Terfahren und Vorrichtung zur Schalldämpfung. Gegenstand der Erfindung bilden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schall dämpfung. Es sind bereits Schalldämpfer be kannt, bei denen die tönende Luft um zahl reiche Winkel herumgeleitet wird, damit die Schallwellen in die Länge gezogen und dabei abgeschwächt werden. Derartige Schall dämpfer weisen jedoch den Nachteil auf, dass der strömenden Luft ein erheblicher Widerstand entgegengesetzt wird, falls mit dem Schalldämpfer eine wesentliche Ab schwächung des Schalles erzielt werden soll.
Im Gegensatz dazu stützt sich vorliegende Erfindung auf die Tatsache, dass ein Ton auf Längswellen mit Verdichtungen (Wellen berg) und Verdünnungen (Wellental) beruht, so dass die vollständige Vernichtung eines Tones dadurch erreichbar ist, dass zwei Wellen von gleicher Schwingungsfrequenz so miteinander zur Interferenz gebracht wer den, dass immer ein Wellenberg der einen Welle mit einem Wellental der andern Welle zeitlich und örtlich zusamrnenfälit.
Urn diese Erkenntnis auszunutzen, werden nach vorliegender Erfindung die zu dämpfen den Schallwellen in mindestens zwei Teil- wellen zerlegt, die nach Zuräcklegung ver schieden langer Wege, das heisst nachdem sie mit Bezug aufeinander eine bestimmte Phasenverschiebung erfahren haben, wieder vereinigt werden, wobei sie sich darin infolge ihrer Phasenverschiebung gegenseitig neu tralisieren. Bei der Vorrichtung zur Aus führung dieses Verfahrens verzweigt sich ein Rohr, in welchem der zu dämpfende Schall sich fortpflanzt, erfindungsgemäss in mindestens zwei Äste verschiedener Länge, die darin alle wieder in ein zweites Rohr einmünden.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Ri ist ein Rohr, in dem sich die zu dämpfenden Schallwellen in Richtung des Pfeils A fortpflanzen. Dieses Rohr ver zweigt sich an der Stelle B in zwei ver schieden lange Äste rr und r2, die sich nach her wieder an der Stelle C vereinigen, in dem sie dort in ein zweites Rohr R2 ein münden. Dementsprechend teilt sich auch jede Schallwelle an der Stelle B in zwei Teilwellen, die sich nach Zurücklegung der Äste ri, 9 s, das heisst ganz bestimmter Wege, bei C wieder vereinigen.
Die Länge der Äste ri und j:- wird so bemessen, dar
EMI0002.0003
ist. wobei<I>i,</I> die Wellenlänge und n eine beliebige ganze Zahl bezeichnet. Es ist so init der Ast r:.:
um eine, oder drei, oder fünf, oder (2ra .-+- <I>1)</I> halbe Wellenlängen des betreffenden Tones länger als der Ast @i. Infolgedessen weisen die beiden Teilwellen an der Vereinigungsstelle C mit Bezug auf einander eine Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge auf, so dass an dieser Stelle C ein Wellenberg der einen Teilwelle immer mit einem Wellental der andern Teilwelle zusammentrifft. Das hat zur Folge, dass je zwei Teilwellen an der Stelle C sich jeweils gegenseitig neutralisieren.
Um zu erreichen, dass die beiden Teil wellen, welche sich in den Ästen n und fortpflanzen, trotz der verschiedenen Länge dieser zwei Äste gleiche Stärke haben, ist der Querschnitt des Astes r1 etwas kleiner zu bemessen als der Querschnitt des Astes Für die Querschnittsverhältnisse der Äste ist das Gesetz massgebend, dass der Widerstand für den Schall in einem Ast proportional dem Quadrate des Querschnittes dieses Astes ist.
Ist qi der Querschnitt und 1i die Länge des Astes ri, q: der Querschnitt und h, die Länge des Astes r2, so gilt die Beziehung
EMI0002.0022
Der notwendige Längenunterschied
EMI0002.0023
zwischen den Ästen ri und r-::
lässt sich nach der Formel v=.? # 7t berechnen, wobei v die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in Luft,<I>i,</I> die Wellenlänge und u die Schwingungsfrequenz des zu dämpfenden Tones bezeichnet.
