Akustisches Filter für Luftleitungen Die Erfindung betrifft akustische Filter oder Schall schlucker für Luftleitungen. Leitungen, die Luft be fördern, übertragen auch den Schall. Diese Schall übertragung ist oftmals unerwünscht. Ein üblicher weise verwendetes Verfahren zum Absorbieren dieses Schalles ist die Auskleidung der Leitung mit schall schluckenden Materialien. Typische Werte für die durch eine solche Auskleidung hervorgerufene Dämp fung sind in der Tabelle angegeben.
EMI0001.0009
Frequenz <SEP> Dämpfung <SEP> in <SEP> Phon <SEP> pro <SEP> m <SEP> Leitung
<tb> (Hertz) <SEP> 0,3 <SEP> X <SEP> 0,3 <SEP> m <SEP> Leitung <SEP> 0,6 <SEP> X <SEP> 0,6 <SEP> m <SEP> Leitung
<tb> 125 <SEP> 1,6 <SEP> 1,0
<tb> 250 <SEP> 4,8 <SEP> 2,6
<tb> 500 <SEP> 8,2 <SEP> 4,8
<tb> 1000 <SEP> 10 <SEP> 6,6
<tb> 2000 <SEP> 10 <SEP> 6,6 Die allgemein geforderte Mindestdämpfung ist 20 bis 30 Phon, und es gibt Fälle, wo 50-60 Phon Dämpfung nötig sind. So ist es leicht einzusehen, dass sehr lange Stücke von üblicherweise ausgekleideten Leitungen notwendig sind, um angemessene Schall dämpfung zu ergeben. Das ist recht kostspielig. Ausserdem können Verhältnisse bestehen, in denen kein Platz für ein langes Leitungsstück verfügbar ist.
Ein Beispiel ist das übliche Problem der Verhinde rung der Lärmübertragung durch Belüftungsleitun gen zwischen benachbarten Büroräumen. Es ist ein Ziel der Erfindung, einen akustischen Filter vorzu sehen, der, wenn er in die Leitung eingesetzt wird, ein unbehindertes Hindurchströmen der Luft durch die Leitung erlaubt, aber eine Lärmverminderung von 20-60 Phon auf einer Gesamtlänge von 0,6-3 m er gibt, wobei ein wesentlicher Teil dieser Dämpfung im Niederfrequenzbereich (50-500 Hz) erfolgt.
In den anliegenden Zeichnungen, die beispiels weise eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung erläutern, ist Fig. 1 ein schematischer Grundriss eines Luft gebläses, einer Luftleitung und eines in die Luftlei tung eingesetzten akustischen Filters.
Fig. 2 ist ein Grundriss eines Blockes von offene Poren enthaltendem Material, der entlang einer Sinus linie in zwei Teile zerschnitten wurde, wobei die bei den Teile, wenn sie mit anderen Teilen zusammen gebaut werden, den akustischen Filter bilden.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des aku stischen Filters, wobei die Deckplatte weggebrochen ist, und Fig. 4 ist ein waagrechter Längsschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.
In den anliegenden Zeichnungen wird ein Luft gebläse 2 gezeigt, das mit einer Luftleitung 4 verbun den ist. Ein akustischer Filter 6 ist in die Leitung eingesetzt und mit ihr durch flexible Kupplungen 8 verbunden. Beim Durchfliessen des Filters 6 strömt die Luft durch einen sinusförmig gewellten Kanal 10, der teilweise von zwei Teilen 12 und 14 aus offene Poren enthaltendem Material gebildet wird. Offene Poren enthaltendes Glas, aus dem die Teile 12 und 14 hergestellt sind, kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden.
Insbesondere kann ein solches Glas erzeugt werden, indem zuerst ein geschlossene Poren enthaltendes Glas dadurch gebildet wird, dass Glaspulver zusammen mit einem Blasmittel in eine erhitzte Form eingebracht und erhitzt wird, bis die Masse sintert und sich ausdehnt. Der Körper aus Glas, der geschlossene Poren enthält, kann dann in einer geschlossenen Kammer einem Pressdruck aus gesetzt werden. Das unter Druck stehende Medium durchbricht die Porenwände an den Stellen, wo sie am dünnsten sind.
