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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reduzierung des Schalldruckpegels an Konstruktionselementen oder/und deren Teilen.
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Der stetig steigende Energiebedarf kann in gewerblich schnell wachsenden Regionen oft nicht gedeckt werden. Daher ist der Einsatz von geeigneten, dezentral errichteten Anlagen unumgänglich, der gerade in ländlichen Gegenden unausweichlich erscheint. Zu ihnen gehören Biogasanlagen, die in landwirtschaftlichen Betrieben und Kläranlagen zur Energiegewinnung und Abfallentsorgung eingesetzt werden. In Blockheizkraftwerken (BHKW) der Biogasanlage werden Wärme und Strom gleichzeitig durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugt. Die hierbei erzeugte Wärme wird durch den sogenannten Wärmeüberträger ausgekoppelt und kann dann zum Heizen genutzt werden. Ein Wärmeüberträger, auch Wärmetauscher genannt, ist eine Maschine, die Wärme bzw. thermische Energie von einem Stoffstrom auf einen anderen überträgt. Als Motoren für ein BHKW dienen Gas-Motoren, die speziell für den Gasbetrieb entwickelt wurden. Zum Betrieb dieser Motoren kann Biogas genutzt werden, somit kann das Biogas zur Erzeugung von Wärme und Strom eingesetzt werden. Blockheizkraftwerke sind an Orten besonders wirtschaftlich, wo gleichzeitig Wärme und Strom benötigt werden. Die überschüssige Wärme kann in Fern- oder Nahwärmenetze und der überschüssige Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Neben Biogas können die Anlagen auch mit Erdgas, Flüssiggas, Diesel oder Rapsöl betrieben werden. Problematisch beim Betrieb der Blockheizkraftwerke sind die entstehenden Lärmemissionen Verbrennungsmotoren von bis zu 120 dB(A). Da BHKW auch in der Nähe zur Wohnbebauung errichtet werden, können Probleme durch Lärmbelästigungen (Schallimmissionen in Wohnräumen), speziell durch tieffrequenten Luftschall auftreten. Tieffrequenter Schall ist Schall mit Frequenzen unter 100 Hz. Messergebnisse an einem Immissionsort im Abstand von ca. 40 m von einem BHKW weisen die Existenz solcher Frequenzen nach.
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Lärm gehört zu den Umweltbelastungen, die sich unmittelbar auf das Wohlbefinden auswirken. Denn ständig störende Geräusche verursachen Stress. Lärmbelastungen können zu chronischen Erkrankungen des Gehörs, des Immunsystems und des Herz-Kreislauf-Systems führen. Auch bei Industriebauten muss daher besonderer Wert auf die Einhaltung des Schallschutzes gelegt werden. Als Schall bezeichnet man alle Arten von Geräuschen, die im menschlichen Wahrnehmungsvermögen liegen.
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Stand der Technik
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Zur Reduzierung von Schalldruckpegeln in oder an technischen Anlagen bzw. deren Anbauteilen oder für den Einsatz in oder an Gebäuden ist eine Vielzahl verschiedener Lösungen bekannt. Die angewendeten bzw. in Patentschriften veröffentlichen Konstruktionen bestehen zumeist aus einer Schicht oder Füllung die auf der Basis von Faserstoffen hergestellt ist sowie einer Vorsatzschale, die entsprechend der Umgebungsbedingungen (Hitze, Druck, Strömung) angepasst ist.
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Zur Erzielung einer hohen Schalldämmung werden in den Bereichen der (Ab-)gasführung nicht brennbare und hitzebeständige Faserstoffe wie Mineralfasern oder Metallfasern verwendet, die um das Rohr in Form von Manschetten angebracht werden bzw. innliegend angeströmt oder durchströmt werden und meist in einem mit Öffnungen versehenen Gehäuse integriert sind. Im Bereich der Gebäudeinstallation bzw. -integration liegt der größte Teil der Entwicklung in der Kombination von mineralischen Schäumen, Faserstoffen, Schaumstoffen oder Mineralstoffen und einer Trägerschicht aus Beton, tonhaltigen Stoffen, Blech oder Holz bzw. holzartigen Verbindungen. Ausführungen mit Öffnungen in Richtung Schallquelle in Form von Löchern oder Schlitzen zum Eindringen des Schalls in die Kernschichten aus Dämmstoffen werden vereinzelt beschrieben.
