DE19600040A1 - Schalldämpferelement, insbesondere für einen Kulissenschalldämfper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schalldämpferelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Schalldämpfer werden dazu verwendet, den sich über Kanäle ausbreitenden Luftschall stark zu vermindern, also zu dämpfen, ohne dabei die Fortleitung strömender Medien wesent­ lich zu behindern. Insbesondere werden Schalldämpfer einge­ setzt zur Verminderung der Schallausbreitung in Kanalsystemen von lufttechnischen Anlagen, Verminderung der Schallabstrah­ lung von Strömungsmaschinen in die unmittelbare Umgebung, wie beispielsweise für Ventilatoren, Verdichter, Turbo-Strahlan­ triebe, aber auch für die Bedämpfung von Öffnungen für den Transport oder die Be- und Entlüftung zwischen lärmerfüllten Räumen und Räumen mit Ruheanspruch, sowie zur Bedämpfung von Öffnungen, z. B. für die Be- und Entlüftung in akustischen Kapseln.

Schallabsorbierende Kanäle besitzen eine Wandauskleidung, durch deren Dämpfungsmechanismus der sich ausbreitenden Schallwelle ein Teil der Schallenergie entzogen wird. Ent­ sprechend der Art der Wandauskleidung unterscheidet man zwi­ schen Absorptionsschalldämpfern, Relaxationsschalldämpfern sowie Resonanzschalldämpfern. Bei Kulissenschalldämpfern han­ delt es sich im allgemeinen um Absorptionsschalldämpfer, wo bei der Kulissenschalldämpfer im einfachsten Falle aus einem Rahmen mit einer darin aufgenommenen Füllung aus Mineral-, Schlacken-, Glas- oder Metallwolle gebildet ist, wobei zumin­ dest die Hauptflächen des Kulissenschalldämpfers, das sind die parallel zur Schallausbreitungsrichtung verlaufenden Flä­ chen und in einem Strömungskanal insbesondere die den Strö­ mungskanal begrenzenden Flächen als akustisch transparente Hüllflächen ausgebildet sind. Derartige Hüllflächen werden häufig durch Lochbleche und Lochplatten gebildet.

Die Optimierung derartiger Absorptionsschalldämpfer erfolgt bislang meistens über die Dimensionierung und Ausbildung der Kulisse als solche, wobei für die Füllung übliche Mine­ ralwolleplatten und dgl. verwendet werden. Dadurch, daß aber die Kulisse jeweils den entsprechenden Anwendungsfällen ange­ paßt werden muß, ergeben sich für die Optimierung Beschrän­ kungen, die durch die örtlichen Einbauverhältnisse bedingt sind, für die der Kulissenschalldämpfer zu konzipieren ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch baulich einfache Maßnah­ men eine Optimierung der Schalldämpfung, insbesondere der Schalldämpfung eines Kulissenschalldämpfers, zu erreichen, was zweckmäßigerweise ohne Beeinträchtigung der konstruktiven Gegebenheiten der Kulisse als solche erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung wird eine Verbesserung der Schalldämpfung über eine spezielle Ausbildung der Füllung des Schalldämpfer­ elements erreicht, indem eine Schichtenbestimmung dergestalt erfolgt, daß die Füllung aus einer Absorptionsschicht mit niedrigem Strömungswiderstand senkrecht zur Schallausbrei­ tungsrichtung und einer Dissipationsschicht mit hohem Strö­ mungswiderstand parallel zur Schallausbreitungsrichtung ge­ bildet ist. Über die Absorptionsschicht ist es ermöglicht, daß der Großteil der Schallenergie sehr leicht in die Kulisse eindringen kann. Dies wirkt sich sehr günstig für den Wir­ kungsgrad der Schalldämpfung aus. Des weiteren wird durch die Dissipationsschicht mit hohem Strömungswiderstand parallel zur Schallausbreitungsrichtung bedingt, daß die in die Ku­ lisse eindringende Schallenergie auf ihrem Ausbreitungsweg bestmöglichst gedämpft wird, indem die kinetische Energie der schwingenden Mediumsteilchen (Schwingungsenergie) in Wärme­ energie im Wege der Dissipation umgewandelt wird. Alleine über die besondere Wahl der Füllung läßt sich somit eine sehr gute Schalldämpfung erfüllen, und zwar unabhängig von den baulichen Gegebenheiten der Kulisse als solche, die konventionell aus Rahmen und entsprechenden Lochblechen aufgebaut sein kann.

