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Die
Erfindung betrifft eine Ausführungsart
einer Schallschutzwand nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches
zur Anwendung im Bereich von Schiene und Straße.
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Seit
vielen Jahren werden Schallschutzwände für die Dämmung von Geräuschen angewendet, die
insbesondere durch Schienenverkehr und Straßenverkehr entstehen. Die Wirkung
der Schallschutzwand beruht hierbei auf einer Unterbrechung des
direkten Schallweges vom Schallerzeuger zum Schallempfänger, insbesondere
Anwohner. Zusätzlich
muss die Schallschutzwand so hoch ausgeführt werden, dass auch um die
Oberkante der Schallschutzwand gebeugte Schallwellen einen Schallempfänger, der
sich nahe am Schallerzeuger befindet, nicht erreichen können.
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Dies
bedeutet, dass eine Schallschutzwand nach dem Stand der Technik
so hoch ausgefertigt sein muss, dass sie sowohl den Schallerzeuger
als auch zusätzlich
einen Bereich oberhalb des Schallerzeugers überdeckt. Nachteil von Schallschutzwänden ist
demzufolge, dass sie nicht nur Schallwege unterbrechen sondern auch
Sichtwege über
Schienenwege oder Straßen
hinweg sowie zusätzlich
einen Lichteinfall in angrenzende Grundstücke und Gebäude reduzieren. Insbesondere
bei Anwohnern, deren Gebäude
nahe an einem Schienenweg oder einer Straße liegen, kann eine Schallschutzwand
zu erheblichen Beeinträchtigungen
der Wohnqualität führen.
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In
DE 195 09 678 wird als
Lösung
dieses Problems eine Schallschutzwand mit einem Aufsatz in der Form
eines Resonators beschrieben, der es ermöglicht, die Sicht mindernden
Höhen von
Schallschutzwänden
zu reduzieren. Die wesentliche Verbesserung der Wirkung einer Schallschutzwand
gelingt hierbei, indem eine schalldämmende Konstruktion in Form
von Hohlraumresonatoren an der Oberkante der Schallschutzwand angebracht
wird. Die Länge
der Resonanzräume
der einzelnen Hohlraumresonatoren ist dabei auf das Spektrum der
zu reduzierenden Geräusche
abgestimmt.
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Hohlraumresonatoren
sind aus mehreren klassischen Versuchen bekannt und werden in der
Literatur insbesondere unter dem Begriff Helmholzresonator, „Kundtsches
Rohr" oder „Quincke'sches Resonanz-Rohr" beschrieben. Die
Höhe h
eines Hohlraumresonators beträgt
danach h = λ/4
der zu dämmenden
Schall-Wellenlänge λ.
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Bei
gleicher Höhe
h aller Hohlraumresonatoren ist gemäß h = λ/4 und mit der Schallschnelle
c = λ·f die
Absorptionsfrequenz f des Aufsatzes nur auf einen Ton abgestimmt,
d.h. der Aufsatz wirkt schmalbandig. Um demzufolge Geräusche eines
breiten Frequenzspektrums dämmen
zu können,
müssen
die Hohlraumresonatoren entsprechend der Breite des Schallspektrums
unterschiedliche Höhen
aufweisen. Dabei werden die Töne
niedriger Frequenz durch Hohlraumresonatoren mit großer Höhe h und
die Töne
hoher Frequenz durch solche mit kleiner Höhe h gedämmt. Hierbei ist es unwesentlich,
ob die Hohlraumresonatoren mit unterschiedlicher Bauhöhe willkürlich innerhalb
des Flächenverbundes
angeordnet sind oder in der Reihenfolge ihrer Höhe angeordnet werden.
