DE102019106685A1

DE102019106685A1 - Schallabsorber mit einem Helmholtz-Resonator

Info

Publication number: DE102019106685A1
Application number: DE102019106685.9A
Authority: DE
Inventors: Hannah Hoppen; Felix Langfeldt; Wolfgang Gleine
Original assignee: Hochschule fur Angewandte Wss Hamburg; Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Hamburg
Current assignee: Hochschule fur Angewandte Wss Hamburg; Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Hamburg
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2019-03-15
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2039-03-16
Also published as: DE102019106685B4

Abstract

Schallabsorber mit einem Helmholtz-Resonator, der ein Volumen und eine Öffnung aufweist, wobei an der Öffnung ein Biegebalken angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber mit einem Helmholtz-Resonator, der ein Volumen und eine Öffnung aufweist. Ein in der Öffnung befindliches Fluidvolumen weist eine Masse auf und kann eine Schwingung ausführen, wobei das abgeschlossene, an die Öffnung angrenzende Volumen als Feder wirkt. In einem vereinfachten physikalischen Modell kann ein Helmholtz-Resonator daher als FederMasse-System verstanden werden. Die Resonanzfrequenz eines Helmholtz-Resonators hängt dabei von dem Querschnitt der Öffnung, der Länge der Öffnung, der Größe des Volumens sowie von den Eigenschaften des Fluids ab. Helmholtz-Resonatoren werden oft für die Schallisolation im tiefen Frequenzbereich eingesetzt. Häufig werden Helmholtz-Resonatoren auch als Seitenarm in Rohren oder Leitungen verbaut, um die Schallausbreitung entlang der Rohre zu dämpfen. Eine weitere häufige Anwendung finden Helmholtz-Resonatoren als Absorber in der Raumakustik. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendung auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Modifikationen von Helmholtz-Resonatoren bekannt, die deren Anwendung auf ein weiteres oder mehrere weitere Frequenzbänder erweitern. Beispielsweise ist aus den Fachartikeln „Dual Helmholtz resonator‟ von M. B. Xu et al, Applied Acoustics 71 (2010), 822-829 und „Experimental investigation of the sound absorption performance of compartmented Helmholtz resonators‟ von S. K. Tang et al, Applied Acoustics 73 (2012), 969-976 bekannt, zwei Helmholtz-Resonatoren hintereinander anzuordnen und auf diese Weise zwei unterschiedliche Resonanzfrequenzen zu erhalten. Aus dem Fachartikel „A microstructure material design for low frequency sound absorption" von T. Dupont et al, Applied Acoustics 136 (2018), 86-93‟ ist eine Reihenschaltung einer Vielzahl von Helmholtz-Resonatoren bekannt, die als Pancake-Resonator bezeichnet wird. Aus dem Fachartikel „Coupled Helmholtz Resonators for Acoustic Attenuation‟ von S. Griffin et al, Journal of Vibration and Acoustics 123 (2001), 11-17 ist eine Kopplung zweier Helmholtz-Resonatoren mithilfe einer zwischen den beiden Volumina angeordneten Membran bekannt. Bei einer vergleichbaren Lösung aus dem Fachartikel „Extension of the frequency range of resonant sound absorbers using two degree-of-freedom Helmholtz-based resonators with a flexible panel‟ von Sanada et al, Applied Acoustics 74 (2013), 509-516 wird ein Volumen eines Helmholtz-Resonators durch eine flexible Platte unterteilt, was ebenfalls zu einer zweiten Resonanzfrequenz führt. Aus den Fachartikeln „Modeling and Experimental Investigation of a Helmholtz Resonator With a Flexible Plate‟ von S. S. Nudehi et al, Journal of Vibration and Acoustics 135 (2014), 041102-1-041102-6 und „Optimal Design of a Helmholtz Resonator With a Flexible End Plate‟ von M. H. Kurdi et al, Journal of Vibration and Acoustics 136 (2014), 031004-1 - 031004-8 sind Helmholtz-Resonatoren mit einer flexiblen Endplatte bekannt. Schließlich stellt der Fachartikel „A slim subwavelength absorber based on coupled microslits‟ von H. Zhao et al, Applied Acoustics 142 (20128), 11-17 ein Konzept vor, bei dem zwei Mikroschlitze über benachbarten, getrennten Volumina für zwei unterschiedliche Resonanzfrequenzen sorgen.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Schallabsorber mit einem Helmholtz-Resonator zur Verfügung zu stellen, der ein verbessertes Absorptionsverhalten aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Schallabsorber mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Schallabsorber hat einen Helmholtz-Resonator, der ein Volumen und eine Öffnung aufweist, und einen an der Öffnung angeordneten Biegebalken.
