BE1005753A3

BE1005753A3 - Geluidswerende inrichting.

Info

Publication number: BE1005753A3
Application number: BE9200279A
Authority: BE
Original assignee: Cuykx Hildegarde Juliana Eugen
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1994-01-18
Also published as: NL9200661A

Abstract

Een geluidswerende inrichting met een draaggestel (1) dat ten minste één nis (10) vertoont voor het daarin onderbrengen van telkens één geluidsaborsberend element (3) dat een voorafbepaalde massa vertoont, waarbij ieder geluidsabsorberend element (3) op een voorafbepaalde afstand van de bodem (16) van de overeenstemmende nis (10) is opgesteld zodanig dt een kamer (6) met een voorafbepaald volume is gevormd welke dienst doet als trilholte met een toegevoegde resonantiefrequentie.

Description

GELUIDSWERENDE INRICHTING

Deze uitvinding heeft betrekking op een geluidswerende inrichting met een draaggestel dat ten minste één nis vertoont voor het daarin onderbrengen van telkens één geluidsabsorberend element.

Ze vindt haar belangrijkste toepassing als geluidswerende wand, voornamelijk te plaatsen langs spoorwegen en drukke verkeerswegen maar ook langs gevels van gebouwen en langs muren van productiehallen en testkamers in de industrie en rond hoogvermogen transformatoren.

Men kent reeds door het Belgisch octrooi BE-898879 een geluidswerende wand bestemd om weg - en luchtverkeersgeluid te dempen. De geluidswerende wand bestaat hierbij uit een aantal zogenaamde wandplaatelementen. De absorberende bedekking van een dergelijk wandplaatelement bestaat uit ten minste één laag absorberend materiaal. Het geluidsabsorberend materiaal is een mengsel bestaande ten minste gedeeltelijk uit agregaten en bindmiddelen. De geluidsabsorberende eigenschappen verkregen met de gekende geluidswerende wand zijn echter nog ontoereikend in bepaalde acoestische frequentiedomeinen, in het bijzonder voor de lagere frequenties.

Deze uitvinding heeft tot doel bovengenoemd nadeel te verhelpen. Tot dit doel is een geluidsabsorberend element voorzien dat een voorafbepaalde massa vertoont en op een voorafbepaalde afstand van de bodem van de overeenstemmende nis is opgesteld zodanig dat een kamer met een voorafbepaald volume is gevormd welke dienst doet als trilholte met een toegevoegde resonantiefrequentie.

Dankzij de uitvinding is het geluidsabsorberend effect van de geluidswerende inrichting verbeterd door een gepaste combinatie van een poreus geluidsabsorberend element met zijn voorafbepaalde massa met de resonantiewerking van de kamer die een voorafbepaald volume vertoont. Deze twee systeemparameters, namelijk genoemde massa en volume, verlenen een bepaalde dynamische stijfheid aan de inrichting.

De aldus bekomen dynamische stijfheid van het systeem heeft een invloed op de waarde van de eigenfrequentie van het systeem. Door op de waarde van de eigenfrequentie van het systeem in te spelen kan op zeer voordelige wijze een frequentiedomein, in het bijzonder een laagfrequent domein, uitgekozen worden waarin een doeltreffende acoestische demping verkregen wordt.

Volgens een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding is de kamer opgevuld met een geluidsdempende stof. Hiermee kan de waarde van de resonantiefrequentie van het systeem aangepast worden.

De uitvinding wordt in de volgende beschrijving nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met verwijzing naar de hierbij gevoegde tekeningen waarin :
Figuur 1 een vooraanzicht voorstelt van een geluidswerende inrichting volgens de uitvinding gezien vanuit de geluidsbronzijde; Figuur 2 een doorsnede volgens de lijn II-II van fi-guur 1 voorstelt volgens een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de geluidswerende inrichting volgens de uitvinding; Figuur 3 een analoge doorsnede als in figuur 2 voorstelt volgens een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de geluidswerende inrichting volgens de uitvinding; Figuur 4 een analoge doorsnede als in figuur 2 op grotere schaal voorstelt volgens een uitvoeringsvoorbeeld van de geluidswerende inrichting volgens de uitvinding;

Figuur 5 een kolomdiagramma is dat het absorptiecoëfficiënt weergeeft in functie van de frequentie in het klassiek geval; Figuur 6 een grafische weergave is van de absorptie coëfficiënt in functie van de frequentie volgens een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding; Figuur 7 een analoog diagramma is als in figuur 6 volgens een verder uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding.

