DE1264021B

DE1264021B - Sound absorbing wall

Info

Publication number: DE1264021B
Application number: DEG36535A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Guenther Kurtze; Dipl-Phys Dr Wolfgang Westphal
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1962-12-01
Filing date: 1962-12-01
Publication date: 1968-03-21

Description

Schalldämmende Wandung Die Schalldämmung einer Wand wird bekanntlich vor allem durch die Massenträgheit beeinflußt. Dennoch entsprechen die Dämmwerte in den seltensten Fällen dem Trägheitswiderstand der Wand, weil andere Faktoren, wie z. B. die Biegesteife der Wand, die Dämmung herabsetzen. Für Einfachwände gilt demnach, daß für eine Erhöhung der mittleren Schalldämmung um 6 db das Wandgewicht wenigstens verdoppelt werden muß.Soundproofing wall The soundproofing of a wall is known mainly influenced by the inertia. Nevertheless, the insulation values correspond in the rarest cases the inertial resistance of the wall, because other factors such as B. the bending stiffness of the wall, reduce the insulation. The following applies to single walls therefore that for an increase in the average sound insulation by 6 db the wall weight must at least be doubled.

Gewichtserhöhung zur Verbesserung der Schalldämmung ist oft unerwünscht. In solchen Fällen wendet man mehrschalige Wände an, die bei gleicher Schalldämmung leichter sind, aber mehr Raum beanspruchen. Auch bei der mehrschaligen Wand ist aber selbstverständlich die Schalldämmung um so größer, je größer das Gewicht und somit die Schalldämmung der Einzelschale ist.Increasing the weight to improve sound insulation is often undesirable. In such cases, multi-layer walls are used with the same sound insulation are lighter, but take up more space. This is also the case with the multi-layer wall but of course, the greater the weight, the greater the sound insulation thus the sound insulation of the single shell.

Das Massengesetz als obere Grenze der mit einer einfachen Schale erzielbaren Schalldämmung gilt zwar für homogene Wände, ist aber keinesfalls allgemein gültig: Es gilt z. B. dann nicht, wenn eine gleichphasige Erregung der Wand keine gleichphasige Wandschwingung zur Folge hat.The law of mass as the upper limit of what can be achieved with a simple shell Although sound insulation applies to homogeneous walls, it is by no means generally applicable: It applies z. B. not if an in-phase excitation of the wall is not an in-phase one Wall oscillation.

Eine gegenphasige Schwingung einzelner Teile der Wandfläche gegeneinander kann trotz gleichphasiger Erregung z. B. dann erreicht werden, wenn man die Wandmasse ungleichmäßig über die Fläche verteilt, so daß einzelne Teile der Wandfläche unterschiedliche Eingangsimpedanzen haben. Bei gegenphasiger Schwingung einzelner Wandteile ist die Schallabstrahlung einer Wand trotz gleicher Schwingungsamplitude geringer als die einer homogenen, gleichphasig schwingenden Wand, weil sich die abgestrahlten Schallkomponenten zum Teil gegenseitig auslöschen.An out-of-phase oscillation of individual parts of the wall surface against each other can despite in-phase excitation z. B. can then be achieved if the wall mass unevenly distributed over the surface, so that individual parts of the wall surface are different Have input impedances. If individual wall parts oscillate in opposite phase, the Sound radiation of a wall is lower than that despite the same oscillation amplitude a homogeneous wall vibrating in phase, because the radiated sound components partially annihilate each other.

Gegenphasige Schwingung läßt sich auch durch mit der Wand verbundenen Resonatoren erzielen. Man kann z. B. die Wand mit geeignet dimensionierten Hohlräumen versehen, so daß sie zum Teil als einschalige Wand schwingt, wobei jeder als mechanischer Serienkreis angeordnete Resonator in Resonanz genau gegenphasig zur erregenden Kraft schwingt. Diese Erkenntnis liegt der Erfindung zugrunde.Antiphase oscillation can also be achieved by connecting it to the wall Achieve resonators. You can z. B. the wall with appropriately sized cavities provided so that it swings in part as a single-shell wall, each as a mechanical one Series circuit arranged resonator in resonance exactly in phase opposition to the exciting force swings. The invention is based on this knowledge.

