DE1811998A1

DE1811998A1 - Absorptionsschicht fuer die Schallwellen in Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1811998A1
Application number: DE19681811998
Authority: DE
Inventors: Hans Blau; Meyer Dr Dr Erwin; Brendel Dr Klaus-Dieter; Gerhard Stoof
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1968-11-30
Filing date: 1968-11-30
Publication date: 1970-06-11
Also published as: FR2024969A1; US3647022A; GB1296695A

Description

Dipl. Phys. Dr. Walihsr Juntos Hannover, Abbestr. 20

28 ο liovember 1968
Pr.J/Hö

Prof ο Dr · Dr« Erwin Meyer, Göttingen, Bürgers tr <, 42 Drο Klaus-Dieter Brendel, Göttingen, Bürgerstr. 42 Hans Blau, Baden-Baden, Leisberghöhe 12 .
Gerhard Stoof, Hilden, Overbergstro 4

Absorptionsschicht für Schallwellen in Flüssigkeiten

Die Torliegeiide Erfindung betrifft eine Absorptioaeschieht für Schallwellen in Flüssigkeiten, bestehend aus einer Vielzahl von absorbierenden Elementen, die in Elastomere und/oder Kunststoffe eingebettet sind, welche auf einer Wandung aufgebracht sindo

Insbesondere Absorptionsschichten für Wasserschall
weisen eine nicht unerhebliche Steifigkeit auf, welche Schwierigkeiten beim Aufbringen auf doppelt gekrümmten Flächen bereitet,. Aber nicht nur diese Steifigkeit ist es, welche Schwierigkeiten bereitet, sondern auch die Verformung der einzelnen absorbierenden Elementeο Handelt es sich beispielsweise bei den absorbierenden Elementen um Flussigkeitseinschlüsse in einem Elastomer, so können durch die Verformung bein Aufbringen auf doppelt gekrümmte Flächen Verformungen dieser FlUeslgkeitseinschlüBse auftreten, welche

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eine Verschlechterung der Absorptionseigenschaften nach eich sieben· So kann es beispielsweise bei diesen FlüssigkeitseinschlUseen von äüsserst geringen Dimensionen vorkommen, daß die röhren- oder kanalartigen Gebilde, in denen eich der Flussigkeitseinechluß befindet und bewegen soll, Einschnürungen oder Verformungen erhaltene

Auch das Befestigen derartiger steifer Gebilde ist an doppelt gekrümmten Flächen nicht einfach, da es sich bei den Absorptionsschlchten mn gans spezielle Kunststoffe handelt» Dieses 1st ein Grund dafür, daß derartige Absorptlonsschichten bisher in erster Linie für Wassertanks mit ebenen Flächen vorgesehen wurden«

Der vorliegenden Erftaäuug liegt das Siel augrunde, den Binsatssberelcb von Absorption»©ehiehten und absorbierenden Elementen zu vergrößern» Insbesonder© soll eine Möglichkeit sum leichten und sicheren Aufft bringen auf doppelt gekrümmten Fliehe» gesehaffen werdenο

Die Erfindung erreicht dieses dadurch® daß die ab- , sortoierenden Elemente in Form von einselpeB SSeIIeA aufgebaut sind und in eine Halterung elngeeetet sind» die auf der Wandung aufgebracht ist«

Diese Halterung kann la .verschiedener Weise.,gestaltet werden« Da sie aus beliebigem material hergestellt werden kann, ist eine sehr viel leichtere Sefestl-009824/106 3

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gangeaOglichkeit gegeben. Da diese Halterung für eich Musserst dünn und biegsam sein kann, ist auch die Möglichkeit gegeben, sie leicht auf doppelt gekrümmten Flächen aufzubringen·

Die Halterung kann auch aus Voreprüngen oder Vertiefungen der Wand selbst bestehen» Die Halterung kann aber auch ein Metz oder weitmaschiges Gewebe sein, in deren Öffnungen die einzelnen Zellen eingesetzt sind. Dieses Sets kann beispielsweise aus Kunststoffen oder Glasfaserstoffen bestehen, deren Eigenschaften dea Aufbringe!ttel angepasst sindο Die Halterung kann aber auch aus zwei Folien bestehen, swieeheη denen die einzelnen Zellen eingebettet sind, wobei die Folien in den Zwischenräumen zwischen den einseinen Zellen Biteinander verbunden sind. Zweckmäßig wird die Halterung so gestaltet, daS sie zusi men mit "den Zellen auf die Wand aufklebbar ist. Ee ist aber auch möglich, daß die Halterung mit den Zellen in eine im Zeitpunkt des Aufbringen© weiche» aber später zäh, gummlähnlich oder in Ihrer Konsistenz hart werdende, auf der Wandung aufgebrachte Schicht eingebettet Isto

