DE19516819C2 - Sound absorbing device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schalldämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen, mit einer beabstandet zu der raumbegrenzenden Fläche angeordneten Deckschicht.The invention relates to a sound damping device, in particular for attachment to space-limiting surfaces, with a spaced apart to the space-limiting surface arranged top layer.
Zur Bedämpfung von akustischen Räumen wie beispielsweise Tonstu dios aber auch Windkanalanlagen sind Schalldämpfungsvorrichtungen zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen wie Wänden und Dec ken bekannt.For damping acoustic rooms such as sound stu dios as well as wind tunnel systems are noise reduction devices for attachment to space-limiting surfaces such as walls and Dec ken known.
Die DE 24 08 028 C3 beschreibt eine Schalldämpfungsvorrichtung mit einer in sich geschlossenen Deckschicht, die mittels einer Kernschicht beabstandet an einer Wand angeordnet ist. Die Kernschicht zwischen der Deckschicht und der Wand ist aus einer Vielzahl von starren oder nachgiebigen säulen- oder stehartigen Abstandhaltern aufgebaut, wo durch zwischen der Deckschicht und der Wand eine Vielzahl von Hohl räumen erzeugt wird. Die Dicke der Deckschicht und der Abstand zwi schen denen die Hohlräume erzeugenden Abstandhaltern sind von glei cher Größenordnung, so daß die Deckschicht zusammen mit dem je weils dahinterliegenden Lufthohlraum in der Kernschicht einen Resona tor bildet, dessen Eigenfrequenz von Masse und Biegesteifigkeit der Schaumschicht und von der Tiefe der Kernschicht abhängig ist. Eine breitbandige Dämpfungswirkung der bekannten Schalldämpfungsvor richtung wird dadurch erzielt, daß der Abstand zwischen benachbarten Abstandshaltern örtlich variiert wird, so daß eine Vielzahl von Resona toren mit unterschiedlichen, über einen breiten Frequenzbereich verteil ten Resonanzfrequenzen entsteht.DE 24 08 028 C3 describes a sound attenuation device a self-contained top layer, which by means of a core layer is spaced on a wall. The core layer between the top layer and the wall is made of a variety of rigid or compliant columnar or columnar spacers built where through a variety of hollow between the top layer and the wall clearing is generated. The thickness of the cover layer and the distance between The spacers that create the cavities are the same cher order of magnitude, so that the top layer together with the je because there is an air cavity in the core layer behind a resona gate forms, the natural frequency of mass and bending stiffness of the Foam layer and depends on the depth of the core layer. A broadband damping effect of the known sound attenuation direction is achieved in that the distance between neighboring Spacers is varied locally so that a variety of resona gates with different, distributed over a wide frequency range th resonance frequencies.
Aus der DE-AS 11 95 066 ist ein elastisches Element vorwiegend flä chenhafter Ausdehnung zur Verhinderung oder Umwandlung spezieller Arten von Lärm und Erschütterung bekannt. Dieses elastische Element besteht aus zwei wellenförmigen Profilgliedern und einem zwischenlie genden elastischen Glied, wobei das elastische Glied an den Wellen rücken der Profilglieder angeklebt ist. Bei einer Druckbeaufschlagung verformt sich das elastische Glied in die zwischen den Wellenrücken liegenden Muldenbereiche der Profilglieder und trägt somit zur Schall dämpfung bei.From DE-AS 11 95 066 an elastic element is predominantly flat Chenlike expansion to prevent or transform special Types of noise and vibration known. This elastic element consists of two wavy profile links and an intermediate one elastic member, the elastic member on the shafts back of the profile links is glued. When pressurized the elastic member deforms into that between the wave ridges lying trough areas of the profile links and thus contributes to the sound damping at.
