NO880116L - Anordning til reduksjon av kanalbaaret luftlyd. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til demping av kanalbåret luftlyd, omfattende en omhylning som omslutter en kanal og en i omhylningen anbragt konstruksjon som innbefatter lydabsorberende materiale og er slik utformet at der finnes minst én fri, langstrakt passasje som har en fastlagt tverrsnittsform og er omgitt av en overflate som utgjør den innvendige begrensningsflate for den lydabsorberende konstruksjon.

På markedet foreligger et stort antall forskjellige konstruksjoner av lyddempere. En vanlig forekommende type av lyddempere består av en sylindrisk kanal hvis vegger er kledd med et po-røst, absorberende materiale. Ved enden av kanalen blir der montert tverrsnittsoverganger og stusser til tilsluttende kana-ler. Eventuelt monteres også et perforert innerrør som beskyt-telse mot erosjon av det lydabsorberende porøse materiale.

I dagligtalen blir de ovennevnte beskrevne lyddemperkonstruk-sjoner vanligvis kalt rør- eller kanallyddempere.

Som eksempel på anvendelser hvor denne type lyddempere er vanlige, kan nevnes ventilasjonsanlegg, avgasskretser for forbren-ningsmotorer og trykkluftanlegg.

'.For de ovennevnte anvendelser foreligger der behov for demping, fortrinnsvis innenfor frekvensområdet 50-500 Herz. De lyddem-pertyper som for tiden er tilgjengelige, gir lav demping innenfor dette frekvensområde og har pga. lyddemperens geometri og absorpsjonsegenskaper et dempingsmaksimum ved vesentlig høyere frekvenser.

For oppnåelse av tilstrekkelig demping kreves enten større tykkelse av det absorberende materiale eller en større samlet lyddemperlengde. På denne måte kommer man i konflikt med plass-kravene i bygninger og -andre konstruksjoner. Hensikten med oppfinnelsen er å gi anvisning på en kanallyddemper som ikke oppviser de ovennevnte ulemper.

Det som karakteriserer oppfinnelsen, er at anordningen innbefatter bare passasjer med en tverrsnittsform hvor begrensnings flaten er sammensatt av minst tre mot passasjen konvekse overflater som grenser slik til hverandre at tverrsnittet har en stjernelignende form med minst tre spisser.

En rekke utførelsesformer av oppfinnelsen vil bli beskrevet

i det etterfølgende under henvisning til tegningen.

- Fig. 1 viser en del av en kanal forsynt med den lyddempende anordning ifølge oppfinnelsen.

- Fig. 2 er et snitt etter linjen II-II på fig. 1.

- Fig. 3 viser en utførelsesform hvor stjerneformen er seks-hjørnet og kanalens omhylning er sekssidet. Stiplet er der vist en variant med sirkelsylindrisk omhylning. - Fig. 4 viser en annen utførelsesform med kvadratisk omhylning, og

- fig. 5 viser en ytterligere utførelsesform av denne.

- Fig. 6-8 viser varianter hvor kanalomhylningen er sirkelsylinderformet, mens den langsgående passasje har forskjellig stjerneformer i tverrsnitt.

