DE102005002621B3 - Hermetisch abgeschlossenes Modul zur Schalldämpfung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hermetisch abgeschlossenes Modul zur Schalldämpfung mit rundum glatter, einen Hohlraum umschließender Oberfläche, bei dem zwei viereckige Blechtafeln vorhanden sind, die an mindestens zwei gegenüberliegenden Rändern jeweils in die gleiche Richtung umgebogene Kanten aufweisen, wobei die beiden Blechtafeln einen Hohlraum umschließend angeordnet sind, wobei an den Kanten der Blechtafeln eine befestigte Verbindung zwischen den Blechtafeln vorhanden ist.

Description

• Nachteile des Standes der Technik
• Konventionell gefertigte Schallabsorber und Schalldämpfer mit einer üblichen Füllung aus porösem oder faserigem Dämpfungsmaterial treten mit einem mehr oder weniger stabilen Rahmen oder einer Art Wanne für dieses Luftschall absorbierende Material in Erscheinung (Bild 1). Damit das Dämpfungsmaterial mindestens teilweise den Luftschallwellen zugänglich bleibt, wird der zum Raum oder Kanal hin offene Teil des Rahmens/der Wanne mit einer Folie, einem Vlies oder/und einer perforierten Platte abgedeckt, die gleichzeitig einen gewissen Berührungs- und Abriebschutz darstellt. Derartigen Schallschutz- und Akustik-Erzeugnissen sieht man wegen
• • ihres inhomogenen Aufbaus,
• • ihrer unterschiedlichen Materialien,
• • ihrer verschieden strukturierten Oberflächen,
• • der äußerlich sichtbaren Verbindungselemente zwischen Rahmen/Wanne und akustisch transparenten Abdeckungen
ihre schalltechnische Funktion oftmals störend an. Auch bei ihrer Handhabung stören die teilweise rauen Oberflächen und die kantigen Materialübergänge. Schließlich, und vor allem, lassen sich aber die dem Schallfeld transparent zugewandten Flächen, auch wenn sie in der Regel eben gestaltet sind, wegen ihrer Perforation oder Porosität kaum für die optische Gestaltung z.B. durch Schrift und Farbe nutzen, ohne die Funktion des Bauteils als Schallabsorber zu beeinträchtigen.
• Aus EP 0213163 ist eine Schalldämpfer-Box bekannt, die aus einer Wabenstruktur innerhalb eines Rahmens/einer Wanne besteht, die ein- oder beidseitig mit jeweils einer gelochten und einer glatten ungelochten Membran verschlossen werden (Bild 2). Am Rand dieses ohne jedes Dämpfungsmaterial aufgebauten Membran-Absorbers tritt wiederum die Verbindung der beiden Membran-Elemente mit dem Rahmen der Wanne auffällig in Erscheinung.
• In DE 4312883 wird eine absorbierende Auskleidung für Schornsteine und Kamine beschrieben, die übliche zylindrische Schornstein-Innenzüge durch sogenannte Eckige. Innenzüge ersetzt (Bild 3). Ihre völlig glatte, aus ebenen Elementen fugenlos zusammengesetzte Oberfläche tritt aber allenfalls als Wandverkleidung (im Schornstein: weitgehend unsichtbar) in Erscheinung.
• Die Patentschrift EP 0811097 beschreibt einen Platten-Resonator ähnlich dem im Eckigen Innenzug (Bild 3), der ebenfalls bevorzugt als Wandverkleidung einzusetzen ist, bei welchem aber die Stirnflächen ähnlich wie die Frontflächen in Bild 1 Schallwellen zugänglich gemacht werden (Bild 4). Auch hier treten unterschiedliche Materialien mit scharfen Übergängen deutlich in Erscheinung.
• Schließlich wird in EP 0750777 ein aus mehreren ebenen Schichten im Abstand zu einander aufgebauter Folien-Absorber beschrieben. Die Halterung der Folien und der zwischen den Folien und einer starren Wandbegrenzung R anzuordnenden regelmäßigen oder unregelmäßigen Kassettierung führte wiederum zu einem sehr ungleichförmigen Erscheinungsbild, wollte man nach dieser Bauanleitung funktionsfähige Schalldämpfer-Boxen fertigen.
