Pozycja wydawnictw Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydawnictwa AGH, Kraków 203 ISBN 978-83-7464-687- Redaktor Naczelny Wydawnictw AGH: Jan Sas Opiniodawca: dr hab. inż. Jerzy Wiciak, prof. AGH Afiliacja autora: AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Opracowano i wydano ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach realizowanego w latach 20-203 projektu rozwojowego nr II.B.2 pt. Nowe rozwiązania materiałowe przegród warstwowych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych maszyn i urządzeń, stanowiącego jedno z zadań programu wieloletniego Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy koordynowanego przez CIOP-PIB w Warszawie. Opieka redakcyjna: Joanna Ciągała Projekt okładki i strony tytułowej: Mariusz Saduś Skład komputerowy: ESUS Tomasz Przybylak, tel. 6 835 35 36 Redakcja Wydawnictw AGH al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków tel. 2 67 32 28, tel./faks 2 636 40 38 e-mail: redakcja@wydawnictwoagh.pl http://www.wydawnictwa.agh.edu.pl
SPIS TREŚCI. Wstęp... 2. Źródła hałasu i metody techniczne jego redukcji... 2.. Klasyfikacja źródeł energii wibroakustycznej... 2.2. Metody techniczne redukcji hałasu... 3. Wybrane środki dźwiękochłonno-izolacyjne ograniczające hałas maszyn i urządzeń... 3.. Obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne... 3.2. Tłumiki hałasu... 4. Przegrody stosowane w rozwiązaniach zabezpieczeń wibroakustycznych... 4.. Wprowadzenie... 4.2. Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne przegród... 4.3. Klasyfikacja przegród stosowanych w obudowach dźwiękochłonnoizolacyjnych... 4.4. Klasyfikacja materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych stosowanych w przegrodach... 5. Przegrody warstwowe w zintegrowanych obudowach dźwiękochłonnoizolacyjnych... 5.. Wprowadzenie... 5.2. Zintegrowana obudowa tokarki uniwersalnej... 5.3. Zintegrowana obudowa prasy mechanicznej... 5.4. Charakterystyki akustyczne wybranych przegród warstwowych... 6. Przegrody warstwowe w rozwiązaniach korpusów maszyn i urządzeń... 6.. Wprowadzenie... 6.2. Korpus wentylatora promieniowego o zwiększonej izolacyjności akustycznej... 5 8 8 4 20 20 29 3 3 32 34 39 44 44 45 62 80 89 89 93 3
7. Nowy zestaw dźwiękochłonno-izolacyjnych przegród warstwowych... 7.. Wprowadzenie... 7.2. Katalogi nowych materiałów dźwiękochłonnych i przegród warstwowych... 7.3. Charakterystyka akustyczna nowego zestawu materiałów dźwiękochłonnych i przegród warstwowych... 7.4. Zastosowania nowego zestawu przegród warstwowych.... 8. Podsumowanie... Literatura... 2 2 3 29 53 64 66
. Wstęp W szeroko pojętej ochronie akustycznej środowiska przed hałasem mają zastosowanie zabezpieczenia wibroakustyczne ograniczające nadmierną hałaśliwość maszyn, urządzeń, instalacji i środków transportu. Do najpowszechniej stosowanych zabezpieczeń ograniczających oddziaływanie hałasu przemysłowego zaliczyć można obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne, osłony dźwiękoizolacyjne ( płaszcze i płyty), ekrany akustyczne i tłumiki hałasu. Należą one do grupy tzw. biernych zabezpieczeń przed hałasem. W wielu przypadkach do ograniczenia nadmiernej hałaśliwości maszyn i urządzeń występujących w halach przemysłowych nie wystarcza zastosowanie typowych zabezpieczeń przeciwhałasowych takich, jak obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne całkowicie zamknięte (najbardziej skuteczny środek z zestawu biernych środków ochrony przeciwhałasowej) czy, mniej skuteczne, osłony, ekrany itp. Powyższe ograniczenie wynika przede wszystkim z konieczności bezpośredniej i ciągłej obsługi urządzenia przez operatora (np. tokarka, prasa mechaniczna). Z tego powodu zmniejszanie poziomu hałasu na stanowiskach pracy w zakładach przemysłowych nadal stanowi poważny problem. Dotyczy to zarówno maszyn starych, jak i nowo zakupionych. Najlepsze efekty w poprawie warunków pracy przy obsłudze tego typu maszyn i urządzeń można uzyskać, stosując dwa rozwiązania techniczne redukujące poziom emitowanego hałasu: zintegrowaną obudowę dźwiękochłonno-izolacyjną oraz w niektórych przypadkach wzmocnienie izolacyjności akustycznej oryginalnego korpusu maszyny. Rozwiązania te powodują w pewnym sensie redukcję hałasu bezpośrednio u źródła, co powinno być w zasadzie domeną projektowania cichobieżnych maszyn i urządzeń. Skuteczność stosowania tych rozwiązań potwierdzają wykonane w Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki prototypy oraz zastosowane w nich jako elementy ścienne cienkie przegrody warstwowe (Sikora red. 999, Engel, Wantuch 200, Sikora 2002, Żak 2004). Zastosowanie obu rozwiązań nie jest obecnie zbyt rozpowszechnione z dwóch powodów: konieczności stosowania nowych rozwiązań materiałowych cienkich przegród 5
warstwowych (dźwiękoizolacyjnych i dźwiękochłonno-izolacyjnych) oraz braku informacji o własnościach akustycznych tego typu przegród. Szczególnie chodzi tu o wyniki badań izolacyjności akustycznej. Aby propagować możliwości stosowania zintegrowanych obudów oraz zwiększania izolacyjności akustycznej oryginalnych korpusów i osłon maszyn w działaniach zmierzających do poprawy warunków pracy w zakładach przemysłowych, niezbędne było opracowanie propozycji katalogu cienkich przegród warstwowych, przydatnych w konstruowaniu tego typu zabezpieczeń. Cienkie przegrody warstwowe (o grubościach w zakresie od 2,5 mm do 30 mm) nie powodują bowiem znaczącego zwiększenia gabarytów obudowanej maszyny lub urządzenia. W projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych charakteryzujących się wymaganą skutecznością akustyczną zasadnicze znaczenie ma dobór odpowiednich przegród dźwiękochłonno-izolacyjnych, z których wykonywane są elementy ścienne tych konstrukcji. Przegrody składają się z warstw materiałów dźwiękoizolacyjnych, dźwiękochłonnych oraz tłumiących drgania materiałowe. Warstwy tłumiące drgania materiałowe na ogół charakteryzują się też dobrymi właściwościami dźwiękoizolacyjnymi, a niekiedy (w przypadku warstw ziarnistych granulatów) także dźwiękochłonnymi. Realizowany pod kierownictwem autora projekt rozwojowy pt. Nowe rozwiązania materiałowe przegród warstwowych w projektowaniu zabezpieczeń wibroakustycznych maszyn i urządzeń miał na celu stworzenie takiego katalogu z wariantowymi zestawami przegród warstwowych (charakteryzujących się własnościami dźwiękochłonnymi i dźwiękoizolacyjnymi) oraz sformułowanie wytycznych dotyczących możliwości ich stosowania. W opracowanych zestawach przegród uwzględniono nowe materiały w postaci płyt sztywnych i miękkich oraz granulatów uzyskane w wyniku recyklingu. Powinno to zdaniem autora rozszerzyć gamę technicznych możliwości poprawy warunków akustycznych na stanowiskach