Das Rohr Ri kann sich au der Stelle B auch in mehr als nur zwei Äste verschiedener Länge verzweigen, wobei dann alle diese Äste in das Rohr R:, ausmünden zu lassen sind. Es sei ferner noch erwähnt, dass min- destens einige der Äste in ihrer Länge ein stellbar sein können, um die gewünschte Schalldämpfung zu erreichen.
Die beschriebene Vorrichtung zur Schall- diiinpfung bietet dem Luftstrom einen äusserst kleinen Widerstand und sie lässt sich überall da anwenden, wo in einer Röhre ruhende oder strömende Luft das tönende Agens ist. Voraussetzung ist dabei, dass der zu ver nichtende Schall einer bestimmten Tonhöhe entspricht, da der beschriebene Schalldämp fer immer nun- einen bestimmten Ton zu vernichten imstande ist. Ein aus mehreren Tönen bestehender Schall kann durch Hin tereinanderschaltung mehrerer, auf verschie dene Töne abgestimmter Schalldämpfer ver nichtet werden.
Driving and device for soundproofing. The invention forms a method and a device for sound attenuation. Silencers are already known in which the sounding air is directed around numerous angles so that the sound waves are elongated and weakened in the process. Such sound absorbers, however, have the disadvantage that the flowing air is opposed to a considerable resistance if the sound absorber is to be used to achieve a substantial attenuation of the sound.
In contrast to this, the present invention is based on the fact that a tone is based on longitudinal waves with compression (wave mountain) and thinning (wave trough), so that the complete annihilation of a tone can be achieved by two waves of the same oscillation frequency so that they interfere with one another that a wave crest of one wave always coincides with a wave trough of the other wave in time and place.
To take advantage of this knowledge, according to the present invention, the sound waves to be attenuated are broken down into at least two partial waves, which are reunited after laying back different long paths, that is, after they have experienced a certain phase shift with respect to each other thereby mutually neutralize due to their phase shift. In the device for executing this method, a pipe branches in which the sound to be damped is propagated, according to the invention in at least two branches of different lengths, which all open again into a second pipe.
An embodiment of the invention is illustrated, for example, in the drawing. Ri is a pipe in which the sound waves to be damped propagate in the direction of arrow A. This pipe branches off at point B into two branches of different length rr and r2, which then reunite at point C, where they open into a second pipe R2. Correspondingly, every sound wave divides into two partial waves at point B, which reunite at C after the branches ri, 9 s, that is, a very specific path, have been covered.
The length of the branches ri and j: - is dimensioned to represent
EMI0002.0003
is. where <I> i, </I> denotes the wavelength and n denotes any integer. It is so init the branch r:.:
by one, or three, or five, or (2ra .- + - <I> 1) </I> half the wavelength of the relevant tone longer than the branch @i. As a result, the two partial waves at the junction C have a phase shift of half a wavelength with respect to one another, so that at this point C a wave crest of one partial wave always coincides with a wave trough of the other partial wave. As a result, two partial waves at point C each neutralize each other.
In order to ensure that the two part waves that propagate in the branches n and have the same thickness despite the different lengths of these two branches, the cross-section of the branch r1 is to be dimensioned somewhat smaller than the cross-section of the branch for the cross-sectional ratios of the branches the decisive law is that the resistance to sound in a branch is proportional to the square of the cross section of this branch.
If qi is the cross-section and 1i is the length of the branch ri, q: the cross-section and h, the length of the branch r2, then the relationship applies
EMI0002.0022
The necessary difference in length
EMI0002.0023
between the branches ri and r- ::
can be determined by the formula v =.? Calculate # 7t, where v denotes the speed of propagation of the sound in air, <I> i, </I> the wavelength and u the oscillation frequency of the sound to be damped.
The pipe Ri can branch out at point B into more than just two branches of different lengths, in which case all these branches are to open out into the pipe R :. It should also be mentioned that at least some of the branches can be adjustable in length in order to achieve the desired sound absorption.
The described device for sound attenuation offers an extremely small resistance to the air flow and it can be used wherever the sounding agent is air that is still or flowing in a tube. The prerequisite is that the sound to be destroyed corresponds to a certain pitch, since the described silencer is now always able to destroy a certain tone. A sound consisting of several tones can be destroyed by connecting several silencers that are tuned to different tones.