• Aus der DE 197 00 767 ist eine quaderförmige Schalldämpferkulisse mit Schall absorbierender Füllung bekannt. Derartige quaderförmige Schalldämpferkulissen sind in Gaskanäle oder Schächte zur Dämpfung der Strömungsgeräusche einzubauen. Sie umfassen eine Schall absorbierende Füllung und eine Haut, mit der die Füllung an allen Quaderschmalseiten umlaufend abgedeckt und gebunden ist. Zu dem sind vier an den Quaderecken der Füllung angebrachte L-förmige Eckverstärkungselemente vorhanden, welche die Füllung und die Schalldämpferkulisse versteifen. Die Haut kann dabei aus einem Folienstreifen oder einer Leimbindung bestehen. Die Eckverstärkungselemente können als Blechwinkel ausgeführt sein, deren beide Schenkel jeweils mit wenigstens einem Krallelement versehen sind. Mit dem Krallelement sind die Blechwinkel in die Füllung mit Vorspannung eingedrückt.
• Aus der DE 25 13 946 sind Kulissenschalldämpfer für strömende Gase in Lüftungs- und Klimaanlagen mit einem rohrförmigen Kanal von vorzugsweise rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt bekannt. In diesem Kanal sind die mit Absorptionsmaterial ausgefüllten Kulissen eingesetzt. Sie teilen den Kanal in mehrere parallel zu einander verlaufende Strömungskanäle auf. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf einer der beiden dem strömenden Gas zugekehrten Seite offen und auf der anderen geschlossen ausgebildet sind. Die Kulissen können aus kleineren, in Strömungsrichtung hintereinander anzuordnenden Teilkulissen gebildet sein.
• Merkmale der neuartigen Schalldämpfer-Box
• Unter Berücksichtigung des aktuellen Standes des Wissens und der Technik von Schallabsorbern auf der Basis von Platten-Resonatoren lässt sich eine neuartige Schalldämpfer-Box beschreiben, bei welcher die schwingenden Platten, Membranen oder Folien nicht auf einem Rahmen, einer Wanne oder einer sonst wie gearteten Unterkonstruktion befestigt werden, sondern selbst durch entsprechende Formgebung und zwischengelagerte Dämpfungsmaterialien als Abstandshalter auch die äußere Form und gleichzeitig den schallundurchlässigen Rahmen bilden.
• Das so gebildete selbstständige, rundum hermetisch mit völlig glatter Oberfläche abgeschlossene Kompakt-Absorber-Modul besteht im einfachsten Fall aus 2, jeweils zweifach umgekanteten Blechtafeln, die einen Hohlraum umschließend, so an den in Bild 5 beispielsweise 20 mm breit gezeichneten Abkantungen verklebt, verschraubt oder vernietet werden, dass eine äußerlich völlig glattflächige Kulisse, Kassette oder Box entsteht (Bild 6), die einzig an einigen ihrer vorzugsweise rechteckigen Kanten allenfalls winzige Fugen erkennen lassen, die mittels Dichtmaterial oder Spachtelmasse leicht, dauerhaft und, z.B. auch in Verbindung mit einer alle Flächen beschichtenden Oberflächenbearbeitung, praktisch unsichtbar verschlossen werden können. Alternativ kann man, auch in Verbindung mit einer dekorativen Oberflächenbeschichtung die Kanten z.B. mit einem selbstklebenden Metall- oder Kunststoffband abkleben. Jedenfalls erscheint so ein in seiner Größe beliebig variierbarer Quader, z.B. aus Stahl oder Aluminium, dessen Hohlraum vorzugsweise mit porösem oder faserigem Dämpfungsmaterial vollständig oder teilweise gefüllt ist, dem man seine schalltechnische Funktion aber in keiner Weise ansieht. Seine rundum völlig geschlossene Hülle wirkt akustisch in seinen beiden großen Seitenflächen als auf diese Fläche bezogene Masse, die mit der in seinem Inneren eingeschlossenen Luft als Feder ein Feder/Masse-System bildet. Außerdem können sich, je nach Anregung durch ein auftreffendes Schallfeld, auch Biegewellen auf den großen Flächen ausbilden. Um beide Schwingungsarten optimal zu bedämpfen und so dem Schallfeld in der Nähe der Box Energie zu entziehen, ist der Innenraum so mit einem Material gefüllt, dass dieses die verschiedenen Platten-Schwingungen zwar mitmacht, aber mit hoher innerer Reibung, sodass die Schwingungen in Wärme umgewandelt werden. Dieses Dämpfungsmaterial muss zwar eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, braucht aber – im Gegensatz zu herkömmlichen künstlichen Mineralfasern oder Weichschäumen – keine Luftbewegung an dünnen Fasern oder in kleinen offenen Poren, um dämpfend zu wirken. Genau so gut kann die von den Platten aufgenommene Bewegung durch die Reibung von Schichten des Füllmaterials unter- und gegeneinander erfolgen. Als Füllung kommt deswegen jedes weiche Material in Frage, z. B. Schnipsel oder Flocken aus nachwachsenden Rohstoffen, textile Abfälle („Lumpen") oder andere entsprechend konditionierte Recycling-Materialien.