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In
EP 00 001 781 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Mineralfasern und Metallfasern (Basaltwolle und Edelstahlwolle) für eine schallschluckende Füllung von Schalldämpfern zu einer Matte verbunden werden, wobei diese einen maximalen Bindemittelgehalt von 1% aufweist, der sich von in Abhängigkeit der Plattendicke, von der einen zur anderen Mattenseite verlagert.
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Ein schallabsorbierender Körper wird in
DE 002 725 398 C2 beschrieben, der aus einem Basisteil aus Mineralfasern sowie einem über das Basisteil gezogenem schlauch- oder sackartigem Gebilde bestehend.
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Ein für die Wandverkleidung geeignetes vorgefertigtes schallabsorbierendes Tafelelement, das aus langgestreckten Mineralfaserplatten mit einem Raumgewicht zwischen 35 und 70 kg/m
3 als Kerndämmstoff besteht und von einer aus Blech bestehenden Verkleidungskassette umgeben wird. Die Oberfläche der Verkleidungskassette kann nach
DE 003 237 062 C2 auch aus einem Lochblech bestehen.
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Eine schalldämmende Wand mit randseitigem Metallprofilständer, beidseitigen Gipswerkstoffplatten und zentraler Dämpfungsplatte, die vorzugsweise aus Mineralwolle, Glaswolle oder Kunststoffwolle besteht und einseitig einen Abstand von mindestens einem Zentimeter zur Gipsstoffplatte aufweist, der mit einer mineralischen Vergussmasse verfüllt wird, die durch Hydratation abbindet und ein spezifisches Gewicht von etwa 1000 kg/m
3 aufweist wird in
DE 04 030 407 A1 beschrieben.
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Ein schallabsorbierendes Element das im Kern aus mindestens einer schallabsorbierenden Matte (Steinwolle) besteht und mit einer Betonschale umschlossen wird, die mit Löchern sowie größtenteils mit einer Textilbewehrung versehen ist, wird in
DE 100 21 443 A1 genannt. Durch die über die Fläche relativ gleichmäßig verteilten Löcher kann der Schall durch die etwa 10 mm starke schallzugewandte Fläche in den schallabsorbierenden Kern eindringen. Ferner kann die Betonschale aussteifende Rippenaufkantungen aufweisen, die ebenfalls aus Textilbewehrungen hergestellt sein können.
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Das System eines Verbund-Platten-Resonators mit einer Schwingplatte aus festem Material aus Metall oder Kunststoff und einer dahinter angeordneten und verbundenen zweiten schwingungsdämpfenden Platte aus Mineralfasern wird in
DE 10 213 107 A1 offenbart. Dabei kann die Schwingplatte in einem Lochblechrahmen oder -korb angeordnet sein als auch ein davor oder dahinter angebrachter zusätzlicher poröser Absorber aus Mineralfasermaterial.
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Ein nichtbrennbarer Schallabsorber ohne Mineralfaser mit einer breitbandigen Schallabsorption, der aus einem Metallrahmen und drei Lagen Glasfasergewebe besteht und direkt an der schallharten Begrenzungsfläche befestigt wird, ist in
DE 20 303 914 U1 beschrieben.
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Eine beheizbare Schalldämmplatte, die aus einer Platte aus Kunstschaumstoff, Mineralwolle oder mineralischem Schaum besteht und einseitig mit einem Mörtel beschichtet ist, in den elektrische Heizelemente integriert sind, wird in
DE 20 2006 009 457 U1 genannt. Der ein- oder beidseitig aufgebrachte Mörtel besteht aus einem hydraulisch abbindenden oder einem auf Kunstharzbasis hergestellten Bindemittel.
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Die in
DE 34 13 998 A1 beschriebene Schalldämpfanlage wird durch eine Ringspaltführung für Gase gekennzeichnet. Die Innenseite der Begrenzungsflächen des Gesamtbauteils sowie der Innenrohre sind schalldämmend und perforiert ausgebildet, wobei als schalldämmendes Material Edelstahlwolle bzw. Mineralfasern angegeben werden.
