DE102019121941B4 - Schallabsorber - Google Patents

Abstract

Schallabsorber (10)mit einer Basis (12),mit einem Schallabsorbermaterial undmit Gruppen von Massevorrichtungen (19),wobei die Basis (12) dazu eingerichtet ist, das Schallabsorbermaterial (11) beabstandet von den Massevorrichtungen (19) und/oder deren Massenmittelpunkt zu stützen, wobeidas Schallabsorbermaterial (11)ein offenporiges Textil (17) unddie Gruppen der mit dem Textil (17) gekoppelten Massevorrichtungen (19) aufweist, welche an und/oder in dem Textil (17) angeordnet sind,wobei jede Gruppe mit dem Textil (17) ein Feder-Masse-Dämpfer-System bildet,wobei eine Gruppe von Feder-Masse-Dämpfer-Systemen eine bestimmte einheitliche Resonanzfrequenz (f) aufweist, dadurch gekennzeichnet,dass in und/oder an dem Textil (17) Federfäden (18) angeordnet sind und/oder die Federfäden (18) das Textil (17) bilden, die zusammen mit dem Textil (17) und/oder für sich die Aufgabe eines Rückstell- oder Federelements (18) des Feder-Masse-Dämpfer-System übernehmen.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber.
• Aus der DE 10 2014 112 556 A1 ist ein Schalldämmelement in Plattenform bekannt, welches einen Schallreflektor, einem Schallabsorber aufweist, der in einem Rahmenprofil angeordnet ist und mit einer textilen Bespannung bedeckt ist.
• Die DE 10 2009 007 891 A1 beschreibt Membranabsorber, die eine gespannte Folie aufweisen und als Resonanzabsorber ausgebildet sind. Weiter beschreibt diese Druckschrift eine offenporige Ausbildung der Membran. Schall soll diese Schicht durchdringen und eine optimale Absorption im höher frequenten Bereich ermöglichen.
• Weiter offenbart die US 2018/0082668 A1 eine Resonanzdämpfungsstruktur mit einem Rahmen, in welchem durch Zwischenwände einzelne Kammern abgeteilt sind. Diese Kammern sind schallquellenseitig mit einer Membran versehen, die aus einem Vlies oder einem Fasermaterial gebildet ist und mindestens ein größeres Loch aufweist. Zusätzlich ist an dieser Schicht ein Gewicht angebracht, mit dem eine Resonanzfrequenz festgelegt werden kann.
• Weiter offenbart die DE 26 07 603 A1 zur Schalldämpfung ein Vlies in das Kapseln mit Schwingmassen eingebettet sind.
• Aus der CN 103660400 A ist ein dekorativer Textilvorhang bekannt, der ein beflocktes Trägertuch aufweist. An dem Vorhang sind Elemente angebracht, die einen Perleffekt hervorbringen. Der Vorhang weist Wärme und Schall isolierende Eigenschaften auf.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist einen Schallabsorber zu schaffen, welcher einen hohen Schallabsorptionsgrad, insbesondere im Bereich ≤ 250 Hz, aufweist.
• Diese Aufgabe wird mit einem Schallabsorber gemäß Anspruch 1 gelöst:
• Das Schallabsorbermaterial weist ein offenporiges Textil und wenigstens eine mit dem Textil gekoppelte Massevorrichtung auf.
• Der erfindungsgemäße Schallabsorber weist Schallabsorbermaterial und eine Basis auf, wobei die Basis dazu eingerichtet ist, das Schallabsorbermaterial beabstandet von der wenigstens einen Massevorrichtung und/oder dem Massenmittelpunkt der Massevorrichtung zu stützen, damit diese Schwingungen ausführen kann. Die Basis kann das Schallabsorbermaterial in Ausführungsformen zwischen Gruppen aus je wenigstens einer Massevorrichtung stützen.
• Die wenigstens eine Massevorrichtung kann einen lokalen Resonator bilden. Der Resonator kann auch als Feder-Masse-Schwinger oder Feder-Masse-Dämpfer-System bezeichnet werden. Der lokale Resonator weist eine Resonanzfrequenz auf. Die Massevorrichtung kann mit der Resonanzfrequenz schwingen. Die Massevorrichtung ist dazu bestimmt, gegebenenfalls mit z.B. der schwingenden Masse des Textils, die Masse des Feder-Masse-Schwingers zu bilden. Das offenporige Textil und/oder die wenigstens eine Massevorrichtung wird aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen der Massevorrichtung und dem Textil bei der Schwingung mitbewegt, wenn Schall auf das Textil und/oder die Massevorrichtung auftrifft und das Textil und/oder die Massevorrichtung dadurch zu Schwingungen anregt. In der Folge wird Schwingungsenergie in Form von Wärme, z.B. durch Reiben von Fäden, Fasern oder dergleichen aneinander und/oder durch Luftreibung dissipiert, um Schallenergie zu absorbieren. Die Masse der Massevorrichtung und die Federkonstante des wenigstens einen Rückstellelements können derart aufeinander abgestimmt sein, dass der Resonator eine Resonanzfrequenz im Bereich kleiner oder gleich 250 Hz oder kleiner oder gleich 150 Hz aufweist, beispielsweise bei 50 Hz oder 125 Hz.
• Komponenten des Schallabsorbermaterials können aneinander befestigt werden, nachdem eine Komponente, z.B. das Textil, an einer Basis des Schallabsorbers, hergestellt mit dem Schallabsorbermaterial, an der Basis befestigt wurde. Das Schallabsorbermaterial kann auch als Schallabsorberanordnung bezeichnet werden. Die Schallabsorberanordnung kann in Ausführungsbeispielen zusammengesetzt werden, während eine oder mehrere Komponenten der Anordnung bereits mit einer Basis verbunden sein können, die einen Teil des Schallabsorbers bildet. Vorzugsweise aber wird das Schallabsorbermaterial bereitgestellt und erst danach an der Basis befestigt.
• Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schallabsorbermaterials sowie des erfindungsgemäßen Schallabsorbers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung:
