Plattenförmiges, schalldämmendes, zweischalig aufgebautes Bauelement mit Schüttgutfüllung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein plattenförmiges, schalldämpfendes, zweischalig aufgebautes Bauelement, z. B. Trennwand, Vorsatzwand, Unterdecke, Tünblatt, schalldämmende Habe für Maschinen oder Geräte, mit einer zwischen den beiden Wandschalen angeordneten Dämmschicht und einer Füllung aus spezifisch schwerem Schüttgut, wobei das Schüttgut in einzelnen, gegeneinander abgegrenzten, zwischen Wandschalen und Dämmschicht liegenden, formstabilen Hohlräumen untergebracht ist.
Der Nachteil dieser bekannten Ausführungen besteht insbesondere darin, dass sie einen Rahmen o. dgl.
für eine feste Verbindung der beiden Schalen des Bauteils benötigen. Dieser Rahmen beeinträchtigt die erreichbare Schalldämmung.
Es sind zwar bereits Ausführungen bekannt, bei denen die Schalen über die Dämmschicht selbst miteinander verbunden sind und bei denen auf gesonderte feste Verbindungen zum Beispiel mit einem Holzrahmen, verzichtet worden ist. Diese Ausführungen sind aber insofern unbefriedigend, als die zu stellenden beiden Forderungen an die Dämmschicht, nämlich einerseits ausreichende Reissfestigkeit, anderseits aus akustischen Gründen genügend weiche Federung, bzw. geringe Steifigkeit, von den handelsüblichen Dämmschichten, die im allgemeinen als ebene Platten oder aber als Platten mit Erhöhungen oder taschenartigen Vertiefungen ausgebildet sind, nicht gleichzeitig erfüllbar sind. Entweder sind die Dämmschichten weichfe dernd, wie z.
B. Minenalfaserplatten, dann ist ihre Reissfestigkeit gering; oder die Dämmschichten haben eine ausreichende Reissfestigkeit, wie z B. Hartschaumplatten, dann sind sie aber im allgemeinen nicht genügend weichfedernd.
Das erfindungsgemässe Bauelement ist dadurch gekennzeichnet, dass erstens die Dämmschicht derart wellig ausgebildet ist, dass ihre Wellenberge aussen mit der einen Wandschale und ihre Wellentäler aussen mit der anderen Wandschale fest verbunden sind; dass zweitens die Steifigkeit der Dämmschicht gegenüber auf die Schalen einwirkenden Kräften im Bereich von 0,05 kpfem5 bis 3 kp/cm5 liegt; und dass drittens die Steifigkeit der Dämmschicht in den konkaven Teilen ihrer Wellen gegenüber quer zur Dämmschicht ausgeübten Kräften nicht grösser als 3 kp/cms ist.
Dadurch ergibt sich eine stabile, schubfeste Verbindung zwischen den Wandschalen, die durch die Welligkeit der Dämmschicht gleichzeitig sowohl gegenüber auf die Schalen einwirkenden Kräften als auch gegen über vom Schüttgut ausgeübten Kräften weichfedernd ist. Ausserdem ergibt sich ohne zusätzlichen Aufwand eine Anzahl Hohlräume, die für die Beschwerung der Wandschalen mit Schüttgut, z. B. Sand oder Split, erforderlich sind.
Die Steifigkeit der Dämmschicht soll im Bereich von 0,05 kp/cm3 bis 3 kp/cm3 liegen, zweckmässig bei 0,2kp/cm5. Sie kann gegenüber auf die einwirkenden Kräfte nach folgender Formel durch Messung ermittelt werden:
EMI1.1
Dabei bedeuten: P: senkrecht zu den Wandschalen wirkende Kraftinkp, Ft: Fläche der Wandsohale,
A d1: Änderung des Abstandes zwischen den
Wandschalen unter der Einwirkung der
Kraft P.
Ist bei auf die Schalen einwirkender Kraft P (Fig. 5) die Steifigkeit st der Dämmschicht grösser als etwa 2 kp/cm2, dann ist die akustische Wirkung nicht optimal, ist sl kleiner als 0,05 kp/cm3, dann ist die mechanische Verbindung unbefriedigend, d. h. die Wandschalen lassen sich, z. B. beim Transport, leicht gegeneinander verschieben.
Die Steifigkeit s2 der Dämmschicht zwischen den beiden Sandschichten (Fig. 6) lässt sich entsprechend der vorstehend genannten Formel ebenfalls ermitteln:
EMI2.1
wobei bedeutet:
P2 = quer zur Dämmschicht von Schüttgut ausgeübte Kraft,
F2 = Fläche der Dämmschicht, n d2 = Änderung der Dicke der Dämmschicht unter Einwirkung der Kraft P2.