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Ein für insbesondere Rauchgasentschwefelungsanlagen geeigneter Schalldämpfer, in dem auf dem Absorptions- oder Resonanzprinzip beruhende Füllungen untergebracht sind und die aus gegen saure Medien resistenten Kunststofffasern bestehen, wird in
DE 34 21 484 A1 und
DE 34 21 484 C2 angegeben, wobei die Fasern einen Durchmesser von 2 bis 20 μm und in gepresstem Zustand einen längsspezifischen Strömungswiderstand von mindestens 3 kNs/m
4 aufweisen. Der Füllstoff kann aus Polypropylenfasern bestehen, die durch ein Bindemittel oder durch Sintern zu Platten oder Filzen verfestigt sind und eine Rohdichte zwischen 30 und 200 kg/m
3 aufweisen.
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Aus
DE 37 29 219 A1 und
DE 37 29 219 C2 ist bekannt, dass Abgasschalldämpfer für Verbrennungskraftmaschinen mit wenigstens einem schallabsorbierenden, monolithischen Teil aus einem porösen mineralischen Baustoff wie Ton, Ziegelton, feuerfesten Ton, Schamotte, einem hydraulisch oder chemisch keramisch gebundenen Werkstoff, Zement, Beton, Gasbeton oder Kalksandstein, bestehen, wobei die Gesamtporosität des Materials 50 bis 90% bei einer Porengröße von 0,5 bis 5 mm beträgt. Ferner nimmt die Porosität des Materials in Richtung der Außenseite des Gesamtbauteils bis zur Gasdichtheit an der Außenseite ab.
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Eine Schalldämpfer-Kulisse mit offenen Lamellenblechen zur Bildung von nach außen offenen Kammern die mit Absorptionsmaterial gefüllt sind und in die Kulisse mäanderförmigen Kulissenblechen integriert sind, die einen Freiraum bilden, der mit Mineralfaserplatten gefüllt ist, wird in
DE 38 01 867 A1 vorgestellt.
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Verbundmaterial zur Wärme und/oder Schalldämpfung dessen Isolationsschicht aus thermisch beständigem, hochporösen anorganischen Material besteht, wird in
DE 39 05 871 A1 und
DE 39 05 871 C2 genannt, wobei die Isolationsschicht ein geschäumtes anorganisches Material, ein Wasserglas dessen Wasseranteil verdampf ist, geschäumtes Glas mit schwammartiger Struktur, Gasbeton, aufgeschäumtes keramisches oder tonmineralisches Material, Material aus Fasern oder Blättchen (Glimmer oder Graphit) oder ein geschlossenporiges Material sein kann.
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In
DE 43 30 129 A1 und
DE 43 30 139 C2 wird eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit Vor- und Nachschalldämpfer beschrieben, bei der nahe des Vor- und des Nachschalldämpfers jeweils ein Helmholz-Resonator abzweigt, der aber auch in einem der Schalldämpfergehäuse integriert sein kann. Ferner kann der Vorschalldämpfer als Absorptionsdämpfer ausgebildet sein, der im Bereich der Perforierung eine Ummantelung aus Metallwolle, insbesondere Chromstahlwolle oder Mineralwolle, insbesondere Basaltsteinwolle aufweist. Der Nachschalldämpferkann auch mit mehreren durchströmten Resonatoren ausgebildet sein.
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Ein mit absorptionsfähigem Granulat aus natürlichen Mineralen wie Ton, Sepiolith, Gips od. dgl. gefüllter und mit Sieben versehener Abgas-Entgifter wird in
DE 83 27 337.9 beschrieben.
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Abgasschalldämpfer, wie Haupt-, Mittel-, Nachschalldämpfer oder Resonatoren für Brennkraftmaschinen wird in
DE 92 10 397 U1 beschrieben, wobei eine Zwischenmaterialschicht aus reversiblem Fasermaterial wie Mineralfasern, Glasfasern oder mineralischen Fasern besteht, zwischen 2 und 10 mm dick ist und ein Flächengewicht von 1500 bis 7500 g/m
2 bzw. eine Dichte von 0,5 bis 0,75 g/cm
3 und eine Zugfestigkeit von mindestens 0,1 N/mm
2 aufweist.