Erfindungsgemäß lassen sich die Materialien für

das Netz und für das «ittel zum Einbetten des Netzes in der folgenden Weise wählen:

Als Ausgangsmaterial für das Netz oder für die netz- oder gewebeförmige Halterung kommen beispielsweise entweder Chemiefasern auf der Basis synthetischer Hochpoly nieren und/oder Glasfaserstoffe in Frage ο

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Bei Venrendung der letzteren kann zum Beispiel eine erhebliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Kunststoff- und/oder Elastomer-Schicht erreicht werden«

Für das Einbetten des Netzes können Kunststoffe auf der Basis von Naturprodukten oder synthetische Kunststoffe oder natürliche oder synthetische Elastomere Verwendung findenο

Zweckmäßig wird man die Form der Zellen eo wählen, daß sie die Form eines Knopfes aufweisen« Hierdurch ergeben eich leichte Einsetzmöglichkeiten ic die 'Halterang· Hierdurch ergeben sieh aber auch leichte Möglichkeiten einer Serienherstellung der absorbierenden Elemente· Eingeschlossen in diesen Erfindungegedanken ist die Möglichkeit, absorbierende Elemente in ein knopfförmiges Gehäuse einzusetzen oder einzubetten und dieses dann in die Halterung einzubrlngen_o Der große Vorteil dieser Gestaltung iet es, daß die relativ kleinen knopfförmigen Gebilde bein Aufbringen in keiner weise deformiert werden und dafl eich eo die Absorptionaeigenechaften nicht Sndern·

Die Unterbringung der absorbierenden Elemente in knopfförmigen Gebilden bringt es mit sich, daß die einzelnen knopfförmigen Gebilde einen gewissen Abstand voneinander haben«, Dieses bedeutet nun nicht, daß durch diesen gegenseitigen Abstand die Absorptions eigenschaften verschlechtert werdenο Denn Im allgemeinen haben die absorbierenden Elemente einen

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Wirkungsquerschnitt, welcher größer ist ale der Quer» schnitt dee einzelnen absorbierenden Elementes bzw* der absorbierenden ZeIIe₄

Dieser größere Wirkungsquerschnitt bringt es mit sich» daß die Möglichkeit besteht, zwischen absorbierenden Knopfzellen, welche beispielsweise ein« oder mehrkreisige Resonanzelemente darstellen, noch andere absorbierende oder streuende Elemente zwischen- _Λ zufügen. Biese Möglichkeit erweitert den Anwendungs- " bereich der Absorber wesentlich· Denn hierdurch wird es möglich, Absorptionselemente, welche auf verschiedene statische Druckbereiche in ihrer maximalen Absorption eingestellt sind oder welche nach verschiedenen Prinzipien absorbieren, nebeneinander anzuordnen, ohne daß die Herstellung einer derartigen Absorptionsschicht mit unüberwindlichen technischen Schwierigkeiten verbunden ist.,

Auf diuse Weise lässt sich eine große frequenzbreite der Absorption und eine große Breite der zulässigen statischen Drucke erreichen» Gleichzeitig ist eine hervorragende Möglichkeit gegeben, diese Absorptionsschichten auf doppelt gekrümmten flächen aufzubringen ο

Zweckmäßig ist es, die einzelnen Absorptionszellen in statistischer Verteilung in ihrer Halterung anzuordnen _o Auf diese Weise wird erreicht, daß sich nicht Vorzugerichtungen der Absorptionszellen ausbilden könnenο

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Wesentlich bei den beschriebenen Maßnahmen ist ee„ daß keinerlei unbeabsichtigte LufteinschlUsse in der Halterung oder in demjenigen Material, in welches diese Halterung eingebettet wird_B vorhanden sind ο

Ale Absorptionszellen eignen sieh in erster Linie reflexionsarme WEeeersahallab&orber, bestehend aus ^ einem oder mehreren ein= oder iaehrkrelslgen He-

w sonanzelementen in Form von nebeneinander liegenden Membranen aus Elastomeren vor oder auf einer Rückwand, bei denen die Elastomermembranen mit einem nicht mit der Bewegung der .Membranen schwingenden Teil des Absorbers über eine Flüssigkeit, wegen der Temperaturunabhängigkeit insbesondere Silikon» öl, in Verbindung stehen^ welche breitbandig und temperaturunabhäßgig den akustischen Wideretanö des Waseerschallabaorbera an den Wellenwiderstand von Wasser anpasst und bei denen ein oder mehrere mit einem koznpreeeiblen Medium erfüllte Bäume an den mit der Pltieaigkeit gefüllten Baum zwischen der dem« h bran und dem nicht mit der Bewegung der Membranen

schwingenden leil des Abaorbere angrenaeno

Während bei Schichten, welche in dieser Weise aus« gebildet sind, die Temperaturabhängigkeit der Schallabsorption weitgehend beseitigt worden ist_D bietet die knopfzellenartige Anordnung der vorliegenden Erfindung auch noch die Möglichkeit, die Abhängig» keit von einer statischen Druckfeeaufschlagung in weiten Grenzen zu vermeiden«