• Die akustische Wirksamkeit dieses einfachsten, beidseitig wirksamen Platten-Resonators wird ohne wesentliche Einschränkung durch die neuartige Formgebung und Oberflächengestaltung (z.B. auch lackiert, beschichtet oder tapeziert) – in bekannter Weise – bestimmt durch
• • die Längen-, Breiten- und Dickenabmessungen der beispielsweise quaderförmigen Box,
• • die Dicke der beiden Blechtafeln,
• • den Ort der Anbringung im Schallfeld (z.B. unmittelbar oder in einigem Abstand vor einer schallharten Wand, in einer Raumkante oder -ecke).
• Gegenüber dem Membran-Absorber nach EP 0213163 entfällt hier allerdings der dort innen liegende Helmholtz-Resonator, gegenüber EP 0811097 entfallen gewisse Biegewellen auf dem Schwingblech sowie die Dämpfung der um die Kanten des Schwingbleches gebeugten und so in das Dämpfungsmaterial eindringenden Luftschallwellen.
• Den Ausführungen in EP 0750777 folgend lässt sich das Grund-Modul des neuen Erzeugnisses (Bild 6) durch weitere ein- oder beidseitig vorgesetzte weitere Masse/Feder-Systeme nach Bild 7 in seinem Wirkungsbereich verbreitern und verbessern: Wenn man sukzessive leichtere Blechtafeln, Membranen oder Folien in variablem Abstand vorsetzt, so bleibt das Erscheinungsbild grundsätzlich gleich. Da aber die tieferen Frequenzanteile des Schallfeldes die leichteren Tafeln fast ungehindert passieren und die dahinter angeordnete schwerere Tafel zum Mitschwingen und damit zum Absorbieren anregen, entsteht ein nahezu beliebig breitbandig wirksamer Schallabsorber, wenn man nur genügend viele (vom Schalleintritt bis zum Grund-Modul von höheren zu immer tieferen Frequenzen, unterschiedlich abgestimmte) Resonatoren hintereinander unter einer gemeinsamen Abdeckung unterbringt, welche gleichzeitig den am höchsten abgestimmten Resonator und die wiederum alles um schließende Hülle bildet.

Claims (6)

1. Hermetisch abgeschlossenes Modul zur Schalldämpfung mit rundum glatter, einen Hohlraum umschließender, Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei viereckige Blechtafeln vorhanden sind, die an mindestens zwei gegenüberliegenden Rändern jeweils in die gleiche Richtung umgebogene Kanten aufweisen, wobei die beiden Blechtafeln einen Hohlraum umschließend angeordnet sind, wobei an den Kanten der Blechtafeln eine befestigte Verbindung zwischen den Blechtafeln vorhanden ist.
2. Modul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere viereckige Blechtafel der vorgenannten Art, das zwei einen Hohlraum umschließende Blechtafeln aufweisende Modul von einer Seite einfasst, wobei sich mindestens ein weiterer Hohlraum ausbildet
3. Modul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechtafeln unterscheidliche Flächengewichte aufweisen, wobei vorzugsweise die Flächengewichte von der äußeren Oberfläche nach innen zunehmen
4. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die befestigte Verbindung durch eine Verklebung und/oder Verschraubung und/oder Vernietung verwirklicht ist
5. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sich ausbildenden Hohlräume zumindest teilweise mit porösem und/oder faserigem Dämpfungsmaterial gefüllt ist.
6. Modul nach einem der vorheregehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich ausbildenen Hohlräume so mit Dämpfungsmaterial gefüllt sind, dass Schwingungen auf den die Hohlräume umschließenden Oberflächen, hervorrufbar durch ein auftreffendes Schallfeld, auf das Dämpfungsmaterial übertragbar sind, und im Dämpfungsmaterial durch hohe innere Reibung in Wärme umwandelbar sind