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Bei einem in
DE 196 35 804 A1 beschriebenen Schalldämpfer für Verbrennungsmotoren wird das Abgas durch Zwischenräume geführt, in denen sich gekörnte mineralische Werkstoffe z. B. Blähschiefer einer bestimmten Körung befinden, die durch Schüttung ein Dämpfungsvolumen mit schallabsorbierenden Eigenschaften bilden.
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In
DE 197 12 835 A1 ,
DE 197 12 835 C2 und
DE 197 12 835 C3 wird ein Formkörper aus einem Leichtwerkstoff, der aus einem Leichtzuschlagstoff und einem Sinterhilfsmittel gebildet ist, offenbart, wobei das Sinterprodukt 60 bis 93 Gew.-% eines Leichtzuschlagstoffes und 40 bis 5 Gew.-% eines wasserlöslichen Silikates (Alkalisilikate, Wassergläser wie Natronwasser oder Kaliwasserglas) gebildet wird und netzwerkartig verbunden ist, eine Trockenrohdichte von 150 bis 750 kg/m
3, eine Druckfestigkeit von 0,1 bis 15 N/mm
2 aufweist und Altglas, Perlte, Blähton, Blähglas, Vermiculite, Natur- oder Hüttenbims, Cenosperes und Kieselgur sein kann. Ferner wird die Verwendung als Baumaterial, insbesondere als Mauersteine, Ofenauskleidung, Formsteine für die Bildung von Abgasanlagen, für technischen Schallschutz in Innenräumen, für schallabsorbierende Segmente für feste Fahrbahnen von Schienenfahrzeugen, Brandschutzelement und als Schalldämpfer in Abgasleitungen erwähnt.
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Ein Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine mit verbesserter akustischer Leistung bei niedrigen und mittleren Frequenzen wird in
DE 60 2004 008 774 T2 beschrieben, der eine Außenschale, eine Abgasleitung, einen dissipativen Schalldämpfer und einen Helmholtzschen Resonator sowie mindestens ein Ablenkblech umfasst. Dabei enthält der Resonator poröses, faseriges Material (Glasfasern, Mineralwollefasern), dass mindestens eine Wand auskleidet
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DE 26 27 801 A1 beschreibt eine Schalldämpfungseinrichtung mit einer porösen und/oder perforierten Frontplatte, einer unporösen Ebene oder in einer Kurve verlaufenden Rückwandplatte und einer verbindenden Kerneinrichtung, die eine Vielzahl an Resonatorkammern bildet, wobei nebeneinander angeordnete Kammerwände unterschiedliche Porositäten aufweisen, so dass diese in Gruppen den Schall in unterschiedlichen Frequenzbereichen absorbieren. Aber auch die Trennwände der einzelnen Kammern können in einer zweiten Richtung variierende Porositäten aufweisen oder können perforiert sein. Ferner können an den Zwischenwänden gewebte und ungewebte, organische oder anorganische Fasern angeklebt oder angeschweißt sein, die die akustischen Eigenschaften modifizieren.
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Zwei starre und frei schwingfähige Schichten sowie eine biegsame Zwischenschicht (Filz), die als isolierende Platte verbunden sind wird in
DE 26 53 388 A1 offenbart, wobei jede starre Schicht verschiedene Dicken aufweisen kann.
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Ein tragendes und schallschluckendes Bauelement mit einer Dicke von wenigstens 50 mm, wird durch ein starres, offenzelliges und durch Bildung eines Ausgangsstoffes hergestelltes Gefüge wird in
DE 27 52 343 A1 beschrieben, das eine Porosität von 0,15 bis 0,7 und einen Luftströmungswiderstand von 10 bis 180 cgs-Einheiten aufweist, genannt. Dabei kann der Ausgangsstoff Sand, Flint oder Granit sein, er eine maximale Teilchengröße von 0,5 bis 2 mm aufweist, mit einem härtbaren Harzbindemittel (Polyurethan-, Epoxyd-, oder ungesättigte Polyesterharze), Natriumsilicat oder einem Phosphat-Bindemittel gebunden wird. Ferner absorbiert und isoliert ein erfindungsgemäßes Element mit einer Sicke von 100 mm Frequenzen von 100 bis 10
4 Hz. Die Rückseite weist eine relativ unporöse Schicht aus Gips, Zement oder Polyurethan-Schaum auf.
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Eine Schallschutzplatte die aus einem Kunststoff-Hohlprofil besteht und dessen Hohlraum mit einer im Wesentlichen aus Zement mit wenigstens einem Füllstoff und/oder Zuschlagstoff, vulkanischem Glasgestein in körniger Form (Staupex), Kunststoff-Flocken oder -perlen (Perlith) oder Sand gefüllt wird, wird in
DE 27 55 027 A1 erwähnt.