Resonatoren, die zum Zweck der Schallschluckung Verwendung finden, sind bekannt. Solche Resonatoren müssen weitgehend an den Wellenwiderstand der Luft angepaßt werden und weisen daher bei optimaler Auslegung einen Eingangswiderstand von etwa 60 bis 80 Rayl auf. Eine verbesserte Schalldämmung kann dadurch jedoch nicht erreicht werden.Resonators that are used for the purpose of sound absorption, are known. Such resonators must largely adapt to the wave resistance of the air are adapted and therefore have an input resistance with an optimal design from about 60 to 80 Rayl. However, this can improve sound insulation cannot be achieved.

Hohe Dämmung bei geringem Gewicht soll gemäß der Erfindung mittels einer schalldämmenden Wandung mit durch Perforation zum Raum hin geöffneten Kammern dadurch erreicht werden, daß die Kammern als Helmholtz-Resonatoren mit einem im Bereich unterhalb von etwa 40 akustischen Ohm liegenden Eingangswiderstand ausgebildet sind und steife Wandungen aufweisen, die starr miteinander verbunden sind. Somit soll, entgegen bekannten Forderungen, der Eingangswiderstand der Resonatoren im Resonanzfall kleiner als 40 Rayl sein.According to the invention, high insulation with low weight is intended by means of a sound-absorbing wall with chambers opened to the room through perforation can be achieved in that the chambers as Helmholtz resonators with an im An input resistance range below about 40 acoustic ohms is formed are and have rigid walls that are rigidly connected to one another. Consequently should, contrary to known requirements, the input resistance of the resonators in Resonance case must be less than 40 Rayl.

Für die Schallschluckung sind die Resonatoren damit unter Umständen unwirksam.The resonators are therefore possibly responsible for sound absorption ineffective.

Durch den Erfindungsgegenstand kann die Schalldämmung im Bereich der Resonanzfrequenz der Resonatoren um etwa 20 db und im Mittel über den gesamten bauakustischen Frequenzbereich um etwa 6 bis 8 db verbessert werden.Through the subject matter of the invention, the sound insulation in the area of Resonance frequency of the resonators around 20 db and on average over the entire building acoustics Frequency range can be improved by about 6 to 8 db.

Zur Erzielung einer möglichst breitbandigen Wirksamkeit der schalldämmenden Wandung ist erforderlich, den Eingangswiderstand Z der Resonatoren entsprechend möglichst klein zu halten.To achieve the broadest possible effectiveness of the sound-absorbing wall, it is necessary to adjust the input resistance Z of the resonators accordingly to keep it as small as possible.

Es bedeutet M die effektive Masse der Luftpfropfen im Resonatorhals, F die Federung des Resonatorvolumens.M means the effective mass of the air plugs in the resonator neck, F the suspension of the resonator volume.

Demnach sollen das Federvolumen, d. h. der auf ein Loch in der Deckplatte entfallende Resonatorhohlraum und die einzelnen Resonatoröffnungen möglichst groß sein. Dem sind jedoch Grenzen gesetzt, da die Eigenfrequenz f von der Größe des Resonatorraumes und der Resonatoröffnung entsprechend abhängig ist. Demnach errechnet sich der Eingangswiderstand Z unter Berücksichtigung aller erwähnten Forderungen -wie folgt: Da bei Eigenfrequenz größte Schalldämmung eintritt, kommt es zur Erzielung einer möglichst großen Wirkung auf die Frequenzwahl an. Hierbei kann entweder eine maximale Dämmungsverbesserung bei einer bestimmten Frequenz angestrebt werden oder aber größte Dämmwirkung über den gesamten Frequenzbereich, z. B. durch verschieden abgestimmte Resonatoren. Dies kann erreicht werden durch unterschiedliche Volumen der Resonatorkammern oder durch eine unterschiedliche Anzahl oder Größe der Öffnungen je Kammer, wobei die genannten Merkmale auch kombiniert angewandt werden können.Accordingly, the spring volume, ie the resonator cavity allotted to a hole in the cover plate and the individual resonator openings should be as large as possible. However, there are limits to this, since the natural frequency f depends on the size of the resonator space and the resonator opening is dependent. Accordingly, the input resistance Z is calculated taking into account all the requirements mentioned - as follows: Since the greatest sound insulation occurs at the natural frequency, it is important to achieve the greatest possible effect on the frequency selection. Either a maximum improvement in insulation at a certain frequency can be sought or the greatest insulation effect over the entire frequency range, e.g. B. by differently tuned resonators. This can be achieved by different volumes of the resonator chambers or by a different number or size of the openings per chamber, whereby the mentioned features can also be used in combination.

Die erfindungsgemäße Wandung kann auch dadurch gebildet werden, daß ein Bauelement, bestehend aus einem rostartigen Gitterwerk und einer perforierten Abdeckplatte mit einer Wand, Decke od. dgl. starr verbunden wird. Durch eine Befestigung an der Deckenunterseite kann der Trittschallschutz verbessert werden.The wall according to the invention can also be formed in that a construction element consisting of a grate-like latticework and a perforated one Cover plate with a wall, ceiling or the like. Is rigidly connected. With a fastening The impact sound insulation can be improved on the underside of the ceiling.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung und deren Erläuterung zu entnehmen. Es zeigt F i g. 1 ein plattenförmiges Bauelement zum Anbringen an einer bestehenden Wand in schräger Teilansicht, F i g. 2 ein wandbildendes, plattenförmiges Bauelement mit einseitig angeordneten Helmholtz-Resonatoren in gleicher Ansicht, F i g. 3 ein Bauelement entsprechend F i g. 2, jedoch mit beiderseits angeordneten Helmholtz-Resonatoren, F i g. 4 Meßergebnisse, die mit dem Erfindungsgegenstand erzielt wurden.Further details of the invention are from the drawing and their Explanation can be found. It shows F i g. 1 a plate-shaped component for attachment on an existing wall in an oblique partial view, FIG. 2 a wall-forming, plate-shaped one Component with Helmholtz resonators arranged on one side in the same view, F i g. 3 shows a component according to FIG. 2, but with arranged on both sides Helmholtz resonators, FIG. 4 measurement results associated with the subject matter of the invention were achieved.

Das Bauelement entsprechend F i g. 1 besteht aus einer perforierten Platte 1 a und einem einseitig angeordneten rostartigen Gitterwerk 1 b. Die Löcher 1 c können entsprechend der gewünschten bzw. geforderten Schalldämmverbesserung gleiche oder unterschiedliche Größe aufweisen; sie können mehr oder weniger systematisch angeordnet sein; es können auch mehrere Löcher auf einem Gitterfeld vorgesehen sein. Die Gitterzellen können gleich oder unterschiedlich groß sein. Die Form der Zellen kann beliebig sein, z. B. vieleckig, entsprechend' einer Honigwabe.The component according to FIG. 1 consists of a perforated Plate 1 a and a grate-like latticework 1 b arranged on one side. The holes 1 c can according to the desired or required sound insulation improvement have the same or different size; they can be more or less systematic be arranged; several holes can also be provided on a grid field. The grid cells can be the same or different sizes. The shape of the cells can be anything, e.g. B. polygonal, corresponding to 'a honeycomb.

Das Bauelement soll möglichst wenig Masse aufweisen und kann entsprechend dem Verwendungszweck aus dünnem Blech, Kunststoff, Hartpapier, Gips, aus durch Bindemittel versteiftem Faserstoff oder faserverstärktem Kunststoff hergestellt sein. Es kann auch ganz oder teilweise aus Schaumkunststoff bestehen.The component should have as little mass as possible and can accordingly the intended use made of thin sheet metal, plastic, hard paper, plaster of paris, made by binding agents stiffened fiber or fiber reinforced plastic. It can also consist entirely or partially of foam plastic.