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Nach
DE 195 09 678 Anspruch
3 und
3 weist der Aufsatz
langgestreckte, nebeneinanderliegende Hohlraumresonatoren auf, die
nach oben offen sind. Eine konkrete Ausführungsform der Hohlraumresonatoren
ist jedoch nicht angegeben. Üblicherweise
bestehen diese Hohlraumresonatoren aus Hohlprofilen mit rundem oder
insbesondere rechteckigem Querschnitt. Die Hohlprofile weisen unterschiedliche
Längen
auf und werden gemäß
3 der Länge nach geordnet zu einem
kastenartigen Aufsatz zusammengefügt. Hierbei ist entweder jedes einzelne
Hohlprofil mit einem eigenen Boden versehen oder die Hohlprofile
weisen ein gemeinsames Bodenblech auf, auf das sie aufgesetzt werden.
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Nachteil
dieser Ausführungsform
von
DE 195 09 678 Anspruch
3 ist jedoch, dass die Herstellung des Aufsatzes zeitaufwendig und
kostenintensiv ist, da der Aufsatz aus vielen unterschiedlichen
Einzelstücken
zusammengefügt
werden muss.
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung einen Aufsatz auf eine Schallschutzwand
in der Form eines Resonators nach
DE
195 09 678 bereitzustellen, der einfach an bauliche und
akustische Anforderungen angepasst sowie kostengünstig hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Hauptanspruches
erfindungsgemäß durch
die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß besteht
der Aufsatz aus einem wabenförmigen
Flächenverbund
aus ineinander gesteckten Einzelblechen. Die vertikal angeordneten
Hohlräume
sind insbesondere in Zylinderform in Kassetten mit insbesondere
trapezförmigen
und gleichbleibenden Querschnittsprofil angeordnet. Die unterschiedliche
Höhe der
Hohlräume
ist auf die Verteilung des erwarteten zu dämmenden Schallspektrums abgestimmt.
Die Unterteilung der Querschnittsflächen erfolgt in Längsrichtung
vorteilhaft in 15 bis 20 Streifensegmente, wobei insbesondere mit
18 Segmenten eine sehr gute Schalldämmung erzielt wurde. Für ein Resonatorelement
kann die Breite (Bauteillänge
parallel zur Schallschutzwand) bis zu 50 % größer sein als die Länge (Bauteillänge quer zur
Schallschutzwand), wobei ein Optimum mit einem Länge zu Breite Verhältnis von
4:5 gefunden wurde.
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Nach
Anspruch 5 werden die Schlitze erfindungsgemäß kurvenförmig bei vergrößerter Schlitzbreite
(geringfügig
größer als
die Materialstärke)
ausgeschnitten. Dies verhindert, dass sich bei zu großen Schlitzenbreiten
die gesteckten Bleche biegen, neigen und klappern. Die ineinander
gesteckten Bleche bilden somit ein enges Netz von rechteckigen Hohlräumen und
stützen
sich nach Montage an mindestens 4 Punkten in der Idealposition,
ohne dass die beim flächigen
Kontakt erzeugten Reib- und Klemmkräfte auftreten. Bei vertikaler
Ausrichtung der Bleche sind drei punktförmige Kontakte zur Fixierung ausreichend,
während
weitere punktförmige
Kontakte die Ausrichtung durch Haftung stabilisieren.
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Da
sich die Bleche gegenseitig an Punktauflagen in der Idealposition
stützen
erhält
die Wabenstruktur aus gesteckten Blechen eine sehr hohe Präzision bezüglich Ausrichtung
und Wabengröße und bildet
auch bei Witterungseinflüssen
insbesondere Sturm einen festen Verbund.
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Mit
diesem Verfahren von kurvenförmigen Schnitten
in insbesondere doppelter Breite des zu steckenden Materials werden
die genannten negativen Begleiterscheinungen, wie Verklemmen, Verbiegen
und Verkanten bei zu engen Schlitzen und Klappern, Neigen und Schwingen
bei zu weiten Schlitzen jeweils vermieden.
