DE19516819C2

DE19516819C2 - Schalldämpfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19516819C2
Application number: DE19516819A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Friedl
Original assignee: Metzeler Schaum GmbH
Current assignee: FRIEDL, WOLFGANG, DIPL.-ING.(FH), 87700 MEMMINGEN,
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2015-05-09
Also published as: SK57596A3; MY112640A; CN1075150C; CN1143143A; JPH09111906A; DE19516819A1; KR960042518A; TW315396B; EP0742322B1; JP3046242B2; ES2135132T3; CZ125896A3; EP0742322A1; DE59602222D1; KR100229250B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalldämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen, mit einer beabstandet zu der raumbegrenzenden Fläche angeordneten Deckschicht.

Zur Bedämpfung von akustischen Räumen wie beispielsweise Tonstu dios aber auch Windkanalanlagen sind Schalldämpfungsvorrichtungen zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen wie Wänden und Dec ken bekannt.

Die DE 24 08 028 C3 beschreibt eine Schalldämpfungsvorrichtung mit einer in sich geschlossenen Deckschicht, die mittels einer Kernschicht beabstandet an einer Wand angeordnet ist. Die Kernschicht zwischen der Deckschicht und der Wand ist aus einer Vielzahl von starren oder nachgiebigen säulen- oder stehartigen Abstandhaltern aufgebaut, wo durch zwischen der Deckschicht und der Wand eine Vielzahl von Hohl räumen erzeugt wird. Die Dicke der Deckschicht und der Abstand zwi schen denen die Hohlräume erzeugenden Abstandhaltern sind von glei cher Größenordnung, so daß die Deckschicht zusammen mit dem je weils dahinterliegenden Lufthohlraum in der Kernschicht einen Resona tor bildet, dessen Eigenfrequenz von Masse und Biegesteifigkeit der Schaumschicht und von der Tiefe der Kernschicht abhängig ist. Eine breitbandige Dämpfungswirkung der bekannten Schalldämpfungsvor richtung wird dadurch erzielt, daß der Abstand zwischen benachbarten Abstandshaltern örtlich variiert wird, so daß eine Vielzahl von Resona toren mit unterschiedlichen, über einen breiten Frequenzbereich verteil ten Resonanzfrequenzen entsteht.

Aus der DE-AS 11 95 066 ist ein elastisches Element vorwiegend flä chenhafter Ausdehnung zur Verhinderung oder Umwandlung spezieller Arten von Lärm und Erschütterung bekannt. Dieses elastische Element besteht aus zwei wellenförmigen Profilgliedern und einem zwischenlie genden elastischen Glied, wobei das elastische Glied an den Wellen rücken der Profilglieder angeklebt ist. Bei einer Druckbeaufschlagung verformt sich das elastische Glied in die zwischen den Wellenrücken liegenden Muldenbereiche der Profilglieder und trägt somit zur Schall dämpfung bei.

Zur Schalldämpfung werden weiter aufwendige Keilstrukturen mit etwa 60 bis 120 cm langen Keilen verwendet, die an Wänden und Decken von zu bedämpfenden Räumen angebracht werden. Diese vorwiegend aus Schaumstoff bestehenden Keile ragen entsprechend ihrer durch die Schallwellenlängen bedingten Länge etwa 1 m weit in den Raum hin ein.

Es sind auch flachausgebildete Schalldämpfungsvorrichtungen bekannt, die ebenfalls an Wänden und Decken von akustischen Räumen ange bracht werden. Derartige flache Schalldämpfungsvorrichtungen umfas sen einen porösen Absorber und einen Helmholtz-Resonator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalldämpfungsvor richtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in der Raum tiefe wenig Platz verbraucht und über einen breitbandigen Frequenzbe reich schalldämpfend wirkt. Darüber hinaus soll sie einfach und ko stengünstig herstellbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schalldämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Deckschicht ein erstes Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen und ein zweites Dämpfungselement für hohe Schallfrequenzen umfaßt, wobei als erstes Dämpfungselement ein durch ein rahmenförmiges Ab standselement unter Bildung eines Hohlraums beabstandet zu der raumbegrenzenden Fläche angeordneter Plattenabsorber und als zwei tes Dämpfungselement ein auf dem Plattenabsorber angeordneter und flächig mit dem Plattenabsorber verbundener poröser Absorber vorge sehen ist.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Schalldämpfungs vorrichtung werden platzaufwendige Keilstrukturen vermieden. Die er findungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung ist besonders einfach aus zwei Dämpfungselementen aufgebaut, wobei das erste Dämpfung selement zur Absorption von unterhalb von 500 Hz liegenden Schall frequenzen dient. Das auf dem ersten Dämpfungselement angeordnete zweite Dämpfungselement dämpft darüberliegende Schallfrequenzen durch Reibungs- und andere Energieverluste. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte Bau weise und insbesondere durch eine glatte Oberfläche aus. Raumverlu ste werden dadurch gering gehalten. Bei einer Verwendung in Windka nalanlagen werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die bis her durch die Keilstrukturen bedingten Strömungsverluste verringert.