pracy w zakładach przemysłowych. Wyniki badań doświadczalnych uzyskane w efekcie realizacji projektu powinny też stanowić inspirację dla firm zajmujących się recyklingiem materiałów odpadowych z różnych tworzyw do podjęcia badań nad możliwością wykorzystania ich jako nowych materiałów dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych, a w przyszłości podjęcia się ich produkcji. Wytyczne przeznaczone są więc głównie dla projektantów zabezpieczeń wibroakustycznych, ze szczególnym uwzględnieniem projektowania zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych oraz modyfikacji akustycznej oryginalnych korpusów maszyn, oraz producentów materiałów i przegród stosowanych w zabezpieczeniach ograniczających hałas maszyn i urządzeń. Zawierają także wskazówki dotyczące projektowania elementów ścian korpusów maszyn o strukturze charakteryzującej się zwiększonym pochłanianiem energii wibroakustycznej. Informacje zawarte w wytycznych odnoszą się do opracowanych katalogów nowych materiałów dźwiękochłonnych oraz 6
nowego zestawu cienkich przegród warstwowych. Wskazują, jakie materiały mogą być użyte w przegrodach dźwiękochłonno-izolacyjnych, aby przegrody te charakteryzowały się wysoką izolacyjnością akustyczną, oraz które z wyszczególnionych przegród warstwowych mogą być zastosowane jako elementy ścienne zintegrowanych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych, klasycznych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych i osłony dźwiękoizolacyjne. W wytycznych można też zapoznać się z przegrodami, których struktura materiałowa może stanowić inspirację do opracowania zmodyfikowanego korpusu maszyny charakteryzującego się zwiększoną izolacyjnością akustyczną, zapewniającą, że na miejscu zainstalowania maszyna nie będzie stanowić zagrożenia akustycznego dla obsługujących ją pracowników. Podstawą do napisania wytycznych oprócz wyników badań uzyskanych w ramach realizacji projektu rozwojowego są wyniki prac własnych autora oraz wykonanych pod jego kierunkiem prac naukowo-badawczych i wdrożeniowych dla przemysłu poświęconych zastosowaniu nowych materiałów dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych w przegrodach zabezpieczeń przeciwhałasowych.
2. Źródła hałasu i metody techniczne jego redukcji 2.. Klasyfikacja źródeł energii wibroakustycznej W projektowaniu i doborze skutecznych zabezpieczeń wibroakustycznych dostosowanych do konkretnych maszyn i urządzeń, a także procesów technologicznych i produkcyjnych stwarzających zagrożenie akustyczne dla człowieka niezbędna jest znajomość występujących w środowisku pracy i środowisku zewnętrznym źródeł energii wibroakustycznej oraz technicznych możliwości zmniejszania ich oddziaływania. W środowisku pracy, zamieszkania oraz w środowisku zewnętrznym występuje nieskończenie wiele źródeł drgań mechanicznych i akustycznych. Każda maszyna, urządzenie, narzędzie, środek transportu itp. ma wiele źródeł energii wibroakustycznej. Są one przyczyną generowania hałasu przemysłowego, komunikacyjnego i komunalnego. Źródła te można uporządkować i sklasyfikować w pewien określony sposób (Engel 200), przyjmując odpowiednie kryteria podziału. Na rysunku 2. przedstawiono klasyfikację źródeł energii wibroakustycznej uwzględniającą trzy kryteria dokonanego podziału, ze względu na: modele teoretyczne promieniowania, fizyczne przyczyny generowania drgań akustycznych i mechanicznych oraz pochodzenie źródeł związane z miejscem występowania lub zainstalowania. Na rysunku 2.2 przedstawiono schemat fizyczny budowy modeli teoretycznych elementarnych źródeł dźwięku, a w tabeli 2. podział punktowych źródeł dźwięku z krótką ich charakterystyką. W przypadku źródeł powierzchniowych rozróżniamy źródła płaskie (membrany, płyty, tłoki) i przestrzenne (kuliste, walcowe, złożone). W praktyce doboru rozwiązań technicznych zabezpieczeń ograniczających oddziaływanie hałasu przemysłowego, komunikacyjnego lub komunalnego na środowisko zewnętrzne do źródeł punktowych można zaliczyć np. wentylatory dachowe czy instalacje (wyloty) zrzutu pary. Do źródeł liniowych można zakwalifikować taśmociągi w kopalniach odkrywkowych lub zakładach produkcyjnych, rurociągi przesyłowe (np. ropociągi) 8
W rodowisku pracy, zamieszkania oraz w rodowisku zewn trznym wyst puje niesko czenie wiele róde drga mechanicznych i akustycznych. Ka da maszyna, urz dzenie, narz dzie, rodek transportu itp. ma wiele róde energii wibroakustycznej. S one przyczyn generowania ha asu przemys owego, komunikacyjnego i komunalnego. ród a naziemne, linie kolejowe i tramwajowe lub drogi szybkiego ruchu. Jako źródła powierzchniowe mogą być traktowane całe ściany hal przemysłowych, np. hale tłoczni z prasami te mo na uporz dkowa i sklasyfikowa w pewien okre lony sposób (Engel 200), przyjmuj c mechanicznymi odpowiednie czy też kryteria hale podzia u. produkcyjne Na cukrowni. rysunku 2. Klasyfikacja przedstawiono źródeł klasyfikacj ze względu róde na energii modele wibroakustycznej teoretyczne promieniowania uwzgl dniaj c ma trzy znaczenie kryteria praktyczne, dokonanego gdyż podzia u, wielkości ze wzgl du źródła, na: zwłaszcza liniowego lub powierzchniowego, zależy dobór odpowiedniego zabezpieczenia modele teoretyczne promieniowania, fizyczne przyczyny generowania drga akustycznych i wibroakustycznego, np. zwiększenie izolacyjności akustycznej ściany hali przemysłowej mechanicznych czy dobranie oraz odpowiedniej pochodzenie długości róde ekranu zwi zane akustycznego z miejscem bądź też zastosowanie wyst powania odpowiedniego rodzaju tłumika hałasu na wyrzutnię pary lub sprężonego lub zainstalowania. powietrza. Na rysunku 2.2 przedstawiono schemat fizyczny budowy modeli teoretycznych elementarnych źródeł dźwięku, a w tabeli 2. podział punktowych źródeł dźwięku z krótką ich charakterystyką. Rys. 2.. Podział źródeł energii wibroakustycznej występujących w środowisku (Engel 200) Rys. 2.. Podzia róde energii wibroakustycznej wyst puj cych w rodowisku (Engel 200) rzeczywiste modele pole monopo l 7 dip kwadrup Rys. 2.2. Schemat elementarnych źródeł dźwięku (Engel, Piechowicz, Stryczniewicz 2003) Rys. 2.2. Schemat elementarnych źródeł dźwięku (Engel, Piechowicz, Stryczniewicz 2003) Tabela 2. Podział punktowych źródeł dźwięku (Engel 200) 9 Rodzaj źródła punktowego Charakterystyka źródła
Rodzaj źródła punktowego monopole dipole kwadrupole multipole (polipole) Tabela 2. Podział punktowych źródeł dźwięku (Engel 200) Charakterystyka źródła źródła w postaci pulsujących kul o nieruchomym środku, o promieniu pomijalnie małym w stosunku do długości promieniowanej fali akustycznej źródło takie promieniuje fale kuliste, przy tego typu źródłach promieniowanie jest jednakowe we wszystkich kierunkach źródła składające się z dwóch jednakowych źródeł punktowych, których środki znajdują się od siebie w odległości pomijalnie małej w stosunku do długości promieniowanej fali akustycznej, jest to tzw. źródło pierwszego rzędu źródło drugiego rzędu; źródła tego typu występują w przypadkach fluktuacji prędkości przy przepływach przyściennych, rozróżnia się kwadrupole wzdłużne i poprzeczne źródła wyższych rzędów w teorii promieniowania dźwięku Ważny w procesie projektowania cichobieżnych maszyn oraz technicznych rozwiązań redukujących ich nadmierną aktywność akustyczną jest podział źródeł energii wibroakustycznej według kryterium fizycznych przyczyn generowania drgań i hałasu. Klasyfikacja ta wyróżnai źródła mechaniczne, elektryczne, technologiczne, aeroi hydrodynamiczne oraz inne. Głównymi źródłami mechanicznymi energii wibroakustycznej są drgania (giętne, skrętne, wzdłużne, złożone strukturalne materiałowe), uderzenia i tarcie. Do źródeł elektrycznych zaliczamy magnetyczne, magnetostrykcyjne czy występowanie łuku elektrycznego. Źródłami technologicznymi, zaliczanymi do jednych z trudniejszych, jeżeli chodzi o możliwości ich wyciszenia, są procesy skrawania i przecinania oraz powodujące zmiany spójności materiałów. Zalicza się do nich również procesy pękania. Wszelkiego typu instalacje wentylacyjne, klimatyzacyjne, przesyłające media (rurociągi) zaliczane są do źródeł aero- i hydrodynamicznych, powstających na wskutek przepływów i zjawiska kawitacji. Do innych źródeł w klasyfikacji według kryterium fizycznych przyczyn generowania hałasu i drgań zalicza się procesy spalania, zjawiska termiczne, zjawiska chemiczne, wybuchy i fale uderzeniowe. Te źródła można zaliczyć do najtrudniejszych, jeżeli chodzi o techniczne możliwości minimalizacji generowanego przez nie hałasu. Ze względu na lokalizację fizycznych przyczyn generowania energii wibroakustycznej (pochodzenie) źródła dzielimy na: środki transportu i komunikacji, źródła przemysłowe, nieprzemysłowe stanowiska pracy (maszyny budowlane, drogowe, komunalne i rolnicze), maszyny, urządzenia i instalacje w budynkach (inaczej źródła hałasu 0
technicznych mo liwo ci ograniczenia ich oddzia ywania na rodowisko. ród a przemys owe mo na podzieli na dwie grupy: ród a zewn trzne emituj ce ha as bezpo rednio do rodowiska zewn trznego (takie m. in. jak hale fabryczne spr arkownie, komunalnego), kot ownie, obiekty wentylatorownie, komunalne, sportowe ch odnie i wojskowe kominowe, oraz naturalne piece, źródła transformatory, energii wibroakustycznej. Te ostatnie raczej nie wymagają zabezpieczeń, ale w razie zaistnienia transportery takiej zewn trzne, potrzeby nie ma hamownie w zasadzie silników) technicznych oraz możliwości wewn trzne ograniczenia stanowi ce ich oddziaływania na na stanowiskach środowisko. pracy (zaliczy do nich nale y elektryczne ród a mocy w zagro enie akustyczne Źródła przemysłowe można podzielić na dwie grupy: źródła zewnętrzne emitujące hałas bezpośrednio do środowiska zewnętrznego (takie m. in. jak hale fabryczne postaci silników, generatorów i zasilaczy oraz nieelektryczne ród a mocy w postaci silników spalinowych, sprężarkownie, turbin, silników kotłownie, parowych wentylatorownie, i wodnych). chłodnie kominowe, piece, transformatory, transportery zewnętrzne, hamownie silników) oraz wewnętrzne stanowiące zagrożenie Na rysunku 2.3 przedstawiono podzia róde ha asu przemys owego stanowi cych akustyczne na stanowiskach pracy (zaliczyć do nich należy elektryczne źródła mocy najcz stsz w postaci przyczyn silników, pogorszenia generatorów i klimatu zasilaczy akustycznego oraz nieelektryczne w źródła rodowisku mocy w postaci zewn trznym. silników spalinowych, turbin, silników parowych i wodnych). Zagro enie stanowi zarówno ród a zewn trzne, jak i wewn trzne. W przypadku róde Na rysunku 2.3 przedstawiono podział źródeł hałasu przemysłowego stanowiących usytuowanych najczęstszą wewn trz przyczynę hal pogorszenia produkcyjnych klimatu akustycznego przyczyn w nadmiernej środowisku zewnętrznym. emisji ha asu do Zagrożenie stanowią zarówno źródła zewnętrzne, jak i wewnętrzne. W przypadku źródeł usytuowanych wewnątrz hal produkcyjnych przyczyną nadmiernej emisji hałasu do rodowiska zewn trznego jest zbyt niska izolacyjno ci cian tych obiektów. Brak mo liwo ci wyciszenia środowiska zbyt ha a liwych zewnętrznego maszyn jest zbyt i urz dze niska izolacyjności wewn trz ścian hali tych produkcyjnej obiektów. Brak (np. możliwości wyciszenia powoduje zbyt niejednokrotnie, hałaśliwych maszyn e i urządzeń ród a wewnątrz te stanowi hali produkcyjnej zagro enie (np. akustyczne zespo u pras mechanicznych) zespołu pras mechanicznych) powoduje niejednokrotnie, że źródła te stanowią zagrożenie wewn trz, akustyczne jak zarówno i na zewn trz wewnątrz, hali jak przemys owej. i na zewnątrz hali zarówno przemysłowej. Rys. 2.3. Źródła hałasu przemysłowego najczęściej stwarzające zagrożenie Rys. 2.3. ród a ha asu przemys owego najcz ciej stwarzaj ce zagro enie dla rodowiska dla środowiska zewnętrznego zewn trznego 0
Przy omawianiu klasyfikacji źródeł energii wibroakustycznej, szczególnie jeżeli chodzi o źródła hałasu przemysłowego, należy zwrócić szczególną uwagę na źródła hałasu infradźwiękowego i niskoczęstotliwościowego występując w wielu maszynach i urządzeniach. Infradźwięki definiuje się jako dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwości zawarte jest głównie w zakresie 20 Hz. Za infradźwiękowy uznaje się hałas, w widmie którego występują składowe o częstotliwościach infradźwiękowych i niskich akustycznych. Obecnie stosuje się coraz powszechniej nowe pojęcie hałas niskoczęstotliwościowy, obejmujące zakres częstotliwości 0 250 Hz. Hałas ten wyodrębniony jest ze względu na stwierdzaną uciążliwość, potwierdzoną skargami osób narażonych na jego oddziaływanie. Infradźwięki są drganiami mechanicznymi rozchodzącymi się w postaci fal w ośrodkach sprężystych, a więc w gazach, cieczach i ciałach stałych. Cechą charakterystyczną jest ich bardzo małe pochłanianie w ośrodku, rozprzestrzeniają się więc na dużą odległość od źródła (nawet dziesiątki kilometrów). Z uwagi na dużą długość fali (np. długość fali infradźwiękowej o częstotliwości 20 Hz wynosi ok. 7 m) tradycyjne przegrody, tłumiki, ekrany i ustroje dźwiękochłonne są mało skuteczne. Głównymi źródłami infradźwięków są maszyny i urządzenia przepływowe, urządzenia wentylacyjne, kotły energetyczne, elektrownie cieplne i wodne oraz środki transportu. Na ogół dobór zabezpieczeń wibroakustycznych mających na celu ograniczenie nadmiernej aktywności akustycznej przemysłowych źródeł hałasu przeprowadza się pod kątem zmniejszenia uciążliwości hałasowej w zakresie częstotliwości słyszalnych (od 20 Hz