Die Steifigkeit der Dämmschicht in den konkaven Teilen ihrer Wellen gegenüber quer zur Dämmschicht ausgeübten Kräften soll nicht grösser als 3 kp/cm3 sein.
Diese Forderung kann, falls nötig, auch dadurch erfüllt werden, dass die Dämmschicht mehrschichtig ausgeführt wird, .d. h. dass sie aus einer die Verbindung der Wandschalen übernehmenden, biegefesten Schicht und aus weiteren Schichten besteht, deren Steifigkeit einen ausreichend niedrigen Wert aufweist und deren Festigkeit auch nur gering zu sein braucht.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 5 und 6 zeigen schematische Darstellungen der auf das Bauelement bzw. auf die Dämmschicht einwirkenden Kräfte,
Fig. 7 zeigt den Querschnitt des vierten Ausfüh rungsbeispiels,
Fig. 8 zeigt die isometrische Darstellung der Dämmschicht beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 7.
Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 4 ist eine wellig ausgebildete Dämmschicht 3 an ihren Wellenbergen aussen mit einer Wandschale 1 und an ihren Wellentälern aussen mit einer zweiten Wandschale 2 fest, z. B. durch Kleben, verbunden, wobei die Verbindungsflächen der Dämmschicht mit den Wandschalen eben ausgebildet sind. Die dadurch gebildeten Hohlräume 4 auf beiden Seiten der Dämmschicht sind mit spezifisch schwerem Schüttgut, z. B.
mit losem oder leicht gebundenem Sand, Split oder einem ähnlichen Schüttgut gefüllt. Die Dämmschicht 3 kann z. B. aus einem weichfedernden Schaumkunststoff bestehen. Sie muss so ausgewählt werden, dass die obengenannten Forderungen bezüglich der Steifigkeit si und s2 und bezüglich der Zugfestigkeit von diesem Schaumkunststoff allein erfüllt werden. Die Form der Dämmschicht 3 ist so gewählt, dass eine Vielzahl von solchen Dämmschichten, z. B. mittels elektrisch beheizter Drähte, aus einem Materialblock ohne n-nenswer- ten Materialverlust herausgeschnitten werden kann.
Dadurch wird der Materialaufwand besonders gering.
In Fig. 4 die einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 zeigt, ist dargestellt, dass die von den Wandschalen 1, 2 und der Dämmschicht 3 gebildeten röh renförmigen Hohlräume 4 an ihren Enden je mit einem Schaumstoffstreifen 7 abgeschlossen sind. Dieser Streifen verhindert beim senkrechten Aufstellen des Bauele meute ein seitliches Ausfliessen des Schüttgutes, das vor Aufstellen des Bauelementes bei waagerechter. Stellung des Bauelementes eingefüllt wird.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 sind die beiden Funktionen der Dämmschicht, einerseits feste Verbindung der Wandschalen und anderseits weichfedernde Trennung der Schüttgutfüllungen, durch einen mehrschichtigen Aufbau der Dämmschicht noch verbessert. Die erste Funktion wird z. B. durch eine wellig ausgebildete Schicht 5 aus an sich relativ steifem Schaumstoff wie z. B. Polystyrolschaum erfüllt. Zur Erfüllung der zweiten Forderung sind beidseitig in den konkaven Teilen der Schicht 5 über die ganze Breite der Schicht Streifen 6 aus dünnem, besonders weichfederndem Material, z. B. aus offenporigem Schaumstoff, aufgebracht.
Bei dritten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist die Dämmschicht 5, die aus einer biegezugfesten Schicht wie z. B. Hartschaum, Pappe, Wellpappe, Kunststoffolie, Fournierholz oder sogar dünnem Blech bestehen kann, etwa sinusförmig gewellt. Auf ihr sind in gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel beidseitig in den konkaven Teilen Streifen 6 aus weichfederndem Material, z. B. offenporiger Schaumstoff, aufgebracht.
Die Dämmschichten 3, 5 bzw. 6 können auch so ausgebildet sein, dass sie nicht nur gemäss dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Querschnitt gewellt sind, sie können auch zusätzlich in einer dazu senkrechten Richtung gewellt sein, so dass dann einzeln abgeschlossene kleinere Hohlräume für die Schüttgutfüllung entstehen.
Das Füllen dieser Bauelemente wird bereits bei der Herstellung vorgenommen, und zwar werden bei waagerecht liegender Dämmschicht zunächst die obenliegen den Hohlräume mit Schüttgut gefüllt. Dann wird die erste Schale des Bauelementes aufgeklebt. Anschliessend wird die so entstandene Verbundplatte umgedreht und die Hohlräume auf der zweiten Seite der Dämmschicht mit Schüttgut gefüllt und schliesslich die zweite Schale aufgeklebt. Wenn es aber darauf ankommt, das Einfüllen des Schüttgutes erst bei einem fertig montierten Bauelement vorzunehmen, dann sind in der Dämmschicht noch besondere Füllkanäle erforderlich.
