Akustyczny filtr do tłumienia dźwięku w instalacjach kanałowych

Przedmiotem wynalazku jest akustyczny filtr do tłumienia dźwięku w instalacjach kanałowych (Fig. 1). Rozwiązanie to oparte jest na znanym rozwiązaniu technicznym - śrubie Archimedesa – powszechnie stosowanym w różnych gałęziach przemysłu, głównie do transportowania różnych mediów. Istotą wynalazku jest akustyczny filtr do tłumienia dźwięku w instalacjach kanałowych składający się z co najmniej jednego zwoju ukształtowanego helikoidalnie profilu i trzpienia umieszczonych w kanale cylindrycznym wykonanych z twardego akustycznie materiału, przy czym stosunek skoku s profilu do średnicy kanału cylindrycznego D2 (Fig. 2) zawiera się w przedziale 0,4 - 4, korzystnie 2, natomiast stosunek średnicy D1 trzpienia do średnicy D2 kanału cylindrycznego zawiera się w przedziale 0,04 - 0,4, korzystnie 0,24, a stosunek grubości g profilu do średnicy D2 kanału cylindrycznego zawiera się w przedziale 0,001 - 0,08, korzystnie 0,016. Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• niemal całkowite wytłumienie dźwięku w częstotliwości rezonansowej filtra (jak pokazano na rysunku Fig. 3 - ponad 60dB tłumienia lub więcej w zależności od dostrojenia filtra i możliwości aparatury badawczej), gdzie stosunek tłumionego pasma częstotliwości przy spadku wzmocnienia o 3dB do częstotliwości rezonansowej filtra wynosi 0,14. Przy czym tłumione pasmo częstotliwości jest symetrycznie rozłożone względem częstotliwości rezonansowej filtra,
• tłumienie dźwięku dla dowolnej częstotliwości, w tym dla niskich częstotliwości typowych dla hałasu pochodzenia kominowego,
• możliwość umieszczenia filtra akustycznego wewnątrz instalacji kanałowej bez konieczności jej demontażu.

Zgłoszenia wniosku o uzyskanie patentu na wynalazek dokonano w końcowej fazie realizacji pracy doktorskiej pt. "Właściwości akustyczne spirali jako elementu tłumików hałasu" autorstwa Wojciecha Łapki.
Wynalazek zyskał już uznanie na:

• Międzynarodowych 60-tych Targach Wynalazczości, Badań i Nowych Technik Brussels INNOVA 2011, które odbyły się w Expo Heysel w Brukseli w dniach 17-19 listopada 2011 r.:
- Złoty Medal - Certyfikat złoty medal Brussels Innova 2011,
- Nagrodę specjalną Rumuńskiego Ministra Edukacji, Badań, Młodych i Sportu, Medal i dyplom.
- Nagrodę specjalną Flamandzkiego Stowarzyszenia Wynalazców, Belgia,
• Międzynarodowych Targach Wynalazczości - International Trade Fair iENA 2011 "Ideas-Inventions-New Products", które odbyły się w Messezentrum w Norymberdze, Niemcy w dniach 27-30 października 2011 r.
- Srebrny Medal - Certyfikat srebrny medal iENA 2011 Nurnberg.
• Międzynarodowych Targach Wynalazczości w Seulu, Korea, które odbyły się w dniach 1-4 grudnia 2011r. w centrach wystawienniczych COEX
- Medal od Korean Invention News.
• Międzynarodowej Warszawskiej Wystawie Wynalazków, które odbyły się w dniach 4-5 listopada 2011r. w Warszawie
- Brązowy Medal.