• Der Schallabsorber kann ein Feld von verteilt angeordneten Massevorrichtungen aufweisen, wobei dieses Feld von dem Material gebildet wird. In Ausführungsformen weist das Textil in regelmäßigen Abständen angeordnete Gruppen mit einer oder mehreren Massevorrichtungen und/oder Gruppen mit einer oder mehreren Massevorrichtungen auf, deren Massenmittelpunkte in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, wobei jede Gruppe zu einem lokalen Resonator gehört. Das Textil kann sich über mehrere Felder erstrecken und ist mit Gruppen von Massenvorrichtungen gekoppelt, wobei die Gruppen voneinander beabstandet sind und/oder wobei die Massenmittelpunkte der Gruppen voneinander beabstandet sind. Alternativ oder zusätzlich weist der Schallabsorber je Feldelement ein eigenes Textil und eine damit gekoppelte Gruppe von einer oder mehreren Massevorrichtungen auf.
• Die wenigstens eine Massevorrichtung bildet mit dem Textil einen Resonator, wobei eine Gruppe von Resonatoren des Feldes oder alle Resonatoren des Feldes eine bestimmte einheitliche Resonanzfrequenz aufweisen können.
• Erfindungsgemäß sind in und/oder an der Textilfläche Federfäden angeordnet und/oder erstrecken sich in und/oder entlang der Textilfläche Federfäden. Die Federfäden können zusammen und/oder für sich die Aufgabe des Rückstell- oder Federelements übernehmen. Die Federfäden können in Längsrichtung eine Dehnsteifigkeit aufweisen, welche größer sein kann als die Dehnsteifigkeit des Textils und/oder von weiteren Fäden des Textils gemessen in gleicher Richtung. Die Federfäden können aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen. Federfäden können aus einem anderen Material bestehen als andere Fäden in dem Textil oder die Fäden des Textils. Ein oder mehrere Federfäden können die Rückstellkraft auf die Gruppe von Massevorrichtungen eines lokalen Resonators bestimmen. Die Federfäden können insbesondere eine Federkonstante aufweisen, welche wenigstens 10 mal größer ist, als der Abschnitt des Textils und/oder weitere Fäden des Textils, welche zu der Rückstellkraft auf eine Gruppe von der einen oder mehreren Massevorrichtungen des lokalen Resonators beitragen können.
• Die Federfäden können mit dem Textil verbunden sein. Die Federfäden können insbesondere Teil des Textils sein. Die Federfäden können beispielsweise Kett- und/oder Schussfäden des Textils bilden, wenn das Textil ein Gewebe ist. Alternativ oder zusätzlich können Federfäden mit dem Textil verklebt sein. Alternativ oder zusätzlich können Federfäden das Textil mäandernd durchmessen und beispielsweise nach dem Herstellen des Textils derart mit dem Textil verbunden sein. Wenn das Textil ein Gewebe ist, hat sich die Leinwandbindung als besonders vorteilhaft bei der Erzielung eines hohen Absorptionsgrades herausgestellt.
• Massevorrichtungen können an und/oder in dem Textil angeordnet sein. Die Massevorrichtungen können alle auf einer Seite des Textils angeordnet sein. Die Massevorrichtungen können an und/oder in dem Textil beispielsweise mittels Sticken befestigt sein. In Ausführungsformen sind beispielsweise ein oder mehrere Masseelemente, z.B. eine oder mehrere Pailletten, an und/oder in dem Textil mittels Sticken befestigt, wobei das Material, insbesondere Garn, für die Stickverbindung bei der Ermittlung der Masse der Massenvorrichtung zur Bildung der Masse des Feder-Masse-Dämpfer-Systems in der Regel mit zu berücksichtigen ist. Anstelle einer Verbindung mittels Sticken kann eine Verbindung mittels beispielsweise Kleben hergestellt werden. Wenigstens eine Massevorrichtung kann zusätzlich oder alternativ ganz durch eine Stickerei gebildet sein. Die Masse der Massevorrichtung wird in einem solchen Fall von der Menge des für die Stickerei verwendeten Garns bestimmt.
• Die Federfäden können sich überkreuzen. Die Massevorrichtungen können an den Kreuzungen der Federfäden angeordnet sein. Massevorrichtungen können insbesondere auf, unter und/oder in den Kreuzungen zwischen den Federfäden angeordnet sein.
• Die Steifigkeit des wenigstens einen Rückstellelements und die Masse der wenigstens einen Massevorrichtung sind vorzugsweise für eine Resonanzfrequenz des Schallabsorbermaterials bzw. des Schallabsorbers mit dem Schallabsorbermaterial im Bereich ≤ 250 Hz, besonders bevorzugt ≤ 150 Hz oder sogar ≤ 125 Hz auf einander abgestimmt.
• Die offenen Poren des Textils können beispielsweise Maschen sein. Die offenen Poren können in Textilien wie beispielsweise Geweben, Gestricken, Gelegen, Filz, Gewirk, Fleece oder dergleichen zwischen den Fäden des Textils vorhanden sein. Bevorzugt sind die Poren urgeformt bei der Herstellung des Textils. Alternativ oder zusätzlich können Öffnungen in das Textil geschnitten sein, um Öffnungen (geschnittene Poren) zu bilden.
• Die Porenweite kann beispielsweise eine bestimmte Weite nicht überschreiten und/oder eine bestimmte Weite nicht unterschreiten. Dies bezieht sich vorzugsweise auf die Weite der urgeformten Poren, welche die Fluidströmung durch das Schallabsorbermaterial erlauben.
• Der erfindungsgemäße Schallabsorber kann eine Basis aufweisen, wobei die Basis dazu eingerichtet ist, das Schallabsorbermaterial beabstandet von der einen oder den mehreren Massevorrichtungen und/oder deren Massenmittelpunkten oder, in Ausführungsformen zwischen den Gruppen von Massevorrichtungen und/oder zwischen deren Massenmittelpunkten, zu stützen. In Ausführungsformen kann die Basis wenigstens eine Zelle oder mehrere getrennte Zellen aufweisen, wobei die Basis mit dem Schallabsorbermaterial bespannt ist, um die eine oder mehreren Zellen zu überdecken.
• In Ausführungsformen können die Federfäden vorgespannt sein.
• Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schallabsorbermaterials und des erfindungsgemäßen Schallabsorbers ergeben sich aus den Unteransprüchen nachfolgender Beschreibung sowie den Zeichnungen. Es zeigen beispielhaft:
• 1 - ein erfindungsgemäßes Absorbermodul gemäß einem Ausführungsbeispiel,
• 2a - einen Rahmen als Basis für das erfindungsgemäße Absorbermodul gemäß 1,
• 2b - den Rahmen gemäß 2a, bespannt mit Federfäden,
• 3 - ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Absorbermoduls mit mehreren Feder-Masse-Dämpfersystemen,
• 4 - ein Gewebe als Beispiel eines Textils für ein erfindungsgemäßes Schallabsorbermaterial und
• 5 - eine Veranschaulichung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers.
• 1 zeigt schematisch und beispielhaft einen erfindungsgemäßen Schallabsorber 10 als ein Schallabsorbermodul. Der Schallabsorber 10 weist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Schallabsorbermaterials 11 auf.
• Der Schallabsorber 10 weist einen Rahmen 12 auf, wie er beispielhaft in 2a dargestellt ist. Der Rahmen 12 weist eine Öffnung 13 auf. Die Öffnungsfläche 14 der Öffnung 13, welche von dem Rand 15 der Öffnung 13 gedanklich aufgespannt wird, kann eben sein. Die Öffnungsfläche 14 wird von einem Abstützflächenabschnitt 16 umgeben. Der Abstützflächenabschnitt 16 kann die Öffnung 13 umfänglich geschlossen umgeben. Der Rahmen 12 bildet eine Basis für das Schallabsorbermaterial 11 und mit der Abstützflächenabschnitt 16 eine Fläche zum Aufspannen eines flächigen Textils 17.
• Federfäden 18 überspannen die Öffnung 13, wie sich aus 1 und 2b ergibt. Die Federfäden 18 können beispielsweise aus Stahl bestehen. Alternativ oder zusätzlich können Federfäden beispielsweise aus Kunststoff bestehen. Die Federfäden 18 können die Öffnung 13 beispielsweise sich in Längsrichtung des Rahmens, in Querrichtung des Rahmens 18 und/oder sich in einem beliebigen von Null und 90° verschiedenen Winkel zur Längsrichtung des Rahmens 18 erstreckenden Winkel überspannen. 2b zeigt ein Stadium während eines beispielhaften Herstellungsprozesses des Schallabsorbers 10 gemäß 1.
• Die Federfäden 18 können an dem Rahmen 12 befestigt sein. Die Federfäden 18 können in ihrer Längsrichtung vorgespannt sein. In dem Ausführungsbeispiel überspannen je zwei Federfäden 18 die Öffnung 13 in Längsrichtung und in Querrichtung. In anderen Ausführungsbeispielen kann ein Federfaden 18 in Längs- oder Querrichtung oder ein Federfaden 18 in Längsrichtung und ein Federfaden 18 in Querrichtung oder es können mehrere auch unterschiedliche Anzahlen von Federfäden 18 die Öffnung 13 in Querrichtung und/oder in Längsrichtung überspannen.
• Die Federfäden 18 können sich in einem Winkel von 90° oder in einem anderen Winkel schneiden. Federfäden 18 können sich einzeln oder in Paaren oder Gruppen über die Öffnung erstrecken. Es können sich Paare oder Gruppen aus zwei, drei oder mehr Federfäden 18 beieinander über die Öffnung erstrecken. Federfäden 18 können beispielsweise miteinander verdreht sein. Mehrere (wenigstens zwei) Federfäden 18 können einen Strang bilden, welcher die Öffnung 13 überspannt. Jeder Federfaden 18 kann beispielsweise aus einem oder mehreren Drähten, insbesondere Metalldrähten bestehen.
• Die Federfäden 18 sind in 1 gestrichelt dargestellt. Denn den Rahmen 12 mit den Federfäden 18 bedeckt in 1 ein Textil 17.
• Das Textil 17 kann an dem Rahmen 12 befestigt sein, bevorzugt unmittelbar an dem Abstützflächenabschnitt 16, und/oder mittels der Federfäden 18. Das Textil 17 kann mit dem Rahmen 12 und/oder den Federfäden 18 beispielsweise verklebt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Textil 17 beispielsweise mittels Klemmen, Tackern und/oder Nageln an dem Rahmen 12 befestigt sein.
• Das Textil 17 kann beispielsweise ein Gewebe, Gestrick, Gewirk, Fleece, Filz, Gelege und/oder dergleichen sein. Das Textil 17 kann beispielsweise aus Stapelfasern hergestellt sein. Insbesondere kann das Garn, aus welchem beispielsweise ein Gewebe, Gestrick, Gewirk, Fleece oder Gelege hergestellt ist, aus Stapelfasern hergestellt sein. Das Textil 17 kann aus einer oder mehreren, vorzugsweise ausschließlich textilen, Lagen bestehen. Als Materialien für eine oder mehreren Lagen, welche das Textil 17 bilden können, kommen insbesondere Naturmaterialien, wie beispielsweise Brennnessel, Flachs und/oder andere Naturfasern, wie Seide und/oder Baumwolle, aber auch Textilien aus synthetischen Fasern in Frage. Naturfasern haben von einem kreisrunden Querschnitt abweichende Querschnitte und deshalb einen hohen Strömungswiderstand und verursachen folglich hohe viskose Verluste. Beispielsweise hat Seide einen trilobalen Querschnitt und Baumwolle einen nierenförmigen Querschnitt. Es können grundsätzlich auch Kunststofffasern mittels spezieller Düsen mit von kreisrundem Querschnitt abweichendem Querschnitt hergestellt werden. Allerdings ist die Herstellung der Düsen kostenintensiv und die zuverlässige Herstellung der gewünschten Querschnitte aufwendig.
• Auf Grund der Verwendung eines Textils 17 kann das erfindungsgemäße Schallabsorbermaterial 11 und entsprechend der erfindungsgemäße Schallabsorber 10 mit hoher Produktivität, hoher Reproduzierbarkeit und hoher Fertigungsgenauigkeit herstellt werden.
• Das Textil 17 kann die sichtbare Deckfläche, insbesondere Dekorfläche, des Schallabsorbers 10 bilden.
• An dem Textil 17 ist wenigstens eine Massevorrichtung 19 beabstandet von dem Rand 15 der Öffnung 13 und/oder mit von dem Rand 15 der Öffnung 13 beabstandetem Massenmittelpunkt über der Öffnung 13 oder in der Öffnung 13 angeordnet, so dass das Textil 17, entlang der Öffnungsfläche 14 gemessen, beabstandet von der wenigstens einen Massevorrichtung 19 und/oder deren Massenmittelpunkt von dem Rahmen 12 gestützt wird. In einer Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Massevorrichtung 19 bis zum Rand 15 reichen, aber der Massenmittelpunkt, d.h. das mit der Massen gewichtete Mittel der Positionen der gedachten Massepunkte der Massevorrichtung 19 beabstandet von dem Rand 15 sein.