Bei dem Volumen handelt es sich um ein bis auf die Öffnung im Wesentlichen abgeschlossenes Volumen, das mit einem Fluid gefüllt ist, insbesondere mit Luft. Die Öffnung kann einteilig oder mehrteilig sein und eine beliebige Geometrie aufweisen. Für das Schwingungsverhalten des Helmholtz-Resonators maßgeblich sind die Geometrie der Öffnung (insbesondere die Querschnittsfläche der gesamten Öffnung und deren Länge) und die Größe des Volumens in Verbindung mit den Eigenschaften des Fluids. Wie üblich können die Abmessungen des Helmholtz-Resonators klein gegenüber den zu absorbierten Wellenlängen gewählt werden, sodass die Druckamplitude innerhalb des Volumens räumlich als näherungsweise konstant angenommen werden kann.
Der Biegebalken stellt ein weiteres, schwingungsfähiges System dar. Er kann eine Biegeschwingung ausführen, die wesentlich von der Geometrie des Biegebalkens und von dessen Materialeigenschaften bestimmt ist. Der Biegebalken kann ein freies Ende und ein festes Ende aufweisen aber auch, bei einer Fixierung zweier Enden des Biegebalkens, zwei feste Enden und einen schwingungsfähigen mittleren Abschnitt. Mindestens eine Seite des Biegebalkens kann an die Öffnung angrenzen. Der gesamte Biegebalken oder ein Abschnitt davon kann in der Öffnung und/oder in einer Ebene der Öffnung angeordnet sein. Der Biegebalken kann so angeordnet sein, dass die Richtung seiner Auslenkung/Schwingung im Wesentlichen mit einer Längsrichtung der Öffnung zusammenfällt, also mit derjenigen Richtung, in der die in der Öffnung befindliche Fluidmasse in Schwingung versetzt werden kann.
Der Helmholtz-Resonator kann grundsätzlich eine beliebige Geometrie aufweisen, wobei sein Volumen von einer das gesamte Volumen bis auf die Öffnung umschließenden Wandung umgrenzt sein kann. Die Öffnung kann in einer Deckfläche des Helmholtz-Resonators angeordnet sein, die beispielsweise eben ausgebildet sein kann.
Bei der Erfindung ist der Biegebalken, insbesondere ein schwingungsfähiger Abschnitt davon, an der Öffnung des Helmholtz-Resonators angeordnet. Dadurch kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen den beiden schwingungsfähigen Elementen des Schallabsorbers, nämlich zwischen einer in der Öffnung befindlichen, schwingenden Fluidsäule einerseits und dem Biegebalken andererseits. Diese Wechselwirkung kann durch viskose Reibungseffekte im Bereich der Öffnung des Helmholtz-Resonators hervorgerufen werden. Eine weitere Wechselwirkung zwischen den beiden schwingungsfähigen Systemen kann dadurch entstehen, dass die Schwingung beider Systeme durch Verdrängung von Fluid einen Einfluss auf den Druck in dem Volumen ausüben.
Durch die Ausstattung des Helmholtz-Resonators mit dem Biegebalken und die geschilderte Wechselwirkung zwischen den beiden, schwingungsfähigen Systemen wird das Absorptionsverhalten des Schallabsorbers verbessert. Je nach Abstimmung der beiden Systeme aufeinander ist insbesondere eine breitbandigere Schallabsorption möglich. Dies gelingt mit geringem konstruktivem Aufwand und ohne nennenswerte Vergrößerung des erforderlichen Bauraums oder des Gewichts des Schallabsorbers.