do 20 khz). Wynika to z faktu, że do niedawana w ogóle nie zwracano uwagi na ten typ hałasu. Dane podawane w sprawozdaniach GUS, dotyczące liczby osób narażonych w miejscu pracy na ponadnormatywny hałas, nie obejmują zwykle zagrożeń związanych z narażeniem na hałas niskoczęstotliwościowy, w tym infradźwiękowy. Z uwagi na rozwój odpowiednich technik pomiarowych oraz coraz częściej stwierdzaną szkodliwość i uciążliwość dźwięków o niskich częstotliwościach obserwowany jest wzrost zainteresowania infradźwiękami i hałasem niskoczęstotliwościowym. W pracy A. Kaczmarska i innych (200) podjęto temat opracowania rozwiązań technicznych ograniczających oddziaływanie hałasu infradźwiękowego i niskoczęstotliwościowego na stanowiskach pracy. Na rysunku 2.4 przedstawiono klasyfikację źródeł hałasu infradźwiękowego z uwzględnieniem dwóch kryteriów podziału: ze względu na rodzaj źródła oraz ze względu na proces generowania infradźwięków. Pierwsze kryterium dzieli źródła na naturalne i sztuczne, drugie rozróżnia źródła mechaniczne (wywołane ruchem mechanizmów) oraz przepływowe (powstające przy przepływie cieczy lub gazu). 2
(powstaj ce przy przep ywie cieczy lub gazu). Rys. 2.4. Podział źródeł hałasu infradźwiękowego i niskoczęstotliwościowego Rys. 2.4. Podzia róde ha asu infrad wi kowego i niskocz stotliwo ciowego 3
2.2. Techniczne metody redukcji hałasu Obniżenie poziomu hałasu w ogólności związane jest z kształtowaniem odpowiedniego klimatu akustycznego w środowisku. Przez klimat akustyczny środowiska rozumiemy zespół zjawisk zachodzących w danym środowisku, wywołanych źródłami hałasu znajdującymi się wewnątrz danego środowiska lub zewnętrznymi. Klimat akustyczny określa się za pomocą pomiaru poziomu ciśnienia akustycznego w zależności od czasu, częstotliwości i przestrzeni. Najlepszymi sposobami kształtowania odpowiedniego klimatu akustycznego są kompleksowe metody zwalczania hałasu (Engel 200). Obejmują one zespół wszelkich środków umożliwiających zmniejszenie lub ograniczenie poziomu hałasu w środowisku. Na rysunku 2.5 przedstawiono schematycznie podział metod i sposobów obniżania poziomu hałasu. Klasyfikacja ta uwzględnia wszystkie rodzaje hałasu (przemysłowy, komunikacyjny, komunalny), jakie mogą stanowić zagrożenie zarówno pomieszczeniach i obiektach zamkniętych (środowisko pracy, zamieszkania, użyteczności publicznej), jak i na zewnątrz w środowisku zewnętrznym. Przedstawione meto- w rodowisku zewn trznym. Przedstawione metody s szczególnie przydatne w ogran ha asu dy są szczególnie przemys owego, przydatne zw aszcza w ograniczaniu w cz ci hałasu dotycz cej przemysłowego, poczyna zwłaszcza technicznych w części maj c celu dotyczącej ochron poczynań rodowiska technicznych pracy mających i rodowiska na celu zewn trznego, ochronę środowiska polegaj cych pracy i środowiska zewnętrznego, polegających głównie na redukcji hałasu maszyn, urządzeń i pro- g ównie na re ha asu cesów technologicznych maszyn, urz dze w warunkach i procesów już technologicznych zaistniałych oraz na w etapie warunkach ich projektowania ju zaistnia ych o etapie z uwzględnieniem ich projektowania wymogu z ich uwzgl dnieniem cichobieżności. wymogu ich cichobie no ci. METODY ZWALCZANIA HA ASU metody i sposoby techniczne metody i sposoby administracyjnoprawne ograniczenie emisji róde ograniczenie transmisji energii wibroakustycznej ograniczenie imisji czynna redukcja ha asu ochrona cz owieka ochrona rodowiska przyrodniczego odsuni cie cz owieka od ród a ha asu dzi ki automatyzacji I robotyzacji ochrony osobiste ustawy, zarz dzenia, przepisy normy, normatywy odpowiednia organizacja pracy, ruchu itp. Rys. 2.5. Metody i sposoby zwalczania hałasu emitowanego przez źródła wewnętrzne i zewnętrzne 4 Rys. 2.5. Metody i sposoby zwalczania ha asu emitowanego przez ród a wewn trz i zewn trzne Metody i sposoby techniczne zwalczania ha asu przemys owego mo na podzieli na
Metody i sposoby techniczne zwalczania hałasu przemysłowego można podzielić na cztery zasadnicze grupy: ) ograniczenie emisji źródeł polega na ograniczeniu lub minimalizacji emisji hałasu przez źródło, przy czym przez emisję rozumie się generowanie dźwięków przez źródło; 2) ograniczenie transmisji polega na ograniczeniu energii wibroakustycznej źródła na drogach jej przenoszenia; 3) ograniczenie imisji na określone obszary środowiska (np. tereny akustycznie chronione) oraz na człowieka (np. stanowiska pracy) polega na stosowaniu odpowiednich rozwiązań technicznych, odsunięciu człowieka od hałaśliwych procesów, automatyzacji i robotyzacji stanowisk pracy, a także w razie braku innych możliwości, na stosowaniu ochron osobistych; 4) czynna redukcja hałasu polega w ogólnym ujęciu na tym, że hałas kompensuje się hałasem z dodatkowych źródeł metody czynne mają obecnie wąskie zastosowanie, są to metody przyszłościowe. Na rysunku 2.6 przedstawiono graficznie zasady stosowania poszczególnych metod technicznych redukcji hałasu. Ogólnie można powiedzieć, że metoda ograniczenia emisji ma zastosowanie bądź na etapie projektowania maszyn i urządzeń, bądź też polega na zamianie, w konkretnym przypadku, maszyny hałaśliwej na mniej hałaśliwą (jeżeli istnieje taka możliwość), spełniającą wymagania co do jej parametrów akustycznych. W identyczny sposób należy postępować przy ograniczaniu emisji procesów technologicznych. Innym pośrednim rozwiązaniem w ograniczaniu emisji źródeł może być modyfikacja akustyczna istniejącego rozwiązania korpusu maszyny, polegająca na wzmocnieniu izolacyjności akustycznej jego ścianek. W Katedrze Mechaniki i Wibroakustyki AGH prowadzone są prace nad prototypowymi rozwiązaniami prostych korpusów maszyn o zwiększonej izolacyjności akustycznej. Ograniczenie transmisji energii wibroakustycznej polega na wprowadzeniu ograniczeń na drogach jej propagacji od źródła hałasu do odbiorcy. Ograniczenia te są stosowane głównie na drodze powietrznej bezpośredniej (ale także materiałowej). Charakterystyczne dla tej metody jest to, że zabezpieczenie przeciwhałasowe umieszczone jest w pobliżu źródła hałasu. Dodatkowo może także być wprowadzona odpowiednia adaptacja akustyczna pomieszczeń (także elementy adaptacji akustycznej), wpływająca na ograniczenie odbić i ugięć fali dźwiękowej. Metody ograniczania transmisji energii wibroakustycznej nazywane są metodami biernymi ochrony przeciwhałasowej. Stosowane są wtedy, gdy nie jest możliwe ograniczenie hałasu w wyniku zmian konstrukcyjnych maszyny czy też zmiany procesu technologicznego. 5