• Die Massevorrichtung 19 kann ein Masseelement aus Metall aufweisen. Das Masseelement einer Massevorrichtung 19 kann beispielsweise eine Dichte von ≥ 7850 kg/m³ aufweisen. Die Massevorrichtung kann eine Dichte aufweisen, die größer ist als die Dichte des Abschnitts des Textils 17 über der Öffnung 13, welcher die Massevorrichtung 19 trägt. Alternativ oder zusätzlich kann die Massevorrichtung 19 eine Masse aufweisen, die größer ist, bevorzugt wenigstens 10 mal größer, als die Masse des Abschnitts des Textils 17 über der Öffnung 13. Die Massevorrichtung 19 weist vorzugsweise eine Abmessung gemessen parallel zur Öffnung 13 der Zelle 22 auf, welche Abmessung kleiner ist als die Abmessung der Öffnung 12 der Zelle 22. Die Masse ist vielmehr in der Massevorrichtung stark konzentriert. Beispielsweise kann mehr als 50%, besonders bevorzugt mehr als 90% der Masse des Feder-Masse-Dämpfer-Systems, welche dessen Resonanzfrequenz bestimmt, in der Massevorrichtung 19 konzentriert sein. Dies fördert eine hohe Reproduzierbarkeit der Resonanzfrequenz.
• Die Massevorrichtung 19 ist mit dem Textil 17 verbunden, so dass eine Bewegung des Textils 17, beispielsweise auf Grund von auf dem Textil 17 auftreffenden Schalls, auf die Massevorrichtung 19 gekoppelt wird. Die wenigstens eine Massevorrichtung kann beispielsweise mittels Sticken auf dem Textil 17 befestigt sein. Das Sticken bietet eine hohe Flexibilität hinsichtlich der aufzubringenden Massegeometrie. Zusätzlich erzeugt die Stickerei eine hochwertige Optik und ist alterungsresistent. In Abhängigkeit der Resonanzfrequenz kann, bedingt durch die sehr genau einstellbare Länge des Stickgarns, mittels Sticken die Resonatormasse vollständig aus Garn und präzise erzeugt werden. Bei der Verwendung von Federfäden, welche nicht in die Textilfläche integriert sind, kann das Stickgarn die Textilfläche, den Resonator und die Federfäden durch Form- und Reibschluss koppeln. Für das Sticken muss, wie bei jeder anderen Befestigung, die Zusatzmasse auf Grund der Befestigung ggf. bei der Auslegung des Feder-Masse-Dämpfer-Systems berücksichtigt werden. In Ausführungsformen sind beispielsweise ein oder mehrere Masseelemente, z.B. eine oder mehrere Pailletten, an und/oder in dem Textil mittels Sticken befestigt, wobei das Material, insbesondere das Garn, für die Stickverbindung bei der Ermittlung der Masse der Massenvorrichtung 19 zur Bildung der Masse des Feder-Masse-Dämpfer-Systems in der Regel mit zu berücksichtigen ist. In Ausführungsbeispielen kann eine Massevorrichtung 19 ganz durch eine Stickerei gebildet sein. Die Masse der Massevorrichtung 19 wird in einem solchen Fall von der Menge des für die Stickerei verwendeten Garns bestimmt.
• Die Massevorrichtung 19 kann auf dem Textil 17 auf einer der beiden Seiten des Textils 17 oder auf beiden Seiten des Textils 17 fixiert sein. Die Massevorrichtung 19 kann auf das Textil 17 aufgenäht sein. Die Massevorrichtung 19 kann mit dem Textil 17 verklebt sein. Mischformen sind möglich.
• Die Massevorrichtungen 19 sind, da zumindest in erster Linie lediglich deren Masse relevant ist, in ihrer Form frei wählbar und können bei entsprechender sichtbarer Anordnung zur Optik beitragen. Körper beliebiger Form können Masseelemente für Massevorrichtungen 19 bilden. Ein Körper, welcher ein Masseelement für eine Massevorrichtung 19 bildet, kann beispielsweise eine Ringform aufweisen. Der Ring kann kreisrund, elliptisch und/oder polygonal sein. Eine Ringform, z.B. eine flache Scheibe mit einem Loch, lässt sich besonders leicht übersticken, um das Masseelement der Massevorrichtung 19 mit dem Textil 17 zu verbinden. Das Masseelement kann eine Paillette sein. Das Masseelement weist, unabhängig von der konkreten Form des Körpers, welcher das Masseelement bildet, vorzugsweise wenigstens eine Befestigungsöffnung und/oder wenigstens eine, z.B. randseitige, Befestigungsausnehmung zum Befestigen des Masseelements auf.
• Die Massevorrichtung 19, beispielsweise ein Masseelement, kann auf der Textilfläche über der Öffnung 13 und/oder unter der Textilfläche in der Öffnung 13 befestigt und/oder angeordnet sein. Das Massevorrichtung 19, beispielsweise ein Masseelement, kann abweichend von der Darstellung in 1 auf wenigstens einem Federfaden 18 und/oder unter wenigstens einem Federfaden 18 angeordnet sein. Die Massevorrichtung 19, beispielsweise ein Masseelement, kann beispielsweise auf, zwischen und/oder unter einem Kreuzungspunkt 20 von Federfäden 18 angeordnet sein.
• Das Textil 17 ist luftdurchlässig. Das Textil 17 ist offenporig mit in ihrer Form und/oder Weite definierten Poren 21. Auf Grund der Offenporigkeit kann die Umgebung an einer Seite des Textils 17 durch das Textil 17 fluidisch mit der Umgebung auf der anderen Seite des Textils 17 kommunizieren. Die offenen Poren 21 sind vorzugsweise urgeformt. Nicht zu den urgeformten offenen Poren des Textils 17 werden Öffnungen gezählt, welche nachträglich in den textilen Stoff oder das textile Material, beispielsweise durch Trennen, insbesondere Stanzen, eingebracht sind. Das Textil 17 kann solche nachträglich eingebrachten Öffnungen aufweisen, die offene Poren 21 bilden und die fluidische Kommunikation erlauben, oder frei von solchen Öffnungen sein. Die urgeformte Poren entstehen bei der Herstellung des textilen Materials, bevorzugt, ohne dass für die Herstellung der Poren Fasern durchgetrennt werden müssten. Anders gesagt wird bei der textilen Verbindung der Fasern bei der Herstellung des Textils 17 eine Fläche bis auf offene Poren geschlossen. Wohl aber können die Poren nachträglich erweitert worden sein, indem beispielsweise Fasern, welche die Poren begrenzen, auseinandergedrängt werden, oder können die Poren nachträglich verengt worden sein, z.B. durch Imprägnieren der Fasern. Wenn das Textil 17 eine Maschenware ist, können die Maschen 21 die Poren bilden. Die offenen Poren 21 können in Textilien 17, beispielsweise Geweben, Gestricken, Gelegen, Filz, Gewirk, Fleece oder dergleichen, zwischen den Fäden des Textils vorhanden sein.