Zur Schalldämpfung werden weiter aufwendige Keilstrukturen mit etwa 60 bis 120 cm langen Keilen verwendet, die an Wänden und Decken von zu bedämpfenden Räumen angebracht werden. Diese vorwiegend aus Schaumstoff bestehenden Keile ragen entsprechend ihrer durch die Schallwellenlängen bedingten Länge etwa 1 m weit in den Raum hin ein.Elaborate wedge structures with about are used for sound absorption 60 to 120 cm long wedges used on walls and ceilings of rooms to be dampened. This predominantly wedges made of foam protrude according to their through Length due to sound wavelengths about 1 m into the room on.
Es sind auch flachausgebildete Schalldämpfungsvorrichtungen bekannt, die ebenfalls an Wänden und Decken von akustischen Räumen ange bracht werden. Derartige flache Schalldämpfungsvorrichtungen umfas sen einen porösen Absorber und einen Helmholtz-Resonator.Flat-shaped sound damping devices are also known, which are also attached to the walls and ceilings of acoustic rooms be brought. Such flat silencers include a porous absorber and a Helmholtz resonator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalldämpfungsvor richtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in der Raum tiefe wenig Platz verbraucht und über einen breitbandigen Frequenzbe reich schalldämpfend wirkt. Darüber hinaus soll sie einfach und ko stengünstig herstellbar sein.The invention has for its object a sound damping to provide direction of the type mentioned in the room deep little space and uses a broadband frequency has a sound-absorbing effect. In addition, it should be simple and knockout be inexpensive to manufacture.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schalldämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Deckschicht ein erstes Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen und ein zweites Dämpfungselement für hohe Schallfrequenzen umfaßt, wobei als erstes Dämpfungselement ein durch ein rahmenförmiges Ab standselement unter Bildung eines Hohlraums beabstandet zu der raumbegrenzenden Fläche angeordneter Plattenabsorber und als zwei tes Dämpfungselement ein auf dem Plattenabsorber angeordneter und flächig mit dem Plattenabsorber verbundener poröser Absorber vorge sehen ist.To solve this problem, a sound attenuation device of the type mentioned in the invention proposed that the Top layer a first damping element for low sound frequencies and comprises a second damping element for high sound frequencies, where as a first damping element by a frame-shaped Ab stand element to form a cavity spaced from the space-limiting surface arranged plate absorber and as two tes damping element arranged on the plate absorber and Porous absorber connected flat to the plate absorber see is.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Schalldämpfungs vorrichtung werden platzaufwendige Keilstrukturen vermieden. Die er findungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung ist besonders einfach aus zwei Dämpfungselementen aufgebaut, wobei das erste Dämpfung selement zur Absorption von unterhalb von 500 Hz liegenden Schall frequenzen dient. Das auf dem ersten Dämpfungselement angeordnete zweite Dämpfungselement dämpft darüberliegende Schallfrequenzen durch Reibungs- und andere Energieverluste. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte Bau weise und insbesondere durch eine glatte Oberfläche aus. Raumverlu ste werden dadurch gering gehalten. Bei einer Verwendung in Windka nalanlagen werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die bis her durch die Keilstrukturen bedingten Strömungsverluste verringert.Through this inventive design of a sound attenuation space-consuming wedge structures are avoided. Which he Sound damping device according to the invention is particularly simple constructed from two damping elements, the first damping element for the absorption of sound below 500 Hz frequencies. That arranged on the first damping element second damping element dampens sound frequencies above through friction and other energy losses. The invention Sound damping device is characterized by a compact construction wise and especially with a smooth surface. Loss of space This minimizes the risk. When used in Windka nalanlagen are the up to the inventive design flow losses caused by the wedge structures are reduced.