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Eine haufwerksporige, schalldurchlässige und als Schutzfilter wirkende Schicht einer Schallschluckverkleidung wird in
DE 29 05 067 A1 genannt, wobei die Schicht aus Körnern wie Kies, Splitt, Keramik, Metallen oder Kunststoffen eine Körnung von 2 bis 40 mm und mit Zementbindung, Kunststoffbindung oder feuerfestem Bindematerial hergestellt wird.
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Ein mehrlagiges System einer Schallschutzhaube wird in
DE 29 13 715 A1 beschrieben, wobei mindestens eine Schicht aus einer Zement- oder dgl. gebundenen Holzspanplatte besteht und mit einem Hohlraum versehen ist, der mit z. B. Mineralfasern gefüllt werden kann. Ein sehr ähnliches System wird auch in
DE 32 15 257 A1 genannt.
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Ein schallabsorbierendes Wandelement, das aus äußeren schwingfähigen luftdurchlässigen Plattenelementen und einem zweiten luftdurchlässigen (gleichmäßig verteilte Bohrungen) Plattenelement besteht, wird in
DE 29 46 392 C2 genannt, deren Elastizitätsmodule größer 10
9 N/mm
2 betragen. Der Zwischenraum dieser Platten kann mit einem porösen Material gefüllt sein oder eine Honigwabenstruktur aufweisen.
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Ein in
DE 36 32 394 C2 und
DE 86 25 477 U1 genanntes Herstellungsverfahren für Lärmschutzelemente erzeugt in einer schallabsorbierenden Leuchtbetonschicht durch das Aufsetzen oder Umfließen eines geformten Rostlatten eine oberflächliche Profilierung, die der Lärmquelle zugewandt wird.
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Ein aus einer Rippendecke bestehendes Bauelement für Hochbauwerke dessen Zwischenräume mit einer Dämmung versehen sind wird in
DE 39 14 942 A1 beschrieben, wobei die Oberfläche Ausnehmungen (Bohrungen, Schlitze) aufweist, die schallabsorbierend oder als Helmholzresonator mit einem offenen Resonatorraum ausgeführt sind.
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Auf ein Bauelement aufgebrachte und einen Luftspalt bildende haufwerksporige und schallabsorbierende Platten, werden in
DE 42 31 487 A1 offenbart.
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Ein Schallreduktionselement für eine Gleisanlage aus mehreren Materialien oder Mischungen aus der Gruppe Sand, Kies, Splitt, Beton, Bimsstein, Blähton, mit Zement oder Kleber bindbare Zuschlagstoffe, Zement oder Kunstkleber wird in
DE 94 17 008 U1 beschrieben, wobei auch Formkörper aus haufwerksartigem und porösem Beton, Dichten von 1 bis 1,2 kg/dm
3, Druckfestigkeiten von 10 bis 100 N/mm
2 und eine profilierte Oberfläche genannt werden.
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Eine in
DE 299 11 495 U1 beschriebene schallabsorbierende Platte aus Holz oder holzähnlichem Werkstoff ist mit Löchern mit einem Durchmesser kleiner 1,5 mm versehen, die Mikroperforationen sind wird auf eine tragende Schicht (z. B. zementgebundene Teilchen) mit Durchgängen angeordnet. Ferner werden Vertiefungen hinter der Mikroperforierung genannt.
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Ein schallabsorbierendes plattenförmiges Element aus Holz, einem holzartigen bzw. holzähnlichen Werkstoff, Kunststoff, Baumaterial wie Tonerde, Gips, Beton, Natur- oder Kunststein, Mauerwerkskombinationen oder aus deren Kombinationen mit einer Vielzahl von Ausnehmungen wird in der Schrift
DE 10 2004 040 112 A1 genannt, wobei die Ausnehmungen sich mit zunehmendem Querschnitt verjüngen. Ferner können die Ausnehmungen in einer schallschluckenden Schicht (Vlies, Schaumstoff, poröser Absorber) direkt oder im Abstand münden.