rozwi zaniami prostych korpusów maszyn o zwi kszonej izolacyjno ci akustycznej. Rys. 2.6. Zasady stosowania poszczególnych metod technicznych redukcji hałasu Rys. 2.6. Zasady stosowania poszczególnych metod technicznych redukcji ha asu Metoda ograniczenia immisji opiera się na podobnej zasadzie jak metoda ograniczania transmisji, z tym że ograniczenia (zabezpieczenia) umiejscawiane są na drodze bezpośredniej (powietrznej) propagacji energii wibroakustycznej w bliskiej odległości od obiektu chronionego. W metodach ograniczenia transmisji oraz ograniczenia imisji stosuje się rozwiązania techniczne umownie określane jako środki dźwiękochłonno-izolacyjne. 4 Czwarta metoda, czynnej redukcji hałasu, nosi też nazwę metody aktywnego zwalczania hałasu. Cechą charakterystyczną tej metody jest kompensowanie hałasu dźwiękami z dodatkowych, zewnętrznych źródeł energii. Ogólna zasada aktywnej kompensacji parametrów pola akustycznego jest następująca: źródło pierwotne, zwane źródłem kompensowanym, wytwarza falę akustyczną nazywaną falą pierwotną lub kompensowaną; źródło wtórne, zwane kompensującym, wytwarza falę wtórną kompensującą. W określonym punkcie przestrzeni, w którym obserwujemy efekt aktywnej kompensacji dźwięku, następuje destrukcyjna interferencja obu fal. W idealnym przypadku pełna redukcja fali kompensowanej w punkcie obserwacji wystąpi wówczas, gdy fala kompensująca będzie stanowiła idealne odwrócenie fali kompensowanej. Ograniczenie emisji źródeł hałasu, a więc redukcja hałasu u źródła jego powstawania, powinno być, o ile to możliwe, stosowane na etapie projektowania, gdyż późniejsze 6
jego wprowadzenie w realnej maszynie (lub urządzeniu) może naruszyć wymagania procesu wykonawczego produkcyjnego lub technologicznego realizowanego za jej maszyn pomocą i i wymagać urz dze znaczniejszych charakteryzuj cych nakładów si nisk finansowych. aktywno ci Rysunek akustyczn, 2.7 przedstawia a wi c schemat poczynań technicznych mających na celu uwzględnienie wymagań niezbędnych przy projektowaniu maszyn i urządzeń charakteryzujących się niską aktywnością cichobie nych. akustyczną, a więc cichobieżnych. Wymiana maszyny lub urz dzenia Analiza dynamiczna maszyn lub procesu Redukcja wymuszenia minimalizacja si Redukcja uderze, wyrównowa enie elementów, redukcja tarcia, zmiana sztywno ci uk adu, zmiana par kinematycznych, zmiana struktury uk adu, zmiany konstrukcyjne Identyfikacja róde Zmiana warunków aeroi hydrodynamicznych Zmiana odpowiedzi uk adu Zmiana wlotu i wylotu medium, zmiana pr dko ci, separacja elementów, eliminatory ha asu wp ywu Zmiana cz stotliwo ci, odej cie od cz stotliwo ci rezonansowych, dyssypacja energii Redukcja wspó czynnika sprawno ci promieniowania Zmiana materia ów, zmiana wymiarów (powierzchnia, grubo ), pokrycia ochronne, zmniejszenie powierzchni promieniuj cej Zmiana procesu technologicznego Rys. 2.7. Schemat poczynań technicznych wpływających na ograniczenie emisji hałasu Rys. 2.7. Schemat poczyna technicznych u źródła (Engel wp ywaj cych 200) na ograniczenie emisji ha asu u ród a (Engel 200) Na rysunku 2.8 przedstawiono schematycznie wyszczególnienie środków dźwiękochłonno-izolacyjnych Na rysunku 2.8 mających przedstawiono zastosowanie schematycznie w technicznych wyszczególnienie metodach ograniczania rodków d wi koch onno-izolacyjnych transmisji energii wibroakustycznej maj cych oraz zastosowanie ograniczania w technicznych immisji. Ograniczanie metodach ograniczania propagacji transmisji dźwięku na energii drodze wibroakustycznej powietrznej w metodzie oraz ograniczania ograniczania immisji. transmisji Ograniczanie polega na propagacji stosowaniu: przegród budowlanych o odpowiedniej izolacyjności akustycznej (ściany hal produkcyjnych, ale także okna i drzwi), ekranów akustycznych (mających zastosowanie d wi ku na drodze powietrznej w metodzie ograniczania transmisji polega na stosowaniu: przegród budowlanych o odpowiedniej izolacyjno ci akustycznej ( ciany hal produkcyjnych, ale tak e okna i drzwi), ekranów akustycznych (maj cych zastosowanie w ograniczaniu 7 zarówno ha asu przemys owego róde wewn trznych i zewn trznych, jak i komunikacyjnego), obudów d wi koch onno-izolacyjnych, os on d wi koch onno-
7 izolacyjnych oraz t umików ha asu (które maj zastosowanie zarówno na wyrzutniach mediów, w ograniczaniu jak i w otworach zarówno wentylacyjnych hałasu przemysłowego obudów d wi koch onno-izolacyjnch). źródeł wewnętrznych i zewnętrznych, Dodatkowo stosowane jak i komunikacyjnego), s elementy adaptacji obudów przemys owej dźwiękochłonno-izolacyjnych, (jako rodka wspomagaj cego), osłon dźwiękochłonno-izolacyjnych oraz tłumików hałasu (które mają zastosowanie zarówno na wyrzut- której przydatno w ograniczaniu ha asu przemys owego opisano wcze niej. W przypadku niach mediów, jak i w otworach wentylacyjnych obudów dźwiękochłonno-izolacyjnch). ograniczania Dodatkowo imisji stosowane ha asu są do elementy rodowiska adaptacji zewn trznego przemysłowej sp ród (jako dost pnych środka wspomagającego), której przydatność mo na w ograniczaniu wykorzysta hałasu tylko przemysłowego przegrody opisano budowlane wcześniej. i ekrany rodków d wi koch onno-izolacyjnych W przypadku ograniczania imisji hałasu do środowiska zewnętrznego spśród dostępnych akustyczne. Ograniczenie transmisji energii wibroakustycznej na drodze materia owej środków dźwiękochłonno-izolacyjnych można wykorzystać tylko przegrody budowlane uzyskuje i ekrany si, wykorzystuj c akustyczne. Ograniczenie rozwi zania transmisji techniczne energii w postaci: wibroakustycznej oddzielnych na pomieszcze drodze ma-dlteriałowej o nadmiernej uzyskuje wibroaktywno ci, się, wykorzystując posadowienia rozwiązania maszyn techniczne na odpowiednich w postaci: oddzielnych fundamentach róde pomieszczeń dla źródeł o nadmiernej wibroaktywności, posadowienia maszyn na odpowiednich fundamentach oraz stosowania wibroizolacji zarówno przemieszczeniowej, oraz stosowania wibroizolacji zarówno przemieszczeniowej, jak i si owej. jak i siłowej. Rys. 2.8. Środki dźwiękochłonno-izolacyjne i przeciwdrganiowe wykorzystywane w metodach ograniczenia transmisji i imisji Rys. 2.8. rodki d wi koch onno-izolacyjne i przeciwdrganiowe wykorzystywane Stosowane w praktyce w metodach układy ograniczenia aktywnej redukcji transmisji hałasu i imisji (wyłącznie w postaci indywidualnych rozwiązań dopasowanych do konkretnych zastosowań) to aktywne tłumiki hałasu maszyn przepływowych i silników spalinowych. Inne zastosowania to aktywne ochronniki słuchu. Większość rozwiązań pozostaje na etapie doświadczeń laboratoryjnych (prototypowych). w praktyce uk ady aktywnej redukcji ha asu (wy cznie w postaci indywidualnych Stosowane rozwi za dopasowanych do konkretnych zastosowa ) to aktywne t umiki ha asu maszyn przep ywowych 8 i silników spalinowych. Inne zastosowania to aktywne ochronniki s uchu. Wi kszo rozwi za pozostaje na etapie do wiadcze laboratoryjnych (prototypowych).
