Die Erfindung betrifft eine schalldämpfende Anordnung mit in der Durchströmrichtung im wesentlichen parallel zueinander angeordneten schalldämpfenden Kulissen. Solche Anordnungen können in den verschiedensten Anlagen Anwendung finden. Die sogenannten Kulissen sind schalldämpfende bzw.
schalldämmende Flächenelemente, die in den meisten Fällen quaderförmige Gestalt haben und so eingebaut sind, dass sich der verbleibende Querschnitt zwischen je zwei Kulissen als ein möglichst schmales Rechteck ergibt. Dies gilt unabhängig von der jeweiligen Grösse und Bauart der schalldämpfenden Anordnung. Dabei bestimmen innerer Aufbau und Dicke der Kulissen hauptsächlich den Frequenzgang, während sich der gegenseitige Abstand der Kulissen hauptsächlich auf den erreichbaren Betrag an Dämpfung auswirkt.
Ein Mangel der bekannten schalldämpfenden Anordnungen, die insbesondere in luftführenden Kanälen eingesetzt werden, besteht darin, dass insbesondere bei hochdämpfenden Kulissen, und zwar vor allem bei solchen mit inhomogenem Aufbau, Querkopplungen zwischen je zwei Kulissen auftreten, welche zu starken Einbrüchen im Verlauf der Dämpfungskurve füh ren Das Dämpfvermögen der einzelnen Kulissen wird damit nicht voll genutzt.
Andere Anlagen, die einer Lärmbekämpfung bedürfen, sind beispielsweise Strassen und Eisenbahnlinien. Zur Abschirmung des entlang von derartigen Verkehrswegen, insbesondere Autostrassen, auftretenden Lärms sind Schirmwände, Erdböschungen und dgl. bekannt, welche teilweise rein reflektierend oder aber auch absorbierend und reflektierend ausgebildet sind. Die Schirmwände sind im wesentlichen durchgehend senkrecht aufgebaut. Sie besitzen in der Regel ein Streifenfundament mit darin eingelassenen, senkrecht angeordneten Pfosten in Form von Trägern und zwischen den Pfosten angeordneten Wandelementen. Auch diese Wandelemente können entweder rein reflektierend oder auch absorbierend ausgebildet sein.
Bisher begnügte man sich mit Wänden, die für reine Abschirmung gedacht sind, d.h. ihre Wirksamkeit beschränkt sich im wesentlichen auf jenen höherfrequenten Bereich des Hörspektrums, für welchen hinreichend genau die strahlengeometrischen Ausbreitungsgesetze gültig sind. Die dabei verwendeten Wandelemente sind rein reflektorisch ausgebildet, wenn nur an einer Seite des Verkehrsweges ein Immissionsschutz gefordert ist. Besteht die Forderung nach Immissionsschutz auf beiden Seiten des Verkehrsweges, so wird die Abschirmwand absorbierend gestaltet, um auf der gegenüberliegenden Seite reflektionsbedingte Pegel additionen weitgehend zu vermeiden.
Die eingesetzten Wandelemente für Absorption weisen stets nur relativ dünne Absorptionsschichten auf.
Der Schallschluckgrad ist nur in einem begrenzten Bereich grösser als 95%.
Vertikale Abschirmwände - auch von relativ grosser Höhe sind bezüglich grossformatiger Fahrzeuge, wie z.B. Lastkraftwagen, Busse usw., von erheblich verminderter Wirksamkeit, weil der Schall von der Abschirmwand zur Fahrzeuglängsfläche und von dieser über die Abschirmwand hinweg reflektiert wird. Das gleiche gilt auch im Falle der Verwendung von absorbierenden Abschirmwänden hinsichtlich des Anteiles der Reflektion.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Abschirmwände ist in der relativ dichten Folge der Pfosten bzw. Träger zu sehen.
Diese Pfosten sind besonders unfallfeindlich, da ihr gegenseitiger Abstand in der Regel etwa 1 Meter entspricht. Aus diesem Grunde ist es nicht möglich, die Abschirmwände relativ nahe an den Verkehrsweg heranzurücken. Durch die grössere Entfernung vom Verkehrsweg wiederum wird der Schattenwinkel der Lärmausbreitung relativ klein, so dass hohe Gebäude nur durch relativ hohe Abschirmwände geschützt werden können.