Een eerste uitvoeringsvoorbeeld van een geluidswerende inrichting volgens de uitvinding is in figuren 1 en 2 voorgesteld. Deze omvat een geluidsisolerend draaggestel 1 dat bijvoorbeeld in een paneel uit beton bestaat waarin nissen 10 zijn voorzien zodanig dat het draaggestel aan één zijde een cellenstructuur vertoont. De nissenconfiguratie bestaat bijvoorbeeld uit een tweedimensionale homogene verdeling van vierkantige nissen 10. De nissen kunnen echter ook langwerpig of een andere gepaste vorm vertonen welke aangepast is aan de vorm van de daarin aan te brengen geluidsabsorberende elementen 3. In de nissen zijn poreuze geluidsabsorberende elementen 3 bevestigd welke bijvoorbeeld gemaakt zijn uit poreus of lichtgewicht beton, composietmaterialen of harsen.

Figuur 1 illustreert het geval van een draaggestel 1 met één enkele nis 10 met een vierkantige sectie waarin telkens een geluidsabsorberend element 3 is ondergebracht, bijvoorbeeld te gebruiken in gevels van gebouwen. De geluidsabsorberende functie is opgenomen door het geluidsabsorberend element 3 terwijl een geluidsisolerende functie door het draaggestel 1 is opgenomen. Figuur 2 toont een nis 10 van de geluidswerende inrichting in doorsnede. In de nis 10 is een geluidsabsorberend element 3 ondergebracht.

Het geluidsabsorberend element 3 vertoont hier aan weerszijden een nagenoeg effen oppervlak en een vlakke structuur. Het geluidsabsorberend element 3 is opgesteld op een zekere afstand van de nisbodem 16. De aldus gevormde ruimte vormt een luchtkamer 6 waarvan het volume kan ingesteld worden door op de relatieve positie van het geluidsabsorberend element 3 ten opzichte van de nisbodem 16 in te spelen.

De luchtkamer 6 werkt als een resonantiekamer. Bovendien is de absorberende massa van het element 3 variabel en is functie van de aard van het materiaal en van zijn vorm en afmetingen. De samenwerking van beide instelbare parameters geeft aldus aanleiding tot een instelbare resonantiewerking.

De acoestische efficiëntie kan verder verbeterd worden door het voorzien van een acoestische actieve bedekdingslaag 17, resp. 18 aan de naar de nisbodem gerichte zijde van het geluidsabsorberend element 3 en aan de nisbodem 16 en eventueel langs de zijwanden van de nis 10 tot op de hoogte van het geluidsabsorberend element 3.

Volgens het uitvoeringsvoorbeeld voorgesteld op figuur 3 is tussen de nis 10 en het geluidsabsorberend element 3 de kamer 6 op voordelige wijze gevuld met een geluidsdempende of geluidsabsorberende stof 19, al dan niet dezelfde als deze van het geluidsabsorberend element 3, of een geluidsisolerend materiaal. Naast een verbetering van de acoestische eigenschappen bekomt men ook nog een hogere stabiliteit van het geheel.

In figuur 4 zijn de geluidsabsorberende elementen 3 kapvormig voorgesteld. Ze vertonen aldus een top 4 en opstaande randen 5. Hierbij zijn aangrenzende geluidsabsorberende elementen 3 van elkaar gescheiden door schotten 2 op een zodanige manier dat de schotten'2 en de opstaande randen 5 nagenoeg in elkaar passen. De schotten 2 zijn bijvoorbeeld gemaakt uit gewapend beton. Ze verschaffen een hogere stevigheid aan de inrichting. De geluidsabsorberende elementen 3 liggen als een kap tegen het draaggestel 1, en bedekken hierbij de bodem 16 van de nis 10 en het topdeel 4 steunt hierbij via de opstaande randen 5 op de nisbodemomtrek. Het volume van de kamer 6 is hier bepaald door de vorm en de afmetingen van het geluidsabsorberend element 3 waardoor de kamer 6 is afgegrensd.

