DE1196877B - Bauelement nach dem Resonatorprinzip zur Erstellung von schalldaempfenden Flaechen oder Kanaelen - Google Patents

Description

• Bauelement nach dem Resonatorprinzip zur Erstellung von schalldämpfenden Flächen oder Kanälen Die Erfindung betrifft ein Bauelement nach dem Resonatorprinzip zur Erstellung von schalldämpfenden Flächen, bestehend aus einem eine Schallschluckkammer bildenden kastenförmigen Gehäuse od. dgl. mit gelochtem Boden.
• Ein Fertigungsprogramm für schalldämpfende Flächen oder Kanäle, welches die wesentlichen Parameter von Schalldämpfstrecken, wie Längsdämpfung, Frequenzverhalten, Querschnitts- und Längsabmessungen, berücksichtigt, setzt Bauelemente nach dem Resonatorprinzip mit derart gestuftem Frequenzverhalten voraus, daß sie den gesamten Bereich der Lüftungs- und Raumakustik erfassen und nach Baukastensystem zu den jeweils erforderlichen Scballdämpfstrecken zusammensetzbar sind.
• Die bekannten Vorteile von Resonatoren, beispielsweise hoher Schalldruckgrad bei tiefen Frequenzen und geringere Schichtdicken als beim Absorptionsdämpfer bei gleicher Frequenz, haben dennoch zu keiner nennenswerten Verbreitung derselben geführt, weil die bisherigen Einzelanfertigungen hauptsächlich wegen der Kammerbauweise und der Lochung der dicken Trennwände zu unwirtschaftlich waren und daher auf verhältnismäßig wenige Sonderfälle beschränkt blieben.
• Es sind bereits Elemente nach dem Resonatorprinzip zur Erstellung von schalldämpfenden Flächen oder Kanälen bekannt, wobei wenigstens ein Teil der Oberfläche dieser Kanäle aus den schallverschluckenden Frontpartien einer Vielzahl einzelner, schallabsorbierender Strukturbaueinheiten bestehen, die im wesentlichen die Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds aufweisen und bei denen zwei Paare gegenüberliegender, nichtperforierter Flächen und eine fünfte schallverschluckende Fläche vorhanden sind. Die Maße der fünften Fläche sämtlicher Einheiten sind im wesentlichen identisch, wobei jede Einheit im wesentlichen mit einer inneren Kammer versehen ist, die mit einer Öffnung dem in dem Kanal vorhandenen Schallfeld durch eine akustisch nicht verschlossene Öffnung in der fünften Fläche zugewandt ist. Die Kammer und die Öffnung bilden einen akustischen Seitenzweig, wobei die Einheiten so angeordnet sind, daß sie seitlich des Kanals aneinander anstoßen und das Muster der öffnungen, die sich in Längsrichtung entlang des Kanals erstrecken, bezüglich der seitlich aneinander anstoßenden Einheiten unterschiedlich ist.
• Eine weitere bekannte schallabsorbierende Vorrichtung besteht aus einer schallvernichtenden Kammer mit formstabilen Außenwänden und inneren Wänden aus schallabsorbierendem Material, die zur Vernichtung von Schallwellen dienen, welche durch die äußere und innere Wand hindurchfließen, wobei die Wände der schallvernichtenden Kammer eine Vielzahl von kleinen Löchern aufweisen. Diese sind dafür vorgesehen, um den Widerstand der Wände gegen Schalldurchgang relativ zum Kammervolumen vorherzubestimmen, um einen maximalen relativen Wirkungsgrad der Wände und der Kammer in ihren entsprechenden Schalleingangswiderständen und Schallzerstreuungsfunktionen zu erreichen. Jede Kammer besitzt mindestens eine Öffnung von verhältnismäßig sehr viel größerem Durchmesser als die der kleinen Öffnungen, um zur Steigerung der Schallabsorptionscharakteristik bei niedrigen Frequenzen eine Resonanzöffnung zu definieren.