Das Hindurchdringen des gasför migen Mediums unter Druck durch die Poren öffnet praktisch alle Poren, um eine Verbindung zwischen ihnen herzustellen. Es soll besonders betont werden, dass die beiden Teile 12 und 14 aus offene Poren ent haltendem Glas bestehen. Die Wichtigkeit dieser Tat sache wird deutlich, wenn man sich erinnert, dass die meisten starren Materialien von Schall in Schwingun gen versetzt werden und diese Schwingungen ziemlich leicht übertragen.
Nun ist es nicht möglich, ein wirk sames akustisches Filter von kurzer Länge aus irgend einem starren Material, das den Schall leitet, ohne vollendete Schwingungsdämpfer herzustellen. Ob wohl :die Gründe nicht völlig erkennbar sind, leitet offene Poren enthaltendes Glas den Schall nicht in wahrnehmbarem Ausmasse.
In der Fig. 2 sind die beiden Teile 12 und 14 aus offene Poren enthaltendem Glas geformt worden, in dem ein Block 16 des Materials entlang .der sinusarti- gen Linie 18 zerschnitten wurde. In den Fig. 3 und 4 ist jeder der Blöcke 12 und 14 aus offene Poren ent haltendem Glas mit Vertiefungen 20 versehen, die sich in den Kanal 10 hinein öffnen. Der Teil 12 weist Wellenberge 12a und Wellentäler 12b auf, und der Teil 14 weist Wellenberge 14a und Wellentäler 14b auf.
Ein Teil 12 und ein Teil 14 sind auf eine Grund platte 22 gestellt und auf ihr zementiert; die Teile 12 und 14 sind im Abstand voneinander angeordnet, um zwischen sich den Kanal 10 zu bilden. Es kann heisser Asphalt, Neoprenzement oder jeder andere geeignete Zement verwendet werden, um die Teile 12 und 14 mit der Platte 22 zu verbinden. Dann wird eine Deck platte 24 mit den Teilen 12 und 14 verbunden. Die Platten 22 und 24 halten die Schallschluckteile 12 und 14 im Abstand voneinander, um den Kanal 10 zu bilden.
In der abgebildeten Ausführungsform be stehen auch die Platten 22 und 24 aus geschlossene Poren enthaltendem Glas, sie können auch aus jedem anderen geeigneten Material hergestellt sein, da es nicht wichtig ist, dass sie schallschluckende Eigen schaften haben. Erforderlich ist nur, dass wenigstens der grössere Teil der Wände des sinusförmig gewellten Kanals 10 aus offene Poren aufweisendem Glas her gestellt ist. Andere offene Poren enthaltende, spröde Materialien, welche gleiche Eigenschaften haben und für das vorliegende akustische Filter benutzt werden können, sind Poren enthaltende Schlacken, wie Hoch ofenschlacken.
Diese offene Poren enthaltenden, sprö den Materialien sind gekennzeichnet durch Starrheit, hohe Druckfestigkeit und Fähigkeit, örtlich und sau ber abzubrechen, wenn sie punktweise belastet wer den. Diese Eigenschaften stehen in scharfem Gegen satz zu den faserförmigen Materialien, welche ela stisch und von niedriger Druckfestigkeit sind und sich biegen oder fliessen, wenn sie punktweise belastet wer den, was ein unregelmässiges Brechen zur Folge hat.
Unter offene Poren enthaltenden Materialien werden Materialien verstanden, bei welchen die Wände der Poren durchbrochen sind, so dass sie miteinander in Verbindung stehen. In der Fig. 4 wirken die Vertiefungen 20 als Schallabsorber. Die Frequenz, auf die eine Vertie fung abgestimmt wird, das heisst die Frequenz, bei der die Schallabsorption am grössten ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Tiefe des Loches, dem Durchmesser der Mündung des Loches, dem Abstand zwischen den Löchern, den akustischen Eigenschaften des Materials, indem die Vertiefungen ausgebildet sind, und der Form der Vertiefungen, das heisst, ob .sie parallelwandig oder verjüngt ist.
In den dargestellten Filtern sind die Vertiefungen 20 in der Fläche zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellenbergen auf verschiedene Frequenzen ab gestimmt. Die Löcher 20a, die in den dicken Teilen der Körper 12 und 14 liegen, das heisst den an die Wellenberge 12a und 14a grenzenden Teilen, tiefer und haben einen grösseren Mündungsdurchmesser als die restlichen Vertiefungen 20b. So liegen in der in Fig.4 gezeigten Ausführungsform vier Löcher 20a angrenzend an jeden der Wellenberge 12a, wobei diese Löcher 20a jeweils einen Mündungsdurchmesser von 8 mm haben und ihre Achsen um 19 mm ent fernt sind. Alle restlichen Vertiefungen 20b haben Mündungsdurchmesser von 6 mm und sind um je 12 mm voneinander entfernt.
