DE19731355A1

DE19731355A1 - Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung

Info

Publication number: DE19731355A1
Application number: DE1997131355
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Herzig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-01-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Geräuschen, die von medizinischen Geräten zur Atemtherapierung erzeugt werden, wobei die geräuschbelastete Atemluft der Vorrichtung mit dem Atemluftzuführungsschlauch über eine Öffnung zugeführt und mit dem Atemluftwegführungsschlauch über eine zweite Öffnung die geräuschentlastete Atemluft wieder entnommen wird, wobei im Inneren der Vorrichtung Reflexionswände angeordnet sind.

Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung zur Unterdrückung von Geräuschen wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß

1. Der Strömungsquerschnitt im Inneren der Vorrichtung mindestens drei- bis zehnmal größer ist als der Atemlufteintrittsquerschnitt.
2. Der Innenraum der Vorrichtung durch mindestens eine Reflexionswand in mindestens zwei untereinander verbundene Kammern rechteckigen bis quadratischen Strömungsquerschnittes unterteilt ist und die Reflexionswand in einem Winkel zur Längsachse der Vorrichtung von 0 bis 40 Grad angeordnet ist.
3. In mindestens einer der Kammern mindestens eine weitere Reflexionswand in einem Winkel zur Längsachse der Vorrichtung von 40 bis 90 Grad angeordnet ist.
4. Die Länge jeder Kammer mindestens der halben Wellenlänge einer Schallwelle mit der Grundfrequenz von 1000 Hz in Luft mit geringem Überdruck von 2 bis 20 cm H₂O entspricht.
5. Die äußeren Wandungen, Decke und Boden des Gehäuses und die Reflexionswände der Vorrichtung mindestens 3 mm, vorzugsweise 10 mm stark sind und schallabsorbierende Eigenschaften aufweisen.
6. Der Innenraum der Vorrichtung abgesehen von den bestimmungsgemäßen Öffnungen luftdicht gegen die Umgebung abgeschlossen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist folgende vorteilhaften Eigenschaften auf:

a. Mit einfachen Mitteln wird erreicht, daß die mit der Atemluft in die Vorrichtung eintretenden Schallwellen so an den Reflexionswänden und am Gehäuse gebrochen werden, daß Laufzeitverzögerungen um eine halbe Wellenlänge der Grundfrequenz eintreten und die reflektierte Welle die neu in die Vorrichtung eintretende Welle aufhebt und damit die Schallwelle im Inneren der Vorrichtung im Wesentlichen unterdrückt wird.
b. Durch Verwendung von Mehrschicht-Weichholz oder Kunststoff-Schaumstoff- Sandwich-Platten für Gehäuse und Reflexionswände der Vorrichtung wird eine zusätzliche Schallabsorbtion erreicht.
c. Durch Wahl eines deutlich größeren Strömungsquerschnittes in der Vorrichtung im Verhältnis zum Atemlufteintrittsquerschnitt wird die Neubildung von Strömungsgeräuschen weitgehend unterbunden, während Atemluftmenge pro Zeiteinheit und Atemluftdruck bei reduzierter Atemluftgeschwindigkeit praktisch unbeeinflußt bleiben.
d. Durch die Anordnung von mindestens zwei Kammern in der Vorrichtung, die nur am Ende der ersten Kammer miteinander verbunden sind, wird eine Kurzschließung der Schallwege von Atemlufteintrittsöffnung zur Atemluftaustrittsöffnung in der Vorrichtung verhindert.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Unteransprüchen 2 bis 7 zu entnehmen. Einzelheiten und Details der Erfindung enthalten die Beschreibung zu den Ausführungsbeispielen und die dazugehörenden Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1. einen Schnitt durch die Vorrichtung in Höhe der Atemlufteintritts- bzw. -austrittsöffnung in der Draufsicht,

Fig. 2. einen Schnitt durch die Vorrichtung in der Seitenansicht,

Fig. 3 die schematische Darstellung des Laufes von zwei Schallwellen in der Vorrichtung mit Reflexion an den Seiten- und Stirnwänden bzw. der weiteren Reflexionswand,

Fig. 4 und Fig. 5 die weitere Ausgestaltung der Erfindung in der Draufsicht.

In den Zeichnungen Fig. 1-5 sind mit (1) das gegen die Umgebung vollständig geschlossenen Gehäuse der Vorrichtung, mit (2) die Atemlufteintrittsöffnung und mit (3) die Atemluftaustrittsöffnung bezeichnet. Mit (4) ist eine in das Gehäuse (1) eingebaute Reflexionswand und mit (5) eine weitere Reflexionswand bezeichnet. Der Atemluftführungsschlauch (6) ist mit Atemlufteintrittsöffnung (2) verbunden und der Atemluftwegführungsschlauch (7) ist an die Atemluftaustrittsöffnung (3) angeschlossen. (8) und (9) sind durch Gehäuse (1) und Reflexionswände (4) und (5) gebildete Kammern. Die gekreuzt schraffierte Fläche (10) in Fig. 2 ist der kleinste Strömungssquerschnitt zwischen Eintrittskammer (8) und Austrittskammer (9) in dem Ausführungsbeispiel. (11) und (12) in Fig. 3 zeigen den schematisch dargestellten Lauf von zwei Schallwellen. (13) in Fig. 4 ist eine zusätzlich in das Gehäuse (1) eingebaute Reflexionswand. (14) und (15) in Fig. 5 sind in sich gekrümmte Reflexionswände in einer beispielsweisen weiteren Ausgestaltung der Erfindung.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt Fig. 3.