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Diese
Verfahrensweise zur Herstellung von wellenförmig verlaufenden Schlitzen
führt vorteilhaft zu
einer hohen Montagefreundlichkeit sowie zu einer störungsfreien
Montage des Resonators, das störendes
Verklemmen und Verkanten während
des Zusammensteckens wird minimiert.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Zeichnung
mit 4 Figuren erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
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1 modellhaft
einen Aufsatz für
eine Schallschutzwand, der aus ineinander gesteckten Blechen besteht,
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2 schematisch
einen U-förmigen
Rahmen mit zwei tragenden Stegen zur Aufnahme der einzelnen Bleche
des Aufsatzes,
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3 schematisch
parallel zur Wand verlaufende Bleche, wobei die Breite des ersten
und letzten Bleches eingezeichnet sind und die übrigen in Stufen abnehmen,
das untere Ende ist abgekantet,
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4 schematisch
geschlitzte quer zur Wand verlaufende Bleche, die als Teiler auf
die längs laufenden
Bleche aufgesteckt werden,
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5 schematisch
einen Schlitz im sinusförmigen
Verlauf mit 4 Druckpunkten und senkrecht dazu eingesteckten Blech.
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In
einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht nach 1 der
Aufsatz aus einem U-förmigen
Rahmen 2 nach 2 mit zwei tragenden Stegen,
in die parallel zur Schallschutzwand verlaufende Bleche 3 von
oben eingesteckt werden. Hierbei wird vorteilhaft das Blech mit
der größten Länge an der
Schallschutzwand sowie mit zunehmendem Abstand von der Schallschutzwand
die folgenden Bleche mit geringerer Länge angebracht.
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Die
parallel zur Schallschutzwand verlaufende Bleche 3 sind
nach 3 an ihrem unteren Ende mit einem Abkantwinkel 6 abgekantet,
so dass eine Bodenplatte 1 als unterer Abschluss des Resonators entsteht.
Insbesondere weist die Bodenplatte 1 Löcher bzw. Schlitzen auf, um
eine Entwässerung
zu gewährleisten.
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Somit
entfallen Montagearbeiten zur Befestigung einer eigenständigen Bodenplatte.
Die Bodenplatte wird hierbei durch Abkanten aus einem überlangen
Seitenblech 3 hergestellt, das parallel zur Wand verläuft. Der
Abkantwinkel variiert von 90° bis 90° + alpha,
wobei alpha je nach Anzahl der Resonanzelemente im erforderlichen
Trapezquerschnitt eingestellt wird, so dass ein nach unten abgeschlossener
Resonator entsteht.
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Daraufhin
werden senkrecht zur Schallschutzwand verlaufende trapezförmige Bleche 7 nach 4 in
die parallel zur Schallschutzwand verlaufenden Bleche 3 von
oben eingesteckt. Hierzu sind sowohl die senkrecht zur Schallschutzwand
verlaufenden trapezförmigen
Bleche 7 als auch die die parallel zur Schallschutzwand
verlaufenden Bleche 3 an den entsprechenden Stellen geschlitzt,
wobei die die senkrecht zur Schallschutzwand verlaufenden trapezförmigen Bleche 7 von
unten und die parallel zur Schallschutzwand verlaufenden Bleche 3 von oben
insbesondere bis zur Hälfte
der Blechbreite geschlitzt sind. Grundsätzlich ist auch eine andere
Verteilung von Schlitzlängen
möglich,
jedoch ist darauf zu achten, dass die Summe beider Schlitzlängen der Blechbreite
am Ort der Steckverbindung entspricht. Um Fertigungsfehler zu vermeiden
wird die gleichmäßige Verteilung
der Schlitzbreiten auf zwei verschiedene Bleche bevorzugt. Somit
entsteht ein Verbund aus über
Kreuz gesteckten Blechen.
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Für die Montage
der zu steckenden Bleche kommt der Schlitzbreite höchste Bedeutung
zu. Die Schlitzbreite entspricht der Blechdicke zuzüglich einem
Zuschlag delta, um Verkanten und Verklemmen zu verhindern. Bei einer
Schlitzbreite, die exakt der Blechbreite entspricht, delta = 0,
kommt es auf Grund von Materialtoleranzen zu Verklemmungen in einem Schlitz
oder durch Verspannungen zwischen zwei benachbarten Schlitzen, so
dass die Blechkanten aufeinander schleifen und beim Ineinanderstecken so
hohen Druck auf die obere Kante ausüben, dass die obere Blechkante
eingedrückt
und damit das Wabensystem während
der Montage beschädigt
wird. Abhilfe schaffen Überbreiten
der Schlitze durch einen Zuschlag delta > 0. Diese Überbreite hat wiederum Nachteile,
da die jeweils über
Kreuz gesteckten Bleche keine Haftung mehr zueinander haben und
der ganze Verbund im gesteckten Zustand mechanisch instabil wird.