På fig. 1 er der således i aksonometrisk riss vist en lengde-enhet av en kanal med omgivende omhylning 1 av platemateriale. v..! kanalen er der lagt inn fire legemer 2 av lydabsorberende materiale. Hvert legeme 2 har i tverrsnitt form av en kvart-sirkel hvor radien tilsvarer halvparten av sidelengden av den kvadratiske tverrsnittsform av omhylningen. Ved at hver av de buede flater vender sin konvekse overflate innover, fås der inne i kanalen en passasje 3 med stjerneformet tverrsnitt. Passasjen 3 strekker seg ubrutt gjennom kanalen, og endestyk-kene av det lydabsorberende materiale 2 kan være avrundet slik at den innstrømmende luft gjennom passasjen 3 møter en strøm-linjeform. Denne form for lyddempende legeme inne i plateomhyl-ningen 1 er særlig egnet fra et fremstillingssynspunkt, da hvert legeme 2 av lydabsorberende materiale lett fremstilles av en homogen sirkelsylinder av lydabsorberende materiale som er skåret opp i lengderetningen slik at der fås legemer med kvart-sirkelformet tverrsnitt. Den beskrevne utførelsesform er særlig fordelaktig pga. at lydabsorpsjonsmaterialet har stor tykkelse og avstanden mellom belagte overflater er liten. Som følge av den kvadratiske omhylning fås der i forhold til en sirkelsylindrisk omhylning et større effektivt lyddempervolum uten at det innvirker på den plass demperen opptar i bygningen. De rørformede legemer av lydabsorberende materiale med kvartsirkeltverrsnitt gir økt effektiv tykkelse av absorbsjonsmaterialet, mindre avstand mellom belagte overflater og en positiv virkning ved at lyd-bølgen trenger gjennom det absorberende materiale utenfra og innover istedenfor innenfra og utover som ved vanlige lyddempere. (Lydbølgen møter en avtagende flate når den trenger gjennom det absorberende materiale i henhold til den foreliggende oppfinnelse, mens arealet er økende for konvensjonelle lyddem-perkonstruksjoner.) Fig. 3 viser en variant av oppfinnelsen. I dette tilfellet har omhylningen 4 sekskantet tverrsnitt, og legemene 5 av lydabsorberende materiale er anordnet i et antall av seks og har hovedsakelig parabelform med spissen vendende innover. Passasjen 7 er stjerneformet med seks spisser. En variant av denne utførelsesform er at omhylningen isteden er sirkelsylinder-vformet som antydet med stiplede linjer 8. Fig. 4 viser en ytterligere utførelsesform hvor omhylningen 1 har kvadratisk tverrsnitt. Passasjen 9 er stjerneformet med fire spisser. Den mot passasjen 9 vendende begrensningsflate 10 utgjøres av en kvadrant av en sirkelsylinderformet plastfolie hvis konvekse side vender inn mot passasjen 9. Plastfolien kan være perforert for å slippe igjennom luft, og andre materialer enn plastfolie kan benyttes. Plastfolien tjener til å beskytte og holde formen av legemet 11 av lydabsorberende materiale. Fig. 5 viser enda en utførelsesform hvor omhylningen for kanalen har kvadratisk tverrsnitt. De lydabsorberende legemer 12 dannes av kvadranter av en sirkelsylinder med tykk vegg, hvor- ved der i hvert hjørne av kanalen fås en luftspalte 13. Passasjen 14 er stjerneformet med fire spisser på samme måte som i utførelsesformen på fig. 4. Fig. 6 viser en kanal som er begrenset av en sirkelsylinderformet omhylning 15. Passasjen 16 er stjerneformet med fire spisser, og den overflate av hver av de lydabsorberende legemer 17 som begrenser passasjen, er satt sammen av to plane flater 18 og 19 som støter sammen i en vinkel som peker inn mot det indre av passasjen. Begrensningsflaten for det absorberende legeme 17 får på denne måte likeledes en konveks form. Fig. 7 viser en variant av utførelsesformen på fig. 6 med sirkelsylinderformet omhylning 15. Her er passasjen 20 stjerneformet med tre spisser, og i tverrsnitt utgjøres begrensnings-flatene for de absorberende legemer 21 av sirkelbuer.

Fig. 8 viser en ytterligere variant av utførelsesformen på

fig. 6 og 7 med en sirkelsylindrisk omhylning 15. Passasjen 22 er stjerneformet med fire spisser, og de absorberende legemer 23 har innadvendende begrensningsflater som i tverrsnitt er sirkelbueformede.

Legemene av det lydabsorberende, porøse materiale skal være homogene og fremstilt slik at der fås en jevn eller mot hjørne-punktene økende strømningsmotstand. Montasjen kan utføres ved at legemene f.eks. limes fast på innsiden av omhylningen, som f.eks. kan være fremstilt av platemateriale. Legemene kan fremstilles f.eks. ved formpressing av mineral- eller glassull som ved valg av en passende mengde utgangsmateriale gis en egnet avpasset tetthet og strømningsmotstand. Flere lyddempere ifølge oppfinnelsen kan eventuelt stables over hverandre eller monteres ved siden av hverandre slik at den ønskede totale tverrsnittsdimensjon oppnås.

For reduksjon av det samlede trykkfall over lyddemperen ved luftstrømning kan mineralullegemene i lyddempernes endepartier

gis en egnet aerodynamisk utformning som tidligere antydet.

Ved lave frekvenser kan lyddempingen beregnes i henhold til Sabines kanaldempningsformel:

■D = 1,05 x a<1>'<4>x (U/A)

hvor U er omkretsen av den med absorpsjonsmateriale belagte overflate og A er det frie tverrsnittsareal.

Det er lett å vise at geometrien av absorpsjonsmaterialet i henhold til den foreliggende oppfinnelse gir et gunstigere forhold U/A enn geometrien ved vanlig forekommende lyddempere med rør som er kledd med absorpsjonsmateriale.

EKSEMPEL A:

For en-vanlig lyddemper (Spiro-demper) med en lengde på 1 m,

et tilslutningsparti med en diameter på 100 og et ytre rør med en diameter på 200 er a lik 0,2, U lik 0,314, A lik 0,0078 og U/A lik 40,2 ved 125 Hz. Dempingen blir 3,78 dB.