Ein ganz wesentlicher Nachteil, der hiermit verbunden ist, ist aber darin zu sehen, dass bei diesem relativ grossen Abstand der Schirmwände von dem Verkehrsweg die Absorptionseinrichtungen ausser für den ganz hohen Frequenzbereich praktisch wirkungslos werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine schalldämpfende Anordnung zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet und bei der die Ausbildung schädlicher Querkopplungen unterbunden ist und das Dämpfvermögen der einzelnen Kulissen voll genutzt ist, ohne dass hierfür irgendwelche Änderungen an den Kulissen vorgenommen werden müssen.
Die schalldämpfende Anordnung soll auch zur Bekämpfung des entlang von Verkehrswegen auftretenden Lärms eingesetzt werden können. Dabei soll ein Schallschluckgrad von mindestens 98% im Frequenzbereich von ca. 250 bis 4000 Hz erreicht werden, und zwar auch bei streifendem Schalleinfall.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Kulissen aus Resonatoren bildenden, in der Ebene der Durch strömrichtung neben- und/oder hintereinander angeordneten Raumelementen gebildet sind, die hinter einer dem schalltragenden Medium zugekehrten, mit einer Vielzahl von Durchbrechungen versehenen Begrenzungswand gegeneinander abgeschlossene Luftkammern aufweisen, wobei die Luftmengen in den Kammern als elastische Körper und in den Durchbrechungen als träge Körper wirken, die von der Schallenergie des schalltragenden Mediums in Resonanzschwingungen versetzt werden und zusammen mit der jeweiligen Luftmenge einer Kammer ein die Schallenergie verzehrendes Schwingsystem bilden.
Mit besonderem Vorteil werden die Raumelemente auf ihrer dem schalltragenden Medium zugekehrten Seite mit Mineralfasern belegt. Durch diese Ausbildung wird ein hoher Schallschluckgrad erreicht, weil durch die Anordnung der Resonatoren der grösste Teil der Schallenergie vernichtet wird.
Da der Schalldämpfer keine grossen Massen aufweist, ist es möglich, ihn relativ nahe an einen Verkehrsweg heranzurükken, wodurch sich seine Wirkung beträchtlich verbessert.
Die schallabsorbierenden Raumelemente lassen sich zu einem Verkehrsweg hin geneigt anordnen. Damit wird erreicht, dass die Restreflektionen etwa zu der Schallquelle hin gerichtet sind und somit eine seitliche Schallausbreitung weg von dem Verkehrsweg vermieden wird. Auch die Pegeladditionen werden hierdurch beträchtlich vermindert. Ein weiterer Vorteil der geneigten Anordnung der Raumelemente ist darin zu sehen, dass diese somit vor senkrechtfallendem Regen besser geschützt werden können bzw. eine Entwässerung der Raumelemente in einfacher Weise möglich ist.
Die Raumelemente können vermittels einer Pfosten und Drahtseile aufweisenden Unterkonstruktion federnd aufgehängt sein. Da die Raumelemente relativ geringe Masse aufweisen, ist es niöglich, einen Pfostenabstand in der Grössenordnung von etwa 10 Metern zu wählen, wodurch der Abstand der an sich festen Hindernisse in der Wand gegenüber herkömmlichen Konstruktionen erheblich vergrössert wird.
Die Raumelemente können unter Vorspannung an der Unterkonstruktion montiert sein, so dass Spalten und damit Öffnungen für den Lärm vermieden werden. Die Raumelemente tragen sich bei dieser Konstruktion im wesentlichen selbst; die Unterkonstruktion dient der Aufnahme von zusätzlichen Kräften, beispielsweise infolge Winddruck.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind je zwei Raumelemente zu einer Baueinheit zusammengefasst, wobei die Rückwand des einen Bauelementes fluchtend und einstückig mit der Vorderwand des anderen Raumelementes ausgebildet ist. Es ist auch möglich, andere Wandpartien von je zwei zueinander gehörenden Raumelementen fluchtend und durchgehend zu gestalten.
Die Raumelemente bzw. die Baueinheiten sind hierbei zweckmässigerweise über Krallbleche und Nuten miteinander verbunden, so dass damit ausser einer festen Verbindung auch eine Spaltabdichtung zwischen den einzelnen Raumelementen bzw. Baueinheiten erreicht wird.
