[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schallabsorbierenden Schlitzlochblechs gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein schallabsorbierendes Schlitzlochblech gemäss Anspruch 7.
[0002] Die Erfindung ist im technischen Gebiet der akustisch wirksamen Plattenmaterialien angesiedelt.
[0003] Hinsichtlich der Funktion ähnliche Lochbleche werden im Automobilbau als Hitzeschilde und als schallabsorbierende Elemente im Gebäude- und Strassenbau eingesetzt, dies beispielsweise in Produktionshallen als Decken- und Wandverkleidungen sowie im Strassenbau als Tunnelverkleidung und Schallschutzmauern.
[0004] Derzeitiger Stand der Technik ist das Prinzip, Schallenergie durch ein Material durchdringen zu lassen, um diese im nachfolgenden Isolationssystem zu absorbieren. Die technische Basis hierzu wird etwa im Patent CH 680 918 A5 und im Gebrauchsmuster DE-G8 700 919.6 beschrieben. Die mit dieser Art der Schalldämmung verbundenen Produktionskosten sind erheblich.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein wärmebeständiges Material so zu gestalten, dass es in der Lage ist, Schallenergie in Reibungs-(Wärme) und Schwingungsenergie umzuwandeln. Dadurch wird der entstehende Schalldruck reduziert. Die gegenständliche Erfindung löst diese Aufgabe durch eine dreidimensionale Schlitzperforation des Bauteils.
[0006] Heutiger Stand der Technik ist der Einsatz eines schalldurchlässigen Trägermaterials. Dieses ist beispielsweise mit Rundlöchern von 0,5 bis 5 mm ausgestattet. Davon abweichend basiert die Erfindung auf der Erkenntnis von der Energieumwandlung durch Reibung an kleinen Öffnungen.
[0007] Hierbei ist die schalldämmende Wirkung umso grösser, je schmäler und länger die Öffnungen sind. Ein ÖffnungsVerhältnis von 1 zu 1 bis 1 zu 500 ist ideal, dies im Bereich von 0.01 bis 5 mm Breite der Öffnung. Zusätzlich wirkt sich eine gezielte Öffnungsgleichheit positiv auf die Funktion des Produktes aus.
[0008] Die schalldämmende Wirkung kann zusätzlich verbessert werden, indem hinter dem wärmebeständigen Schlitzlochblech ein Schallabsorber angebracht wird. Zum Einsatz gelangen können hierbei diverse Baumwollprodukte, Steinwolle mit und ohne Phenolharzanteile oder sonstige schallabsorbierende Materialaufbauten. Je nach dem jeweiligen Frequenzbereich des zu absorbierenden Schalls sind unterschiedliche Wandabstände hinter dem Basismaterial von Vorteil.
[0009] Um den im Gebrauch entstehenden mechanischen Beanspruchungen standzuhalten, werden die Befestigungspunkte, Abkant- oder Griffschutzstellen von der dreidimensionalen Schlitzung ausgespart.
[0010] Die dreidimensionale Anordnung der Öffnungen erhöht die schalldämmende Wirkung in den verschiedenen Frequenzbereichen. Abweichend vom heutigen Stand der Technik kommen nicht runde Öffnungen, sondern linsenförmige Öffnungen beziehungsweise Schlitze zum Einsatz. Solche linsenförmigen Öffnungen haben gegenüber runden Öffnungen den Vorteil, dass hinsichtlich des Durchmessers der Öffnung nach unten keine Begrenzung besteht.
Zeichnungen
[0011]
<tb>Fig. 1<sep>Schematische Darstellung des Verfahrens in der Draufsicht;
<tb>Fig. 2<sep>Querschnitt der unterschiedlichen Schlitzformen und Muster 2.1/2.2/2.3;
<tb>Fig. 3<sep>Schematische Darstellung der Schlitzformen und Muster in der Draufsicht nach dem Segmentschlitzapparat und nach der Noppen-Prägeanlage ohne Darstellung der Noppung-Prägung des Materials;
<tb>Fig. 4<sep>Im Schnitt dargestellte Schlitzformen inkl. der Noppung-Prägung, die unterschiedlichen Formen 4.1 bis 4.6 zeigend;
<tb>Fig. 5<sep>Verfahren zur Herstellung der Erfindung, Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte 5.1 bis 5.8;
<tb>Fig. 5A<sep>Schematische Darstellung der Segmentbauweise der Schlitzspindel; und
<tb>Fig. 6<sep>Schematische Darstellung von Schlitzmustern.