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In
DE 10 2006 020 763 A1 wird ein schallabsorbierendes Bauelement mit einer Vorsatzschale aus schalldämmendem Material genannt, dass ein- oder zweiseitig bedeckt ist. Die Tragplatte kann als Betontragschale, Glasfaserbeton oder Kunststoffplatte gegossen sein.
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Aus zwei oder mehr porösen Schichten bestehender Absorber mit einer dem Schall zugewandten höher verdichteten bzw. versteiften Schicht, die Schäume, Fasermaterialien, Mineralstoffe, Glaswerkstoffe, Keramiken, Kunststoffe, Metalle oder Porenbeton sind. Die höher verdichtete perforierte oder geschlitzte Schicht wird punktuell oder flächig mit der anderen Schicht verbunden.
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Unterschiede zwischen den erwähnten Patenten ergeben sich aus der äußeren und inneren Bauart (Dämmstoffanordnung, Anordnung der Luftstrompfade, Frequenzfiltertypen). Alle vorangehenden beschriebenen Lösungen erfüllen in ihrer Gesamtheit nicht die Anforderungen an ein universelles, modulares und für tiefe Frequenzen geeignetes Schalldämmsystem ohne integrierte Kerndämmung aus Faser-, Schaum- oder Mineralstoffen.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Bauelement, insbesondere ein schallabsorbierendes Wand- bzw. Deckenelement zu schaffen, dass durch die Anordnung eines Absorbers eine deutliche Minderung der Schallreflexion der Schallquelle zugewandten Seite sowie eine deutliche Erhöhung der Gesamtschalldämmung für breitbandige, insbesondere für tiefe Frequenzen bewirkt wird, wobei auf den Einsatz von Faser-, Schaum-, Dämmstoffen oder andere mit dem Bindemittelsystem der Tragkonstruktion nicht verwandten Stoffgruppe verzichtet werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Wesentlich für die Erfindung ist, dass durch eine mehrschichte Anordnung, bestehend aus einer Schicht mit porösen Eigenschaften, einer Luftschicht und einer dritten, schallharten Schicht, die auch als Tragschicht ausgebildet sein kann, ein Absorber geschaffen wird, der gleichwohl ohne den Einsatz herkömmlicher Faser-, Schaum- oder Dämmstoffe hergestellt wird und als Breitbandabsorber, insbesondere auch als Niederfrequenzabsorber eingesetzt werden kann.
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Die erste poröse Schicht der Schallabsorptionsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie plattenförmig ausgebildet ist, mindestens dem Gemisch von einem mit Wasser verfestigenden Bindemittel (Kalk, Zement, Gips, Ton usw.), natürlichen oder künstlichen Gesteinskörnungen und dem für das Erstarren bzw. das Erhärten der Bindemittel nötige Wasser so hergestellt ist, dass eine haufwerksporige Struktur entsteht. Diese haufwerksporige Struktur kann beispielhaft als haufwerksporiger Beton ausgebildet sein, wobei die Ausführung mit leichten Gesteinskörnungen vorteilhaft ist. Diese poröse Schicht kann ferner eine über die Dicke dieser Schicht veränderte Porosität aufweisen, so dass sich in gleicher Weise veränderte Strömungswiderstände oder ein strömungsdichter Abschluss ergeben.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Schallabsorptionselement bzw. die erfindungsgemäße Schallabsorptionsvorrichtung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Im Folgenden sollen nun mehrere bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schallabsorptionsvorrichtung anhand der nachfolgenden Ausführungsformen und der dazugehörigen Zeichnung näher beschrieben werden.
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Ausführungsform 1:
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Der erfindungsgemäße Absorber besteht aus einer ersten Schicht, die so ausgeführt ist, dass sich dahinter in einer quasi zweiten Schicht ein mit Luft gefüllter Hohlraum ergibt sowie einer dritten schallharten, strömungsdichten Schicht, die als Tragschicht ausgeführt sein kann.
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In einer Ausführungsform besteht das erste Schalldämpfungselement aus einer mikroperforierten Schicht (3), die eine solche Porosität aufweist, dass so ein Luftaustausch mit dem dahinter angeordneten Luftraum möglich ist. Der dahinter angeordnete Luftraum (1) wirkt fortan als Resonator.