• Obwohl diese bekannten Resonatoren einen Schallschluckgrad von nahezu 1000/e erreichen können, wenn das Anpassungsverhältnis aus Wandwiderstand und Schallwellenwiderstand der Luft gleich Eins wird, weisen sie alle den Nachteil auf, daß der Frequenzbereich dieses hohen Schallschluckgrades sehr schmal ist. Will man diesen Frequenzbereich verbreitern, so fällt der Schallschluckgrad sehr rasch ab. Diese Eigenschaft ist der Verwendung von Resonatoren bei breitbandigen Geräuschen abträglich.
• Diese nachteilige Eigenschaft kann dadurch etwas gemildert werden, indem man Schalldämpfkanäle vorsieht, deren Kanalwände auf eine jeweils andere Resonanzfrequenz abgestimmt sind, beispielsweise mit dem Frequenzabstand von einer Oktave. In Bezug auf den Gesamtbetrag der Längsdämpfung ergibt sich jedoch auch hierbei keine nennenswerte Verbesserung, weil für eine bestimmte der Resonanzfrequenz sich die für die anderen Frequenzen abgestimmten Wände spiegelnd verhalten.
• Dies läßt sich auch der Formel von L. C r e m e r entnehmen nach welcher der kanalabhängige Parameter (schallschluckender Umfang durch Kanalfläche) für das obige Beispiel nur ein Viertel des auf vier gleich abgestimmte Wände bezogenen Wertes beträgt.
• Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Vorrichtungen, indem sie die üblicherweise durchgehend gleich abgestimmten Kanalwände durch kleinere Bauelemente nach dem Resonatorprinzip ersetzt, die auf verschiedene Resonanzfrequenzen so abgestimmt sind, daß der Schallschluckgrad jedes Bauelementes bei 100% liegt, wobei die Verteilung der Bauelemente im Kanal in einer hinsichtlich des Parameters besonders günstigen Weise erfolgt.
• Die Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse einseitig offen und der dieser Öffnung gegenüberliegende Boden mit einer Dammstoffschicht abgedeckt ist. Die Verwendung der schalldämpfenden Gehäuse soll an Hand eines schalldampfenden Kanals näher erläutert werden: An zwei parallelen Kanalseiten wird je ein Bauelement gleicher Abstimmung so angeordnet, daß sie sich genau gegenüberliegen und damit ein Raumelement im Kanal mit gleichen akustischen Randbedingungen abgrenzen. Der Betrag des Parameters ist hierbei mindestens doppelt so groß wie in dem obigen Beispiel und erreicht den höchsten überhaupt möglichen Wert für den Fall, wenn der Abstand der Bauelemente klein gegen die dazu senkrechte Abmessung wird: In diesem Fall wird der reziproke Parameter gleich dem halben Abstand (schmaler Rechteckkanal).
• Auf die gleiche Weise werden alle Kanalwände mit paarweise gleich abgestimmten Bauelemente belegt, wobei die Resonanzfrequenzen der Bauelemente in Abhängigkeit von der Geräuschzusammensetzung am Kanaleingang gewählt werden. Die Abstimmung der einzelnen erfolgt in bekannter «'eise durch Änderung der Anzahl und Abmessungen der Wandlöcher und/oder durch Änderung der in die Bauelemente eingebrachten Dämmschicht.
• Durch die Verwendung der Bauelemente nach dem Resonatorprinzip ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil dadurch, daß das Auftreten von schädlichen Kopplungsfrequenzen in den üblicherweise großen und nicht unterteilten Resonanzhohlräumen durch die Kammerbauweise unterbunden wird.
• Vorzugsweise ist das Gehäuse rechteckig oder quadratisch und mit anderen gleichartigen Gehäusen nach dem Baukastensystem zu Resonatoren, Schalldämpfkanälen od. dgl. zusammensetzbar. Vorzugsweise sind dabei die Gehäuse einzeln oder in ihrer Gesamtheit mit einer schalldämmenden " Schicht und/oder mit einer festen Haut aus Blech, Kunststoff, Folie od. dgl. abgedeckt. Die einzelnen Gehäuse bilden nach ihrem Zusammenbau Flächen oder Baukörper von Zellenstruktur.
• Dabei können die einzelnen Gehäuse aus Leichtmetall oder Kunststoff gespritzt oder gepreßt und ganz oder teilweise mit schallschluckenden Füllstoffen, beispielsweise auch Kunstschaum od. dgl. ausgefüllt sein.