[0012] In Fig. 3 ist die Draufsicht einer solchen linsenförmigen Öffnung dargestellt. Ein maximaler Wirkungsgrad wird durch die unterschiedliche Breite jeder einzelnen Öffnung erzielt. Anzahl und Form der dreidimensionalen Öffnungen können je nach Einsatzbereich des Schlitzlochblechs optimiert berechnet werden.
[0013] Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des schallabsorbierenden Schlitzlochblechs beinhaltet das Einbringen von gezielten Öffnungsmustern in Plattenmaterialien.
[0014] Der bisherige Stand der Technik im Bereich der Herstellung von Lochblechen ist es, die Öffnungen durch Stanzen herzustellen. Des Weiteren gibt es Herstellungsprozesse, mit welchen das Material aufgeschnitten und gezielt in die Länge gezogen wird, z.B. bei der Herstellung von Streckmetallen jeglicher Art. Auch diese Prozesse basieren auf dem Prinzip des Stanzens. Das Stanzen erfolgt entweder mit oder ohne Abfall. Aufgrund von werkzeugtechnischen Vorgaben ist bei auf dem Prinzip des Stanzens basierenden Herstellungsprozessen die Dimension der Öffnungen nach unten begrenzt.
[0015] Die technische Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, beinhaltet den Prozess des Einbringens von gezielten Öffnungsmustern in Platten- beziehungsweise Coilmaterialien mit einer zusätzlich erzielten "Öffnungsungleichheit". Die Öffnungen weisen eine Dreidimensionalität auf und sind in der Form möglichst schmal und möglichst lang. Gezielt wird auf Öffnungsverhältnisse zwischen 1 zu 1 bis 1 zu 500 hingearbeitet.
[0016] Der Herstellungsprozess erfolgt wie in Fig. 5angedeutet.
[0017] Das Rohmaterial - eine Rohmaterialrolle 5.1 - wird auf einen Abrollhaspel aufgespannt. Dieser kann wahlweise angetrieben (z.B. elektrisch oder hydraulisch) oder nur gebremst ausgeführt werden.
[0018] Anschliessend gibt es die Möglichkeit, das Rohmaterial wahlweise über eine Schlaufe 5.2 oder gerade gebremst in einen Segmentschlitzapparat 5.3 einzuführen (Fig. 5, 5.2.).
[0019] In Fig. 5 und 5A ist der Segmentschlitzapparat 5.3 schematisch dargestellt. Die Aufgabe dieses Maschinenelementes ist es, die Oberfläche mit Schlitzformen und Muster zu versehen. Hierbei ist jede Art der Materialdickenänderung denkbar. Im Unterschied zu den herkömmlichen Stanzvorgängen wird hier das Material nicht durchgestanzt, sondern nur eine Materialeinschnürung erzielt. Diese Materialeinschnürung wird im weiteren Bearbeitungsprozess zu einem Schlitz aufplatzen.
[0020] Der Segmentschlitzapparat 5.3 besteht im Wesentlichen aus einer harten Stahlgegenwalze (5.3.2) und der Segmentwalze (5.3.1). Die Segmentwalze ist hinsichtlich Einprägeform, Einprägetiefe sowie hinsichtlich des Schlitzmusters auf das Halbfabrikat angepasst. Hierbei werden die mechanisch beanspruchten Zonen und die Befestigungspunkte von der Schlitzung ausgespart. Diese Walzen sind zusätzlich für den Materialtransport im Durchlauf- und Schrittbetriebsmodus verantwortlich. Das Halbfabrikat hat gezielte produktspezifische Materialdickenreduktionen eingeprägt. Diese Materialdickenreduktionen können mit Sollbruchstellen verglichen werden.
