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Schallschluckende Verkleidung
Die Erfindung bezieht sich auf schallschluckende Verkleidungen für Bauten, insbesondere für Strassenund Untergrundbahntunnels, bei welchen mittels einer trapezförmig gewellten Tafel aus Metall oder Kunststoff eine Reihe von parallelen Kanälen mit Trapezquerschnitt gebildet wird, die durch Löcher in den äusseren Kanalwänden für die Schallwellen zugänglich sind und als Helmholtz-Resonatoren wirken.
Bei bekannten Verkleidungen dieser Art ist die trapezförmig gewellte Tafel zwischen einer ebenflächigen vorderenund einer ebenflächigen hinteren Tafel angeordnet, so dass sich eine im wesentlichen starre, formbeständige Einheit ergibt, wobei die vordere ebenflächige Tafel Reihen von Löchern aufweist, die zu den zwischen dieser Tafel und der gewellten Tafel ausgebildeten Kanälen führen, und weitere Reihen von Löchern, die mit Löchern in der gewellten Tafel fluchten und zu den Kanälen führen, die zwischen der gewellten Tafel und der hinteren ebenflächigen Tafel ausgebildet sind (vgl. USA-Patentschrift Nr. 2. 887. 173). Bei einer andern bekannten. ähnlichen Ausführung ist die hintere Tafel weggelassen (vgl.
USA-Patentschrift Nr. 3, 074, 339) und ihre Funktion wird von der Wand oder der Decke übernommen, an der die Verkleidung befestigt wird.
Diese bekannten Verkleidungen bieten den Vorteil, dass praktisch ihr gesamtes Volumen zur Ausbildung von Resonatoren ausgenützt wird und dass ihr Schallschluckvermögen daher bei richtiger Wahl der geometrischen Verhältnisse innerhalb eines weiten Bereiches von Schallfrequenzen sehr hoch ist. Nachteilig ist anderseits bei diesen bekannten Verkleidungen, dass besondere Maschinen und geschulte Arbeitskräfte erforderlich sind, um die Tafeln miteinander in richtiger Lage zu verbinden und zu montieren, wodurch die gesamte Verkleidung für viele Anwendungsfälle, wie z. B. für Strassen-und Untergrundbahntunnels, zu teuer wird ; ferner ist es nachteilig, dass jede Verkleidung eine im wesentlichen starre Einheit bildet, so dass sie bei der Montage nicht ohne weiteres zylindrisch gekrümmten Wänden oder Decken angepasst werden kann.
Die Erfindung betrifft eine schallschluckende Verkleidung der einleitend angegebenen Art, bei der nicht zusätzlich zu der trapezförmig gewellten Tafel noch ebenflächige Tafeln für die Ausbildung vonka- nalförmigen Helmholtz-Resonatoren erforderlich sind, so dass die vorstehend erläuterten Mängel der bekannten Verkleidungen vermieden werden. Eine gemäss der Erfindung ausgebildete schallschluckende Verkleidung der einleitend angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die gewellte Tafel aus einem biegsamen Blattmaterial besteht und mittels der Bodenflächen der nach aussen offenen der durch die trapezförmige Wellung gebildeten Kanäle an einer Wand oder Decke befestigt ist und dass-gemessen an der exponierten freien Aussenfläche der Verkleidung - die Breite der nach innen offenen, mit der Wand bzw.
Decke die Helmholtz-Resonatoren bildenden Kanäle wesentlich grösser als die lichte Weite der nach aussen offenen Kanäle ist, so dass sich die exponierte Aussenfläche der Verkleidung im wesentlichen aus den mit Lochungen versehenen Bodenflächen der die Resonatoren bildenden Kanäle zusammensetzt.
Wie später noch genauer erläutert wird, kann die lichte Weite der nach aussen offenen Kanäle an der
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der die Resonatoren bildenden Kanäle - reduziert werden, da die einzige Aufgabe der nach aussen offenen Kanäle darin liegt, durch ihre nahe benachbarten Seitenwände eine Trennung zwischen den die Resonatoren bildenden Kanälen zu bewirken und mittels ihrer Bodenfläche eine Befestigung der Verkleidung mit
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Hilfe von Nägeln oder auf andere Weise an einer Wand oder Decke zu ermöglichen. Da nur eine einzige Tafel aus biegsamem Material verwendet wird, kann die gesamte Verkleidung entsprechend der zylindri- schen Krümmung einer Decke oder Wand verformt und überdies auch eingerollt zum Montageort geliefert werden.