In einer Ausgestaltung weist der Helmholtz-Resonator unter Normalbedingungen eine Resonanzfrequenz ω_HR auf und der Biegebalken im Vakuum eine Eigenfrequenz ω_CL, wobei das Verhältnis der beiden Frequenzen ω_CL/ω_HR im Bereich von 0,5 bis 2,0 liegt. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der beiden Frequenzen im Bereich von 1/√2 bis √2. Mit der Resonanzfrequenz ω_HR des Helmholtz-Resonators unter Normalbedingungen ist die Resonanzfrequenz des Helmholtz-Resonators ohne Berücksichtigung der Biegeschwingung gemeint. Experimentell kann sie bei einer mechanischen Fixierung des Biegebalkens ermittelt werden. Die Normalbedingungen beziehen sich auf eine Füllung des Volumens des Helmholtz-Resonators mit dem für den Betrieb des Schallabsorbers vorgesehenen Fluid, insbesondere mit Luft, bei Standarddruck und -temperatur (20 °C und 101325 Pa). Mit der Eigenfrequenz ω_CL ist stets die niedrigste Eigenfrequenz des Biegebalkens gemeint. Die Eigenfrequenz ω_CL des Biegebalkens bezieht sich auf das Vakuum, berücksichtigt also keine Dämpfung durch das den Biegebalken im Betrieb umgebende Fluid und auch nicht die erläuterte Wechselwirkung mit dem Helmholtz-Resonator. Die Eigenfrequenz ω_CL des Biegebalkens kann experimentell im Vakuum oder auch rechnerisch ermittelt werden. In jedem Fall führt die Einhaltung des genannten Verhältnisses zwischen den beiden Frequenzen zu besonders vorteilhaften Absorptionseigenschaften des Schallabsorbers mit einer relativ breitbandigen Absorption.
In einer Ausgestaltung weist der Helmholtz-Resonator eine Wandung auf, die das Volumen abschließt und in der die Öffnung angeordnet ist, wobei der Biegebalken von einem Teil der Wandung gebildet ist. Die Wandung kann beispielsweise eine Deckfläche, insbesondere eine ebene Deckfläche des Helmholtz-Resonators sein. Diese Lösung ist konstruktiv besonders einfach.
In einer Ausgestaltung weist die Öffnung einen Schlitz oder mehrere Schlitze auf. Die Breite und Länge des Schlitzes bzw. die Breiten und Längen sämtlicher Schlitze bestimmen den Öffnungsquerschnitt, die der Materialstärke entsprechende Höhe der Schlitze bestimmt die „Halslänge“ des Helmholtz-Resonators. Eine Abstimmung der Resonanzfrequenz ω_HR des Helmholtz-Resonators ist durch geeignete Wahl der Geometrie des Schlitzes bzw. der Schlitze einfach möglich.
In einer Ausgestaltung ist mindestens einer der Schlitze mäanderförmig ausgebildet. Dies führt zu einer Vergrößerung der den Schlitz bzw. die Schlitze umrandenden Flächen, was mit einer Vergrößerung der viskosen Kopplung/Dämpfung einhergeht. Durch einen mäanderförmigen Schlitz kann das Absorptionsvermögen des Schallabsorbers darum weiter verbessert werden.
In einer Ausgestaltung ist die Öffnung U-förmig ausgebildet. Der Biegebalken kann innerhalb des Us angeordnet sein, also an drei Seiten an die Öffnung angrenzen. Wird der Biegebalken von einem verbleibenden Teil einer Wandung, in dem die U-förmige Öffnung ausgebildet ist, ausgebildet, wird durch die U-förmige Öffnung zugleich eine sinnvolle Form für den Biegebalken vorgegeben.
In einer Ausgestaltung weist der Biegebalken eine Einschnürung auf. Grundsätzlich kann der Biegebalken einen über seine gesamte Länge gleichmäßigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des Biegebalkens kann über seine Länge jedoch auch variieren. Beispielsweise kann nahe eines festen Endes des Biegebalkens die Materialstärke des Biegebalkens durch eine Aussparung verringert sein oder die Breite des Biegebalkens kann durch eine in der Ebene des Biegebalkens angeordnete Aussparung verringert sein. Durch jede dieser Maßnahmen oder eine sonstige Einschnürung verringert sich die Steifigkeit des Biegebalkens, was eine Abstimmung der Eigenfrequenz des Biegebalkens ermöglicht.