Wynalazek może być zastosowany do tłumienia dźwięku w instalacjach kanałowych (m. in. wentylacyjnych, kominowych), gdzie występują dyskretne składowe widma hałasu i istnieje możliwość umieszczenia wewnątrz rozwiązania do tłumienia dźwięku.
Autor niniejszego zgłoszenia do konkursu udowodnił w pracy doktorskiej i innych pracach, iż rozpatrywany rezonator helikoidalny (inaczej filtr akustyczny lub rezonator helikoidalny) pozwala na skuteczniejsze tłumienie dźwięku niż znany rezonator Helmholtza (ŁAPKA W., Helicoidal resonator, Inter-Noise 2010, Lizbona, Portugalia, 13-16 czerwca 2010 r., 4 strony na Proceedings CD, strona 399 w druku abstraktów) lub na zwiększenie skuteczności tłumienia akustycznego już zastosowanego tłumika hałasu (ŁAPKA W., Acoustic attenuation performance of a round silencer with the spiral duct at the inlet, Archives of Acoustics, Vol. 32, No 4 (Supplement), 2007, pp. 247-252).
Ze względu na możliwości tłumienia dźwięku rozwiązanie to może być wykorzystane do walki z hałasem instalacyjnym, jak np. hałas pochodzący z instalacji wentylacyjnych, klimatyzacyjnych lub kominowych. Użyteczność dla społeczeństwa to przede wszystkim ochrona przed hałasem, a co z tym jest związane ochrona zdrowia człowieka. Jeżeli zastosowano by to rozwiązanie do redukcji hałasu wentylacyjnego w środowisku pracy, to niesie to za sobą większy komfort pracy, a zaraz za tym większą wydajność pracowników, mniej wypadków przy pracy, większe morale pracowników i zadowolenie z środowiska, w którym pracują.
Ze względu na ciągły rozwój cywilizacji instalacje wentylacyjne, klimatyzacyjne i kominowe znajdują się w bezpośrednim otoczeniu człowieka, a ze względu na mnogość konstrukcji wydobywający się z nich hałas ma różnorodny charakter widmowy. Stąd dla zwiększenia komfortu życia społeczeństwa wszelkiego typu nowe rozwiązania, jak np. rezonator helikoidalny, służące do walki z hałasem pochodzenia instalacyjnego są cały czas potrzebne. Rozwiązanie to może być powszechnie wykorzystywane w instalacjach o dyskretnym widmie hałasu np. hałas pochodzący od wentylatorów, który dominuje w widmie hałasu i stwarza największy problem. Poprzez odpowiednie dostrojenie filtra do danego typu wentylatora można rozwiązywać problem hałasu w miejscach instalacji.

tłumienie dźwięku, filtr akustyczny, helikoida, instalacje kanałowe,

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku spodziewane są następujące efekty techniczno-użytkowe:
• niemal całkowite wytłumienie dźwięku w częstotliwości rezonansowej filtra (jak pokazano na rysunku Fig. 3 - ponad 60dB tłumienia lub więcej w zależności od dostrojenia filtra i możliwości aparatury badawczej), gdzie stosunek tłumionego pasma częstotliwości przy spadku wzmocnienia o 3dB do częstotliwości rezonansowej filtra wynosi 0,14. Przy czym tłumione pasmo częstotliwości jest symetrycznie rozłożone względem częstotliwości rezonansowej filtra,
• tłumienie dźwięku dla dowolnej częstotliwości, w tym dla niskich częstotliwości typowych dla hałasu pochodzenia kominowego,
• możliwość umieszczenia filtra akustycznego wewnątrz instalacji kanałowej bez konieczności jej demontażu.

Wpływ rozwiązania na oszczędność energii:
Filtr akustyczny niesie ze sobą kilka możliwości oszczędności energii. Do bezpośrednich oszczędności zaliczyć można względnie niskie koszty wykonania filtra. Może to być np. blacha zwinięta w profil helikoidalny i osadzona na trzpieniu, połączona z rurą lub w przypadku masowej produkcji odlew plastikowy itp. Do bezpośrednich oszczędności należy także niski koszt montażu, gdyż odpowiednio zaprojektowany filtr może być umieszczony w instalacji bez konieczności jej demontażu. Pośrednio oszczędności energii upatruje się jako zysk na mało kosztownym zastosowaniu rozwiązania np. w kominach fabryk w zastępstwie za kosztowne duże tłumiki hałasu lub ekrany akustyczne.

Wpływ rozwiązania na eko-system:
Helikoidalny filtr akustyczny lub rezonator helikoidalny, jest nowym rozwiązaniem technicznym pozwalającym na redukcję zagrożenia hałasem od instalacji kanałowej w przypadku gdy jego skuteczność okaże się największa. Tym samym rozwiązanie to posiada potencjał do skutecznej walki z hałasem w środowisku i przemyśle. Co więcej mniej hałasu w środowisku pozytywnie oddziałuje nie tylko na człowieka ale i pozostałe żywe organizmy, które nie rzadko są jeszcze wrażliwsze na dźwięki. Stąd rezonator helikoidalny może się przyczynić do ochrony naturalnego funkcjonowania poszczególnych elementów eko-systemu.

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku