DE1253434B

DE1253434B - Schalldaemmendes, flaechiges, insbesondere plattenfoermiges Bauteil

Info

Publication number: DE1253434B
Application number: DEB56144A
Authority: DE
Inventors: Guenther Kurtze
Original assignee: Bolt Beranek and Newman Inc
Current assignee: Bolt Beranek and Newman Inc
Priority date: 1959-03-06
Filing date: 1960-01-07
Publication date: 1967-11-02
Also published as: FR1248397A; CH369912A; US3087567A; BE587819A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl:

E04b

Deutsche Kl.: 37 a-1/82

Nummer: 1 253 434

Aktenzeichen: B 56144 V/37 a

Anmeldetag: 7. Januar 1960

Auslegetag: 2. November 1967

Die Erfindung betrifft ein schalldämmendes, flächiges, insbesondere plattenförmiges Bauteil mit darauf verteilt angebrachten Masseteilchen, deren Abstände klein gegen die Wellenlänge des zu dämmenden Schalles im umgebenden Medium sind.

Bekannte Bauteile dieser Art ergeben eine Schalldämmung, die im wesentlichen bestenfalls dem Bergerschen Massegesetz entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schalldämmung solcher Bauteile für tiefe und mittlere Frequenzen erheblich zu verbessern.

Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß die Masseimpedanz der Teilchen mit der Federungsimpedanz der dazwischen sich erstreckenden Plattenabschnitte für wenigstens eine Frequenz des zu dämmenden Bereichs auf Resonanz abgestimmt ist.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Hand der beispielsweise einige ihrer Ausführungsformen darstellenden Zeichnung und sind in den Unteran-Sprüchen besonders hervorgehoben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Bauteils nach der Erfindung,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 3a, 3b, 3c Seitenansichten weiterer Abwandlungen,

F i g. 4, 5 und 6 ähnliche Darstellungen zusätzlich weiter abgewandelter Bauteile,

F i g. 7 eine perspektivische Teilansicht eines noch weiter abgeänderten, in größerem Maßstab gezeichneten und zur Veranschaulichung der baulichen Einzelheiten teilweise aufgebrochenen Bauteils und F i g. 8 eine graphische Darstellung, die die Schalldämmung einer Ausführungsform der Erfindung mit der auf Grund des Bergerschen Massengesetzes zu erwartenden optimalen theoretischen Schalldämmung vergleicht.

Erfindungsgemäß wird ein insbesondere plattenförmiges Bauteil in Vorschlag gebracht, dessen Masse nicht einheitlich über die ganze Plattenfläche verteilt, sondern vielmehr in an sich bekannter Weise an Punkten konzentriert ist, die jedoch in genau definierter Weise auseinander liegen und in der Regel durch verhältnismäßig leichtes, jedoch nicht poröses Folien- oder Plattenmaterial zwischen ihnen voneinander getrennt sind. Als Beispiel ist in F i g. 1 bei 1 eine dünne Platte aus blattartigem Material, wie beispielsweise einer Metallfolie u. dgl., gezeigt, die mit regelmäßig verteilten Masseteilchen 3 verhältnismäßig hoher Dichte, wie beispielsweise Bleigewichten u. dgl., belegt ist, zwischen denen sich die unbelegten Schalldämmendes, flächiges, insbesondere
plattenförmiges Bauteil

Anmelder:

Bolt, Beranek & Newman, Inc.,
Cambridge, Mass. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, Patentanwälte,

Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:
Guenther Kurtze, Göttingen

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. März 1959 (797 741)

Abschnitte 1' der dünnen Platte befinden. Wenn eine Platte 1 dieser Art in Luft oder einem sonstigen sie umgebenden Medium einer einfallenden akustischen Welle ausgesetzt wird, deren Wellenlänge im Vergleich zum Abstand d zwischen den aufeinanderfolgenden Teilchen 3 groß ist, so ist das Ansprechen der verschiedenen Hauptflächen-Abschnitte 1', 3 unterschiedlich. Unterhalb einer gewissen Grenzfrequenz verhalten sich die unbelegten Abschnitte V der Platte 1 wie Federn oder Impedanzelemente mit Steifigkeitswirkung (die dem elektrischen Analogon der Kapazität entsprechen), während die die Teilchen 3 tragenden Abschnitte sich wie Impedanzelemente mit Massewirkung (entsprechend der elektrischen Induktivität) verhalten. Wenn die Platte keine inneren Verluste aufweist, so sind die Bewegungen der masse- und federartig wirkenden Abschnitte einander entgegengesetzt gerichtet. Bei der durch die Eigenschaften der Abschnitte 1', 3 festgelegten Resonanzfrequenz sind die Schwingungsamplituden beider Arten von Abschnitten 1' und 3 derart, daß die Gesamtschwingung Null ist, d. h., bei dieser Frequenz ist die Schalldämmung der als verlustfrei angenommenen Platte 1 unendlich.