Vorzugsweise können zusätzlich auch noch ein oder mehrere Begrenzungsflächen der schalldämpfenden Anordnung aus Resonatoren gebildet bzw. mit solchen besetzt sein, was einen besonders günstigen Verlauf der Dämpfungskurve erbringt.
Um Querkopplungen zwischen benachbarten Kulissen zu vermeiden, können diese zweckmässig durch luftundurchlässige Trennwände, Zwischenstücke od. dgl. voneinander getrennt sein. Dabei ist zwischen je zwei Kulissen ein sich im wesentlichen parallel zu den Kulissenoberflächen erstreckendes Zwischenstück vorgesehen, welches durch seine Bemessung, Anordnung und seinen Aufbau auf den Frequenzgang der jeweils benachbarten Kulissen abgestimmt ist.
Vorzugsweise sind die Trennwände bzw. Zwischenstücke etwa in der Mitte zwischen benachbarten Kulissen angeordnet.
Sie können aus schallharten oder auch schallabsorbierenden Materialien bestehen, wie z.B. aus Blech, Kunststoff, Pappe od. dgl. Eine andere Ausbildungsmöglichkeit besteht darin, dass die Trennwände mit schalldämpfenden Belägen abgedeckt oder beispielsweise mit Rippen, Vertiefungen, Aufsätzen od.
dgl. versehen sind.
Die jeweils benachbarten Kulissen sind auf diese Weise zwecks Unterbindung der schädlichen Querkopplungen voneinander akustisch isoliert, ohne dass es notwendig ist, die akustischen Eigenschaften der einzelnen Kulissen spezifisch zu verändern.
Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung auch so getroffen sein, dass jeweils eine Kulisse und ein Zwischenstück oder eine Trennwand ein Bauelement bilden. Es ist auch möglich, Trennwände oder Zwischenstücke mit anderem akustischen Widerstand und/oder anderen Eigenfrequenzen als die benachbarten Kulissen zu verwenden.
Weitere vorteilhafte Wirkungen lassen sich erzielen, wenn die Zwischenstücke bzw. Trennwände und/oder die Kulissen entsprechende Anström- und notwendigenfalls auch Abströmverkleidungen aufweisen. Dabei ist es häufig zweckmässig, die Anström- und gegebenenfalls auch die Abströmverkleidungen der Zwischenstücke mindestens etwa so breit wie den Abstand zwischen je zwei Kulissen zu machen. Um die bei Verwendung von Verkleidungen unvermeidliche Verlängerung des Dämp fungskanals für die Dämpfung voll zu nutzen, kann ferner vorgesehen werden, dass die Anström- und gegebenenfalls auch die Abströmverkleidungen schalldämpfend gestaltet sind.
Der Erfindungsgedanke lässt die verschiedensten Ausführungsformen zu. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer aus Schalldämpfern bestehenden Wand,
Fig. 2 eine schematisierte Seitenansicht der Wand gemäss Fig. 1,
Fig. 3 eine schematisierte Schnittdarstellung durch eine aus zwei Raumelementen gebildete Baueinheit,
Fig. 4 einen Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 1,
Fig. 6 einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 1,
Fig. 7 und 8 schematische Schnittdarstellungen durch verschiedene Ausführungsformen von Schalldämpfern für luftführende Kanäle,
Fig. 9 eine vergrösserte Schnittdarstellung eines Schalldämpfers zwecks Veranschaulichung der Resonatoren und
Fig. 10 und 11 weitere Schalldämpferausführungsformen im Schnitt.
Fig. 1 zeigt die Ansicht einer schallabsorbierenden Abschirmwand, von der Verkehtswegseite her gesehen. Seitlich von dem Verkehrsweg 1 erstreckt sich vorzugsweise beidseitig eine beispielsweise auf einem Streifenfundament gegründete Unterkonstruktion, die senkrechtstehende fest verankerte Pfosten 2 und daran verankerte Drahtseile 3 aufweist. Die Höhe der Abschirmwand ist unterschiedlich gestaltet, je nach den geometrischen Verhältnissen der Verkehrswege und der angrenzenden, zu schützenden Gebäude. Wenngleich auch in Fig. 1 nur ein Teil der Wand dargestellt ist, so ist doch der Gesamtaufbau ersichtlich. An den Drahtseilen 3 sind Baueinheiten 4, die aus einer ganzen Anzahl von Raumelementen 5 bestehen, aufgehängt und neben- und übereinander angeordnet. Die Baueinheiten 4 sind selbsttragend neben- und übereinander angeordnet.