In einer Ausgestaltung weist der Schallabsorber einen weiteren Biegebalken auf, der ebenfalls an der Öffnung angeordnet ist. Ebenfalls möglichst ist eine Verwendung von mehr als zwei Biegebalken. Alle Biegebalken können an eine einzige, einteilige Öffnung angrenzen. Im Falle einer mehrteiligen Öffnung können die Biegebalken an unterschiedliche Öffnungsteile angrenzen, beispielsweise kann jeder Biegebalken an genau einen, ihm zugeordneten Öffnungsteil angrenzen. Die Verwendung eines weiteren Biegebalkens bietet zusätzlichen Spielraum bei der Abstimmung des Absorptionsverhaltens des Schallabsorbers, z.B. durch Einstellung mehrerer verschiedener Balkeneigenfrequenzen.
In einer Ausgestaltung ist ein festes Ende des weiteren Biegebalkens an einem freien Ende des Biegebalkens befestigt. In diesem Fall sind die Schwingungen des Biegebalkens und des weiteren Biegebalkens nicht nur über das umgebende Fluid aneinander gekoppelt, sondern zusätzlich durch die Befestigung des weiteren Biegebalkens an einem Abschnitt des Biegebalkens, der eine Schwingungsamplitude aufweist. Durch diese Maßnahme können besonders niedrige Eigenfrequenzen erreicht werden.
In einer Ausgestaltung sind der weitere Biegebalken und der Biegebalken in einer Ebene angeordnet, wobei das freie Ende des Biegebalkens und ein freies Ende des weiteren Biegebalkens in entgegengesetzte Richtungen weisen. Alternativ können Biegebalken und weiterer Biegebalken auch derart benachbart zueinander angeordnet werden, dass ihre beiden freien Enden in dieselbe Richtung weisen. Beide Varianten bieten zusätzlichen Spielraum für die Anpassung des Absorptionsverhaltens des Schallabsorbers.
In einer Ausgestaltung ist an dem Biegebalken und/oder an dem weiteren Biegebalken eine Masse befestigt. Die Befestigung der Masse erfolgt jeweils an einem Abschnitt des Biegebalkens bzw. des weiteren Biegebalkens, der eine Schwingungsamplitude aufweist, und führt zu einer Verringerung der Eigenfrequenz.
In einer Ausgestaltung weist der Biegebalken und/oder der weitere Biegebalken eine Perforation auf. Das durch die Perforation strömende Fluid führt zu einer zusätzlichen Dämpfung der Biegeschwingung. Außerdem trägt der Öffnungsquerschnitt der Perforation zum Gesamtquerschnitt der Öffnung des Helmholtz-Resonators bei. Die Wechselwirkung zwischen den beiden schwingungsfähigen Systemen kann dadurch erhöht werden.
In einer Ausgestaltung besteht eine Wandung des Helmholtz-Resonators und/oder der Biegebalken aus einem geschlossenporigen Schaum. Beispielsweise kann Polymethacrylimid verwendet werden. Ein geschlossenporiger Schaum weist besonders günstige akustische Eigenschaften auf und ist zur Herstellung eines Biegebalkens mit einer Eigenfrequenz im gewünschten Bereich geeignet. Gleichzeitig zeichnet er sich durch ein besonders geringes Gewicht aus.
In einer Ausgestaltung ist der Helmholtz-Resonator quaderförmig. Grundsätzlich kann der Helmholtz-Resonator eine beliebige Geometrie aufweisen. In Quaderform kann der zur Verfügung stehende Bauraum jedoch besonders gut ausgenutzt werden, insbesondere wenn eine Vielzahl von Schallabsorbern mit jeweils einem Helmholtz-Resonator benachbart zueinander angeordnet werden sollen, beispielsweise zur Schallisolation einer größeren Wand.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Schallabsorber in einer perspektivischen Darstellung,
2 ein Diagramm zum Schalldämmungsverhalten des Schallabsorbers aus 1,
3 einen weiteren Schallabsorber in einer perspektivischen Darstellung,
4 in den Teilen a) bis f) Draufsichten auf weitere Schallabsorber mit unterschiedlich ausgestalteten Öffnungen und Biegebalken.

