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Schalldämpfer Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, bei dem
die Luftführung durch denselben in einem oder mehreren Kanälen erfolgt und zwischen
diesen Kanälen und/oder zwischen jeweils einem Kanal und äußeren Begrenzungsflächen
des Schalldämpfers abgeschlossene Hohlräume angeordnet sind, die jeweils durch eine
Öffnung mit den Kanälen verbunden und als Hohlraumresonatoren wirksam sind.
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Derartige Schalldämpfer werden zur Schalldämpfung in Luftleitungen
von Klimaanlagen, in Abgasleitungen und in Belüftungsöffnungen lärmerfüllter Räume
verwendet. Als Schalldämpfer sind Anordnungen bekannt, welche entweder auf dem Prinzip
der Reflexionsdämpfung oder der nicht abgestimmten Absorptionsdämpfung oder der
abgestimmten Resonanzabsorptionsdämpfung beruhen. Außerdem sind sogenannte Relaxationsdämpfer
bekanntgeworden.
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Schalldämpfer nach dem Prinzip der Reflexionsdämpfung bestehen im
wesentlichen aus hintereinandergeschalteten Rohrabschnitten mit verschiedenem Durchmesser.
Hierbei treten durch die Querschnittsänderungen im Rohr Schallreflexionen auf, so
daß der Schalldurchgang behindert wird.
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Schalldämpfer nach dem Prinzip der nicht abgestimmten Absorptionsdämpfung
enthalten Luftdurchtrittsöffnungen, welche meist allseitig mit porösen Schallschluckmaterialien
ausgekleidet sind, in denen der Schall durch Reibung absorbiert wird. Die Wirksamkeit
dieser Schallschluckmaterialien wird bisweilen durch gekrümmte oder geknickte Kanalführung
im Schalldämpfer erhöht. Das Schallschluckmaterial, welches meist aus faserigen
Stoffen besteht, wird aus mechanischen Gründen mit gelochten Blechen oder anderen
schalldurchlässigen Schutzvorrichtungen abgedeckt.
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Als abgestimmte Resonanzabsorptionsschalldämpfer sind zwei Ausführungsarten
bekanntgeworden, und zwar erstens der Resonanzabsorptionsdämpfer mit Abzweigresonator
und zweitens der Resonanzabsorptionsdämpfer mit Kammern optimalen Eingangswiderstandes.
Der Resonanzdämpfer mit Abzweigresonator hat nahezu das gleiche Aussehen wie der
nicht abgestimmte Absorptionsdämpfer, dessen Kanalwände mit Lochblechen und Schallschluckmaterial
ausgekleidet sind. Beim Resonanzdämpfer mit Abzweigresonator ist lediglich die Lochzahl
der Abdeckbleche oder -platten so bemessen, daß sich aus Lochzahl und Luftraum hinter
den Lochplatten eine Resonanzfrequenz errechnet, welche eine Schalldämpfung in einem
bestimmten, begrenzten Frequenzbereich verursacht. Der Resonanzabsorptionsdämpfer
mit Kammern optimalen Eingangswiderstandes enthält senkrecht zur Kanalachse angeordnete
schmale Kammern, deren Tiefe etwa ein Viertel derjenigen Wellenlänge beträgt, welche
vorzugsweise absorbiert werden soll. Die Kammern sind mit porösem Schallschluckmaterial
von so geringem Strömungswiderstand ausgefüllt, daß sich ein für den Schalleintritt
in diese Kammern optimaler Eingangswiderstand (Verhältnis von Schalldruck zu Schallschnelle
senkrecht zum Eingang) einstellt. Es sind auch Resonanzschalldämpfer ohne Füllmaterial
in den Kammern bekanntgeworden, bei denen zwischen dem Luftkanal und der äußeren
Wand abgeschlossene Hohlräume angeordnet sind, die durch eine Öffnung mit dem Kanal
verbunden sind.
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Im Relaxationsschalldämpfer sind senkrecht zur Kanalachse Kammern
angeordnet, welche zum Kanal hin mit porösen Platten relativ hohen Strömungswiderstandes
abgeschlossen sind. Die porösen Platten werden hierbei oft zusammen mit den Kammerbegrenzungsflächen
als starre Baueinheit ausgeführt. Bei den Relaxationsdämpfern ergibt sich infolge
der Relaxation (Phasenunterschied zwischen Druck und Verformung) eine Schallumlenkung
in die Kammern hinein und somit eine Absorption in der porösen Verschlußplatte.