[0021] Das Kernstück des Segmentschlitzapparates 5.3 ist die Segmentbauweise der Segmentschlitzspindel 5.3.1. Diese ist folgendermassen aufgebaut:
<tb>1.<sep>Aufnahmedorn 5.3.1.g
<tb>2.<sep>Segmenthaltering 5.3.1.f
<tb>3.<sep>Segmentelemente mit den gewünschten Formen und Mustern 5.3.1.a bis 5.3.1.e usw.
[0022] Durch diesen Aufbau kann nahezu jede Form und jedes Muster in kürzester Zeit aufgebaut werden, weil Ausgangsbasis immer dasselbe Mutter-Segmentelement ist. Jegliche Musteranpassung erfolgt durch das Entfernen von Schlitzeindrückern am Mutter-Segmentelement. Das bedeutet auch, dass bei Werkzeugbruch nur das defekte Segmentelement 5.3.1a bis 5.3.1e erneuert werden muss und nicht die gesamte Walze respektive die Spindel.
[0023] Um das Endprodukt optimal anpassen zu können, bedarf es unterschiedlicher Schlitzformen (Fig. 2). Die Einprägungen stellen im Querschnitt eine Rund- 2.1, Dreiecks- 2.3, Kegel- 2.3, Trapez- 2.2 oder Quadratform dar. Des Weiteren sind unterschiedliche Längen und Lagepositionen notwendig, um die unterschiedlichen Öffnungen herzustellen.
[0024] Zwischen dem Segmentschlitzapparat 5.3 und der Noppen-Prägeanlage 5.5 ist wiederum die Wahl einer Schlaufe 5.4 oder eines geraden Einlaufs in die Noppen-Prägeanlage 5.5 möglich.
[0025] In Fig. 5 ist die Noppen-Prägeanlage 5.5 schematisch dargestellt. Die Aufgabe dieses Maschinenelementes ist es, das flache und mit Sollbruchstellen versehene Halbfabrikat in eine dreidimensionale Form zu bringen. Hierbei wird ein aufeinander abgestimmtes Walzenpaar 5.5.1 und 5.5.2 verwendet. Diese Art der Verformung von Rollenware ist Stand der Technik und somit nicht Bestandteil der Erfindung.
[0026] Durch das Verarbeiten des vorgeschlitzten Materials in der Noppen-Prägeanlage 5.5 entsteht als Ergebnis ein Halbfabrikat, welches nun dreidimensionale und ungleichmässige Öffnungen aufweist (Fig. 3 und 4).
[0027] Zwischen der Noppen-Prägeanlage 5.5 und der Längs- und Querteilanlage 5.7 besteht wiederum die Möglichkeit einer Schlaufe 5. 6 oder eines geraden Einlaufs in eine Längs- und Querteilanlage 5.7.
[0028] In Fig. 5 ist eine handelsübliche Längs- und Querteilanlage 5.7 dargestellt. Die Längs- und Querteilanlage 5.7 kann wegfallen, wenn im Onlinebetrieb Fertigteile produziert werden.
[0029] Mit diesem Verfahren können die Herstellkosten für das Lochblech auf zirka ein Zehntel des herkömmlichen Herstellverfahrens reduziert werden.