Die tiefen Löcher 20a absorbieren hauptsächlich niederfrequente Kompo nenten, und die kleineren Löcher 20b hauptsächlich die mittleren Frequenzen. In der abgebildeten Aus führungsform sind alle Vertiefungen verjüngt, sie können aber, wenn gewünscht, parallelwandig aus geführt werden oder einige von ihnen können parallel- wandig und einige verjüngt sein. Die Höhe der Wel lenberge 12a und 14a über den Wellentälern 12b <I>bzw. 14b</I> beträgt wenigstens 76 mm, sie ist in Fig. 4 durch den Buchstaben h bezeichnet.
In der bevor zugten Ausführungsform liegen die Wellenberge 14a des Teiles 14 und 12a des Teiles 12 etwa auf einer Ebene I,, die sich längs durch den Filter erstreckt, wie in den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist. Es ist in jedem Falle wünschenswert, dass der seitliche Abstand zwi- schen der Ebene, die die Wellenberge des Teiles 12 verbindet, und der Ebene, die die Wellenberge des Teiles 14 verbindet, nicht grösser als 1/5 der Höhe h der Wellenberge über den Wellentälern ist.
In der abgebildeten Ausführungsform ist ein ein ziger akustischer Filter 6 in die Luftleitung 4 ein gesetzt. Wo es jedoch nötig ist; die Luftdurchsatz kapazität über die hinaus zu steigern, die mit einem einzigen Filter erhalten werden kann, kann man eine Mehrzahl von parallel angeordneten akustischen Fil tern verwenden, um eine Mehrzahl von parallel an geordneten Kanälen 10 vorzusehen, die mit der Luft leitung verbunden sind.
Acoustic filter for air lines The invention relates to acoustic filters or sound absorbers for air lines. Lines that convey air also transmit sound. This transmission of sound is often undesirable. A commonly used method for absorbing this sound is to line the pipe with sound-absorbing materials. Typical values for the attenuation caused by such a lining are given in the table.
EMI0001.0009
Frequency <SEP> Attenuation <SEP> in <SEP> Phon <SEP> per <SEP> m <SEP> line
<tb> (Hertz) <SEP> 0.3 <SEP> X <SEP> 0.3 <SEP> m <SEP> line <SEP> 0.6 <SEP> X <SEP> 0.6 <SEP> m <SEP> line
<tb> 125 <SEP> 1.6 <SEP> 1.0
<tb> 250 <SEP> 4.8 <SEP> 2.6
<tb> 500 <SEP> 8.2 <SEP> 4.8
<tb> 1000 <SEP> 10 <SEP> 6.6
<tb> 2000 <SEP> 10 <SEP> 6.6 The generally required minimum attenuation is 20 to 30 Phon, and there are cases where 50-60 Phon attenuation is necessary. So it is easy to see that very long lengths of usually lined conduit are necessary to provide adequate sound attenuation. It's quite expensive. In addition, there may be conditions in which there is no space for a long section of line.
One example is the common problem of preventing noise transmission through ventilation ducts between adjacent offices. It is an object of the invention to provide an acoustic filter which, when inserted into the duct, allows the air to flow freely through the duct, but a noise reduction of 20-60 phon over a total length of 0.6-3 m he gives, with a significant part of this attenuation in the low frequency range (50-500 Hz).
In the accompanying drawings, which exemplify a preferred embodiment of the inven tion, Fig. 1 is a schematic plan view of an air blower, an air duct and an acoustic filter used in the Luftlei device.
Fig. 2 is a plan view of a block of open pore-containing material cut into two parts along a sinusoidal line, the parts forming the acoustic filter when assembled with other parts.
Fig. 3 is a perspective view of the acoustic filter with the cover plate broken away, and Fig. 4 is a horizontal longitudinal section along the line IV-IV in FIG.
In the accompanying drawings, an air blower 2 is shown, which is verbun with an air line 4 to the. An acoustic filter 6 is inserted into the line and connected to it by flexible couplings 8. When flowing through the filter 6, the air flows through a sinusoidally corrugated channel 10, which is partially formed by two parts 12 and 14 made of material containing open pores. Open pore-containing glass from which parts 12 and 14 are made can be made by various methods.