Je tiefer die Kammern sind und je größer der Strömungswiderstand der Verschlußplatte
ist, desto tiefere Frequenzen unterliegen der Absorption.
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Die meisten Maschinengeräusche, welche durch Anwendung von Schalldämpfern
in der Praxis absorbiert werden sollen, erstrecken sich über einen Bereich tiefer
Frequenzen. Insbesondere Lüftungsmaschinen besitzen meist Geräuschspitzen unterhalb
500 Hz. Je tiefer die zu absorbierende Frequenz sein soll, desto größer muß das
Volumen bei allen bekanntgewordenen Schalldämpfern sein. Poröse Schallschluckstoffe
absorbieren
bei .den bekannten Anordnungen tiefe Frequenzen nur in großen Schichtdicken. Alle
bekannten Resonatoranordnungen wie auch Relaxationsanordnungen absorbieren tiefe
Frequenzen nur bei Anwendung großer Volumina. Oft ist deshalb für den Einbau geeigneter
Schalldämpfer nicht genügend Raum vorhanden oder Gewicht und Kosten sind erheblich.
Es läßt sich ein Resonanzschalldämpfer wirkungsvoll gestalten, wenn man ihn dem
Geräuschspektrum möglichst genau anpaßt.
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Erfindungsgemäß sind die Hohlräume mit dem Volumen V und die vorzugsweise
kreisrunden öffnungen mit dem Radius R und der Öffnungslänge t so bemessen, daß
Hohlraumresonatoren mit einer Resonanzfrequenz
innerhalb des Hörbereiches entstehen.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigt F i g. 1 einen Schalldämpfer mit zwei gekrümmten Luftdurchtrittskanälen, F
i g. 2 einen Schalldämpfer mit zwei geknickten Luftdurchtrittskanälen, F i g. 3
einen Schalldämpfer, bei dem die Kanalwände mit Schallschluckstoffen ausgekleidet
sind, F i g. 4 einen Schalldämpfer mit zwei abgewinkelten Luftdurchtrittskanälen,
F i g. 5 einen Schalldämpfer mit überkreuzten Luftdurchtrittskanälen und F i g.
6 einen Schalldämpfer mit einem besonderen Hohlraum, in den die Luftdurchtrittskanäle
münden. In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schalldämpfers nach der
Erfindung angegeben. Die F i g. 1 zeigt einen Schalldämpfer mit zwei gekrümmten
Luftdurchtrittskanälen 1. Zwischen den beiden Kanälen und jeweils zwischen Kanal
und äußeren Begrenzungswänden 2 des Schalldämpfers sind Hohlräume 3 angeordnet,
welche durch öffnungen 4 mit den Kanälen verbunden sind. Die Hohlräume werden nach
der vorstehend angegebenen Formel berechnet, so daß Hohlraumresonatoren mit einer
Resonanzfrequenz innerhalb des Hörbereiches entstehen.
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Zur Erweiterung des Dämpfungsbereiches auf größere Frequenzbereiche
werden erfindungsgemäß die Hohlräume 3, vorzugsweise auf der dem Loch gegenüberliegenden
Wand des Hohlraumes, mit porösem Schallschluckstoff ausgekleidet. Zur Erhöhung des
Schallschluckgrades der Resonatoren werden die Ränder der Öffnungen 4 rauh ausgebildet
oder mit einer porösen Schallschluckschicht oder einer porösen bzw. nicht porösen
schalldurchlässigen Folie abgeschlossen.
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Die F i g. 2 zeigt beispielsweise einen Schalldämpfer gemäß der Erfindung
mit geknickten Luftdurchtrittskanälen 1, dessen Hohlräume 3 und dessen Hohlraumöffnungen
4 nach der vorgenannten Formel für die Frequenz fo derart bemessen sind, daß die
Resonanzfrequenzen der Hohlräume sich überlappend einen breiten Schluckbereich ergeben.
Zur Variation der Lochlängen sind bei manchen Hohlraumöffnungen auf die Innenwand
des Hohlraumes durchbohrte Klötzchen 5 aufgesetzt, durch welche die Löcher verlängert
werden. Die Innenwände der Hohlräume 3 sind teilweise mit porösem Schluckstoff 6
belegt.
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Die Hohlraumöffnungen sind erfindungsgemäß nahe an der Knickstelle
oder an der Stelle der größten Krümmung der Kanäle angebracht. Dadurch ergibt sich
eine besonders gute akustische Ankopplung der Hohlraumresonatoren an den Kanal.