Bezugszeichenliste
[0030]
<tb>1.1<sep>Platten oder Rollenprodukt
<tb>1.2<sep>Geschlitztes Halbfabrikat
<tb>1.3<sep>Halbfabrikat in der Schlaufe
<tb>1.4<sep>Geschlitztes und genopptes Halbfabrikat
<tb>1.5<sep>Halbfabrikat in der Schlaufe
<tb>1.6<sep>Geschlitztes und genopptes Halbfabrikat längs-, quergeteilt
<tb>1.7<sep>Fertiger Rechteckzuschnitt
<tb>2.1<sep>Materialquerschnitt mit Kugelöffnungen
<tb>2.2<sep>Materialquerschnitt mit Trapezöffnungen
<tb>2.3<sep>Materialquerschnitt mit Kegel - Dreiecköffnungen
<tb>3.1<sep>Schlitzmuster und Form
<tb>3.2<sep>Dreidimensional verformtes Schlitzmuster
<tb>4.1<sep>Materialquerschnitt von flachem Kugelmuster
<tb>4.2<sep>Materialquerschnitt von tief eingedrücktem Kugelmuster
<tb>4.3<sep>Materialquerschnitt von tief eingedrücktem Rechteckmuster
<tb>4.4<sep>Materialquerschnitt von Trapezöffnungen
<tb>4.5<sep>Materialquerschnitt von grossen Kugelöffnungen
<tb>4.6<sep>Materialquerschnitt von Kegelöffnungen
<tb>5.1<sep>Rohmaterialrolle - Coil
<tb>5.2<sep>Schlaufe
<tb>5.3<sep>Segmentschlitzapparat
<tb>5.3.1<sep>Segmentschlitzspindel
<tb>5.3.1.a-e<sep>Segmentelement (produktspezifisch viele einsetzbar)
<tb>5.3.1.f<sep>Segmenthaltering
<tb>5.3.1.g<sep>Aufnahmedorn
<tb>5.3.2<sep>Stahlgegenwalze
<tb>5.4<sep>Schlaufe
<tb>5.5<sep>Noppen-Prägeanlage
<tb>5.5.1 <sep>Noppenwalze
<tb>5.5.2 <sep>Noppenwalze
<tb>5.6<sep>Schlaufe
<tb>5.7<sep>Längs- und Querteilanlage
<tb>5.8<sep>Ablagetisch
<tb>6.1-6.02 <sep>Schlitzform und Muster
<tb>1.1A<sep>Maschinenelement 1, Rohmaterialcoil
<tb>1.2A<sep>Maschinenelement 2, Produktspezifische Schlitzung
<tb>1.4A<sep>Maschinenelement 3, Noppung
<tb>1.6A<sep>Maschinenelement 4, Querteilanlage
<tb>1.7A<sep>Maschinenelement 5, Halbfabrikat
<tb>3A<sep>Prozessablauf
<tb>3.1A<sep>Vor der Verformung
<tb>3 .2A<sep>Nach der Verformung
The present invention relates to a method for producing a sound-absorbing slot perforated plate according to the preamble of claim 1 and a sound-absorbing slot perforated plate according to claim 7.
The invention is located in the technical field of acoustically effective plate materials.
With regard to the function similar perforated plates are used in the automotive industry as heat shields and as sound-absorbing elements in building and road construction, this example in production halls as ceiling and wall coverings as well as in road construction as tunnel cladding and soundproof walls.
Current state of the art is the principle of having sound energy penetrated by a material to absorb them in the subsequent isolation system. The technical basis for this is described, for example, in the patent CH 680 918 A5 and in the utility model DE-G8 700 919.6. The production costs associated with this type of sound insulation are significant.
The invention is based on the object to make a heat-resistant material so that it is able to convert sound energy into friction (heat) and vibration energy. This reduces the resulting sound pressure. The subject invention solves this problem by a three-dimensional slot perforation of the component.
Today's state of the art is the use of a sound-transmitting carrier material. This is for example equipped with round holes of 0.5 to 5 mm. Deviating from the invention based on the knowledge of the energy conversion by friction at small openings.
Here, the sound-absorbing effect is greater, the narrower and longer the openings. An opening ratio of 1 to 1 to 1 to 500 is ideal, in the range of 0.01 to 5 mm width of the opening. In addition, a targeted opening equality has a positive effect on the function of the product.
The sound-absorbing effect can be further improved by a sound absorber is mounted behind the heat-resistant slot perforated plate. Various cotton products, rockwool with and without phenol resin components or other sound-absorbing materials can be used. Depending on the respective frequency range of the sound to be absorbed, different wall spacings behind the base material are advantageous.