• Die Porenweite kann beispielsweise eine bestimmte Weite nicht überschreiten und/oder eine bestimmte Weite nicht unterschreitet. Dies kann sich auf alle Poren 21, egal ob urgeformt oder nachträglich eingebracht, oder nur auf die urgeformten Poren beziehen.
• In Ausführungsformen sind in und/oder an der Textilfläche Federfäden 18 angeordnet und/oder erstrecken sich in und/oder entlang der Textilfläche Federfäden 18. Die Federfäden 18 können zusammen mit dem Textil oder für sich die Aufgabe des Rückstell- oder Federelements des Feder-Masse-Schwingers übernehmen. Die Federfäden 18 können in Längsrichtung eine Dehnsteifigkeit aufweisen, welche größer sein kann als die Dehnsteifigkeit des Textils 17 und/oder von weiteren Fäden des Textils 17 gemessen in gleicher Richtung. Die Federfäden 18 können aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen. Federfäden 18 können aus einem anderen Material bestehen als Fäden des Textils 17 bzw. weitere Fäden des Textils 17. Die Federfäden 18 sind dazu eingerichtet und ausgewählt, die Rückstellkraft auf die Gruppe von Massevorrichtungen 19 eines lokalen Resonators zu bestimmen. Die Federfäden 18 können insbesondere eine Federkonstante aufweisen, welche wenigstens 10 mal größer ist, als eine Federkonstante des Abschnitts des Textils 17 und/oder weiterer Fäden des Textils 17, welche zu der Rückstellkraft auf eine Gruppe von Massevorrichtungen 19 des lokalen Resonators beitragen können.
• Die Federfäden 18 können mit dem Textil 17 verbunden sein. Die Federfäden 18 können insbesondere Teil des Textils 17 sein. Die Federfäden 18 können beispielsweise Kett- und/oder Schussfäden eines Gewebes 18 als Textil 17 bilden. Alternativ oder zusätzlich können Federfäden 18 mit dem Textil 17 verklebt sein. Alternativ oder zusätzlich können Federfäden 18 das Textil 17 mäandernd durchmessen, indem jeder der Federfäden 17 abwechseln auf der einen Seite des Textils 17 und auf der anderen Seite des Textils 17 verläuft und für den Wechsel durch das Textil 17 verläuft. Die Federfäden 18 können beispielsweise nach dem Herstellen des Textils 17 derart mit dem Textil 17 verbunden sein. Wenn das Textil 17 ein Gewebe ist, hat sich die Leinwandbindung als besonders vorteilhaft bei der Erzielung eines hohen Absorptionsgrades herausgestellt.
• Die wenigstens eine Massevorrichtung 19 des Schallabsorbers 10 gemäß 1 bildet ein Feder-Masse-Dämpfersystem, welches auch als lokaler Resonator bezeichnet werden kann. Die Federkraft wird durch die Dehnsteifigkeit der Federfäden und/oder die Dehnsteifigkeit des Textils festgelegt. Die Masse wird im Wesentlichen durch die Masse der wenigstens einen Massevorrichtung 19 bestimmt. Für die Dämpfung sorgt das offenporige und folglich luftdurchlässige Textil durch viskose Reibung der Luft beim Durchtritt durch die Poren 21 sowie Reibung zwischen Fäden des Textils 17 und/oder zwischen dem Textil 17 und den Federfäden 18. Das System besitzt vorzugsweise wenigstens eine Resonanzfrequenz, wobei das System derart eingerichtet ist, eine Resonanzfrequenz im Bereich ≤ 250 Hz oder ≤ 150 Hz, beispielsweise bei 125 Hz, aufzuweisen.
• Komponenten des Schallabsorbermaterials 11 können aneinander befestigt und damit zu dem Schallabsorbermaterial 11 kombiniert werden, nachdem eine Komponente des Schallabsorbermaterials 11, z.B. das Textil 17, an einer Basis, z.B. dem Rahmen 12, des Schallabsorbers 10, befestigt wurde. Das Schallabsorbermaterial 11 kann auch als Schallabsorberanordnung bezeichnet werden, wobei die Schallabsorberanordnung in Ausführungsbeispielen zusammengesetzt werden kann, während eine oder mehrere Komponenten der Anordnung bereits mit einer Basis 12 verbunden sein können, die einen Teil des Schallabsorbers 10 bildet.
• 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schallabsorbers 10. Merkmale, welche vorstehend im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispiel gemäß 1 beschrieben sind, können auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 vorhanden sein.
• Der Schallabsorber 10 gemäß 3 weist als Basis eine Rahmenvorrichtung 12 auf, welche mehrere Öffnungen 13 definiert. Die Rahmenvorrichtung 12 weist mehrere Zellen 22 auf, wobei jede Zelle 22 einer Gruppe von wenigstens einer Massevorrichtung 19 zugewiesen ist.
• Der Schallabsorber 10 weist ein Feld von verteilt angeordneten Massevorrichtungen 19 auf. Beabstandet von dem Rand 15 der Öffnung 13 und/oder mit von dem Rand beabstandetem Massenmittelpunkt ist jeder Öffnung 13 eine Gruppe mit je wenigstens einer Massevorrichtung 19 zugeordnet. Die Massevorrichtung 19 kann beispielsweise durch einen Ring gebildet sein. Die Massevorrichtungen 19 können in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sein. Die Massevorrichtungen 19 können beispielsweise auf die Kreuzungspunkte der Federfäden 18 aufgestickt sein.