Die Ausgestaltung der Schalldämpfungsvorrichtung mit einem zur raumbegrenzenden Fläche hin liegenden Hohlraum bewirkt eine beson ders gute Dämpfung von tiefen Schallfrequenzen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Plattenabsorber aus einem biegeweichen Material. Dadurch wird die Schalldämpfung im tiefen Frequenzbereich weiter verbessert.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Plattenabsorber ei ne geschlossene Kunststoffolie, insbesondere eine Folie aus Poly urethan.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dic ke des Plattenabsorbers zwischen 20 µm und 200 µm. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Dicke des Plattenabsorbers von 25 µm bis 50 µm.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Ab standselement aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff.

In Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke des Abstandsele ments etwa 100 mm.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß eine seitliche Umhüllung für das Abstandselement vorgesehen ist. Diese Umhüllung ist vorteilhafterweise aus Blech.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der poröse Absorber aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaum stoff, wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auf der schallzugewandten Fläche des porösen Absorbers eine gelochte Folie vorgesehen. Durch eine derartige Folie werden die Absorptionscharak teristika der Schalldämpfungsvorrichtung für hohe Frequenzen nicht beeinträchtigt. Dabei ist ein Lochflächenanteil der gelochten Folie von 20 bis 80% vorteilhaft. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Lochflächenanteil von 30 bis 50%.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der poröse Absorber im wesentlichen quaderförmig und weist eine Dicke von etwa 130 mm auf.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels im folgenden näher dargestellt und erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer, nicht maßstabsgerechter Darstel lung einen Querschnitt durch eine an einer raumbegren zenden Fläche angeordneten erfindungsgemäßen Schall dämpfungsvorrichtung, und

Fig. 2 zeigt ein Balkendiagramm, das den mit einer erfindungs gemäßen Schalldämpfungsvorrichtung erreichten Schall absorptionsgrad in Abhängigkeit der Frequenz wiedergibt.

Fig. 1 zeigt eine Schalldämpfungsvorrichtung 1, die an einer raum begrenzenden Fläche 6 (Wand oder Decke) angebracht ist. Die Schall dämpfungsvorrichtung 1 umfaßt zwei Dämpfungselemente.

Das erste Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen weist ein rahmenförmiges Abstandselement 2 sowie einen auf dem Abstandse lement 2 angeordneten Plattenabsorber 3 auf. Das Abstandselement 2 ist an der raumbegrenzenden Fläche 6 beispielsweise durch Verkleben angebracht. Durch das rahmenförmige Abstandselement 2 und dem darauf (beispielsweise durch Verkleben) angeordneten Plattenabsorber 3 wird mit der raumbegrenzenden Fläche 6 ein mit Luft gefüllter Hohl raum 5 eingeschlossen. Das Abstandselement 2 besteht aus einem Schaumstoff, insbesondere einem offenzelligen Schaumstoff, wie bei spielsweise Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff. Der Platten absorber 3 besteht aus einem biegeweichen Material, vorteilhafterwei se aus einer Kunststoffolie. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestal tung des ersten Dämpfungselements werden Schallfrequenzen unter halb von etwa 500 Hz durch den biegeweichen Plattenabsorber 3 und den zur raumbegrenzenden Fläche 6 liegenden Hohlraum 5 gedämpft. Das Abstandselement 2 kann, wie in der Figur dargestellt, seitlich von einer Umhüllung 7 umgeben sein. Durch diese Umhüllung 7, die bei spielsweise ein dünner Metall- oder Blechstreifen oder dergleichen sein kann, wird die Absorptionsqualität des ersten Dämpfungselements weiter verbessert, und es erfolgt eine Abgrenzung gegenüber angren zenden weiteren Schalldämpfungsvorrichtungen.

Das zweite Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Schalldämp fungsvorrichtung 1 ist direkt auf dem Plattenabsorber 3, beispielswei se durch Verkleben, angebracht und umfaßt im wesentlichen einen porösen Absorber 4 aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offen zelligen Kunstschaumstoff wie Polyurethan- oder Melaminharz schaumstoff. Auf seiner dem Schall zugewandten Fläche kann der po röse Absorber 4, wie dargestellt, eine mit Löchern 9 versehene Folie 8 aufweisen. Der Lochflächenanteil dieser gelochten Folie 8 beträgt 20 bis 80%. Als besonderes vorteilhaft hat sich ein Lochflächenanteil von 30 bis 50% erwiesen.