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Erfindungegesäß wird dieses dadurch erreicht, daß die Absorptionaeleaente durch einen Strömungewideretand in Form eines schmalen kursen Spaltes bassr« einer oder mehrerer kleiner Öffnungen mit schneiden· artigen Gtffnungskanten in mindestens zwei Räume geteilt sind, von denen der eine durch die Membran abgeschlossen ist und der andere das kompressible Medium enthält, .

Hierbei ist es sweckmäfilg, wenn die Absorptionselemente aus Metall zweiteilig gefertigt sind und Krischen den beiden teilen sieh der Rlngspalt befindet· Denn dann lässt sich am einfachsten der Spalt in wohl definierter Weise herstellen« Hierbei ist es mweckmäßig, wenn die Spaltbreite bsw. der Offnüngsdurchmesser eine GrOSe YoniOOyU aufweist ₉ oder daß sie kleiner ist«

Bine andere Möglichkeit sur leichten Herstellung

eines derartigen Knopfabsorbers ist es, wenn die

Öffnungen die Locher eines Siebes sind, welches

durch einen gelochten frager, welcher Tor dem kornpreeslblen Medium angeordnet ist, abgestützt ist»

Bin weiterer Vorteil des Aufbaues der Absorptionsschicht an einseinen Absorptionselementen besteht darin, daß diese mit höchster Genauigkeit rorgefertlgt werden können und dann in Haltenetse oder folien eingeeetst werden können. Auch bezüglich des Materials bestehen weltgehende Möglichkeiten· Sie können aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt werden»

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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist an einigen in der Zeichnung echematisch.im Schnitt dargestellten Aueführungsbeispielen näher erläuterte Es zeigen:

Figo 1 einen Schnitt durch auf der Wandung direkt aufgebrachte Absorptionazellen«

Figo 2 einen Schnitt durch in einer netzartigen Halterung angebrachte und in eine Kunststoff« oder Elastomer-Schicht eingebettete Absorptiona· ^ zellenο ,

Figo 3 einen Schnitt durch zwischen zwei Folien liegende Abeorptionszellen_o

Figo 4 eine Aufsicht auf eine netzartige Halterung mit AbBorptionszelleric

Figo 5 einen Schnitt durch eine Absorptionszelle_o

Figo 6 einen Schnitt durch eine Absorptionszelle, bei der die Schallabsorption weder von der Temperatur noch vom statischen Druck abhängig ist»

Fig» 7 eine andere Bauform für eine Absorptionezelle,

bei der die Schallabsorption weder ron der

ψ Temperatur noch vom statischen Brück abhängig

isto

Figo 8 eine andere Bauform der Absorptionszelle nach Figo 6o

In Figo 1 sind die Abeorptionszellen 1 in Vertiefungen der Wandung 2 eingesetzt und haften in diesen Vertiefungen dadurch, daß beidseitig der Zelle 1 Haltefedern 3 vorgesehen sind_o

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Xn Figo 2 ist ein Hetz 4 vorhanden, in welches die Absorptionszellen 1 eingesetzt sind« Dieses Nets samt Absorptionszellen ist in einer Kunststoff«- oder KLastomer-Schicht 5 eingebettet, welche auf der Wendung 2 aufgebracht isto Auf der Aussenseite ist noch eine Deckfolie 6 vorgesehen_o

In Ügo 3 sind die Absorptionszellen 1 zwischen zwei Folien 7 und 7a eingebettet. Die Folien sind an den Stellen 8 miteinander verschweißt«, Die Folie 7a ist mittels der Klebmittelschicht 9 auf der Rückwand 2 aufgebracht» '

Figo 4 zeigt, wie die einzelnen AbsorptionezeIlen in einem Netz aus Kunststoff- oder Glasfaden angeordnet sind ο

Figo 5 zeigt eine sehr einfach aufgebaute Abeorptioneze He α Diese besteht aus einem Metallklotz 12, welcher durch eine Membran 13 abgedeckt isto Der Metall« klotz 12 weist zwei Ausdrehungen auf: Eine Ausdrehung kreisförmiger Gestalt, welche mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, welche breitbandig und temperaturunabhängig den akustischen Widerstand des Wasserechallabsorbers an den Wellenwiderstand von Wasser anpasst und eine Ausdrehung von ringförmiger Geetaltp in welcher das kompressible Medium 15 untergebracht

Figo 6 zeigt eine Absorberzelle, welche bei ähnliohem Aufbau auch noch weitgehend in ihrer Absorptionsfähigkeit vom Susseren statischen Druck unabhängig isto