• Der Schallabsorber 10 weist ein oder mehrere Textilien 17 auf, wobei das eine Textil 17 oder die mehreren Textilien 17 eine oder mehrere Öffnungen 13 bedecken und/oder überspannen. Ein Textil 17 kann sich durchgehend über mehrere, z.B. über alle, Öffnungen 13 erstrecken.
• In dem Textil 17, unter dem Textil 17 und/oder auf dem Textil 17 erstrecken sich Federfäden 18 über der oder den Öffnungen 13. Federfäden 18 können sich durchgehend über mehrere Öffnungen 13 erstrecken, z.B. über alle Öffnungen 13 einer Reihe von Öffnungen 13 des Schallabsorbers 10.
• Jede Gruppe von Massevorrichtungen 19 bildet ein Feder-Masse-Dämpfersystem. Die mehreren Feder-Masse-Dämpfersysteme können eine einheitliche Resonanzfrequenz aufweisen. Die Resonanzfrequenzen können in dem Sinne einheitlich sein, dass die Resonanzfrequenzen innerhalb eines Intervalls um die Resonanzfrequenz eines der Feder-Masse-Dämpfersysteme liegen, wobei die Breite des Intervalls der vollen Breite bei halbem Maximum entspricht und das Zentrum des Intervalls bei der Resonanzfrequenz ist. Die Güte des Feder-Masse-Dämpfer-Systems kann 10 oder mehr betragen. Die Güte Q wird durch das Verhältnis zwischen der in dem System gespeicherten Energie W zu Beginn einer Schwingungsperiode zu der Energie V, die innerhalb dieser Periode in thermische Energie übergeht, bestimmt: Q=2π W/V. Die Güte kann beispielsweise durch Ermitteln des Verhältnisses von der Resonanzfrequenz zu der vollen Breite der Absorptionskurve, welche den frequenzabhängigen Absorptionsgrad veranschaulicht, ermittelt werden.
• Der Schallabsorber 10 gemäß 3 kann ein Schallabsorbermodul bilden, welches ggf. mit weiteren Schallabsorbermodulen kombiniert angeordnet werden kann. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Schallabsorbermodule, beispielsweise wie in 1 dargestellt, zusammen angeordnet sein, um einen Schallabsorber mit mehreren Feder-Masse-Dämpfer-Systemen, wie diese der Schallabsorber gemäß 3 aufweist, zu bilden.
• 4 zeigt ein Beispiel eines Textils 17 und von Federfäden 18. Das Textil 17 ist in dem Beispiel ein Gewebe. Das Gewebe kann eine Leinwandbindung aufweisen. Wie in dem dargestellten Beispiel veranschaulicht können Federfäden 18a1, 18a2 Kettfäden 23 und/oder Schussfäden 24 des Gewebes 17 bilden. In anderen Ausführungsbeispielen können nur einige oder alle Kettfäden 23 oder nur einige oder alle Schussfäden 24 durch Federfäden 18 gebildet sein. Wie anhand zweier weiterer Federfäden 18b1, 18b2 in 4 veranschaulicht, kann ein Federfaden auch zwischen zwei Schussfäden 24 oder zwischen zwei Kettfäden 23 angeordnet sein. Federfäden können in Ausführungsformen während des Webprozesses oder anschließend in das Gewebe eingebracht werden bzw. mit weiteren Fäden zu einem Gewebe kombiniert werden. Alternativ können Federfäden 18 ein Gewebe beispielsweise schräg zu den Schuss- oder Kettfäden 24, 23 durchmessen.
• Federfäden 18a können das Textil 17, ggf. mit weiteren Fäden 25 oder Fasern, welche keine Federfäden sind, bilden.
• Allgemein können Federfäden 18, wenn das Textil 17 ein Gewebe ist oder wenn das Textil 17 kein Gewebe ist, das Textil 17 wellenförmig durchmessen, also abwechselnd von jeder Seite in das Textil 17 eintauchen. Federfäden 18 können in Ausführungsbeispielen unter oder oberhalb des Textils 17 auf nur einer Seite verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können andere Federfäden 18 die Seite zumindest ein Mal wechseln.
• Insbesondere solche Federfäden 18 können beispielsweise mit dem Textil 17 verklebt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Federfäden 18 mit dem Textil 17 und/oder die Federfäden 18 mit der wenigstens einen Massevorrichtung 19 der Gruppe und dem Textil 17 mittels einer textilen Verbindung verbunden sein, insbesondere durch Sticken und/oder Nähen verbunden sein. Federfäden 18 können mit dem Textil 17 vernäht, verstickt, verwoben, verklebt oder auf andere Weise befestigt sein. In anderen Ausführungsbeispielen sind Federfäden 18 mit dem Textil 17 mit daran befestigter Massevorrichtung bespannt, ohne dass das Textil 17 über der Öffnung 13 mit den Federfäden verbunden wäre. Es sei bemerkt, dass die Ausführungsbeispiele gemäß 1, 3 und auch 5 in Abwandlungen beliebige Textil-Federfaden-Kombinationen aufweisen können, beispielsweise wie hierin, insbesondere im Zusammenhang mit 4, beschrieben.
• 5 zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schallabsorbers 10. Die Basis weist polygonale Öffnungen 13 auf. Die Öffnungen 13 können in anderen Ausführungsformen auch rund sein. Die Basis 12 bildet eine Wabenstruktur. Die Basis 12 bildet einen starren Rahmen. Der Rahmen 12 kann beispielsweise aus Holz bestehen. Die Öffnungen 13 der Waben 22 sind mit einem Deckgewebe 17 versehen. Das Deckgewebe 17 ist mit Masseelementen versehen, welche auf dem Textil aufgestickte Massevorrichtungen 19 bilden. Alternativ können einige oder alle der Massevorrichtungen 19 durch Stickereien ohne mittels Sticken befestigte Körper sein. Der Schallabsorber 10 weist Federfäden 18 auf, welche in, unter, und/oder über dem Textil 17 angeordnet sind und/oder Fäden des Textils 17 bilden. Diese weisen reversibel elastische Dehnbarkeit bei Längung mit einer definierten Steifigkeit auf. Wie anhand einer aufgestickten Massevorrichtung 19 symbolhaft verdeutlicht, bildet die Massevorrichtung mit den Federfäden 18 und dem Textil 17 ein Feder-Masse-Dämpfersystem 26.
• In Ausführungsformen können erforderliche Durchmesser des Federfadens 18 beispielsweise auf Basis folgender Gleichungen ermittelt werden:
• Die Resonanzfrequenz eines Feder-Masse-Dämpfersystems beträgt etwa (bei kleiner Dämpfung): $$f=\frac{1}{2*\pi *\sqrt{\frac{m}{c}}}$$