) lokaln redukcj poziomu d wi ku docieraj cego bezpo rednio do uszu pracownika nara onego na ha as, szczególnie przemys owy; 2) redukcj poziomu d wi ku w polu akustycznym powsta ym w wyniku odbicia fali Na rysunku 2.9 zamieszczono możliwości wykorzystywania czynnej redukcji hałasu. Rozwiązania od powierzchni; obejmują cztery grupy zagadnień związanych z redukcją hałasu: akustycznej ) lokalną redukcję poziomu dźwięku docierającego bezpośrednio do uszu pracownika narażonego na hałas, szczególnie przemysłowy; 3) redukcj poziomu d wi ku emitowanego przez maszyny i urz dzenia; 4) redukcj 2) redukcję poziomu poziomu d wi ku dźwięku w falowodach. w polu akustycznym powstałym w wyniku odbicia fali akustycznej od powierzchni; 3) redukcję poziomu dźwięku emitowanego przez maszyny i urządzenia; 4) redukcję poziomu dźwięku w falowodach. Rys. 2.9. Możliwości techniczne wykorzystania metody czynnej redukcji hałasu Rys. 2.9. Mo liwo ci techniczne wykorzystania metody czynnej redukcji ha asu 3. Wybrane rodki d wi koch onno-izolacyjne ograniczaj ce ha as
3. Wybrane środki dźwiękochłonno-izolacyjne ograniczające hałas maszyn i urządzeń W metodach biernych zwalczania hałasu, obejmujących rozwiązania techniczne ograniczające transmisję energii wibroakustycznej (niektóre z nich wykorzystywane są także przy ograniczaniu imisji), stosowane są najczęściej następujące zabezpieczenia, czyli środki dźwiękochłonno-izolacyjne (Engel, Sikora 995, Sikora 20): obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne, ekrany akustyczne, przegrody budowlane, osłony dźwiękochłonno-izolacyjne, tłumiki hałasu, a także przedsięwzięcia mające na celu podnoszenie akustycznej chłonności we wnętrzach pomieszczeń, w których znajdują się źródła hałasu. Ostatnie z wymienionych zabezpieczeń nazywamy adaptacją akustyczną pomieszczeń (choć w wielu przypadkach praktycznych są to elementy adaptacji akustycznej w dosłownym znaczeniu). Rozwiązania konstrukcyjne biernych zabezpieczeń przeciwhałasowych bazują na dwóch rodzajach materiałów: o właściwościach dźwiękochłonnych i dźwiękoizolacyjnych, dlatego też nazywa się je środkami dźwiękochłonno-izolacyjnymi. 3.. Obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne Obudowami dźwiękochłonno-izolacyjnymi (Engel, Sikora 998) przyjęto nazywać urządzenia osłaniające źródła dźwięku, stosowane w celu ograniczenia emisji energii akustycznej ze źródeł do otoczenia. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna, jako bierne zabezpieczenie przeciwhałasowe, zajmuje istotną pozycję w zestawie zabezpieczeń przeciwhałasowych ograniczających lub zmniejszających emisję hałasu źródeł na stanowiskach pracach oraz ograniczających imisję hałasu źródeł na określonych obszarach środowiska. Ograniczenie hałasu własnego maszyn i urządzeń powinno polegać przede wszystkim na usunięciu pierwotnych przyczyn powstawania hałasu, a więc na zwalczaniu 20
aktywności akustycznej u źródła (przy wykorzystaniu technicznych metod ograniczenia emisji źródeł), polegającym na wprowadzeniu w nim zmian konstrukcyjnych. Ograniczenie hałasu technologicznego maszyn i urządzeń realizujących procesy prowadzące do zmiany kształtu przetwarzanego materiału (np. kucie, tłoczenie, skrawanie itd.) polega zarówno na zmianach konstrukcyjnych, jak i możliwych do wprowadzenia zmianach procesu technologicznego. Ograniczenie hałasu w wyniku zmian konstrukcyjnych, czy też zmiany procesu technologicznego nie zawsze jest możliwe. W takim przypadku wykorzystuje się możliwość zastosowania obudowy dźwiękochłonno-izolacyjnej. Zastosowanie tego typu rozwiązania stwarza szansę ograniczenia hałasu własnego maszyny, jak również (w niektórych przypadkach) hałasu technologicznego. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna, stanowiąca bierny środek ograniczania hałasu, jest często jedyną możliwością ograniczenia rozchodzenia się promieniowania dźwięku od aktywnych akustycznie maszyn lub ich części do otoczenia. Jej szczególne znaczenie polega na tym, że już w bezpośrednim pobliżu źródła hałasu zostaje obniżony jego poziom. Umożliwia to zarówno ochronę blisko usytuowanych miejsc pracy w przypadku hałasu występującego wewnątrz hal produkcyjnych jak też ochronę obiektów w środowisku zewnętrznym, bezpośrednio sąsiadujących z granicą zakładu przemysłowego, na którego terenie znajduje się hałaśliwe urządzenie (na zewnątrz hal produkcyjnych). Obudowy można usystematyzować w zależności od stopnia zamknięcia oraz innych przyjętych kryteriów podziału (Engel, Sikora 998). W zależności od typu i zasady działania maszyny, spełnianej przez nią funkcji, realizowanego na niej procesu technologicznego oraz wymagań dotyczących potrzebnej izolacyjności akustycznej, można wyróżnić cztery rodzaje obudów: fragmentaryczne, częściowo zamknięte, całkowicie zamknięte oraz zintegrowane. Obudowy fragmentaryczne (rys. 3. 3.3) Obudowy te osłaniają nie całą maszynę, a jedynie jej elementy konstrukcyjne lub funkcjonalne, które powodują wzmożoną aktywność akustyczną maszyny (np. silnik, wentylator, przekładnia). Rozwiązanie to jest korzystne zarówno z ekonomicznego, jak i technicznego punktu widzenia. Ten rodzaj obudowy ma szczególnie duże zastosowanie przy ograniczaniu hałasu technologicznego (np. ograniczanie hałasu od procesu cięcia, skrawania, tłoczenia). W wielu przypadkach funkcję obudowy fragmentarycznej spełniają osłony zabezpieczające stosowane w tokarkach, frezarkach, prasach mechanicznych, szlifierkach itp. Trzeba jednak podkreślić, że osłony te zmniejszają oddziaływanie hałasu na operatora w ograniczonym zakresie, jeżeli nie w pełni hermetyzują pole operacyjne realizowanego procesu technologicznego. 2