Das Bauelement nach F i g. 1 kann an bestehenden Wänden ein- oder beiderseitig angebracht sein. Das Bauelement nach F i g. 2 ist mit einer weiteren Schale 2 versehen und damit selbständig wandbildend. Da die Schale 2 nicht perforiert ist, sind alle durch die Verbindung mit der Schale 2 entstandenen Helmholtz-Resonatoren nur einseitig nach der perforierten Abdeckplatte 1a gerichtet.The component according to FIG. 1 can be on or off existing walls be attached on both sides. The component according to FIG. 2 is with another Shell 2 provided and thus independently wall-forming. Because the shell 2 is not perforated are all Helmholtz resonators created by the connection with the shell 2 directed only on one side towards the perforated cover plate 1a.

In F i g. 3 dagegen ist die Schale 2 a perforiert. Die Perforation der Platte la und die der Schale 2a stehen derart in Relation zueinander, däß die Resonatorkammern jeweils nur an einer Seite, entweder über die Löcher 1c der Platte la oder diejenigen der Schale 2a, mit dem Außenraum in Verbindung stehen.In Fig. 3, however, the shell 2 a is perforated. The perforation the plate la and the shell 2a are related to each other in such a way that the Resonator chambers only on one side, either via the holes 1c of the plate la or those of the shell 2a, are in communication with the outside space.

In F i g. 4 sind die Dämmwerte, die mit dem Erfindungsgegenstand - entsprechend der stark ausgezogenen Kurve - und zum Vergleich mit einer bekannten, nicht gebohrten Wand - entsprechend der gestrichelten Kurve - erzielt wurden, graphisch in einem Koordinatensystem wiedergegeben. Die Versuchswand war mit Bohrungen von 5 mm Durchmesser versehen. Auf der Ordinate ist das Schalldämmaß in Dezibel, auf der Abszisse die Schallfrequenz f in Hertz aufgetragen. Durch diesen Vergleich ist die gemäß der Erfindung erzielte Schalldämmverbesserung, die insbesondere laut Versuch im Bereich von 200 bis 2500 Hz sehr ausschlaggebend ist, deutlich veranschaulicht. Wie bereits erwähnt, können durch eine entsprechende Konstruktion, z. B. Veränderung der Resonatorvolumen und der Löcher, die in F i g. 4 angegebenen Werte gegebenenfalls entsprechend den jeweils gestellten Forderungen verändert werden, d. h., die dargestellte Kurve kann, wenn erforderlich, z. B. durch verschieden abgestimmte Resonatoren abgeflacht oder in einen höheren oder niedrigeren Frequenzbereich mit maximaler Dämmungsverbesserung bei einer bestimmten Frequenz verschoben werden.In Fig. 4 are the insulation values associated with the subject of the invention - according to the strongly drawn out curve - and for comparison with a known, not drilled wall - according to the dashed curve - were achieved graphically reproduced in a coordinate system. The test wall was with holes from 5 mm in diameter. On the ordinate is the sound reduction index in decibels, on the abscissa shows the sound frequency f in Hertz. By this comparison is the sound insulation improvement achieved according to the invention, which in particular according to the experiment is very important in the range of 200 to 2500 Hz, clearly illustrated. As already mentioned, by an appropriate construction, for. B. Change the resonator volume and the holes shown in FIG. 4 specified values, if applicable be changed in accordance with the respective requirements, d. i.e., the one shown Curve can, if necessary, e.g. B. flattened by differently tuned resonators or in a higher or lower frequency range with maximum insulation improvement be shifted at a certain frequency.

Claims

Claims: 1. Sound-absorbing wall with perforation for Chambers open towards space, d a -characterized in that the chambers are designed as Hehnholtz resonators with an input resistance in the range below about 40 acoustic ohms are formed and have rigid walls that are rigidly connected to one another are.

2. Wall according to claim 1, characterized in that the chambers alternately are open to one side and the other.

3. Wall according to claim 1 or 2, characterized in that the resonators are tuned differently, for example through different openings and / or chamber volumes.

4. Wall after a of claims 1 to 3 from a wall, ceiling or the like. With which a component, consisting made of a rust-like latticework and a perforated cover plate, rigidly connected is.

5. Wall according to one of the preceding claims, characterized in that it is at least partially made of foam plastic. References considered: U.S. Patent No. 2,350,513; Slawin, Industrial Noise and Its Combat, Berlin, 1960, pp. 274/275.