  
• Hierbei ist m im Wesentlichen die Masse der einen oder der mehreren Massevorrichtung und c die Federkonstante.
• Die Federkonstante ist bei einer Blattfeder mit rundem Querschnitt: $$c=\frac{3*\pi *d^4*E}{32*L^3}$$

  
• Hierbei ist d der Durchmesser des Federfadens, E dessen Elastizitätsmodul und L die Länge des Abschnitts des Federfadens, welcher die Öffnung 13 überspannt, gemessen von einem Abschnitt des Randes 15 zum gegenüberliegenden Abschnitt des Randes 15 der Öffnung 13.
• Wenn zur Rückstellkraft Beiträge von zwei sich kreuzenden Federfäden 18 beitragen, muss berücksichtigt werden, dass dies eine Parallelschaltung von zwei Rückstellelementen ist. Jeder Federfaden 18 muss dann nur noch die Hälfte der Federkonstante aufweisen. Der Durchmesser d kann entsprechend geringer sein.
• Bei einer Resonanzfrequenz von f=50 Hz, einer Gesamtmasse m=0,02 g der wenigstens einen Massevorrichtung, einem Elastizitätsmodul von E=210000N/mm² (Stahl), einer Länge von L=100 mm, wird auf Basis der Gleichungen 1 und 2 ein Durchmesser d=0,24 mm erhalten, wenn die Federkraft von einem Federfaden 18 ohne kreuzenden Federfaden aufgebracht wird.
• Bei Eintreffen einer Schallwelle auf einen erfindungsgemäßen Schallabsorber 10, wie beispielsweise in den 1, 3 und 5 veranschaulicht, geschieht Folgendes:
• Die Schallwelle trifft auf das Textil 17 auf, welches die Schallenergie teilweise aufnimmt. Dadurch wird das Feder-Masse-Dämpfer-System zu einer Schwingung angeregt. Das System ist besonders empfindlich für Schallenergie bei der Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Dämpfer-Systems und innerhalb der Bandbreite B, welche das Verhältnis zwischen Resonanzfrequenz f und Güte Q ist: B=f/Q. Das offenporige Textil 17 wird aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen der Massevorrichtung 19 und dem Textil 17 bei der Schwingung mitbewegt. Dabei wird Schwingungsenergie in Form von Wärme, z.B. durch Reiben von Fäden, Fasern oder dergleichen aneinander und/oder durch Luftreibung dissipiert. Diese viskothermalen Effekte beim Schall- bzw. Luftdurchtritt sind in der Summe als Absorption von Schallenergie durch den Schallabsorber wahrnehmbar. Die Masse (im Wesentlichen die Masse der Massevorrichtung 19) und die Federkonstante des Rückstellelements (vorzugsweise im Wesentlichen des oder der Federfäden 18, 18a1, 18a2, 18b1, 18b2) des Systems können derart aufeinander abgestimmt sein, dass das System eine Resonanzfrequenz f im Bereich kleiner oder gleich 250 Hz oder kleiner oder gleich 150 Hz aufweist, beispielsweise bei 50 Hz oder 125 Hz. Um gewünschte Schwingungseigenschaften zu erzeugen, können Federfäden 18 unter definierten Vorspannungen in ein Textil 17 eingewebt werden. Neben der Art der Bindung, der Porengröße und der Bindungsart kann insbesondere das Material, z.B. Naturfaser, einen großen Einfluss auf die Dämpfungseigenschaften des Textils 17 haben. Allgemein kann die Luftdurchlässigkeit gewählt werden, um die Reibung und damit die Dämpfung zu bestimmen.
• Insbesondere in Ausführungsformen wie beispielsweise gemäß 3, in denen der Schallabsorber mehrere lokale Resonatoren aufweist, können die Resonatoren mehrere Resonanzfrequenzen aufweisen, so dass der Schallabsorber auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen empfindlich ist.
• Erfindungsgemäß werden ein Schallabsorbermaterial 11 und ein Schallabsorber angegeben. Das erfindungsgemäße Schallabsorbermaterial 11 weist ein offenporiges Textil 17 und wenigstens eine mit dem Textil 17 gekoppelte Massevorrichtung 19 auf. Der erfindungsgemäße Schallabsorber 10 weist das erfindungsgemäße Schallabsorbermaterial 11 und eine Basis 12 auf, wobei die Basis 12 dazu eingerichtet ist, dass Schallabsorbermaterial 11 beabstandet von der wenigstens einen Massevorrichtung 19 und/oder dem Massenmittelpunkt der Massevorrichtung 19 zu stützen.
• Bezugszeichenliste