a) b) c) a) b) c) Metalowa os ona zabezpieczaj ca do Os ony dla frezarek wyposa one tokarek z Metalowa du ymi poliw glanowymi osłona zabezpiecza-jąca do tokarek z dużymi poliwę- potrójny Osłony wy cznik frezarek bezpiecze stwa, wyposażone Os ona Osłona z metalow z metalową ram i oknami oraz wy cznikiem zamontowany w potrójny na wyłącznik segmentowym, bezpieczeństwa, zamontowany na segmen- uderzenia kratownicą. odporn ramą na i odporną uderzenia na glanowymi oknami oraz wyłącznikiem bezpieczeństwa towym, ruchomym ramieniu trzy- Otwierana przednia bezpiecze stwa ruchomym ramieniu trzymanym przez kratownic. Otwierana si ownik gazowy. Os ona ze stali i przednia cz. manym przez siłownik gazowy. część. Zastosowanie poliw glanu lub laminowanej szyby Zastosowanie w polu Osłona ze stali i poliwęglanu lub w polu operacyjnym operacyjnym laminowanej szyby prasy mechanicznej prasy mechanicznej Rys. 3.. Os ony zabezpieczaj ce pole operacyjne procesu technologicznego Rys. 3.. Osłony zabezpieczające pole operacyjne procesu technologicznego (www.europon.pl) (www.europon.pl) Rys. 3.2. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna wykrojnika (Engel, Sikora 997) Rys. 3.2. Obudowa d wi koch onno-izolacyjna wykrojnika (Engel, Sikora 997) 22 2
Rys. 3.3. Ruchoma osłona dźwiękochłonno-izolacyjna pola operacyjnego prasy zintegrowana z suwakiem (Engel, Sikora, Kosała 2002) Rys. 3.3. Ruchoma os ona d wi koch onno-izolacyjna pola operacyjnego prasy zintegrowana z suwakiem (Engel, Sikora, Kosa a 2002) Obudowy częściowo zamknięte (rys. 3.4) Obudowy Te cz ciowo rozwiązania zamkni te stosowane (rys. są 3.4) wtedy, gdy ze względu na konstrukcję maszyny lub Te rozwi zania ze względu stosowane na technologię s wtedy, procesu gdy niezbędne ze wzgl du jest na pozostawienie konstrukcj maszyny co najmniej lub jednej ze wzgl du ze ścian bocznych otwartej lub zastosowanie większej liczby otworów niezabezpieczonych na technologi akustycznie procesu (np. tłumikami niezb dne hałasu jest pozostawienie lub innymi elementami co najmniej tłumiącymi). jednej ze Obudowa cian bocznych taka otwartej w zasadzie lub zastosowanie spełnia wi kszej funkcji ochrony liczby przeciwdźwiękowej otworów niezabezpieczonych w stosunku do akustycznie pracownika, (np. t umikami którego ha asu stanowisko lub innymi pracy elementami znajduje się t umi cymi). na wprost otworu, Obudowa może taka natomiast w zasadzie wpływać nie spe nia na polepszenie klimatu akustycznego na innych, sąsiednich stanowiskach pracy. Obudowy funkcji tego ochrony typu są przeciwd wi kowej też niekiedy stosowane w stosunku w przypadku do pracownika, maszyn i urządzeń którego znajdujących stanowisko się pracy znajduje terenie si na otwartym wprost (np. otworu, agregaty mo e pompowe natomiast w przepompowniach wp ywa na ropy). polepszenie Wtedy istnieje klimatu akustycznego na innych, s siednich stanowiskach pracy. Obudowy tego typu s te niekiedy stosowane w przypadku maszyn i urz dze znajduj cych si na terenie otwartym 23 (np. agregaty pompowe w przepompowniach ropy). Wtedy istnieje jeden otwór s u cy do zapewnienia ch odzenia obudowanej maszyny. Jest to mo liwe wtedy, gdy maszyna posadowiona jest na wysokim fundamencie, a wokó niej znajduje si stalowy a urowy podest
jeden otwór służący do zapewnienia chłodzenia obudowanej maszyny. Jest to możliwe przeznaczony wtedy, gdy maszyna dla obs ugi posadowiona technicznej. jest na Otwór wysokim w obudowie fundamencie, znajduje a wokół si niej w jej znajduje pod odze. Obudowa się stalowy os ania ażurowy agregat podest ze wszystkich przeznaczony stron, dla natomiast obsługi technicznej. jego ch odzenie Otwór odbywa w obudowie si od do u znajduje się w jej podłodze. Obudowa osłania agregat ze wszystkich stron, natomiast poprzez otwory w a urowym pode cie. jego chłodzenie odbywa się od dołu poprzez otwory w ażurowym podeście. obudowa ch odzenie ch odzenie Rys. 3.4. Obudowa częściowo zamknięta pompy w przepompowni ropy z chłodzeniem Rys. 3.4. Obudowa cz ciowo zamkni ta pompy w przepompowni ropy z ch odzeniem od dołu poprzez ażurowy stalowy podest (Engel, Sikora 998) od do u poprzez a urowy stalowy podest (Engel, Sikora 998) 24
25 25 Obudowy całkowicie zamknięte (rys. 3.5 3.7) Obudowy te są stosowane wówczas, gdy maszyna (lub urządzenie) może być całkowicie zamknięta (zahermetyzowana) w obudowie, a dostęp pracownika do maszyny lub jej części, zależnie od częstości występowania takiej potrzeby, może następować przez drzwi lub specjalne klapy, bądź też wymaga rozsunięcia części obudowy, rozebrania jej fragmentów lub uniesienia specjalnymi urządzeniami podnośnymi. Rys. 3.6. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna całkowicie zamknięta piły do do cięcia rur rur (Sikora 20) Rys. 3.5. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna całkowicie zamknięta agregatu pompowego (Sikora 20) Rys. 3.7. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna całkowicie zamknięta agregatu pompowego (Engel, Sikora 998) Rys. 3.7. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna całkowicie zamknięta agregatu pompowego (Engel, Sikora 998) 25
Rys. 3.6. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna całkowicie zamknięta Rys. 3.6. piły do cięcia piły rur Rys. 3.6. Obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna całkowicie zamknięta piły do do (Sikora cięcia cięcia 20) rur rur (Sikora (Sikora 20) 20) Obudowy całkowicie zamknięte znajdują zastosowanie przede wszystkim przy osłanianiu źródeł dźwięku zamkniętych w korpusach (np. silniki elektryczne, prądnice, generatory, wentylatory, maszyny do sprężania i przetłaczania cieczy i gazów) lub przy osłanianiu maszyn produkcyjnych, w których najgłośniejsze źródła rozmieszczone są na zewnątrz korpusu. Obudowy zintegrowane (rys. 3.8 3.) Obudowy zintegrowane (Sikora 977, Sikora, Piechowicz 998, Engel, Sikora, Turkiewicz 999) stanowią składową część korpusu maszyny lub cały korpus maszyny, odpowiednio opracowany pod względem akustycznym. Na ogół rolę obudowy zintegrowanej odgrywa wykonana z uwzględnieniem wymagań przeciwhałasowych zamknięta konstrukcja, stanowiąca składową część korpusu maszyny, osłaniająca bądź to newralgiczny węzeł funkcjonalny (np. narzędzie, zespół narzędzi skrawających lub realizujących inne czynności technologiczne) przed wpływem warunków zewnętrznych, bądź Rys. Rys. samego 3.7. 3.7. Obudowa Obudowa operatora dźwiękochłonno-izolacyjna w cwlu zapewnienia bezpieczeństwa całkowicie całkowicie pracy. zamknięta zamknięta Ta część agregatu agregatu korpusu pompowego pompowego maszyny (Engel, (Engel, Sikora Sikora 998) 998) 26