In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, daß die Faserausrichtung der Füllung vorwiegend senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung und damit senkrecht zu den Haupt­ flächen des Kulissenschalldämpfers erfolgt, wodurch die Ab­ sorptions- und Dissipationsschicht zu einer einzigen Schicht integriert werden kann. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Füllung aus sogenannten Platten oder Matten zu bilden, die sich dadurch auszeichnen, daß der Faserverlauf überwie­ gend gerichtet, und zwar senkrecht zu den Platten- oder Mat­ tenoberflächen verläuft. In besonders hohem Maße eignen sich hierfür sogenannte Lamellenplatten oder Lamellenmatten, die überwiegend für Anwendungsfälle eingesetzt werden, wo es auf erhöhte Drucksteifigkeit ankommt. Infolge der besonderen Fa­ serausrichtung eignen sich jedoch diese Lamellenplatten oder Lamellenmatten in besonderer Weise für die Verwendung in Schalldämpferelementen, da hierdurch bei entsprechender Aus­ richtung der Faser senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung ein niedriger Strömungswiderstand für die eindringende Schallenergie, jedoch ein hoher Strömungswiderstand für die Schallausbreitung innerhalb des Schalldämpferelements er­ reicht wird.

Hinzu kommt, daß sich die Lamellenplatten oder Lamellenmatten durch eine erhöhte Druckfestigkeit auszeichnen, was die Standfestigkeit des Füllmaterials derartiger Schalldämpfer­ elemente in jedem Falle erhöht, was insbesondere bei pulsie­ renden Schallquellen und dabei auftretenden Druckimpulsen von Vorteil ist. Für die praxisgerechte Umsetzung hat es sich ge­ zeigt, daß Rohdichten des Füllmaterials 25 kg/m³, insbeson­ dere 60 kg/m³ besonders geeignet sind. Mit Lamellenplatten oder Lamellenmatten lassen sich auch große Stärkebereiche, insbesondere etwa von 10 cm bis 25 cm abdecken.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kulissenele­ ments eines Kulissenschalldämpfers in rein sche­ matischer und teilweise gebrochener Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Illustrierung des Herstellungsprozesses einer Lamellenplatte sowie

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Kulissen­ element einer Schalldämpferkulisse, wobei dieses Kulissenele­ ment 1 aus einem Rahmen 2 gebildet ist, der mindestens an den beiden Hauptflächen 3 und 4 der Kulisse, (das ist die aus der Fig. 1 ersichtliche Vorderseite und nicht ersichtliche Rück­ seite) mit einer akustisch transparenten Hülle, hier aus Lochblechen gebildet, versehen ist. Innerhalb des Rahmens 2 befindet sich eine schallabsorbierende Füllung 5 aus Mineral­ wolle. Derartige Kulissenelemente werden zum Zwecke der Schalldämpfung über- und nebeneinander angeordnet, wobei sie an den Stoßstellen verklammert werden. Die Strömungsrichtung und damit die Schallausbreitungsrichtung ist in Fig. 1 mit dem Pfeil F verdeutlicht.

Wie aus Fig. 1 durch die weggebrochene Darstellung des Loch­ blechs 3 ersichtlich ist, besteht die Füllung 5 aus einer La­ mellenplatte mit insgesamt vier Lamellen 6, 7, 8 und 9, wobei durch die punktierte Darstellung an der durch das zeichneri­ sche Wegbrechen des Lochblechs 3 ersichtlichen Vorderfläche der Füllung 5 und durch die Striche an der oberen Stirnfläche des Kulissenelements die Faserausrichtung der Lamellenplatte senkrecht zu den beiden Hauptflächen 3 und 4 und damit zu den Lochblechen angedeutet ist. Durch diese besondere Ausrichtung der Fasern der Lamellenplatte ergibt sich ein sehr niedriger Strömungswiderstand senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung und damit senkrecht zu den Hauptflächen 3 und 4, jedoch ein sehr hoher Strömungswiderstand in Ausbreitungsrichtung und damit parallel zu den Hauptflächen 3 und 4 des Kulissenele­ ments 1.