Es ist verständlich, dass beim Biegen einer solchen Tafel die nach aussen offenen Kanäle sich von selbst mehr oder weniger schliessen, so dass ihre lichte Weite bei der Montage an konkav gekrümmten Wänden oder Decken noch kleiner wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfassen die die Resonatoren bildenden Kanäle abwechselnd relativ breite Kanäle mit dichter Lochung und relativ schmale Kanäle mit schwächerer Lochung ; die relativ weiten Kanäle oder aber auch alle Kanäle können dabei eine Faserfüllung enthalten. Auf diese Weise ergeben sich zwei Reihen von verschiedenartigen Kanälen : relativ weite, eng gelochte und gegebenenfalls mitFasern gefüllte, die relativ hohe Frequenzen absorbieren, und relativ enge, schwächer gelochte, die mittlere und tiefe Frequenzen absorbieren. Da die die Resonatoren bildenden Kanäle, die gegen die Wand zu offen sind, alle einen gelochten Boden aufweisen, kann Sickerwasser aus diesen Kanälen leicht durch die Löcher abfliessen, so dass es keineswegs das gute Funktionieren der Schallkammern beeinfluss.
Was die Faserfüllung anbelangt, ist es günstig, Fasern aus wasserabstossenden Materialien oder wasserabstossend gemachte Fasern zu verwenden ; zahlreiche synthetische Fasern sind von sich aus wasserabstossend und überdies sind auch zahlreiche Stoffe bekannt, die befähigt sind, synthetische Fasern sowie Mineral- und Pflanzenfasern wasserabstossend zu machen (Pflanzenfasern sind am wenigsten zu empfehlen, weil sie brennbar und zersetzlich sind).
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigenFig. 1 einen Querschnitt durch eine Verkleidung in Richtung senkrecht zu den Kanälen und Fig. 2 eine Vorderansicht einer Verkleidung nach Fig. l.
Mit 10 ist eine feste Wand bezeichnet, auf der mittels Nägeln 12 eine gewellte Folie befestigt ist. Die Folie 11 besteht aus Kunststoff, z. B. Polyvinylchlorid, und hat eine Dicke zwischen 0, 5 und 1, 5 mm. Sie wurde heiss gewellt, so dass die Wellung wohl bleibend, jedoch elastisch verformbar ist. DieWellung hat trapezförmigen Verlauf, wobei die Neigung der Seitenwände verschiedengewählt seinkann und insbesondere bis zu 90 zur Basis betragen kann, so dass sich im Grenzfall eine Wellung mit Rechteckverlauf ergibt. Die Kanten können scharf aufgeprägt (wie dargestellt) oder abgerundet sein. Die Folie 11 bildet so die äusseren, mit A bezeichneten Kanäle und dazwischen die inneren, mit B und B'bezeichneten Kanäle.
Die inneren Kanäle umfassen relativ enge Kanäle B, die mit relativ weiteren Kanälen B'abwechseln. Die Weite Xb'der Kanäle B'liegt vorzugsweise zwischen der doppelten und der dreifachen Weite Xb der Kanäle B. Die Weite Xa der äusseren Kanäle A, gemessen am Grund der inneren Kanäle B, B', beläuft sich nur auf einen Bruchteil der Weite Xb der Kanäle B und kann bis auf Null reduziert werden, wie in Fig.1 schematisch mit strichlierten Linien 14 angedeutet worden ist. Auf diese Weise bilden die Seitenwände und der Boden jedes äusseren Kanals A praktischnureineschmaleTrennungsrippezwischendenbeideninnerenKanälenB, B',dieandenKanal A grenzen ; der Bodenteil des Kanals A ist an die Wand 10 genagelt, um die Folie 11 auf ihrem Platz zu halten.