Der Schallabsorber 10 aus 1 weist einen Helmholtz-Resonator mit einem quaderförmigen Gehäuse 12 auf, das ein Fluidvolumen abschließt. Eine Deckfläche 14 des Gehäuses 12 besteht aus einem geschlossenporigen Schaum mit einer Materialstärke von etwa 5 mm. Breite, Länge und Höhe des von dem Gehäuse 12 eingeschlossenen Volumens des Helmholtz-Resonators betragen im dargestellten Beispiel 65 mm, 75 mm bzw. 35 mm. In der Deckfläche 14 ist eine Öffnung 16 in Form eines U-förmigen Schlitzes mit einer Breite von etwa 2 mm ausgebildet.
Innerhalb der Öffnung 16 befindet sich ein Biegebalken 18, der aus demselben Material besteht wie die Deckfläche 14 und der an seinem festen Ende 20 in die geschlossene Deckfläche 14 übergeht. Das freie Ende 22 des Biegebalkens 18 ist in der Basis des U-förmigen Öffnung 16 angeordnet. Somit grenzen drei seitliche Begrenzungsflächen des Biegebalkens 18 unmittelbar an die Öffnung 16 an.
Unter Normalbedingungen beträgt die Resonanzfrequenz des Helmholtz-Resonators, die sich im Wesentlichen aus der Materialstärke der Deckfläche 14 und dem Querschnitt der Öffnung 16 sowie dem von dem Gehäuse 12 eingeschlossenen Volumen ergibt, etwa 580 Hz. Diese Angabe bezieht sich auf eine isolierte Betrachtung des Helmholtz-Resonators, also ohne Berücksichtigung der Biegeschwingung des Biegebalkens 18. Experimentell kann sie durch eine Fixierung des Biegebalkens 18 ermittelt werden.
Die Eigenfrequenz des Biegebalkens 18 ergibt sich im Wesentlichen aus der Geometrie und den Materialeigenschaften des Biegebalkens 18. Sie kann rechnerisch oder experimentell im Vakuum ermittelt werden. Bevorzugt wird die Eigenfrequenz des Biegebalkens 18 so gewählt, dass sie sich um ein gewisses Maß von der Resonanzfrequenz des Helmholtz-Resonators unterscheidet.
2 zeigt das Ergebnis eines Experiments, bei dem der Schallabsorber 10 aus 1 in ein Impedanzrohr eingebaut wurde. Auf einer Seite des Impedanzrohrs wurde eine Schallwelle mit variierender Frequenz eingekoppelt. Auf der anderen Seite wurde die transmittierte Schallintensität gemessen. Dargestellt ist das aus dem Verhältnis von Eingangs- und Ausgangsintensitäten berechnete Schalldämmmaß R in dB, aufgetragen über die Frequenz f.
Die erste Kurve 24 wurde mit einem mechanisch fixierten Biegebalken 18 gemessen. Man erkennt ein einzelnes Maximum des Schalldämmmaßes R bei der Resonanzfrequenz des Helmholtz-Resonators von etwa 580 Hz.
Die zweite Kurve 26 wurde mit frei schwingendem Biegebalken 18 gemessen. Es ergeben sich nunmehr zwei ausgeprägte Maxima des Schalldämmmaßes R, nämlich ein erstes Maximum bei einer Frequenz von etwa 520 Hz und ein zweites Maximum bei einer Frequenz von etwa 740 Hz. Insgesamt wurde das Schalldämmungsverhalten des Schallabsorbers durch den Biegebalken 18 also wesentlich verändert. Insbesondere wird eine insgesamt breitbandigere Schalldämmung erzielt.
Die dritte Kurve 27 wurde mit einer verschlossenen Öffnung des Helmholtz-Resonators gemessen. In diesem Fall ist keine Resonanz mehr erkennbar.