De kamer 6 is bijvoorbeeld gevuld met lucht maar kan ook met een ander materiaal gevuld zijn zoals voorgesteld in f i guur 3.

Met het absorberend en reflecterend effect van de oppervlakte van het geluidsabsorberend element voor acoestische golven beschikt men over een doeltreffende absorberende werking van de oppervlakte in een frequentiebereik dat gelegen is boven 500 Hz zoals blijkt uit de graf iek van figuur 5 waarin de absorptiecoëfficiënt a weergegeven is in functie van de frequentie.

Het nadeel hierbij is dat met het gebruik van dergelijke acoestische schermen lage frequenties beneden de
500 Hz weinig of onvoldoende geabsorbeerd worden zoals uit figuur 5 blijkt. Nochtans worden zowel door het weg- en spoorwegverkeer in bebouwde kommen, als in industriezones nabij testkamers waar bijvoorbeeld mechanische breuktesten en dergelijk worden uitgevoerd en in de buurt van productie-ateliers of hoogvermogen transformatoren, storende frequenties gegenereerd, ook in het laagfrequent domein. Bijgevolg is er in de praktijk een behoefte om dergelijke lage frequenties in een sterke mate te absorberen.

In het geval met het resonantie effect werkt men op de voorafbepaalde berekende resonatorfrequentie. Men kan hierbij dus over een doeltreffende acoestische werking beschikken binnen een welbepaald zogenaamd frequentievenster.

Figuur 6 stelt hierbij het logaritmisch verloop voor van de absorptiecoëfficiënt a in functie van de frequentie voor een geluidswerende inrichting volgens de uitvinding voor een eerste afstand tussen topdeel 4 van het absorberend element 3 en de nisbodem 16 van 10 cm. Bij het vergelijken van het verloop van de curve volgens figuur 5 (klassieke inrichting) met dat volgens figuur 6 (inrichting volgens de uitvinding met geringe massa), valt het onmiddellijk op dat de absorptiecoëfficiënt voor de frequenties gelegen beneden ongeveer 500 Hz uitgesproken hoger ligt bij de inrichting volgens de uitvinding dan in het klassiek geval.

Figuur 7 laat zien hoe door te werken met een nagenoeg verdubbelde afstand van 20 cm het acoestisch rendement in de zin van absorptie voor lagere frequenties, in het bijzonder in het frequentiedomein begrepen tussen
100 en 200 Hz, m.a.w. de ondergrens van het frequentiedomein dat ons aanbelangt, nog sterker is dan in het vorig geval van figuur 6.

Aldus verschaft de uitvinding een inrichting waarvan de voordelige acoestische werking berust op een combinatie van het absorberend effect van het poreus geluidsabsorberend element met het resonantie effect van de kamer, waarvan de absorptieresultaten tussen 70 en
500 Hz en daarboven uitstekend zijn.

Om het acoestisch dempingseffect nog te verhogen is aan ten minste één (uitwendig en/of inwendig gekeerde) zijde van het de nis afsluitend deel 4 van het geluidsabsorberend element 3 een oneffen oppervlak voorzien, bijvoorbeeld onder de vorm van opeenvolgende uitsteeksels 12, respectievelijk 13 of indrukkingen. De uitsteeksels of indrukkingen vertonen bijvoorbeeld de vorm van een afgeknotte pyramide en zijn op voordelige wijze over nagenoeg het hele oppervlak van de uitwendig, resp. inwendig gekeerde zijde van de top 4 opgesteld. De oneffen oppervlakken kunnen ook door doorlopende ribben gevormd zijn. Het topdeel 4 dat de nis 10 afsluit is bijvoorbeeld nagenoeg recht zoals blijkt uit figuren 2 tot 4. Het zou ook een gewelfde vorm kunnen vertonen en verdere vormen die de oppervlakte van het geluidsabsorberend element 3 vergroten.