Die Wirkungsweise des Bauteiles nach F i g. 1 läßt sich besser verstehen bei Betrachtung der elektrischen Analogien: Die Eingangsimpedanz einer

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Claims

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normalen isotropen Platte kann durch eine mit einer umgebenden Medium. In Fig. 3a, 3b und 3c ist

Induktivität in Reihe geschaltete Kapazität dar- dagegen eine statistische Verteilung von Gewicht

gestellt werden. Dies ergibt in Resonanz die Impe- oder Gewicht und Abstand vorgesehen, wobei in

danz Null, die der Schalldämmung bei Koinzidenz Fig. 3a und 3c Massen auf nur einer Seite der

zwischen einfallender Welle und Biegewelle auf der 5 Platte und in Fig. 3b Massen auf beiden Seiten der

Platte entspricht. Bei niedrigen Frequenzen/ (Ab- Platte angeordnet sind.

szisse in Fig. 8) nähert sich die auf der Ordinate Die vorerwähnte Schalldämmkurve I, II nach aufgetragene Schalldämmung der gestrichelten Masse- F i g. 8 wurde für eine mit in einem mittleren Abgesetzkurve, die jedoch nicht überschritten werden stand von 1,2 cm voneinander entfernt hegenden kann, da in diesem Fall die Kapazität proportional io Masseteilchen von 0,25 g belegten, 0,075 mm dicken Iff² ist. Bei der Platte nach F i g. 1 ist die Kopplung Aluminiumfolie 1 gemäß F i g. 2 experimentell erzwischen den Abschnitten jedoch so, daß die Ka- mittelt. Die Resonanzfrequenzen liegen innerhalb des pazität Y mit der Induktivität 3 parallel geschaltet ist, Frequenzbereichs I, für den eine hohe Sehalldämso daß bei der Resonanzfrequenz die Impedanz un- mung gewünscht wird. Die gestrichelte Massegesetzendlich und folglich eine unendlich große Schall- 15 kurve nach F i g. 8 gilt für eine Platte mit einer dämmung erzielt wird. Bei tiefen Frequenzen, wie Masse von 0,224 g/cm² entsprechend dem Gesamtsie durch den linken Abschnitt I der voll ausgezo- gewicht der belegten Folie.

genen Kurve in Fig. 8 wiedergegeben sind, nähert In den vorstehenden Beispielen wird die Fedesich die Schalldämmung der des Massegesetzes, je- rungsimpedanz der Plattenabschnitte 1' im wesentdoch ist sie stets höher als diese, d. h., sie liegt ober- 20 liehen durch ihre Biegesteifigkeit bestimmt. Dies ist halb der gestrichelten Kurve. Oberhalb der Resonanz natürlich nicht die einzige Möglichkeit, da die Abfällt der Übertragungsverlust jedoch, wie bei II ge- schnitte T der Platte an den Stellen zwischen den zeigt, unter die Schalldämmung nach dem Masse- Teilchen 3 auch als Membranen wirken können und gesetz ab. Dies ist jedoch kein schwerwiegender auch dann die gewünschte Eigenschaft eines als Nachteil, da das Massegesetz mit dem Ansteigen der 35 Federung wirkenden Teilabschnittes der Platten-Frequenz ein Ansteigen der Schalldämmung von oberfläche haben.

sechs Dezibel je Oktave mit sich bringt, so daß eine Es gibt also eine große Anzahl von möglichen

Wand bei hohen Frequenzen gewöhnlich eine viel Abwandlungen der Bauart von Platten gemäß der

zu hohe Schalldämmung hat, wenn sie den Anforde- Erfindung, die sich von einer vorhangartigen Zwi-

rungen bei tiefen Frequenzen angepaßt ist. 30 schenwand mit einer Kunststoffschicht u. dgl., die

Die Resonanzfrequenz, bei der theoretisch eine mit Masseteilchen, wie beispielsweise Glaskugeln,

unendlich hohe Schalldämmung erzielt wird, wird belegt ist, bis zu einer mit Massenteilchen belegten

um so tiefer liegen, je größer die Punktmassen der massiven Platte aus Gips, Mörtel od. dgl. erstrecken.