In order to withstand the mechanical stresses arising in use, the attachment points, bending or grip protection points are recessed by the three-dimensional slit.
The three-dimensional arrangement of the openings increases the sound-absorbing effect in the different frequency ranges. Notwithstanding the current state of the art not round openings, but lenticular openings or slots are used. Such lenticular openings have the advantage over round openings that there is no limit to the diameter of the opening downwards.
drawings
[0011]
<Tb> FIG. 1 <sep> Schematic representation of the method in plan view;
<Tb> FIG. 2 <sep> Cross section of the different slot shapes and patterns 2.1 / 2.2 / 2.3;
<Tb> FIG. 3 <sep> Schematic representation of the slit shapes and patterns in the plan view after the slotted slot apparatus and after the burl embossing machine without showing the Noppung embossing of the material;
<Tb> FIG. 4 <sep> Slit forms shown in section, including the notch embossing, showing the different shapes 4.1 to 4.6;
<Tb> FIG. 5 <sep> Process for the preparation of the invention, representation of the individual process steps 5.1 to 5.8;
<Tb> FIG. 5A <sep> Schematic representation of the segmental construction of the slot spindle; and
<Tb> FIG. 6 <sep> Schematic representation of slit patterns.
In Fig. 3 the plan view of such a lenticular opening is shown. Maximum efficiency is achieved by the different width of each opening. The number and shape of the three-dimensional openings can be optimally calculated depending on the area of application of the slot perforated plate.
The inventive method for producing the sound-absorbing slot perforated plate includes the introduction of targeted opening patterns in plate materials.
The prior art in the field of production of perforated plates is to produce the openings by punching. Furthermore, there are manufacturing processes with which the material is cut open and selectively elongated, e.g. in the production of expanded metals of any kind. These processes are based on the principle of punching. Punching is done either with or without waste. Due to technical requirements of the tooling based on the principle of punching manufacturing processes, the dimension of the openings is limited downwards.
The technical problem which is to be solved with the present invention includes the process of introducing targeted opening patterns in plate or coil materials with an additionally achieved "opening unevenness". The openings have a three-dimensionality and are as narrow and as long as possible in shape. The aim is to achieve opening ratios between 1 to 1 and 1 to 500.
The manufacturing process takes place as indicated in FIG. 5.
The raw material - a raw material roll 5.1 - is clamped on a uncoiler. This can optionally be driven (for example, electrically or hydraulically) or run only braked.
Subsequently, there is the possibility of selectively introducing the raw material via a loop 5.2 or just braked in a segment slot apparatus 5.3 (Fig. 5, 5.2.).
In Fig. 5 and 5A, the segment slit 5.3 is shown schematically. The object of this machine element is to provide the surface with slot shapes and patterns. Here, any type of material thickness change is conceivable. In contrast to the conventional punching processes here, the material is not punched through, but only a Materialinschnürung achieved. This material constriction will burst into a slot in the further processing process.
The Segmentschlitzapparat 5.3 consists essentially of a hard steel counter roll (5.3.2) and the segment roller (5.3.1). The segment roller is adapted to the semifinished product in terms of stamping shape, embossing depth and slot pattern. Here, the mechanically stressed zones and the attachment points are recessed by the slit. These rollers are also responsible for material handling in pass and pacing modes. The semi-finished product has impressed targeted product-specific material thickness reductions. These material thickness reductions can be compared with predetermined breaking points.
The core of the Segmentschlitzapparates 5.3 is the segmental design of the segment slot spindle 5.3.1. This is structured as follows:
<tb> 1. <sep> mandrel 5.3.1.g
<tb> 2. <sep> Segment holder 5.3.1.f
<tb> 3. <sep> Segment elements with the desired shapes and patterns 5.3.1.a to 5.3.1.e, etc.
With this structure, almost every shape and pattern can be built up in a short time, because the starting base is always the same nut segment element. Any pattern matching is done by removing slit indenters on the nut segment element. This also means that only the defective segment element 5.3.1a to 5.3.1e must be renewed when the tool breaks and not the entire roller or the spindle.