In dem zweiten Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Schall dämpfungsvorrichtung werden oberhalb von 500 Hz liegende Schall frequenzen durch Reibungs- und andere Energieverluste in dem porö sen Absorber 4 bedämpft.

Die Dicke des Abstandselements 2 beträgt etwa 100 mm, die des po rösen Absorbers 4 etwa 130 mm. Da die als Plattenabsorber 3 die nende Kunststoffolie maximal nur 200 µm, vorteilhafterweise nur 50 µm dick ist, verfügt die gesamte Schalldämpfungsvorrichtung über eine Dicke von nur etwa 230 mm. Damit ist, verglichen mit den sonst üblichen etwa 1 m langen Teilstrukturen ein deutlicher Raumgewinn verbunden, so daß die zu bedämpfenden akustischen Räume durch eine Ausstattung mit erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtun gen mehr Platz bieten, bzw. von vornherein kleiner gebaut werden können. Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungs vorrichtung in Windkanalanlagen bietet sich an, da durch die ebene, parallel zur raumbegrenzenden Fläche verlaufende Oberfläche die Strömungsverluste gering gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung dämpft entspre chend der nachfolgend wiedergegebenen Ergebnisse einer Meßreihe Schall in einem breitbandigen Frequenzbereich. Bei dieser Meßreihe wurde der Schallabsorptionsgrad nach DIN 52212 bestimmt. Die Dic ke des porösen Absorbers 4 aus Basotect betrug 130 mm, die Dicke des Plattenabsorbers 3 betrug 50 µm und die Dicke des eingeschlos senen Hohlraums 5 betrug 100 mm. Die Prüffläche betrug 9,8 m², der ausgemessene Hallraum hatte ein Volumen von 210 m³. Gemessen wurde der Schallabsorptionsgrad α_s über der Frequenz f in Hz.

Wie aus diesem Meßergebnis ersichtlich ist, ist der Schallabsorptions grad α_s über einen breiten Frequenzbereich von 200 Hz bis 5000 Hz durchweg größer als 1. Erst unterhalb von etwa 180 Hz fällt der Schallabsorptionsgrad unterhalb von 1. Diese Meßergebnisse sind in Fig. 2 in einem Balkendiagramm graphisch dargestellt, wobei auf der Abszisse die Frequenz in Hz und auf der Ordinate der Schallabsorpti onsgrad α_s aufgetragen sind.

Claims

1. Schalldämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen (6), mit einer beabstandet zu der raumbegrenzenden Fläche (6) angeordneten Deckschicht (3, 4), dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (3, 4) ein erstes Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen und ein zweites Dämpfungselement für hohe Schallfrequenzen umfaßt, wobei als erstes Dämpfungselement ein durch ein rahmenförmiges Ab standselement (2) unter Bildung eines Hohlraums (5) beabstan det zu der raumbegrenzenden Fläche (6) angeordneter Plattenab sorber (3) und als zweites Dämpfungselement ein auf dem Plat tenabsorber (3) angeordneter und flächig mit dem Plattenabsor ber (3) verbundener poröser Absorber (4) vorgesehen ist.

2. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Plattenabsorber (3) aus biegeweichem Material besteht.

3. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Plattenabsorber (3) eine geschlossene Kunst stoffolie ist.

4. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kunststoffolie eine Polyurethanfolie ist.

5. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Platten absorbers (3) zwischen 20 µm und 200 µm beträgt.

6. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dicke des Plattenabsorbers (3) 25 µm bis 50 µm beträgt.

7. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (2) aus Schaumstoff besteht.

8. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Abstandselement (2) aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, insbesondere aus Polyurethan- oder Mela minharzschaumstoff besteht.

9. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Ab standselements (2) etwa 100 mm beträgt.

10. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Abstands element (2) seitlich umgebende Umhüllung (7) vorgesehen ist.

11. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Umhüllung (7) aus Blech ist.

12. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Absorber (4) aus Schaumstoff besteht.

13. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß der poröse Absorber (4) aus einem offenzelli gen Kunstschaumstoff, insbesondere aus Polyurethan- oder Me laminharzschaumstoff besteht.

14. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der schall-zuge wandten Fläche des Plattenabsorbers (4) eine gelochte Folie (8) vorgesehen ist.

15. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die gelochte Folie (8) einen Lochflächenanteil von 20 bis 80% aufweist.

16. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß der Lochflächenanteil 30 bis 50% beträgt.

17. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Absorber (4) im wesentlichen quaderförmig ist.

18. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des porösen Absorbers (4) etwa 130 mm beträgt.