Die Ausgestaltung der Schalldämpfungsvorrichtung mit einem zur raumbegrenzenden Fläche hin liegenden Hohlraum bewirkt eine beson ders gute Dämpfung von tiefen Schallfrequenzen.The design of the sound damping device with a cavity that delimits the space, creates a special effect good damping of low sound frequencies.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Plattenabsorber aus einem biegeweichen Material. Dadurch wird die Schalldämpfung im tiefen Frequenzbereich weiter verbessert.In a further embodiment of the invention there is the plate absorber made of a flexible material. This will reduce noise in the low frequency range further improved.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Plattenabsorber ei ne geschlossene Kunststoffolie, insbesondere eine Folie aus Poly urethan.In an advantageous embodiment of the invention, the plate absorber is egg ne closed plastic film, especially a film made of poly urethane.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dic ke des Plattenabsorbers zwischen 20 µm und 200 µm. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Dicke des Plattenabsorbers von 25 µm bis 50 µm.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the Dic ke of the plate absorber between 20 microns and 200 microns. As special A thickness of the plate absorber of 25 μm to turns out to be advantageous 50 µm.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Ab standselement aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff.In a further advantageous embodiment of the invention, the Ab Stand element made of foam, in particular from an open cell Synthetic foam, such as polyurethane or melamine resin foam.
In Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke des Abstandsele ments etwa 100 mm. In an embodiment of the invention, the thickness of the spacer element is 100 mm.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß eine seitliche Umhüllung für das Abstandselement vorgesehen ist. Diese Umhüllung ist vorteilhafterweise aus Blech.An advantageous embodiment of the invention provides that a lateral covering is provided for the spacer. This Sheathing is advantageously made of sheet metal.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der poröse Absorber aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaum stoff, wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff.In a further embodiment of the invention there is the porous absorber made of foam, in particular an open-cell synthetic foam fabric such as polyurethane or melamine resin foam.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auf der schallzugewandten Fläche des porösen Absorbers eine gelochte Folie vorgesehen. Durch eine derartige Folie werden die Absorptionscharak teristika der Schalldämpfungsvorrichtung für hohe Frequenzen nicht beeinträchtigt. Dabei ist ein Lochflächenanteil der gelochten Folie von 20 bis 80% vorteilhaft. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Lochflächenanteil von 30 bis 50%.In a particularly advantageous embodiment of the invention is on the surface of the porous absorber facing the sound is a perforated film intended. With such a film, the absorption charak Teristika the sound attenuation device for high frequencies does not impaired. A perforated area portion of the perforated film is from 20 to 80% advantageous. A proves to be particularly advantageous Perforated area of 30 to 50%.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der poröse Absorber im wesentlichen quaderförmig und weist eine Dicke von etwa 130 mm auf.In a further embodiment of the invention, the porous absorber is in the essentially cuboid and has a thickness of about 130 mm on.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels im folgenden näher dargestellt und erläutert.The invention is based on an illustrated in the drawing management example shown and explained in more detail below.
Fig. 1 zeigt in schematischer, nicht maßstabsgerechter Darstel lung einen Querschnitt durch eine an einer raumbegren zenden Fläche angeordneten erfindungsgemäßen Schall dämpfungsvorrichtung, und Fig. 1 shows a schematic, not to scale representation presen- tation a cross section through a sound damping device according to the invention arranged on a space-limiting surface, and
Fig. 2 zeigt ein Balkendiagramm, das den mit einer erfindungs gemäßen Schalldämpfungsvorrichtung erreichten Schall absorptionsgrad in Abhängigkeit der Frequenz wiedergibt. Fig. 2 shows a bar graph which shows the sound absorption level achieved with an inventive sound damping device as a function of frequency.
Fig. 1 zeigt eine Schalldämpfungsvorrichtung 1, die an einer raum begrenzenden Fläche 6 (Wand oder Decke) angebracht ist. Die Schall dämpfungsvorrichtung 1 umfaßt zwei Dämpfungselemente. Fig. 1 shows a sound damping device 1 , which is attached to a space-defining surface 6 (wall or ceiling). The sound damping device 1 comprises two damping elements.