3 zeigt einen weiteren Schallabsorber 10, dessen Gehäuse 12 nicht quaderförmig, sondern kreiszylindrisch ausgebildet ist. Die in der ebenfalls ebenen Deckfläche 14 angeordnete Öffnung umfasst zwei Öffnungsteile 16a und 16b, jeweils in Form eines U-förmigen Schlitzes. Der Gesamtquerschnitt dieser Öffnung bestimmt das Resonanzverhalten des Helmholtz-Resonators. An jedem der beiden Öffnungsteile 16a, 16b ist ein Biegebalken 18a bzw. 18b angeordnet. Die beiden Biegebalken 18a, 18b weisen unterschiedliche Längen auf, wodurch sich geringfügig unterschiedliche Eigenfrequenzen ergeben. Wie aus der 3 unmittelbar erkennbar, weisen die beiden freien Enden der Biegebalken 18a, 18b in entgegengesetzte Richtungen.
4 a) zeigt eine Draufsicht auf eine rechteckige Deckfläche 14 eines Schallabsorbers 10. Die Öffnung 16 in der Deckfläche 14 ist von einem gekrümmt ausgebildeten Schlitz gebildet, der einen etwa tropfenförmigen Biegebalken 18 umschließt. Der Biegebalken 18 weist nahe seinem festen Ende 20 eine Einschnürung 28 auf. Der von dem festen Ende 20 abgewandte Teil des Biegebalkens 18 ist jenseits der Einschnürung 28 annähernd kreisförmig ausgebildet.
4 b) zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Deckfläche 14, die eine zweiteilige Öffnung aufweist. Ein erster Teil 16a der Öffnung ist ähnlich ausgebildet wie die Öffnung 16 des Beispiels der 4a und umschließt einen Biegebalken 18a. Innerhalb des annähernd kreisförmigen Abschnitts des Biegebalkens 18a ist ein weiterer Teil 16b der Öffnung angeordnet, der ebenfalls von einem gekrümmten Schlitz gebildet ist. Dadurch wird ein weiterer Biegebalken 18b ausgebildet, dessen festes Ende etwa am freien Ende des Biegebalkens 18a befestigt ist bzw. dort in das Material des Biegebalkens 18a übergeht. Der weitere Biegebalken 18b ist ebenfalls etwa tropfenförmig ausgebildet, wobei sein freies Ende in entgegengesetzter Richtung des freien Endes des Biegebalkens 18a ausgerichtet ist. Zusätzlich ist an dem weiteren Biegebalken 18b nahe seinem freien Ende eine Masse 30 befestigt.
4 c) gleicht hinsichtlich der beiden Öffnungsteile 16a und 16b und Biegebalken 18a und 18 b dem Beispiel der 4b, weist jedoch innerhalb des im wesentlichen kreisförmigen Abschnitts des weiteren Biegebalkens 18b noch einen weiteren Öffnungsteil 16c auf, der seinerseits einen dritten Biegebalken 18c mit einer daran befestigten Masse 30 ausbildet.
4 d) zeigt eine weitere Draufsicht auf eine Deckfläche 14 mit einem einzigen Biegebalken 18. Die den Biegebalken 18 umgrenzende Öffnung 16 ist abschnittsweise mäanderförmig ausgebildet. Sie besteht aus einem Schlitz, der insgesamt U-förmig ist und an drei Seiten an den Biegebalken 18 angrenzt.
4 e) zeigt eine Draufsicht auf eine Deckfläche 14, die vier Biegebalken 18a, 18b, 18c und 18d aufweist. Jeder der Biegebalken 18a, 18b, 18c und 18d weist eine gleichmäßige Breite auf. Die vier Biegebalken 18a, 18b, 18c und 18d unterscheiden sich jedoch in ihrer Länge. Gebildet werden sie durch eine einzige Öffnung 16. Die vier Biegebalken 18a, 18b, 18c und 18d weisen mit ihren jeweiligen freien Enden in dieselbe Richtung und sie sind unmittelbar benachbart angeordnet, wobei zwischen je zwei der Biegebalken 18a, 18b, 18c und 18d jeweils ein zu der Öffnung 16 zählender Schlitz ausgebildet ist.