Im Boden eines jeden der inneren, relativ engen Kanäle B ist eine einzige Reihe von Löchern 15 vorgesehen, die relativ grossen gegenseitigen Abstand haben. Der Boden eines jeden der inneren, relativ weitenKanäle B'weist hingegen vier Reihen von relativ engstehendenlöchern 16 auf. Bezogen auf
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Volumen der inneren Kanäle liegt somit hinter jedem der Löchervolumen, das sich nur auf einen Bruchteil jenes Teilvolumens beläuft, das hinter je dem der Löcher 15 in den Kanälen B liegt. Jedes Loch 16 stellt sich so die Mündung einer Schallkammer für hohe Fre- quenzen dar, wogegen jedes Loch 15 zu einer Schallkammer für niedrige Frequenzen führt. Umden AbsorptionsbereichaufdiehohenFrequenzenauszudehnen, kanninjedemderKanäleB'eineFaserfüllung 17 vorgesehen werden.
Obgleich der in Strassentunnels und in Tunnels für Untergrundbahnen auftretende Lärm nicht das gleiche Schallspektrum aufweist, wurde doch gefunden, dass es möglich ist, eine ausgezeichnete Lärmunterdrückung der beiden Arten von Tunnels mit den folgenden numerischen Werten der einzelnen Parameter zu erreichen.
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Tiefe <SEP> der <SEP> Kanäle <SEP> 2-3 <SEP> cm... <SEP> Durchmesser <SEP> der <SEP> Löcher <SEP> 15... <SEP> 5, <SEP> 5-6, <SEP> 5 <SEP> mm
<tb> Weite <SEP> Xa <SEP> max <SEP> 1 <SEP> cm <SEP> ... <SEP> Durchmesser <SEP> der <SEP> Löcher <SEP> 16 <SEP> ... <SEP> 3,5 <SEP> - <SEP> 4,5 <SEP> mm
<tb> Weite <SEP> Xb <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> cm <SEP> ... <SEP> Volumen <SEP> von <SEP> Kanal <SEP> B <SEP> pro <SEP> Loch <SEP> 15 <SEP> ... <SEP> 16 <SEP> - <SEP> 24 <SEP> cm3
<tb> Weite <SEP> Xb'3, <SEP> 5-4, <SEP> 5 <SEP> cm... <SEP> Volumen <SEP> von <SEP> Kanal <SEP> B'pro <SEP> Loch <SEP> 16...
<SEP> 2-3 <SEP> cm, <SEP>
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Es ist zu bemerken, dass in dem vorstehend angenommenen Fall die "parasitäre" Weite Xa zwi-
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schen 220/0 und 151o der Summe der Nutzweiten Xb und Xb'liegt und dass bei weiterer Verkleinerung der parasitären Weite Xa der Prozentsatz der Absorptionsnutzfläche praktisch bis auf 1000/0 vergrössert werden kann (Xa = 0).
Die Befestigung der Platten an den Wänden ist besonders einfach ; es können auch grössere Strecken, soweit die Steifheit der Platten ausreicht, zwischen Auflagern freitragend überbrückt werden. Zur Befe- stigung eignen sich an sich bekannte Mittel, wie Nägel, Schrauben, Haken zum Aufhängen usw., die am Boden der äusseren Kanäle angebracht werden.
Ausser durch nachträgliche Wellung von Platten können erfindungsgemässe Verkleidungen, besonders im Falle von thermoplastischen Materialien, durch Strangpressen des Materials in endgültiger Form hergestellt werden, wobei das stranggepresste Material nur im nachhinein gelocht werden muss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schallschluckende Verkleidung mit einer trapezförmig gewellten Tafel aus Metall oder Kunststoff, die eine Reihe von parallelen Kanälen mit Trapezquerschnitt bildet, welche für die Schallwellen durch Löcher in den äusseren Kanalwänden zugänglich sind und als Helmholtz-Resonatoren wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die gewellte Tafel (11) aus einem biegsamen Blattmaterial besteht und mittels der Bodenflächen der nach aussen offenen (A) der durch die trapezförmige Wellung gebildeten Kanäle (A, B) an einer Wand (10) oder Decke befestigt ist und dass-gemessen an der exponierten freien Aussenfläche der Verkleidung - die Breite (Xb, Xb') der nach innen offenen, mit der Wand bzw.
Decke die Helmholtz-Resonatoren bildenden Kanäle (B, B') wesentlich grösser als die lichte Weite (Xa) der nach aussen offenen Kanäle (A) ist, so dass sich die exponierte Aussenfläche der Verkleidung im wesentlichen aus den mit Lochungen (15, 16) versehenen Bodenflächen der die Resonatoren bildenden Kanäle (B, B') zusammensetzt.