Teilchen 3 und ihr Abstand d sind und je kleiner Als weiteres Beispiel sind in F i g. 4 Teilchen 3 mit

die Steifigkeit der Abschnitte 1' der tragenden Platte 35 hoher Dichte, wie beispielsweise im wesentlichen

ist. In physikalisch einfachen Fällen kann diese Re- halbkugelige Perlen, über eine Plattenoberfläche 1

sonanzfrequenz errechnet werden. Jedoch wird es mit verhältnismäßig geringer Dichte, beispielsweise

zwecks Erzielung der angestrebten Resonanzfrequenz aus dünnem Kunststoffmaterial od. dgl., verteilt. Die

im allgemeinen einfacher sein, die Parameter der Teilchen 3 sind nach Fig.5 durch eine weitere

Platte experimentell zu bestimmen. 40 Platte 4 bedeckt und somit in der Platte 1 verborgen.

Die Platte nach F i g. 1 hat eine regelmäßige Ver- Andererseits sind bei der Platte nach F i g. 6 die teilung der Teilchen 3 und folglich eine genaue Masseteilchen 3 in in einer biegsamen Kunststoffdefinierte Resonanzfrequenz. Die Platte 1 ist also in oder sonstigen Platte 1 vorhandenen Löcher 3' einihrer Anwendung auf Fälle beschränkt, in denen bei gesetzt.

einer einzigen Frequenz, d. h. beispielsweise zur 45 Die Masseteilchen 3 können auch mit der Platte Schaffung einer Abschirmung gegen einen reinen aus einem Stück oder sonstwie aus dem gleichen Ton mit hoher Intensität, eine hohe Schalldämmung Material wie die Platte 1 gebildet sein, indem beiverlangt wird. Die Platte 1 kann daher auch als spielsweise Verdickungen 3 nach F i g. 3 a, 3 b und akustisches Filter verwendet werden. 3 c vorgesehen werden, oder sie können, wie vor-

Im allgemeinen ist jedoch eine Erhöhung der 50 stehend im Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 beSchalldämmung in einem breiten Frequenzbereich handelt, aus anderem Material sein, das an der erwünscht. Dieser Forderung kann durch Dämpfung Plattenhauptfläche befestigt ist und aus dieser vordes wirksamen »Resonanzkreises« nicht entsprochen tritt. In F i g. 7 ist ein wabenförmiges Bauteil 6 gewerden, da die Dämpfung die erzielte Verbesserung zeigt, das homogene Außenschalen 1 und 10 aufan jedem beliebigen Punkt der Schalldämmkurve 55 weist, wobei die Masseteilchen 3 durch Füllen vorvermindern würde. bestimmter Zellen mit Metall oder sonstigem Ma-

Ihr kann jedoch entsprochen werden, wenn statt terial hoher Dichte, wie bei 6' angedeutet, gebildet

der regelmäßigen Verteilung nach Fig. 1 eine sta- sind,
tistische Verteilung der Masseteilchen 3 gewählt wird,

so daß die lokalen Resonanzfrequenzen über einen 60 Patentansprüche:
Frequenzbereich von etwa einer bis zwei oder gar

drei Oktaven verteilt sind. Offensichtlich wird die 1. Schalldämmendes, flächiges, insbesondere gleiche Wirkung erzielt, wenn das Gewicht statt des plattenförmiges Bauteil mit darauf verteilt an-Abstandes der Teilchen 3 oder zusätzlich zum Ab- gebrachten Masseteilchen, deren Abstände klein stand der Teilchen 3 statistisch verteilt wird. So ist 6g gegen die Wellenlänge des zu dämmenden in Fig. 2 eine statistische Verteilung der Teilchen Schalles im umgebenden Medium sind, davorgesehen, wobei wiederum der mittlere Abstand durch gekennzeichnet, daß die Masseklein ist gegen die Schallwellenlänge im die Platte impedanz der Teilchen (3) mit der Federungs-