Beim vierten Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 7 und 8 sind zu diesem Zweck in den bei senk rechten Aufstellung des Bauelementes waagerecht verlaufenden Wellen der Dämmschicht 12 etwa senkrecht bis schräg verlaufende Kanäle 8, 10 in engem Abstand nebeneinander vorgesehen, die jeweils einerseits an der Oberkante eines Hohlraumes 13 an einer Öffnung 9 in diesen einmünden, anderseits mit dem in den darüberliegenden Hohlraum 14 einmündenden Kanal 10 in Verbindung stehen. Die Kanäle sind so ausgebildet, dass beim Einfüllen bzw. Einblasen des Schüttgutes durch die Öffnung 11 am oberen Teil des Bauelementes jeweils der oberste Hohlraum zunächst gefüllt wird. Ist dieser voll, fliesst der Sand zum nächsten, schräg dar- unter gelegenen Hohlraum nach Art einer Kaskade.
Die einzelnen, nebeneinander angeordneten Kanäle haben einen so engen Abstand voneinander, dass zwar keine völlige, aber doch eine akustisch ausreichende Füllung der horizontalen Hohlräume mit Sand möglich ist.
Die Kanäle können im wesentlichen senkrecht zur Achse der zylindrischen Hohlräume verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, dass sie schräg nach unten verlaufen und dass ein System sich kreuzender Kanäle verwendet wird. Die Kanäle können in die Dämmschicht eingebohrt oder bei Schaumstoffen mit Hilfe von elektrisch geheizten Drähten eingebrannt werden.
Schliesslich ist es auch möglich, Röhrchen beim Schäumen oder Giessen des Dämmstoffes in Formen einzulegen.
Plate-shaped, sound-absorbing, double-shell construction element with bulk material filling
The present invention relates to a plate-shaped, sound-absorbing, two-shell construction element, for. B. partition wall, facing wall, false ceiling, Tünblatt, sound-absorbing property for machines or devices, with an insulating layer arranged between the two wall shells and a filling of specifically heavy bulk material, the bulk material in individual, mutually delimited, dimensionally stable cavities between the wall shells and the insulating layer is housed.
The disadvantage of these known designs is in particular that they have a frame or the like.
for a firm connection of the two shells of the component. This frame affects the attainable sound insulation.
There are already known designs in which the shells are connected to one another via the insulating layer itself and in which separate fixed connections, for example with a wooden frame, have been dispensed with. However, these designs are unsatisfactory in that the two requirements to be placed on the insulation layer, namely sufficient tensile strength on the one hand, and sufficient elasticity for acoustic reasons on the other hand, or low rigidity, of the commercially available insulation layers, which are generally flat panels or panels are formed with elevations or pocket-like depressions, cannot be fulfilled at the same time. Either the layers of insulation are soft, such as.
B. Minenal fiber boards, then their tensile strength is low; or the insulation layers have sufficient tear strength, such as rigid foam panels, but then they are generally not sufficiently flexible.
The component according to the invention is characterized in that, firstly, the insulation layer is designed to be wavy in such a way that its wave crests are firmly connected on the outside with one wall shell and its wave troughs on the outside with the other wall shell; Secondly, the stiffness of the insulation layer with respect to forces acting on the shells is in the range of 0.05 kpfem5 to 3 kp / cm5; and thirdly, that the stiffness of the insulation layer in the concave parts of its corrugations in relation to forces exerted across the insulation layer is not greater than 3 kp / cms.
This results in a stable, shear-proof connection between the wall shells, which, due to the waviness of the insulation layer, is simultaneously soft against both forces acting on the shells and against forces exerted by the bulk material. In addition, there is a number of cavities without additional effort, which for the weighting of the wall shells with bulk material, z. B. sand or split, are required.
The stiffness of the insulation layer should be in the range of 0.05 kp / cm3 to 3 kp / cm3, expediently 0.2 kp / cm5. It can be determined by measuring the forces acting on the basis of the following formula:
EMI1.1
The following meanings: P: force inc.p. acting perpendicular to the wall shells, Ft: area of the wall surface,
A d1: change in the distance between the
Wall shells under the action of
Force P.
If, with force P (Fig. 5) acting on the shells, the stiffness st of the insulation layer is greater than about 2 kp / cm2, then the acoustic effect is not optimal, if sl is less than 0.05 kp / cm3, the mechanical connection is unsatisfactory, d. H. the wall shells can, for. B. move slightly against each other during transport.
The stiffness s2 of the insulation layer between the two sand layers (Fig. 6) can also be determined using the above formula:
EMI2.1
where means:
P2 = force exerted across the insulation layer by bulk material,
F2 = area of the insulation layer, n d2 = change in the thickness of the insulation layer under the action of the force P2.