Die mit Schallwellen befrachtete Atemluft tritt über die Atemlufteintrittsöffnung (2) in die erfindungsgemäße Vorrichtung ein. (2) wird damit zur Ersatzschallquelle. Die Schallwellen breiten sich bekanntlich nach allen Richtungen mit einer in Luft vorgegebenen Geschwindigkeit gradlinig aus. Die beispielsweisen Wege zweier Schallwellen zeigen die gestrichelten Linien (11) und (12), hierbei wird deutlich, wie mit Hilfe der eingebauten Reflexionswände Laufzeitunterschiede zwischen der Welle (11) und (12) entstehen. Durch Schrägstellung der Reflexionswände (4), (5) zur Längsachse der Vorrichtung wird der Effekt der Schallunterdrückung abhängig von der Grundfrequenz der Schallwellen optimiert. Fig. 3 zeigt, wie die Schallwellen überwiegend so reflektiert werden, daß sie die Eintrittskammer (8) nicht verlassen, sondern sich mit nachfolgenden Schallwellen überlagern und sich gegenseitig unterdrücken. Hinreichende Längenausdehnung der Kammern (8), (9) in der Größe der halben Wellenlänge der Grundfrequenz ist Voraussetzung für eine zu erzielende Laufzeitdifferenz. Bei einer Grundfrequenz von z. B. 800 Hz ergeben sich etwa 208 mm halbe Wellenlänge. Die an den Wänden der Vorrichtung reflektierte Welle (11) mit der doppelten Wegstrecke gegen die direkt laufende Welle (12) erreicht damit eine Phasenverschiebung von etwa 180 Grad. Beide Wellen heben sich gegenseitig weitgehend auf.

Ein geringer Anteil der Schallwellen erreicht die Austrittskammer (9). Durch die Anordnung der Reflexionswände werden wieder Laufzeitunterschiede der Schallwellen ereicht, so daß auch hier ein Abbau des Geräuschpegels stattfindet. Nur noch wenige stark gedämpfte Schallwellen ereichen die Luftaustrittsöffnung (3).

Im gezeigten Beispiel hat die Eintrittskammer (8) eine Längenausdehnung von etwa 208 mm. Die Grundfrequenz der von den verschiedenen Fabrikaten von Atemtherapiegeräten abgegebenen Schallwellen ist unterschiedlich und damit ergeben sich unterschiedliche optimale Abmessungen für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung.

Die Verwendung geeigneten Materials für das Gehäuse der Vorrichtung wie für die Reflexionswände kann zur zusätzlichen Absorption der Schallwellen beitragen. Als besonders geeignet haben sich Weichholzschichtplatten erwiesen. Andere Materialien z. B. Kunststoff-Schaumstoff-Sandwich-Platten haben ähnliche Absorptions- und Reflexionseigenschaften.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig 4. Hier ist z. B. eine dritte Reflexionswand (13) angeordnet, die eine zusätzliche Schallunterdrückung bewirkt. Auch diese Reflexionswand kann unter einem Winkel von 0 bis 40 Grad zur Längsachse der Vorrichtung stehen. Hierbei soll der verbleibende Strömungsquerschnitt mindestens die gleiche Größe wie an anderen Stellen der Vorrichtung haben.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Reflexionswände (14) und (15) in sich gekrümmt sind. Diese Ausführung gestattet eine zusätzliche Optimierung der Schallunterdrückung.

Claims

1. Vorrichtung zur Unterdrückung von Geräuschen, die von medizinischen Geräten zur Atemtherapierung erzeugt werden, wobei die geräuschbelastete Atemluft der Vorrichtung mit dem Atemluftzuführungsschlauch (6) über eine Öffnung (2) zugeführt und mit dem Atemluftwegführungsschlauch (7) über eine zweite Öffnung (3) die geräuschentlastete Atemluft wieder entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Vorrichtung durch mindestens eine Reflexionswand (4) in mindestens zwei untereinander verbundene Kammern (8), (9) rechteckigen bis quadratischen Strömungsquerschnittes unterteilt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionswand (4) in einem Winkel zur Längsachse der Vorrichtung von 0 bis 40 Grad angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionswand (4) in sich gekrümmt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Kammern (8), (9) mindestens eine weitere Reflexionswand (5) in einem Winkel zur Längsachse der Vorrichtung von 40 bis 90 Grad angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionswand (5) in sich gekrümmt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Reflexionswand (13) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Wandungen des Gehäuses (1) und die Reflexionswände (4), (5), (13) mindestens 3 mm, vorzugsweise 10 mm, stark sind und aus Mehrschichtweichholz- oder Kunststoff-Schaumstoff-Sandwich-Platten bestehen.