Nur zusätzliche Kräfte, die beispielsweise aus Winddruck resultieren können, werden von den Drahtseilen 3 aufgenommen.
In Fig. 2 ist eine schematisierte Seitenansicht der Abschirmwand dargestellt. Es ist ersichtlich, wie die Pfosten 2, die vorzugsweise aus I-Trägern bestehen, festgegründet sind und wie ein spaltloser Anschluss bis zu der untersten Baueinheit 4 der Raumelemente 5 hergestellt ist. Wie ersichtlich, sind die Raumelemente 5 bzw. die Baueinheiten 4 gegen den Verkehrsweg 1 hin geneigt, und zwar etwa in einem Winkel von 15 gegenüber der Vertikalen. In verschlechterter Ausführungsform können die Raumelemente 5 auch vertikal angeordnet und ausgerichtet sein. Die geneigte Anordnung hat jedoch den Vorteil, dass der Restschall, der nicht absorbiert, sondern reflektiert wird, in etwa in Richtung auf die Schallquelle zurückgeworfen wird, so dass Pegeladditionen insbesondere bei dichten Fahrzeugkolonnen vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil der geneigten Anordnung der Raumelemente 5 ist in dem besseren Schutz vor eindringendem Regenwasser und in einer besseren Entwässerungsmöglichkeit zu sehen.
Aus den Fig. 3 und 4 ist der besondere Aufbau der Raumelemente 5 entnehmbar. Diese sind nach dem Resonatorprinzip aufgebaut und weisen jeweils mehrere gegeneinander abgeschlossene Luftkammern 6 auf. Die Luftkammern 6 sind allseitig begrenzt. Die sich nach der Vorderseite des Raumelementes 5 erstreckende Begrenzungswand 7 ist mit -einer Vielzahl von Durchbrechungen 8 ausgestattet. Die in den Luftkammern 6 eingeschlossene Luft bildet eine Feder, die in den Durchbrechungen 8 befindliche Luft die zugehörigen Massenelemente, so dass hier ein Schwingungssystem geschaffen ist, welches Schallenergie vernichtet, also absorbierend wirkt. Die Begrenzungswand 7 ist mit absorptionsaktiven Mineralfasern 9 belegt. Die Mineralfasern 9 werden von einem Lochblech 10 gehalten, welches in die Gehäusewandung 11 eingesetzt ist.
Auch auf der Rückseite kann eine Schicht aus Mineralfasern 12 angeordnet sein. Die oberen Raumelemente 5 der Baueinheiten 4 sind mit Krallblechen 13 ausgestattet, die in Nuten eingreifen, die im unteren Endbereich der unteren Raumelemente 5 vorgesehen sind. Krallbleche 13 und Nuten 14 haben die Aufgabe, die Baueinheiten fest miteinander zu verbinden und darüber hinaus eine Spaltabdichtung zu erreichen. Im oberen Bereich ist eine Aufhängeleiste 15 vorgesehen, die mit Bohrungen 16 versehen ist, um hier beispielsweise Schäkel angreifen zu lassen, die mit den Drahtseilen 3 in Verbindung stehen.
Fig. 5 zeigt die Befestigung der Raumelemente 5 bzw. Baueinheiten 4, ihre Aufhängungen an den Drahtseilen 3 sowie das Ineinandergreifen der Krallbleche 13 und Nuten 14.
Aus dem Horizontalschnitt gemäss Fig. 6 ist der Querschnitt der Pfosten 2 ersichtlich. An den Gurten der Pfosten 2 sind elastische Puffer 17 befestigt, die aus einem der Höhe nach durchgehenden Streifen Zellgummi bestehen können. Die Anordnung und Bemessung der Puffer 17 ist derart getroffen, dass die Baueinheiten 4 zwischen zwei Pfosten 2 unter Vor spannung gehalten sind, so dass die Spalte zwischen den einzelnen Baueinheiten in vertikaler Richtung geschlossen gehalten werden.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 7 bis 9, die für luftführende Kanäle bestimmt ist, sitzen im Innern des Schalldämpfergehäuses 18, durch welches die Luft in der eingezeichneten Pfeilrichtung hindurchströmt, parallel zueinander Kulissen 20, die jeweils aus Resonatoren aufgebaut sind. Wie die Darstellung erkennen lässt, sind diese Kulissen in Form von Wänden oder Quadern parallel und im Abstand voneinander im Innern des Gehäuses 18 angeordnet.