Die Herstellung derartiger Lamellenplatten oder Lamellenmat­ ten, wie sie in Fig. 1 als schallabsorbierende Füllung 5 verwendet wird, ergibt sich schematisch aus Fig. 2. Danach werden aus dem Faserbildungsprozeß mehrere Lagen von Mineral­ wollematten oder Mineralwolleplatten übereinanderliegend zu einer Schneidstation 10 geführt und dort in einem auf die ge­ wünschte Stärke geschnitten, dann gemäß Pfeil G um 90° auf ein Förderband 11 geschwenkt und dort abgelegt, um die Lamel­ lenplatte 12 zu bilden. Ersichtlich ist dann, wie in Fig. 2 durch entsprechende Strichlierung dargestellt, der Faserver­ lauf in der Lamellenplatte 12 senkrecht zu den beiden Haupt­ flächen 13 und 14 der Lamellenplatte.

Selbstverständlich sind Stärke der Füllung und Maß der Roh­ dichte der Füllung abhängig vom eigentlichen Anwendungsfall, jedoch hat sich gezeigt, daß Lamellenplatten oder Lamel­ lenmatten bei Stärken im Bereich von 10 bis 25 cm und Roh­ dichten 25 kg/m³, insbesondere 60 kg/m³ besonders ge­ eignet sind. Im übrigen lassen sich mit Lamellenplatten oder -matten alle für die Akustik üblichen Dickenbereiche abdec­ ken.

Bei der in Fig. 3 wiederum rein schematisch dargestellten alternativen Ausführungsform ist die schallabsorbierende Füllung 5 gebildet aus einer Mineralwolleschicht 15, bei der die Fasern, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, senkrecht zum Lochblech 3 verlaufen. Eine dahinter angeordnete Schicht 16 aus Mineralwolle hat demgegenüber eine hierzu senkrechte Faserausrichtung, so daß die Fasern der Mineralwolleschicht 16 im wesentlichen parallel zum Lochblech 3 verlaufen. Für die Mineralwolleschicht 15 wird zweckmäßigerweise eine Lamellenplatte verwendet, wohingegen für die Mineralwolleschicht 16 eine übliche Mineralwollematte oder Mineralwolleplatte üblicher Rohdichte verwendet werden kann.

Nur der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß die Lamellen mit einem Glasvlies miteinander verbunden sind. Dieses Glas­ vlies ist in Fig. 3 rein schematisch mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Auch die Lamellenplatte nach Fig. 1 kann mit einem Glasvlies ausgerüstet sein.

Claims (8)

1. Schalldämpferelement, insbesondere für einen Kulissen­ schalldämpfer, mit einer schallabsorbierenden Füllung aus vorzugsweise Mineralwolle, welche von einem Rahmen eingefaßt ist, der akustisch transparente Hauptflächen zur Abdeckung der schallabsorbierenden Füllung auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (5) aus einer Absorptionsschicht mit niedrigem Strömungswider­ stand senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung (F) und einer Dissipationsschicht mit hohem Strömungswiderstand parallel zur Schallausbreitungsrichtung (F) gebildet ist.

2. Schalldämpferelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch Faserausrichtung der Füllung (5) im wesentlichen senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung (F) die Absorptions- und Dissipationsschicht zu einer einzigen Schicht integriert sind.

3. Schalldämpferelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (5) mindestens aus ei­ ner Platte oder Matte mit im wesentlichen durchgängig senkrecht zur Platten- oder Mattenoberfläche ausgerich­ teten Fasern gebildet ist.

4. Schalldämpferelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllung (5) so im Rahmen (2) des Schalldämpferelements angeordnet ist, daß die Faseraus­ richtung senkrecht zur akustisch transparenten Haupt­ fläche (3) bzw. (4) verläuft.

5. Schalldämpferelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (5) aus einer Lamellenplatte oder Lamellenmatte (12) gebil­ det ist.

6. Schalldämpferelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllung (5) mindestens aus einer Mi­ neralwolleschicht (15) mit senkrecht zur akustisch transparenten Hauptfläche (3) gerichteten Fasern gebil­ det ist, wobei vorzugsweise hinter der Mineralwolle­ schicht (15) eine weitere Mineralwolleschicht (16) vor­ gesehen ist, bei der die Fasern im wesentlichen paral­ lel zur Ebene der akustisch transparenten Hauptfläche (3) verlaufen.

7. Schalldämpferelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohdichte der Lamellenplatte oder Lamellenmatte 25 kg/m³ beträgt.

8. Schalldämpferelement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der La­ mellenplatte oder Lamellenmatte in den für die Akustik üblichen Dickenbereichen liegt.