The rigidity of the insulation layer in the concave parts of its corrugations against forces exerted across the insulation layer should not be greater than 3 kp / cm3.
If necessary, this requirement can also be met in that the insulation layer is made of multiple layers, d. H. that it consists of a bending-resistant layer that takes over the connection of the wall shells and of further layers whose stiffness has a sufficiently low value and whose strength only needs to be low.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a cross section of the first embodiment,
Fig. 2 shows a cross section of the second embodiment,
Fig. 3 shows a cross section of the third embodiment,
Fig. 4 shows a section along the line A-A in Fig. 1,
5 and 6 show schematic representations of the forces acting on the structural element or on the insulating layer,
Fig. 7 shows the cross section of the fourth Ausfüh approximately example,
FIG. 8 shows the isometric representation of the insulation layer in the fourth exemplary embodiment according to FIG. 7.
In the first embodiment according to FIGS. 1 and 4, a wavy insulating layer 3 is fixed at its wave crests on the outside with a wall shell 1 and at its wave troughs outside with a second wall shell 2, e.g. B. by gluing, connected, the connecting surfaces of the insulating layer with the wall shells are flat. The cavities 4 thus formed on both sides of the insulation layer are filled with bulk material that is specifically heavy, e.g. B.
filled with loose or lightly bound sand, grit or a similar bulk material. The insulation layer 3 can, for. B. consist of a soft resilient foam plastic. It must be selected so that the above-mentioned requirements with regard to rigidity si and s2 and with regard to tensile strength are met by this foam plastic alone. The shape of the insulation layer 3 is chosen so that a large number of such insulation layers, e.g. B. by means of electrically heated wires, can be cut out of a block of material without significant loss of material.
This means that the cost of materials is particularly low.
In Fig. 4, which shows a section along the line A-A in Fig. 1, it is shown that the tube-shaped cavities 4 formed by the wall shells 1, 2 and the insulating layer 3 are each closed at their ends with a foam strip 7. When the component is set up vertically, this strip prevents the bulk material from flowing out to the side, which occurs before the component is set up horizontally. Position of the component is filled.
In the second exemplary embodiment according to FIG. 2, the two functions of the insulation layer, on the one hand a firm connection of the wall shells and on the other hand soft spring separation of the bulk material fillings, are further improved by a multilayer structure of the insulation layer. The first function is e.g. B. by a wavy layer 5 of relatively stiff foam such. B. polystyrene foam met. To meet the second requirement, strips 6 made of thin, particularly soft springy material, such as material, are placed on both sides in the concave parts of the layer 5 over the entire width of the layer. B. made of open-cell foam applied.
In the third embodiment according to FIG. 3, the insulating layer 5, which consists of a flexurally resistant layer such as. B. rigid foam, cardboard, corrugated cardboard, plastic film, Fournierholz or even thin sheet metal, about sinusoidal corrugated. On her are in the same way as in the second embodiment on both sides in the concave parts strips 6 made of soft resilient material, for. B. open-cell foam applied.
The insulating layers 3, 5 and 6 can also be designed so that they are not only corrugated according to the cross section shown in FIGS. 1 to 3, they can also be corrugated in a direction perpendicular thereto, so that then individually closed smaller cavities for the bulk material filling.
The filling of these components is already carried out during manufacture, namely when the insulation layer is lying horizontally, the cavities on top are first filled with bulk material. Then the first shell of the component is glued on. The composite panel thus created is then turned over and the cavities on the second side of the insulation layer are filled with bulk material, and finally the second shell is glued on. If, however, it is important to fill in the bulk material only when the component is fully assembled, then special filling channels are required in the insulation layer.
In the fourth embodiment according to FIGS. 7 and 8, approximately perpendicular to oblique channels 8, 10 are provided in close spacing next to each other in the horizontally extending waves of the insulation layer 12 when the component is installed vertically, each on the one hand at the upper edge of a Cavity 13 open into this at an opening 9, on the other hand are connected to the channel 10 opening into the cavity 14 above. The channels are designed so that when the bulk material is filled or blown in through the opening 11 on the upper part of the component, the uppermost cavity is initially filled. When this is full, the sand flows to the next, sloping cavity below it like a cascade.
The individual channels, which are arranged next to one another, are so closely spaced that the horizontal cavities cannot be completely but acoustically filled with sand.
The channels can be substantially perpendicular to the axis of the cylindrical cavities. However, it is also possible for them to slope downwards and for a system of intersecting channels to be used. The channels can be drilled into the insulation layer or, in the case of foams, burned in with the help of electrically heated wires.
Finally, it is also possible to insert tubes into molds when foaming or pouring the insulation material.