• Eine so ausgestaltete Schalldämpfstrecke beliebiger Querschnitts- und Längenabmessung für beliebige Frequenz und Dämpfwerte kennzeichnet sich im wesentlichen durch ein Gerüst mit einer darauf dicht aneinanderstoßend befestigten Vielzahl einzelner Schallschluckkammern der oben beschriebenen Art. Die einzelnen Bauelemente können dabei nach Art von Zellen dicht aneinanderstoßend durch eine Verklebung, Verschweißung, Nietung, Verschraubung miteinander verbunden sein. Andererseits können aber auch jeweils mehrere Bauelemente einen selbsttrabenden Baukörper bilden, der als solcher in Resonatoren, Schalldämpfstrecken od. dgl. einbaubar ist. Die Ausgestaltung der einzelnen Bauelemente bzw. Zellen ist nicht auf die viereckige Grundrißfoim beschränkt. Man könnte beispielsweise auch jegliche andere Querschnittform, vorzugsweise eine Sechseckform verwenden, so daß sich daraus Wabenmuster zusammensetzen lassen.
• Der Erfindungsgedanke, der die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zuläßt, ist in den Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauelement, F i g. 2 a bis 2 c verschiedene schematische Darstellungen über die Zusammensetzungsmöglichkeit der einzelnen Bauelemente, F i g. 3 einen schalldämpfenden Kanal im Querschnitt, F i g. 4 den gleichen Kanal im Längsschnitt und F i g. 5 und 6 einen Quer- und Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Resonators.
• Das einzelne Bauelement, welches nach dem Baukastenprinzip in einer größeren Anzahl zur Bildung von Resonatoren ve:wendet werden soll, besteht im wesentlichen aus einem kammerartigen Gehäuse bzw. einer Zelle 1, dessen Boden 2 bzw. 2' mit Lochungen 3 versehen ist. In der Schnittzeichnung gemäß F i g. 1 sind zwei verschiedene Bodenausführungsformen wiedergegeben. Die Anordnung und Größe der einzelnen Lochungen 3 kann verschieden sein. Um den Zusammenbau der einzelnen Zellen zu erleichtern, können in den Außenwänden Nuten 13 oder Vorsprünge oü. ä. vorgeseh:n sein, wie es in der rechten Hälfte in der F i g. 1 gezeigt ist. Desgleichen kann auch die Grundrißform der einzelnen Gehäuse 1 verschieden sein.
• F i g. 2 a zeigt rechteckige Gehäuse 1', während bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 b Bauelemente 1" von quadratischer Grundrißform und bei der Darstellung gemäß F i g. 2 c solche Gehäuse 1` von sechseckiger Grundrißform Verwendung finden, die beliebig zusammensetzbar sind. Oberhalb des mit Lochungen 3 versehenen Bodens ist im Innern des Gehäuses 1 ein Schalldämpfstoff 4 eingebracht. Dieser ist in das Gehäuse mehr oder weniger dicht eingestopft bzw. kann auch die Dicke der Schicht je nach der gewünschten Grenzfrequenz verschieden stark gewählt sein. Als Material für die Dämmschicht können Filz, Faserstoffe, Glaswolle od. dgl. auch Kunstschaum od. ä. Verwendung finden. Die' einzelnen Bauelemente bzw. die Zellen oder Kammern können aus Leichtmetall, wie z. B. Aluminium oder auch aus Kunstmasse, gegebenenfalls auch aus Papier oder anderen Faserstoffen gepreßt oder gespritzt sein. Desgleichen ist auch- eine Fertigung der einzelnen Zelle aus Papierfilz, Zellstoff od. ä. möglich. Desgleichen kann auch die Dämmschicht aus Zellstoff, Papier, Watte od. ä. bestehen.
