан), расположены внутри вставки.Combined silencer (Fig. 2, 3) for ventilation ducts 8 and 9 of the soundproof casing contains a cylindrical body 17, rigidly connected to the end inlet 21 and outlet 22 pipes, the diameter of which is not less than the diameter of the housing 17, and a sound-absorbing cylindrical insert 18 located along the axis of the muffler, on each of the end sides of the perforated cylindrical insert, a cone shaped fairing 19 is fixed, and the cylindrical insert is fixed to the body by means of at least two stiffeners 20, located in the plane perpendicular to the axis of the muffler, the outer surface of the cylindrical insert 18 is perforated, and the sound absorber and acoustically transparent material (not shown) are located inside the insert.

Корпус 17 и вставка 18 выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоем мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5).The housing 17 and the insert 18 are made of structural materials, with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic or “Gerlen-D” type material deposited on their surface on one or two sides, while the ratio between the thicknesses of the material and the vibration-damping coating lies in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 3.5).

Звукопоглотитель, расположенный в цилиндрической вставке, выполнен 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».The sound absorber located in the cylindrical insert is made of rockwool basalt mineral wool, or URSA mineral wool, or P-75 basalt wool. or glass wool lined with glass wool, or a foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene, the sound absorbing element over its entire surface lining with an acoustically transparent material, for example fiberglass type EZ-100 or polymer type "Poviden."

Возможен вариант, когда звукопоглотитель выполнен 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.A variant is possible when the sound absorber is made on the basis of aluminum-containing alloys, 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, tensile strength bending within 10 ... 20 MPa.

Возможен вариант, когда звукопоглотитель выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30…45%. Звукопоглотитель выполнен в виде крошки 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.A variant is possible when the sound absorber is made of rigid porous sound-absorbing material, for example, foam aluminum or cermets, or metal foam, or a shell rock with a porosity degree in the range of optimal values: 30 ... 45%. The sound absorber is made in the form of crumbs from solid vibration-damping materials, for example, elastomer, polyurethane, or plastic compound such as Agat, Anti-Vibrate, Shvim, and the size of the fractions of the crumb lies in the optimal range of values: 0.3 ... 2.5 mm.

Комбинированный глушитель шума работает следующим образом.Combined silencer works as follows.

Звуковые волны вместе с турбулентным потоком сжатого воздуха поступают в полость глушителя и взаимодействуют со звукопоглотителем, расположенным в цилиндрической вставке 18. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотигеля, 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 перфорированного элемента вставки 18 принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрен акустически прозрачный материал, например стеклоткань типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированным элементом вставки 18.Sound waves, together with a turbulent stream of compressed air, enter the silencer cavity and interact with a sound absorber located in a cylindrical insert 18. Sound energy is transferred to heat (dissipation, energy dissipation) in the sound absorber pores, which are a model of Helmholtz resonators, where energy losses occur due to friction, fluctuating with the excitation frequency, the mass of air located in the cavity of the resonator against the walls of the mouth itself, having the form of a branched network of pores Titel. The perforation coefficient of the perforated element of the insert 18 is taken to be equal to or more than 0.25. To prevent the shedding of the soft sound absorber, an acoustically transparent material is provided, for example, fiberglass type EZ-100, located between the sound absorber and the perforated insert element 18.

Возможен вариант, когда звукопоглощающая цилиндрическая вставка 18 (фиг. 4) выполнена полой и в осевом сечении выполнена в виде жесткой 23 и перфорированной 26 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 24, прилегающий к жесткой стенке 23, и звукопоглощающий слой 25, прилегающий к перфорированной стенке 26. При этом слой звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий 3÷7 мм, процент перфорации 10%÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 9 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 вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т»), или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».It is possible that the sound-absorbing cylindrical insert 18 (Fig. 4) is hollow and in the axial section is made in the form of a rigid 23 and perforated 26 walls, between which two layers are located: a sound-reflecting layer 24 adjacent to the rigid wall 23, and a sound-absorbing layer 25, adjacent to the perforated wall 26. In this case, the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, which allow reflecting sound waves incident in all directions, and perforated with the tench has the following perforation parameters: hole diameter 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10% ÷ 15%, and the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or diamond shape, while in the case of non-circular holes as conditional diameter should be considered the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon. As the sound-absorbing material of layer 9, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool or P-75-type basalt wool can be used. or glass wool lined with glass wool, or a foamed polymer, for example polyethylene or polypropylene. The surface of the fibrous sound absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T), or covered with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