EKSEMPEL B:

v Ved en lyddemper i henhold til den foreliggende oppfinnelse'med lengde 1 m, tilslutningsdiameter 100 og en kvadratisk omhylning med sidelengde 200 mm er U lik 0,628, A lik 0,0086 og U/A lik 73 ved en innvendig fylling med et mineralullegeme med diameter 200 mm. Dempingen blir dermed 6,87 dB. Hvis diameteren av mineralullegemet velges noe større enn 200 mm, f.eks. 203

mm, blir A lik 0,0078 og U/A lik 80,5 hvilket gir en demping på 7,60 dB. Ved økt tykkelse av det absorberende materiale blir først og fremst lavfrekvensdempingen forbedret. Også verdien a påvirkes altså av geometrien av absorpsjonsmaterialet ifølge den foreliggende oppfinnelse. En viss ytterligere økning ved 125 Hz kan altså ventes.

Det fremgår at dempingen ved lave frekvenser blir mer enn dob-belt så høy ifølge oppfinnelsen, først og fremst som følge av den større verdi av U/A. For at denne dempingsøkning skal oppnås, bør dog strømningsmotstanden optimeres for denne geometri av absorpsjonsmaterialet.

Sammenfattende kan det sies at en lyddemper ifølge den foreliggende oppfinnelse gir vesentlige forbedringer av lyddempingen, spesielt i lavfrekvensområdet, under forutsetning av at det frie gjennomstrømningsareal holdes konstant og strøm-ningsmotstanden optimeres for den nye geometri av absorpsjonsmaterialet.

Claims (15)

1. Anordning til demping av kanalbåret luftlyd, omfattende en omhylning som omslutter en kanal, og en i omhylningen anbragt konstruksjon (2, 5, 11, 12, 17, 21, 23) som innbefatter lydabsorberende materiale og er slik utformet at der finnes minst én fri, langstrakt passasje som har en fastlagt tverrsnittsform og er omgitt av en overflate som utgjør den innvendige begrensningsflate for den lydabsorberende konstruksjon, karakterisert ved -at anordningen innbefatter bare passasjer med en tverrsnittsform hvor begrensningsflaten er sammensatt av minst tre mot passasjen konvekse overflater som grenser slik til hverandre at tverrsnittet (3, 7, 9, 14, 16, 20, 22) har en stjernelignende form med minst tre spisser.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at tverrsnittet av de konvekse overflater er bueformet.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at bueformen utgjøres av en sirkelbue. v

4. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at bueformen utgjøres av en ellipsebue.

5. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at tverrsnittet av de konvekse overflater utgjøres av en åpen mangekant (18, 19).

6. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at tverrsnittets spisser ligger på begrensningslinjene for den ytre tverrsnittskontur av den lydabsorberende materialkonstruksjon (2).

7. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved den ytre tverrsnittskontur av materialkonstruksjonen (2, 5) er en mangekant.

8. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den,ytre tverrsnittskontur av materialkonstruksjonen (7, 21, 23) er en sirkel.

9. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at materialkonstruksjonen utgjøres av delene av et homogent sylindrisk legeme med sirkel-formet eller elliptisk tverrsnitt som er symmetrisk skåret opp i lengderetningen i fire like deler (2, 11, 12) som er anbragt med den sylindrisk buede overflate mot midten av konstruksjonen, slik at der mellom de frie deler (2, 11, 12) dannes en stjerneformet passasje (3, 9, 14).

10. Anordning som angitt i krav 9, karakterisert ved at strømningsmotstanden hos legemet av lydabsorberende materiale øker sprangvis eller kontinuerlig innover mot hjørnene av det oppskårede, kvadrant-formede sylindriske dellegeme (2, 11).

11. Anordning som angitt i krav 9, (. karakterisert ved at den stjerneformede kanal mellom de fire konstruksjonsdeler har en aerodynamisk form ved at delenes innstrømnings- og utstrømningsender er gitt strømlinjeform for å skaffe et lavt samlet trykkfall og en lav egenlydgenerering over lyddemperen ved luftstrømning.

12. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det lydabsorberende materiale i konstruksjonen består av en rekke dellegemer.

13. Anordning som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at de konvekse overflater utgjøres av begrensningsflaten av det lydabsorberende materiale.

14. Anordning som angitt i et av kravene 1-8 og 10-12, karakterisert ved at de konvekse overflater (10) utgjøres av et annet materiale enn det lydabsorberende materiale, og at dette materiale er et lydgjennomslippelig materiale eller lydgjennomslippelig utformet materiale.

15. Anordning som angitt i et av kravene 1-8 og 10-12, karakterisert ved at de konvekse legemer (12) av lydabsorberende porøst materiale er utformet som sylindriske skall, slik at der mellom omhylningen (1) og mineralullegemene (12) fås et luftrom (13) eller en luftspalte.