Das erste Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen weist ein rahmenförmiges Abstandselement 2 sowie einen auf dem Abstandse lement 2 angeordneten Plattenabsorber 3 auf. Das Abstandselement 2 ist an der raumbegrenzenden Fläche 6 beispielsweise durch Verkleben angebracht. Durch das rahmenförmige Abstandselement 2 und dem darauf (beispielsweise durch Verkleben) angeordneten Plattenabsorber 3 wird mit der raumbegrenzenden Fläche 6 ein mit Luft gefüllter Hohl raum 5 eingeschlossen. Das Abstandselement 2 besteht aus einem Schaumstoff, insbesondere einem offenzelligen Schaumstoff, wie bei spielsweise Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff. Der Platten absorber 3 besteht aus einem biegeweichen Material, vorteilhafterwei se aus einer Kunststoffolie. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestal tung des ersten Dämpfungselements werden Schallfrequenzen unter halb von etwa 500 Hz durch den biegeweichen Plattenabsorber 3 und den zur raumbegrenzenden Fläche 6 liegenden Hohlraum 5 gedämpft. Das Abstandselement 2 kann, wie in der Figur dargestellt, seitlich von einer Umhüllung 7 umgeben sein. Durch diese Umhüllung 7, die bei spielsweise ein dünner Metall- oder Blechstreifen oder dergleichen sein kann, wird die Absorptionsqualität des ersten Dämpfungselements weiter verbessert, und es erfolgt eine Abgrenzung gegenüber angren zenden weiteren Schalldämpfungsvorrichtungen. The first damping element for low sound frequencies comprises a frame-shaped spacer 2 and one on the Abstandse lement 2 disposed plate absorber. 3 The spacer element 2 is attached to the space-limiting surface 6, for example by gluing. Through the frame-shaped spacer 2 and the plate absorber 3 arranged thereon (for example by gluing), an air-filled cavity 5 is enclosed with the space-limiting surface 6 . The spacer 2 consists of a foam, in particular an open-cell foam, such as in polyurethane or melamine resin foam. The plate absorber 3 consists of a flexible material, advantageously from a plastic film. Through this inventive configuration of the first damping element, sound frequencies below half of approximately 500 Hz are damped by the flexible plate absorber 3 and the cavity 5 lying towards the space-limiting surface 6 . As shown in the figure, the spacer element 2 can be laterally surrounded by a sheath 7 . Through this sheathing 7 , which can be a thin metal or sheet metal strip or the like in example, the absorption quality of the first damping element is further improved, and there is a differentiation from adjoining other sound damping devices.
Das zweite Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Schalldämp fungsvorrichtung 1 ist direkt auf dem Plattenabsorber 3, beispielswei se durch Verkleben, angebracht und umfaßt im wesentlichen einen porösen Absorber 4 aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offen zelligen Kunstschaumstoff wie Polyurethan- oder Melaminharz schaumstoff. Auf seiner dem Schall zugewandten Fläche kann der po röse Absorber 4, wie dargestellt, eine mit Löchern 9 versehene Folie 8 aufweisen. Der Lochflächenanteil dieser gelochten Folie 8 beträgt 20 bis 80%. Als besonderes vorteilhaft hat sich ein Lochflächenanteil von 30 bis 50% erwiesen.The second damping element of the muffling device 1 according to the invention is attached directly to the plate absorber 3 , for example by gluing, and essentially comprises a porous absorber 4 made of foam, in particular of an open-cell synthetic foam such as polyurethane or melamine resin foam. On its surface facing the sound, the porous absorber 4 , as shown, may have a film 8 provided with holes 9 . The proportion of perforated area of this perforated film 8 is 20 to 80%. A perforation area ratio of 30 to 50% has proven to be particularly advantageous.
In dem zweiten Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Schall dämpfungsvorrichtung werden oberhalb von 500 Hz liegende Schall frequenzen durch Reibungs- und andere Energieverluste in dem porö sen Absorber 4 bedämpft.In the second damping element of the sound damping device according to the invention, sound frequencies above 500 Hz are dampened by friction and other energy losses in the porous sensor 4 .