Die Bleche können
sich gegeneinander bewegen und klappern und dadurch auch die akustische
Funktion mindern.
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5 zeigt
das Schneideprinzip der Schlitze mit Hilfe eines Lasers. Die Kurvenbahnen
werden in Abhängigkeit
von der Länge
des Schlitzes so berechnet, dass der Kurvenzug mindestens 1 Sinuswellenlänge bei
sehr kurzen Schlitzen, üblicherweise
2 volle Sinuswellenlängen
abfährt.
Bei langen Schlitzen kann man auch zusätzliche Wellenzüge abfahren. Die
Position des Schneidewerkzeuges wird am Ausgangspunkt der ersten
Schnittlinie um das 1,5-fache der Blechdicke verschoben und dann
der Kurvenverlauf parallel zur ersten Schnittlinie des Schlitzes
abgefahren.
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Vorteil
dieser Schlitzbearbeitungsweise ist, dass zur Montage ausreichend
Platz in den Schlitzen vorhanden ist, um die einzelnen Bleche zu
stecken und nach der Montage alle Bleche durch punktförmige Kontakte
passgenau ausgerichtet sind, wobei die genannten Montagenachteile
wie Klemmen, Schleifen Verkratzen und Verbiegen oder Klappern und Wackeln
vermieden werden.
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Wird
stattdessen die zweite Schnittkurve gegenüber der ersten Schnittkurve
um eine halbe Phase verschobenen entstehen kreisartige Schnitte,
die in ihrer Form auf einer Schnur aufgereihten Kugeln ähneln. Hierbei
liegen sich die Druckpunkte beider Seiten direkt gegenüber, so
dass teilweise wieder Reib- und
Kratzeffekte verursacht werden.
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Wird
anstatt des sinusförmigen
Verlaufes ein sägezahnförmiger Verlauf
verwendet, entstehen wiederum unerwünschte nahezu punktförmige Kontakte die
scharfkantig sind und die die Metalloberfläche beim Stecken verkratzen
können.
Kratzer müssen
jedoch vermieden werden, da diese eine Materialschwächung herbeiführen und
somit beschleunigte Alterungsprozesse, insbesondere Korrosion, hervorrufen.
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Die
anfangs beschriebene Methode der sinusförmigen Schlitze führt zu besten
Montageergebnissen. Abweichend von den sinusförmigen Schnittkurven sind auch
noch Abwandlungen der beschriebenen Schnittkurven möglich.
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Die
gewellte Schneidetechnik zur Minderung von Reibung und Verkanten
kann vorzugsweise bei längeren
Steckverbindungen angewendet werden, deren Schnitte größer als
insbesondere 30 mm sind. Dabei werden die Druckstellen so gestaltet,
dass die Bleche an den Druckstellen exakt in die Schlitze passen
ohne Überbreiten
im Materialausschnitt.
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- 1
- Bodenplatte
- 2
- U-förmiger Rahmen
mit zwei tragenden Stegen
- 3
- parallel
zur Schallschutzwand verlaufendes Blech
- 4
- Schlitz
in Blech 3 zur Aufnahme der tragenden Stege 2
- 5
- Abkantung
von Blech 3
- 6
- Abkantwinkel
- 7
- senkrecht
zur Schallschutzwand verlaufendes trapezförmiges Blech
- 8
- Blech
mit Schlitz 9
- 9
- Schlitz
mit wellenförmigem
Verlauf
- 10
- eingestecktes
Blech
- 11
- maximale
Breite des Schlitzes 9
- 12
- effektive
Breite des Schlitzes 9
- 13
- Druckpunkt