Перфорированная стенка 26 может быть выполнена из конструкционных материалов с нанесенным на их поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17. или материала типа «Герлен-Д», при этом соотношение между толщинами материала и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин: 1/(2,5…3,5).The perforated wall 26 can be made of structural materials with a layer of soft vibration-damping material, for example, VD-17 mastic, deposited on their surface on one or two sides. or “Gerlen-D” type material, while the ratio between the thicknesses of the material and the vibration-damping coating lies in the optimal range of values: 1 / (2.5 ... 3.5).

Перфорированная стенка 26 может быть выполнена из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «повиден», или неткаными материалами, например «лутрасилом».The perforated wall 26 can be made of solid, decorative vibration-damping materials, for example, Agate, Anti-Vibrate, Shvim plastic compounds, the inner surface of the perforated surface facing the sound-absorbing structure, lined with an acoustically transparent material, such as fiberglass type EZ- 100 or with a “see-through” polymer, or with non-woven materials, for example, “lutrasil”.

Звукопоглощающая цилиндрическая вставка 18 (фиг. 4) работает следующим образом. Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 26 попадает на слой 25 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 24 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. В волокнистых поглотителях рассеяние энергии колебания воздуха и превращение ее в тепло происходят 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".Sound-absorbing cylindrical insert 18 (Fig. 4) works as follows. Sound energy from equipment located in the room, or another object that emits intense noise, passing through the perforated wall 26 enters the layer 25 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then to the layer 24 of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, again directing them to sound-absorbing material for secondary absorption and dispersion of sound energy. In fibrous absorbers, the dissipation of the energy of air vibrations and its transformation into heat occur 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 heat (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are a model of Helmholtz resonators.

Claims

A soundproof casing with aerodynamic silencers, made in the form of a rectangular parallelepiped covering technological equipment, technological equipment is installed on at least four vibration-isolating supports that are based on the ceiling of the building, while a gap is made between the base of the technological equipment and the cutout in the lower face of the rectangular parallelepiped to exclude the transmission of vibrations from technological equipment to the soundproof fence a, and to ensure the required microclimate during the process, a fan is installed inside the casing, and ventilation ducts are made in the soundproof fence to eliminate overheating of the equipment, while the inner walls of the ventilation ducts are treated with sound-absorbing material and acoustically transparent material of the “seen” type, while to reduce the aerodynamic noise of the ventilation system in the casing, noise mufflers are installed, respectively, at the input and output in ventilation channels, while on the inner surface of the soundproof enclosure a sound-absorbing element is fixed in the form of smooth and perforated surfaces, between which there is a multilayer sound-absorbing structure, characterized in that the silencers installed respectively on the inlet and outlet ventilation ducts are combined, each noise suppressor contains a cylindrical body rigidly connected to the end inlet and outlet nozzles, the diameter of which is not less than the diameter and the housing, and a sound-absorbing cylindrical insert located along the axis of the muffler, a cone-shaped fairing is fixed on each of the end faces of the perforated cylindrical insert, and the cylindrical insert is fixed to the housing by at least two stiffeners located in a plane perpendicular to the axis of the muffler, and the external the surface of the cylindrical insert is perforated, the sound absorber and acoustically transparent material are located inside the insert, and the sound-absorbing cylinder each insert is hollow and in axial section is made in the form of a rigid and perforated wall, between which two layers are located: a sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall, and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall, while the layer of sound-reflecting material is made of a complex profile consisting of evenly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter 3 ÷ 7 mm, about the perforation is 10% ÷ 15%, and the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes, the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon should be considered as a conditional diameter, Rockwool type mineral wool or URSA type mineral wool, or P-75 type basalt wool, or glass wool lined with glass wool, or foamed poly was used as sound-absorbing material. a measure, for example, polyethylene or polypropylene, while the surface of the fibrous absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T), or covered with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.