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Diese Absorptionszelle zeichnet sich dadurch aus, daß ein Hingspalt 18 die Abaorberzelle in zwei
Räume teilt, von denen der eine mit dem kompressivlen Medium 15 angefüllt ist, während der andere in erster Linie die Flüssigkeit 14 enthält■„

8 zeigt eine andere Ausführungeform der Absorptions ζ eile nach Figo 6₉ wobei die einzelnen Teile mit nicht so höher Genauigkeit, Zofic. durch Stauchen, maschinell hergestellt sind»

Pig» 7 hingegen zeigt eine andere Herstellunge«' möglichkeit einer Absorberzelle, welche sowohl
temperaturunabhängig als auch druckunabhängig arbeitete Hier ist innerhalb des Gehäuses,12 eic gelochter Träger 16 angeordnet, welcher mit einem äuseerst feinmaschigen Netz 17 überspannt ist und seinerseits das kompressible Medium 15 umfasst»

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Claims

8chutsansprüche:

1* Abeorptioneechioht für Schallwellen in Flüssigkeiten, bestehend aus einer Vielzahl von absorbierenden Elementen, die in Kunststoffe oder Elastomere eingebettet sind, welche auf einer Wandung aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet,

■ dafi die absorbierenden Elemente in Fora von einzelnen Zellen (1) aufgebaut sind, welche in einer Halterung (3_t4_t7,7a) eingesetzt Bind, die auf der Wandung (2) aufgebracht istο

ο Absorptionsschicht nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (1) die Fora eines Knopfes aufweisen·

3. Absorptionsschieht nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dafi die Halterung Vorsprunge oder Vertiefungen der Wand «Ind.

4· Abeorptioneechioht nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dafi die Halterung ein Hetz ist, in dessen üffnungen die einzelnen Zellen eingesetzt sind«.

5ο Abeorptioneechioht nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Halterung zwei Folien sind, zwischen die

die einzelnen Zellen eingebettet sind. 009824/1063

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6π Ahsorptionsschicht nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Halterung mit den Zellen auf die Wand aufgeklebt ieto

Absorptioneechicht nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Halterung mit den Zellen in eine im Zeitpunkt dee Aufbringens weiche, aber später zäh, gummiähnlich oder in ihrer Konsistenz hart werdende, auf der Wandung haftende Schicht eingebettet ist« ^

8«. Abeorptioneachicht nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Halterung mit den Zelle» durch eine schall·· durchlässige Schicht abgedeckt istο

Absorptionaechicht nach Anspruch 1 bis 8_P dadurch gekennzeichnet,

daß die in eine Halterung eingesetzten Zellen in statistischer Verteilung in der Halterung angeordnet sind ο

Absorptioneechicht nach Anspruch 1 bis 9, mit Absorptionselementen in Form von ein- oder mehrkreisigen Resonanzelementen, bei denen die Elastomermembranen mit einem nicht mit der Bewegung der Membranen schwingenden IeIl des Absorbers über eine Plüseigkeit in Verbindung stehen^ welche

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breitbandIg und temperaturunabhängig den akuotischen Widerstand des Wasserechallabsorbers an den Wellenwiderstand von WaBBer anpasst und bei denen ein oder mehrere mit einem kompressiblen Medium erfüllte Räume an den mit der Flüssigkeit ge« füllten Raum zwischen der Membran und dem nicht mit der Bewegung der Membranen schwingenden Teil des Absorbers angrenzen,
dadurch gekennzeichnet,

dafl die Absorptionselemente durch einen Strömungen widerstand in iOrm eines schmalen kurzen Spaltes (18) bzwο eines oder mehrerer kleiner Öffnungen mit schneidenartigen Öffnungskanten in mindestens zwei Räume geteilt Bind, von denen der eine (14) durch die Membran abgeschlossen ist und der andere das kompressible Medium (15) enthalte

ο Absorptionsschicht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnete .

daß die Absorptionselemente aus Metall zweiteilig gefertigt sind und zwischen den beiden Teilen sieh der Ringspalt (18) befindet* .

12o Absorptionsβchicht nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Spaltbreite bzwο der öffnungsdurchmesser eine Größe; von100 ja aufweist oder daß sie kleiner istb

13o AbBorptionsschicht nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, ·

daß die Öffnungen die Löcher eines Siebes (17)

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sind, welches durch einen gelochten Träger (16), welcher vor dem kompressiblen Medium (15) angeordnet ist, abgestützt ist.

Absorptionsschicht nach Anspruch 10 bis 13»
dadurch gekennzeichnet«

daß die Absorptionselemente in Knopfform ausgebildet sind oder in ein knopffBrolgee Gehäuse
eingebracht sind»

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