• Sollen aus den in F i g. 1 und 2 gezeigten Bauelementen schalldämpfende Kanäle, Resonatoren, Wände od. dgl. aufgebaut werden, so ist dies beispielsweise in der Form möglich, wie es in F i g. 3 bis 6 gezeigt ist. F i g. 3 und 4 zeigen dabei einen im Querschnitt rechteckigen Schalldämpfkanal, wobei die einzelnen Zellen 1 dicht aneinanderstoßend zu Baukörpern vereint sind, die ihrerseits von Gerüstträgern 5 gehalten werden. An den Enden können die Gerüstträger 5 an einen gemeinsamen Rahmen oder Flansch 6 angeschlossen sein. Die Verbindung der einzelnen Zellen 1 untereinander erfolgt durch eine Verklebung, Verschweißung, Verschraubung, Vernietung od. dgl. Auf der Außenseite lassen sich die einzelnen Zellen zusätzlich noch durch eine schalldämpfende Schicht 7 bzw. einen Blechmantel 8 abdecken.
• Zur Herstellung von im Querschnitt kreisförmigen Schalldämpfkanälen gelangen Traggerüste 9 zur Anwendung von entsprechender Form bzw. können sich die einzelnen Zellen 1 auch über Zwischenstücke 10 aneinander abstützen, oder es werden Zellen 14 verwendet, die in ihrer äußeren Gestaltung Kreissegmente bilden, wie dies auf der linken Seite der F i g. 5 gezeigt ist.
• Auf der Außenseite ist wieder eine rundherum laufende Schalldämmschicht 11 und eine Schutzhaut 12 aus Blech, Folie od. dgl. vorgesehen. Es ist verständlich, daß sich auf diese Weise Schalldämpfstrecken in beliebiger Querschnittsform und Ausgestaltung und in beliebiger Länge herstellen lassen. Dabei kann man auch einzelne Bauelemente in einer Schalldämpfstrecke verwenden, die verschiedene tiefe Grenzfrequenzen aufweisen, wobei man es in der Hand hat, die Grenzfrequenz durch Änderung in der Lochung oder durch Einbringen verschiedener Dämmstoffe, verschiedener Dicke oder verschiedener Stopfdichte zu verändern.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Bauelement nach dem Resonatorprinzip zur Erstellung von schalldämpfenden Flächen, bestehend aus einem eine Schallschluckkammer bildenden kastenförmigen Gehäuse od. dgl. mit gelochtem Boden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einseitig offen und der dieser Öffnung gegenüberliegende Boden (2) mit einer Dämmstoffschicht (4) abgedeckt ist. z. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1) mit anderen gleichartigen Bauelementen nach dem Baukastensystem zu Resonatoren, Schalldämpfkanälen od. dgl. zusammensetzbar ist. 3. Bauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse einzeln oder in ihrer Gesamtheit zusätzlich mit einer schalldämmenden Schicht und/oder mit einer festen Umhüllung aus Blech, Kunststoff, Folien od. dgl. abgedeckt sind. 4. Bauelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Leichtmetall gepreßt oder gespritzt ist. 5. Bauelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus Kunststoff gepreßt oder gespritzt ist. 6. Bauelement nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Gehäuses zusätzlich ganz oder teilweise mit Kunstschaum od. dgl. ausgefüllt ist. 7. Bauelement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zellen oder Gehäuse auf ihrer Außenwand den Zusammenbau begünstigende Aussparungen, Vorsprünge od. dgl. als Verbindungselemente aufweisen. B. Bauelement nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen der die- Schallschluckkammern bildenden Gehäuse, Zellen od. dgl. parallel oder entsprechend dem später zu erstellenden Baukörper schräg zueinander verlaufen, beispielsweise zur Bildung von eine Kreisform ergebenden Segmenten. 9. Bauelement nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrfach mit beliebiger Querschnitts- und Längenabmessung durch ein Gerüst mit einer darauf dicht aneinanderstoßend befestigten Vielzahl einzelner Bauelemente gebildet wird. 10. Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bauelemente dicht aneinanderstoßend durch eine Verklebung, Verschweißung, Nietung oder Verschraubung miteinander verbunden sind. 11. Bauelement nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Bauelemente gemäß Anspruch 1 bis 6 zu einem selbsttragenden Baukörper verbunden sind. 12. Aus Bauelementen nach Anspruch 1 bis 11 erstellten Schalldämpfkanal, dadurch gekennzeichnet, daß paarweise verschieden abgestimmte Bauelemente auf je zwei parallele Kanalwände jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 989136, 2 706 530.