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Da die Schallwellen bei einer Ausführungsform der Schallabsorptionsvorrichtung zunächst auf das erste poröse Schalldämpfungselement (3) mit genannten Eigenschaften treffen, werden die Schallwellen teilweise absorbiert bzw. weniger reflektiert, so dass der Nachhall eines Geräusches in einem Raum bzw. einer Halle verringert wird.
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Ausführungsform 2:
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Da bei der ersten Ausführungsform, bedingt durch die Porosität der genannten Schicht, ein nicht abgeschlossenes Raumvolumen entsteht, sinkt die Wirksamkeit des Resonators gegenüber tiefen Frequenzen. Daraus ergibt sich in einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Schallabsorptionsvorrichtung, eine schallharte und vollständig strömungsdichte Schicht (4), die auf der Schallquelle abgewandten und dem Luftraum zugewandten Oberfläche des ersten porösen Schalldämpfungselementes angeordnet ist.
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Ferner besitzt die erste, an der Innenseite des Luftraums luftdicht abgeschlossene zuvor genannte poröse Schicht mindestens eine Ausnehmung (2), die vorteilhaft rund oder schlitzförmig ausgeführt ist, so dass sich ein Resonatorvolumen (1) ergibt, dass mit Ausnahme der Ausnehmung (2) von den Flächen des ersten Schalldämpfungselementes (3) und der schallharten Schicht (5) begrenzt wird.
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Besonders für die Ausgestaltung einer Ausführungsform der Öffnung(en) ist, dass die Flanken der Ausnehmungen luftdicht, also oberflächlich geschlossen, ausgeführt sein können, um eine optimale Resonanzanpassung zu erreichen.
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Von diesem porösen Schalldämpfungselement mit genannten Eigenschaften werden die Schallwellen teilweise geschluckt bzw. weniger reflektiert, so dass der Nachhall eines Geräusches in einem Raum bzw. einer Halle verringert bzw. die Schallabsorption erhöht wird. Ferner werden die Schallwellen teilweise über die Ausnehmung(en) in den Hohlraum weitergeleitet, wo sie in einem Luftraum, einem Resonator, der von einer verwindungssteifen Schicht, die beispielsweise als Trag- oder als Konstruktionsschicht ausgeführt sein kann, absorbiert werden. Es findet also eine Wechselwirkung der Schallwellen durch die Öffnung(en) mit dem Luftvolumen statt.
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Besonders für diese Ausführung ist, dass sich aus genannter Weise ein Resonator ergibt, der durch Variation des Luftvolumens, der Luftschichtdicke, Länge, Ausführung oder Geometrie der Resonatoröffnung in seiner Resonanzfrequenz angepasst werden kann. Die Veränderung des Luftvolumens kann durch Veränderung des Abstandes oder der seitlichen, strömungsdichten Begrenzungen zwischen dem ersten Absorptionselement und der schallharten Oberfläche erfolgen.
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Die Absorption lässt sich durch die jeweilige Auslegung und den jeweiligen Flächenanteil aus der Kombination der erfindungsgemäßen Schallabsorptionselemente bzw. der Schallabsorptionsvorrichtungen frequenzspezifisch oder breitbandig berücksichtigen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile eines Schallabsorbers in einer Ausführungsform, die Einzelelementen in T-Form gleichen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, wobei die geometrische Form des Schallabsorptionselementes einer U-Form ähnelt und einen Schlitzresonator bildet. Diese Ausführungsform kann als Fertigteil hergestellt und in geeigneter Weise untereinander kombiniert und verbunden bzw. befestigt werden. Dabei können Elemente mit einer dreiseitigen Volumenbegrenzung mit Elementen einer zweiseitigen Volumenbegrenzung kombiniert werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführungsform, wobei die Flanken der Ausnehmung sowie die den Resonator bildenden Oberflächen des Schallabsorptionselementes strömungsdicht ausgeführt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftvolumen
- 2
- Resonatoröffnung
- 3
- Schallabsorptionselement
- 4
- strömungsdichte Schicht
- 5
- strömungsdichte Oberfläche (bspw. Trag- oder Konstruktionsschicht)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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