10

Schallabsorber

11

Schallabsorbermaterial

12

Rahmen, Rahmenvorrichtung

13

Öffnung

14

Öffnungsfläche

15

Rand

16

Abstützflächenabschnitt

17

Textil

18,18a 18a1, 18a2, 18b1, 18b2

Federfaden

19

Massevorrichtung

20

Kreuzungspunkt

21

Pore

22

Zelle/Wabe

23

Kettfaden

24

Schussfaden

25

weiterer Faden

26

Feder-Masse-Dämpfer-System

Claims (10)

1. Schallabsorber (10) mit einer Basis (12), mit einem Schallabsorbermaterial und mit Gruppen von Massevorrichtungen (19), wobei die Basis (12) dazu eingerichtet ist, das Schallabsorbermaterial (11) beabstandet von den Massevorrichtungen (19) und/oder deren Massenmittelpunkt zu stützen, wobei das Schallabsorbermaterial (11) ein offenporiges Textil (17) und die Gruppen der mit dem Textil (17) gekoppelten Massevorrichtungen (19) aufweist, welche an und/oder in dem Textil (17) angeordnet sind, wobei jede Gruppe mit dem Textil (17) ein Feder-Masse-Dämpfer-System bildet, wobei eine Gruppe von Feder-Masse-Dämpfer-Systemen eine bestimmte einheitliche Resonanzfrequenz (f) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an dem Textil (17) Federfäden (18) angeordnet sind und/oder die Federfäden (18) das Textil (17) bilden, die zusammen mit dem Textil (17) und/oder für sich die Aufgabe eines Rückstell- oder Federelements (18) des Feder-Masse-Dämpfer-System übernehmen.
2. Schallabsorber (10) nach dem vorstehenden An- spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfäden in Längsrichtung eine Dehnsteifigkeit aufweisen, die größer ist als die Dehnsteifigkeit des Textils (17) und/oder von weiteren Fäden (25) des Textils gemessen in gleicher Richtung.
3. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil (17) ein Gewebe ist.
4. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textil (17) ein Gewebe mit Leinwandbindung ist.
5. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfäden (18a) Schuss- und/oder Kettfäden (23, 24) in dem Textil (17) bilden.
6. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Textil (17) mittels Sticken Massen befestigt sind.
7. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Federfäden (18) überkreuzen und wobei die Massevorrichtungen (19) an oder in den Kreuzungen (20) der Federfäden (18) angeordnet sind.
8. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des wenigstens einen Federfadens (18) und die Massen der Massevorrichtungen (19) für eine Resonanzfrequenz (f) des Schallabsorbermaterials (11) oder des Schallabsorbers (10), welcher das Schallabsorbermaterial (11) aufweist, im Bereich kleiner oder gleich 250 Hz, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 150 Hz aufeinander abgestimmt sind.
9. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (12) wenigstens eine Zelle (22) oder mehrere getrennte Zellen (22) aufweist, wobei die Basis (12) mit dem Schallabsorbermaterial (11) bespannt ist, um die eine oder mehreren Zellen (22) zu überdecken.
10. Schallabsorber (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfäden (18) vorgespannt sind.

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