In particular, such a glass can be produced by first forming a closed pore-containing glass by placing glass powder together with a blowing agent in a heated mold and heating it until the mass sinters and expands. The body made of glass, which contains closed pores, can then be subjected to a pressure in a closed chamber. The pressurized medium breaks through the pore walls where they are thinnest.
The penetration of the gaseous medium under pressure through the pores opens practically all pores in order to establish a connection between them. It should be particularly emphasized that the two parts 12 and 14 consist of glass containing open pores. The importance of this fact becomes clear when one recalls that most rigid materials are vibrated by sound and that vibrations are transmitted fairly easily.
Now it is not possible to make an effective acoustic filter of short length from any rigid material that conducts sound without fully developed vibration dampers. Although: the reasons are not fully recognizable, glass containing open pores does not conduct the sound to a perceptible extent.
In FIG. 2, the two parts 12 and 14 have been formed from glass containing open pores, in which a block 16 of the material has been cut along the sinusoidal line 18. 3 and 4, each of the blocks 12 and 14 of open pores ent holding glass is provided with wells 20 which open into the channel 10 into it. The part 12 has wave crests 12a and wave troughs 12b, and the part 14 has wave crests 14a and wave troughs 14b.
A part 12 and part 14 are placed on a base plate 22 and cemented on it; the parts 12 and 14 are spaced apart to form the channel 10 between them. Hot asphalt, neoprene cement, or any other suitable cement can be used to bond parts 12 and 14 to panel 22. Then a cover plate 24 is connected to the parts 12 and 14. The plates 22 and 24 hold the sound-absorbing parts 12 and 14 at a distance from one another in order to form the channel 10.
In the embodiment shown, the plates 22 and 24 are also made of closed pore-containing glass; they can also be made of any other suitable material, since it is not important that they have sound-absorbing properties. It is only necessary that at least the greater part of the walls of the sinusoidally corrugated channel 10 is made of open-pore glass. Other open pore-containing, brittle materials which have the same properties and can be used for the present acoustic filter are pore-containing slags, such as blast furnace slags.
These brittle materials containing open pores are characterized by their rigidity, high compressive strength and the ability to break off locally and cleanly when they are subjected to point loads. These properties are in sharp contrast to the fibrous materials, which are elastic and of low compressive strength and bend or flow when they are stressed point by point who the, which results in irregular breaking.
Materials containing open pores are understood to mean materials in which the walls of the pores are perforated so that they are connected to one another. In FIG. 4, the depressions 20 act as sound absorbers. The frequency to which a recess is tuned, i.e. the frequency at which the sound absorption is greatest, depends on various factors, including the depth of the hole, the diameter of the opening of the hole, the distance between the holes, the acoustic properties of the material in which the depressions are formed and the shape of the depressions, that is, whether it is parallel-walled or tapered.
In the illustrated filters, the depressions 20 in the area between two successive wave crests are tuned to different frequencies. The holes 20a, which lie in the thick parts of the bodies 12 and 14, that is to say the parts adjoining the wave crests 12a and 14a, are deeper and have a larger opening diameter than the remaining depressions 20b. Thus, in the embodiment shown in FIG. 4, there are four holes 20a adjacent to each of the wave crests 12a, these holes 20a each having an opening diameter of 8 mm and their axes being removed by 19 mm. All of the remaining depressions 20b have an opening diameter of 6 mm and are each 12 mm apart.
The deep holes 20a mainly absorb low-frequency components, and the smaller holes 20b mainly the medium frequencies. In the embodiment shown, all of the depressions are tapered, but they can, if desired, have parallel walls or some of them can be parallel-walled and some can be tapered. The height of the wave crests 12a and 14a above the wave troughs 12b and 14b is at least 76 mm; it is denoted in FIG. 4 by the letter h.
In the preferred embodiment, the wave crests 14a of the part 14 and 12a of the part 12 lie approximately on a plane I ,, which extends longitudinally through the filter, as can be seen in FIGS. In any case, it is desirable that the lateral distance between the plane that connects the wave crests of part 12 and the plane that connects the wave crests of part 14 is not greater than 1/5 of the height h of the wave crests above the Wave troughs is.
In the embodiment shown, a ziger acoustic filter 6 is set in the air line 4 a. However, where necessary; to increase the air throughput capacity beyond that which can be obtained with a single filter, one can use a plurality of parallel acoustic filters to provide a plurality of parallel channels 10 which are connected to the air line.