jest na ogół otwierana, podnoszona lub rozsuwana (ręcznie lub automatycznie), co umożliwia szybki i prosty dostęp do maszyny. Bardziej zaawansowanym rozwiązaniem zintegrowanej obudowy jest zastosowanie kilku osłon minimalizujących wszystkie cząstkowe źródła hałasu występujące w maszynie lub urządzeniu. Konstrukcja zintegrowanej obudowy dźwiękochłonno-izolacyjnej umożliwia dokonywanie modyfikacji w rozwiązaniach konstrukcyjnych korpusów maszyn w celu zwiększenia ich izolacyjności akustycznej, a dzięki temu zmniejszenia ich aktywności akustycznej. Obudowy zintegrowane mogą mieć zastosowanie przy projektowaniu nowych maszyn, charakteryzujących się aktywnością obniżoną do obowiązującej normowej aktywności akustycznej. Obudowy zintegrowane mają szczególne zastosowanie przy redukcji nadmiernej hałaśliwości maszyn i urządzeń wymagających ciągłej i bezpośredniej obsługi przez operatora (np. prasy mechaniczne, tokarki). Obudowy klasyczne, zwłaszcza całkowicie zamknięte, nie mają zastosowania do tego typu maszyn i urządzeń. Rys. 3.8. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna hermetyzująca pompę agregatu pompowego, silnik agregatu w osobnej obudowie całkowicie zamkniętej (Sikora 20) Rys. 3.8. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna hermetyzująca pompę agregatu pompowego, silnik agregatu w osobnej obudowie całkowicie zamkniętej (Sikora 20) 27
Rys. 3.9. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna prasy mechanicznej mimośrodowej z obsługą ręczną wersja I rozwiązania (Sikora 997) Rys. Rys. 3.0. 3.0. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna prasy prasy mechanicznej mimośrodowej z obsługą z obsługą ręczną ręczną wersja wersja II rozwiązania II (Sikora (Sikora 2005) 2005) 28 Rys. 3.0. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna prasy mechanicznej mimośrodowej z obsługą ręczną wersja II rozwiązania (Sikora 2005)
Rys. 3.0. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna prasy mechanicznej mimośrodowej z obsługą ręczną wersja II rozwiązania (Sikora 2005) Rys. 3.0. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna prasy mechanicznej mimośrodowej z obsługą ręczną wersja II rozwiązania (Sikora 2005) Rys. 3.. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna tokarki uniwersalnej (Sikora, Piechowicz 998) Rys. 3.. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna tokarki uniwersalnej (Sikora, Piechowicz 998) Rys. 3.. Zintegrowana obudowa dźwiękochłonno-izolacyjna tokarki uniwersalnej 3.2. Tłumiki hałasu (Sikora, Piechowicz 998) Tłumiki hałasu (rys. 3.2, 3.3) stosowane są w różnego rodzaju urządzeniach technicznych. Ich podstawowym zadaniem jest zmniejszenie energii fal akustycznych przenoszących się wzdłuż osi przewodów (lub otworów np. wentylacyjnych w obudowie), przez które następuje przepływ powietrza lub gazu. Tłumiki, z jednej strony, powinny utrudniać rozchodzenie się hałasu, a z drugiej nie mogą ograniczać przepływu roboczego medium wzdłuż przewodu. Stosowane w praktyce tłumiki akustyczne podzielić można na dwie grupy ( Engel, Sikora 998, Engel 200): absorpcyjne i refleksyjne. Tłumiki refleksyjne działają na zasadzie odbicia, interferencji i kompensacji fal akustycznych. Odznaczają się dobrymi właściwościami tłumiącymi w zakresie niskich i średnich częstotliwości. Stosowane są na ogół tam, gdzie występują duże prędkości przepływu i wysokie temperatury (np. silniki spalinowe, dmuchawy, sprężarki). Tłumiki absorpcyjne przeciwdziałają przenoszeniu się energii fal akustycznych pochłaniając znaczną jego część. Stosowane są w przypadku dźwięków o średnich i wysokich częstotliwościach i o małej prędkości przepływu (poniżej 0 m/s), np. do przewodów wentylacyjnych. Niekiedy stosowane są tłumiki, w których zachodzi zjawisko odbicia i pochłaniania energii dźwiękowej nazywamy je tłumikami kombinowanymi. 28 28 29
częstotliwościach i o małej prędkości przepływu (poniżej 0 m/s), np. do przewodów wentylacyjnych. Niekiedy stosowane są tłumiki, w których zachodzi zjawisko odbicia i pochłaniania energii dźwiękowej nazywamy je tłumikami kombinowanymi. Tłumiki absorpcyjne są w większości przypadków stosowane na otworach Tłumiki absorpcyjne są w większości przypadków stosowane na otworach wentylacyjnych w obudowach dźwiękochłonno-izolacyjnych całkowicie zamkniętych. Są tak wentylacyjnych w obudowach dźwiękochłonno-izolacyjnych całkowicie zamkniętych. Są tak dobierane, dobierane, aby ich aby skuteczność ich skuteczność była była zbliżona zbliżona do skuteczności do skuteczności akustycznej akustycznej obudowy. obudowy. Rys. 3.2. Tłumiki absorpcyjne na otworach wentylacyjnych (nawiewnym i wywiewnym) w obudowie dźwiękochłonno-izolacyjnej na otworach wentylacyjnych (Engel, Sikora (nawiewnym 998) i wywiewnym) Rys. 3.2. Tłumiki absorpcyjne w obudowie dźwiękochłonno-izolacyjnej (Engel, Sikora 998) 29 Rys. 3.3. Tłumik hałasu na zrzucie powietrza z układu sterującego sprzęgła w prasie mechanicznej Rys. 3.3. Tłumik hałasu na zrzucie (Wantuch powietrza 200) z układu sterującego sprzęgła w prasie mechanicznej (Wantuch 200)