Jede Kulisse besteht aus mit ihren offenen Seiten unter Zwischenschaltung einer Trennfolie 19 gegeneinandergesetzten Resonatoren 21 (Fig. 9), vorzugsweise aus Schaumstoff oder ähnlichem Material, wobei mehrere Einheiten zur Bildung einer Kulissenwand zusammengesetzt sind. Diese Resonatoren 21 haben hinter- bzw. nebeneinander angeordnete Luftkammern 6, in deren Boden Durchbrechungen 8 vorgesehen sind. Diese sind auf der Aussenseite mit einer luftdurchlässigen Schicht absorptionsaktiver Mineralfasern 9, beispielsweise Steinwolle (Handelsname Sillan ) od. dgl., abgedeckt, die ihrerseits durch ein luftdurchlässiges Lochblech 10, ein Sieb, Gitter od. dgl. gehalten wird. Die aus mit ihren offenen Seiten gegeneinandergesetzten Resonatoren bestehende Kulisse bildet eine über die Länge und Tiefe des Schalldämpfergehäuses 1 durchgehende, als Ganzes entfernbare Wand.
Es sind auch hier einzelne Raumelemente 5 vorgesehen, die jeweils mehrere Luftkammern 6 aufweisen. Mehrere Raumelemente 5 können zu Baueinheiten 4 zusammengefasst sein.
Um schädliche Querkopplungen auf jeden Fall zu verhindern, können zusätzlich zwischen den einzelnen Kulissen zwei Trennwände vorgesehen sein, die je nach Ausführungsform des Schalldämpfers aus schallhartem Material, beispielsweise Blech od. dgl., oder aus schalldämmendem Material bestehen können.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 9 sind im Innern des Gehäuses 18 zwischen den Kulissen 20 schallharte Zwischenstücke 22 eingeschaltet, die sich über die Fläche der benachbarten Kulissen 20 hinwegerstrecken und in der Mitte nach beiden Seiten hin nach aussen gewölbt sind. Auf der Innenseite der Gehäusewandung 1 sind den Zwischenstücken 22 entsprechende Halbschalen 23 vorgesehen.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 10 ist auf der Innenseite des Gehäuses 18 eine schallabsorbierende Materialschicht 24 vorgesehen. Die Kulissen 20 sind hier durch Trennwände 25 voneinander getrennt, die aus schallabsorbierendem Material bestehen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 und 11 gelangt ein verlängertes Gehäuse 18' zur Anwendung, dessen Wände auf der Innenseite wiederum mit schallabsorbierendem Material 24 abgedeckt und Trennwände 25 aus schallabsorbierendem Material vorgesehen sind. Unterschiedlich ist lediglich, dass sowohl die Kulissen als auch die Trennwände auf der Eintrittsseite des Gehäuses jeweils mit einer Anströmverkleidung 26, 27 bzw. 28 versehen sind. In der linken Hälfte der Darstellung gemäss Fig. 11 sind die die Anströmverkleidung bildenden Teile aus glattem, hartem Material, beispielsweise aus Blech, gebildet. In der rechten Hälfte der Darstellung sitzen vor den Kulissen 20 bzw. den Zwischenstücken 25 aus schallabsorbierendem Material bestehende Anströmkörper 261, 27' und 28/.
Sinngemäss können auch auf der Austrittsseite des Schalldämpfergehäuses entsprechende Abströmverkleidungen vorgesehen sein. Die Verwendung dieser Verkleidungen bedingt eine Verlängerung des Schalldämpfergehäuses. Diese Verlängerung des Schalldämpfergehäuses lässt sich für die Dämpfung voll nutzen, wenn, wie es in der rechten Hälfte der Fig. 11 bzw. in Fig. 8 gezeigt ist, die Verkleidungen aus schalldämpfendem bzw. schallabsorbierendem Material bestehen.
Wie Fig. 11 weiter erkennen lässt, sind die An- bzw.
Abstörmverkleidungen im Querschnitt etwa birnenförmig, wobei sie sich über die ganze Tiefe des Schalldämpfergehäuses bzw. der Kulissen erstrecken, so dass der Luftdurchgangsquerschnitt über die Länge des Gehäuses hinweg etwa gleich gross ist.