Die Deckfläche 14 des Schallabsorbers aus 4 f) weist eine einzige Öffnung 16 auf, die aus einer Vielzahl von ineinander übergehenden Schlitzen besteht. Auf diese Weise werden insgesamt sechs Biegebalken 18a bis 18f ausgebildet. Sämtliche Biegebalken 18a bis 18f grenzen an jeweils drei Seiten unmittelbar an die Öffnung 16 an. Teilweise sind die Biegebalken 18a bis 18f so angeordnet, dass ihre freien Enden unmittelbar einander gegenüber liegen.
Bezugszeichenliste

10: Schallabsorber
12: Gehäuse
14: Deckfläche
16: Öffnung
16a-c: Öffnungsteil
18: Biegebalken
18a-f: Biegebalken/weiterer Biegebalken
20: festes Ende
22: freies Ende
24: erste Kurve
26: zweite Kurve
27: dritte Kurve
28: Einschnürung
30: Masse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Dual Helmholtz resonator‟ von M. B. Xu et al, Applied Acoustics 71 (2010), 822-829 [0002]
„Experimental investigation of the sound absorption performance of compartmented Helmholtz resonators‟ von S. K. Tang et al, Applied Acoustics 73 (2012), 969-976 [0002]
„A microstructure material design for low frequency sound absorption" von T. Dupont et al, Applied Acoustics 136 (2018), 86-93‟ [0002]
„Coupled Helmholtz Resonators for Acoustic Attenuation‟ von S. Griffin et al, Journal of Vibration and Acoustics 123 (2001), 11-17 [0002]
„Extension of the frequency range of resonant sound absorbers using two degree-of-freedom Helmholtz-based resonators with a flexible panel‟ von Sanada et al, Applied Acoustics 74 (2013), 509-516 [0002]
„Modeling and Experimental Investigation of a Helmholtz Resonator With a Flexible Plate‟ von S. S. Nudehi et al, Journal of Vibration and Acoustics 135 (2014), 041102-1-041102-6 [0002]
„Optimal Design of a Helmholtz Resonator With a Flexible End Plate‟ von M. H. Kurdi et al, Journal of Vibration and Acoustics 136 (2014), 031004-1 - 031004-8 [0002]
„A slim subwavelength absorber based on coupled microslits‟ von H. Zhao et al, Applied Acoustics 142 (20128), 11-17 [0002]

Claims

Schallabsorber (10) mit einem Helmholtz-Resonator, der ein Volumen und eine Öffnung (16) aufweist, gekennzeichnet durch einen an der Öffnung (16) angeordneten Biegebalken (18).
Schallabsorber (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Helmholtz-Resonator unter Normalbedingungen eine Resonanzfrequenz ω_HR aufweist und der Biegebalken (18) im Vakuum eine Eigenfrequenz ω_CL, wobei das Verhältnis der beiden Frequenzen ω_CL/ω_HR im Bereich von 0,5 bis 2,0 liegt.
Schallabsorber (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Helmholtz-Resonator eine Wandung aufweist, die das Volumen abschließt und in der die Öffnung (16) angeordnet ist, wobei der Biegebalken (18) von einem Teil der Wandung gebildet ist.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (16) einen Schlitz oder mehrere Schlitze aufweist.
Schallabsorber (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Schlitze mäanderförmig ausgebildet ist.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (16) U-förmig ausgebildet ist.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebalken (18) eine Einschnürung (28) aufweist.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen weiteren Biegebalken (18b), der ebenfalls an der Öffnung (16) angeordnet ist.
Schallabsorber (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein festes Ende des weiteren Biegebalkens (18b) an einem freien Ende des Biegebalkens (18a) befestigt ist.
Schallabsorber (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Biegebalken (18b) und der Biegebalken (18a) in einer Ebene angeordnet sind, wobei das freie Ende des Biegebalkens (18a) und ein freies Ende des weiteren Biegebalkens (18b) in entgegengesetzte Richtungen weisen.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Biegebalken (18, 18a) und/oder an dem weiteren Biegebalken (18a-18f) eine Masse (30) befestigt ist.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebalken (18, 18a) und/oder der weitere Biegebalken (18a-18f) eine Perforation aufweist.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung des Helmholtz-Resonators und/oder der Biegebalken (18, 18a bis 18f) aus einem geschlossenporigen Schaum besteht.
Schallabsorber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Helmholtz-Resonator quaderförmig ist.