Die Dicke des Abstandselements 2 beträgt etwa 100 mm, die des po rösen Absorbers 4 etwa 130 mm. Da die als Plattenabsorber 3 die nende Kunststoffolie maximal nur 200 µm, vorteilhafterweise nur 50 µm dick ist, verfügt die gesamte Schalldämpfungsvorrichtung über eine Dicke von nur etwa 230 mm. Damit ist, verglichen mit den sonst üblichen etwa 1 m langen Teilstrukturen ein deutlicher Raumgewinn verbunden, so daß die zu bedämpfenden akustischen Räume durch eine Ausstattung mit erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtun gen mehr Platz bieten, bzw. von vornherein kleiner gebaut werden können. Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungs vorrichtung in Windkanalanlagen bietet sich an, da durch die ebene, parallel zur raumbegrenzenden Fläche verlaufende Oberfläche die Strömungsverluste gering gehalten werden.The thickness of the spacer element 2 is approximately 100 mm, that of the po porous absorber 4 is approximately 130 mm. Since the plastic film used as the plate absorber 3 is a maximum of only 200 μm, advantageously only 50 μm thick, the entire soundproofing device has a thickness of only about 230 mm. Thus, compared to the otherwise usual about 1 m long substructures, a significant gain in space is associated, so that the acoustic rooms to be damped offer more space by being equipped with sound damping devices according to the invention, or can be built smaller from the outset. An application of the sound damping device according to the invention in wind tunnel systems is appropriate since the flow losses are kept low due to the flat surface running parallel to the space-limiting surface.
Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung dämpft entspre chend der nachfolgend wiedergegebenen Ergebnisse einer Meßreihe Schall in einem breitbandigen Frequenzbereich. Bei dieser Meßreihe wurde der Schallabsorptionsgrad nach DIN 52212 bestimmt. Die Dic ke des porösen Absorbers 4 aus Basotect betrug 130 mm, die Dicke des Plattenabsorbers 3 betrug 50 µm und die Dicke des eingeschlos senen Hohlraums 5 betrug 100 mm. Die Prüffläche betrug 9,8 m2, der ausgemessene Hallraum hatte ein Volumen von 210 m3. Gemessen wurde der Schallabsorptionsgrad αs über der Frequenz f in Hz.The sound damping device according to the invention attenuates accordingly the results of a measurement series of sound reproduced below in a broadband frequency range. In this series of measurements, the degree of sound absorption was determined in accordance with DIN 52212. The thickness of the porous absorber 4 made of Basotect was 130 mm, the thickness of the plate absorber 3 was 50 μm and the thickness of the enclosed cavity 5 was 100 mm. The test area was 9.8 m 2 , the measured reverberation room had a volume of 210 m 3 . The sound absorption coefficient α s was measured over the frequency f in Hz.
Wie aus diesem Meßergebnis ersichtlich ist, ist der Schallabsorptions grad αs über einen breiten Frequenzbereich von 200 Hz bis 5000 Hz durchweg größer als 1. Erst unterhalb von etwa 180 Hz fällt der Schallabsorptionsgrad unterhalb von 1. Diese Meßergebnisse sind in Fig. 2 in einem Balkendiagramm graphisch dargestellt, wobei auf der Abszisse die Frequenz in Hz und auf der Ordinate der Schallabsorpti onsgrad αs aufgetragen sind.As can be seen from this measurement result, the degree of sound absorption α s is consistently greater than 1 over a wide frequency range from 200 Hz to 5000 Hz. Only below approximately 180 Hz does the degree of sound absorption fall below 1. These measurement results are shown in FIG. 2 in one Bar graph shown graphically, with the frequency in Hz on the abscissa and the degree of sound absorption α s on the ordinate.
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Owner name: FRIEDL, WOLFGANG, DIPL.-ING.(FH), 87700 MEMMINGEN, |
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Effective date: 20121201 |