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Die F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausf ührungsbeispiel des Schalldämpfers,
bei dem die Kanalwände zur Erhöhung der Dämpfung auch bei höheren Frequenzen zusätzlich
mit porösen, abriebfesten Schallschluckstoffen 6 ausgekleidet sind. Dabei kann der
Schallschluckstoff die Resonatoröffnungen verdecken oder auch vor den Öffnungen
ausgeschnitten sein.
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Es gibt bei der Anwendung von Schalldämpfern praktische Fälle, bei
denen die Luft unmittelbar hinter dem Schalldämpfer in zwei oder mehreren getrennt
verlaufenden Kanälen zu verschiedenen Verbraucherstellen weitergeführt wird oder
auch wie z. B. bei schallgedämpften Rückkühlwerken oder Abgasschalldämpfern unmittelbar
aus zwei oder mehreren Kanälen ins Freie austritt. Für solche Anordnungen ist der
neue Schalldämpfer besonders gut geeignet, weil sich dabei zahlreiche Hohlräume
nach der Erfindung anordnen lassen, so daß eine hohe Schalldämpfung bei kleinen
Abmessungen erreicht wird.
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Die F i g. 4 zeigt ein Beispiel eines derart ausgebildeten Schalldämpfers.
Hierbei tritt die Luft in die beiden zunächst wie üblich parallel verlaufenden Kanalabschnitte
ein und wird dann durch die abgewinkelten Kanäle 1 in zwei entgegengesetzten Richtungen
weitergeführt. Zwischen den Kanälen sowie zwischen jeweils einem Kanal und den äußeren
Begrenzungswänden 2 des quaderförmigen Schalldämpfers sind Hohlräume 3 angeordnet,
welche durch Öffnungen 4 verschiedenen Durchmessers und/ oder verschiedener Öffnungslänge
mit den Kanälen verbunden sind. Die Innenwandung der Kanäle und die Innenwand der
Hohlräume können auch bei dieser Ausführung mit porösem Schallschluckstoff belegt
werden. Zur Erleichterung des Einbaues oder Transportes kann der Schalldämpfer längs
einer Symmetrielinie 8 aufgetrennt werden.
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In Fortführung des Erfindungsgedankens werden die neuen Schalldämpfer
auch mit überkreuzten Kanälen ausgebildet. Durch die Überkreuzung der Kanäle ergibt
sich eine akustische Ausnutzung sämtlicher vorhandener Hohlräume für beide Kanäle,
weil dabei alle Hohlraumöffnungen mit beiden Kanälen in Verbindungen stehen.
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Die F i g. 5 zeigt eine derartige Ausführung mit zwei sich überkreuzenden
Kanälen 1 und mit Hohlräumen 3, welche durch ihre Öffnungen 4 akustisch mit beiden
Kanälen gekoppelt sind.
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Eine erfindungsgemäß weiterhin verbesserte Ankopplung der Resonatorhohlräume
und somit eine weiter erhöhte Schalldämpfung ergibt sich, wenn in dem Schalldämpfer
ein besonderer Hohlraum vorhanden ist, in den der oder die Luftdurchtrittskanäle,
parallel oder kreuzweise angeordnet, ein- und wieder austreten, wobei Öffnungen
der Resonatorhohlräume in diesen besonderen Hohlraum münden. Dieser wird zweckmäßig
mit porösem, abriebfestem Material ausgekleidet und so bemessen, daß eine oder mehrere
seiner Abmessungen eine halbe. Wellenlänge bei derjenigen Frequenz betragen, die
unter anderem vorzugsweise gedämpft werden soll.
Eine beispielsweise
Ausführung dieser Art mit zwei Kanälen zeigt die F i g. 6. Die Luftdurchtrittskanäle
1 treten in einen besonderen Hohlraum 7 ein und aus diesem wieder aus. Die Öffnungen
der Resonatorhohlräume 3 münden ebenfalls in den Hohlraum 7. Dieser ist an seinen
Begrenzungsflächen teilweise oder ganz mit porösem Schallschluckmaterial 6 bekleidet.
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Zwecks einer guten akustischen Ausnutzung des Schallschluckmaterials
enthält der Hohlraum 7, der im Zuge der Luftdurchtrittskanäle liegt, erfindungsgemäß
ebene oder spiralförmige Leitbleche, welche eine Luftbewegung gegen die Wände dieses
Hohlraumes bewirken.