Om de stevigheid van geluidsabsorberend element 3 te verhogen is in het inwendige daarvan een wapening 14, bijvoorbeeld uit metaal, verzonken.

Om de stevigheid van de geluidswerende inrichting nog te verhogen is in de schotten 2, die voor de geluids-absorberende elementen 3 als steun en omsluiting fungeren, eveneens een wapening 15 voorzien zoals voorgesteld in figuur 4.

Het spreekt van zelf dat de uitvinding geenszins tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm beperkt is en dat varianten hierop binnen het kader van de uitvinding vallen.

Claims

CONCLUSIES

1. Geluidswerende inrichting met een draaggestel (1) dat ten minste één door een bodem (16) en zijwanden

2. Geluidswerende inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de kamer (6) opgevuld is met een geluidsdempende stof (19).

(2) afgegrensde nis (10) vertoont voor het daarin onderbrengen van telkens één geluidsabsorberend element

3. Geluidswerende inrichting volgens één van de conclusies 1 en 2, daardoor gekenmerkt dat het of ieder genoemd geluidsabsorberend element (3) kapvormig is en als een kap op het draaggestel (1) over de bodem (16) hiervan opgesteld is en hierbij een top (4) en aan de top aangrenzende opstaande randen (5) vertoont, waarbij de opstaande randen (5) van het of ieder kapvormig geluidsabsorberend element (3) en de zijwanden (2) van iedere overeenstemmende nis (10) nagenoeg in elkaar passen.

(3) op een voorafbepaalde afstand van de bodem (16) van de overeenstemmende nis (10) is opgesteld zodanig dat een kamer (6) met een voorafbepaald volume is gevormd welke dienst doet als trilholte met een toegevoegde resonantiefrequentie.

(3) dat een voorafbepaalde massa vertoont, daardoor gekenmerkt dat het of ieder geluidsabsorberend element

4. Geluidswerende inrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 3, daardoor gekenmerkt dat het de nis afsluitend deel (4) van het of ieder geluidsabsorberend element (3) nagenoeg recht is.

5. Geluidswerende inrichting volgens conclusie 4, daardoor gekenmerkt dat het de nis afsluitend deel (4) van het of ieder geluidsabsorberend element (3) aan ten minste één zijde een oneffen oppervlak vertoont.

6. Geluidswerende inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat genoemd oneffen oppervlak aan de ten opzichte van de nis (10) uitwendig gekeerde zijde van het afsluitend deel (4) van het geluidsabsorberend element (3) is voorzien.

7. Geluidswerende inrichting volgens één van de conclusies 5 en 6, daardoor gekenmerkt dat genoemd oneffen oppervlak aan de naar de nis (10) gekeerde zijde van het afsluitend deel (4) van het geluidsabsorberend element (3) is voorzien.

8. Geluidswerende inrichting volgens één van de conclusies 5 tot en met 7, daardoor gekenmerkt dat genoemd oneffen oppervlak gevormd is door een stel uitsteeksels (12, 13) of indrukkingen.

9. Geluidswerende inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat genoemd stel van uitsteeksels (12, 13) of van indrukkingen nagenoeg gelijkvormig zijn en nagenoeg een gelijke hoogte vertonen per zijde van het afsluitend deel (4) van het geluidsabsorberend element (3).

10. Geluidswerende inrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 9, daardoor gekenmerkt dat de naar de nis(sen) (10) gekeerde zijde van het geluidsabsorberend element (3) van een acoestisch actieve bedekkingslaag (17) is voorzien.

11. Geluidswerende inrichting volgens één van de conclusies 1 tot en met 10, daardoor gekenmerkt dat de bodem (16) en/of zijwanden van de nis(sen) (10) van een verdere acoestisch actieve bedekkingslaag (18) zijn voorzien.