In order to optimally adapt the final product, it requires different slot shapes (Fig. 2). The impressions represent in cross-section a round 2.1, triangular 2.3, cone 2.3, trapezoidal 2.2 or square shape. Furthermore, different lengths and position positions are necessary to produce the different openings.
Between the segment slot apparatus 5.3 and the burl embossing plant 5.5, in turn, the choice of a loop 5.4 or a straight inlet into the burl embossing plant 5.5 is possible.
In Fig. 5 the knob embossing plant 5.5 is shown schematically. The object of this machine element is to bring the flat and provided with predetermined breaking points semi-finished product in a three-dimensional shape. Here, a matched pair of rollers 5.5.1 and 5.5.2 is used. This type of deformation of rolls is state of the art and thus not part of the invention.
As a result of the processing of the pre-slit material in the burl embossing plant 5.5, a semifinished product is produced, which now has three-dimensional and non-uniform openings (FIGS. 3 and 4).
Between the burl embossing plant 5.5 and the longitudinal and transverse section 5.7, in turn, there is the possibility of a loop 5. 6 or a straight inlet into a longitudinal and transverse section 5.7.
In Fig. 5, a commercial longitudinal and transverse section system 5.7 is shown. The longitudinal and transverse section 5.7 can be omitted if finished parts are produced online.
With this method, the manufacturing costs for the perforated plate can be reduced to about one-tenth of the conventional production method.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0030]
<tb> 1.1 <sep> plates or roll product
<tb> 1.2 <sep> Slit semi-finished product
<tb> 1.3 <sep> Semi-finished product in the loop
<tb> 1.4 <sep> Slit and studded semi-finished product
<tb> 1.5 <sep> Semi-finished product in the loop
<tb> 1.6 <sep> Slit and studded semifinished product longitudinally, transversely divided
<tb> 1.7 <sep> Finished rectangle cut
<tb> 2.1 <sep> Material cross-section with ball openings
<tb> 2.2 <sep> Material cross-section with trapezoidal openings
<tb> 2.3 <sep> Material cross section with cones - triangular openings
<tb> 3.1 <sep> Slit Pattern and Shape
<tb> 3.2 <sep> Three-dimensionally deformed slit pattern
<tb> 4.1 <sep> Material cross-section of flat ball pattern
<tb> 4.2 <sep> Material cross-section of deep pressed-in ball pattern
<tb> 4.3 <sep> Material cross-section of deeply indented rectangle pattern
<tb> 4.4 <sep> Material cross-section of trapezoidal openings
<tb> 4.5 <sep> Material cross section of large ball openings
<tb> 4.6 <sep> Material cross-section of tapered openings
<tb> 5.1 <sep> Raw Material Roll - Coil
<Tb> 5.2 <sep> loop
<Tb> 5.3 <sep> Segment slot machine
<Tb> 5.3.1 <sep> Segment slot spindle
<tb> 5.3.1.a-e <sep> Segment element (product-specific, many uses)
<Tb> 5.3.1.f <sep> Segment holding ring
<Tb> 5.3.1.g <sep> arbor
<Tb> 5.3.2 <sep> steel backing roll
<Tb> 5.4 <sep> loop
<Tb> 5.5 <sep> pimpled milling plant
<tb> 5.5.1 <sep> Nip roller
<tb> 5.5.2 <sep> Nip roller
<Tb> 5.6 <sep> loop
<tb> 5.7 <sep> longitudinal and transverse section system
<Tb> 5.8 <sep> Working table
<tb> 6.1-6.02 <sep> Slot shape and pattern
<tb> 1.1A <sep> Machine element 1, raw material coil
<tb> 1.2A <sep> Machine element 2, Product specific slotting
<tb> 1.4A <sep> Machine element 3, Noppung
<tb> 1.6A <sep> Machine element 4, transverse section system
<tb> 1.7A <sep> Machine element 5, semi-finished product
<Tb> 3A <sep> Process Flow
<tb> 3.1A <sep> Before deformation
<tb> 3 .2A <sep> After deformation