DE202014100706U1

DE202014100706U1 - Soundproofing and / or sound deadening and flat Schalldämm- and / or -dämpfelement

Info

Publication number: DE202014100706U1
Application number: DE201420100706
Authority: DE
Original assignee: JUGENDFORSCHUNGSZENTRUM JFZ SCHWARZWALD SCHONBUCH E V; Jugendforschungszentrum JFZ Schwarzwald-Schonbuch e V
Current assignee: JUGENDFORSCHUNGSZENTRUM SCHWARZWALD-SCHOENBUCH, DE
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2014-04-25
Anticipated expiration: 2024-02-19

Abstract

Schalldämmmittel und/oder Schalldämpfmittel, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämmmittel und/oder Schalldämpfmittel eine dilatante Flüssigkeit zur Schalldämmung und/oder Schalldämpfung aufweist.Soundproofing means and / or soundproofing means, characterized in that the soundproofing means and / or soundproofing means has a dilated liquid for soundproofing and / or soundproofing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schalldämmmittel und/oder Schalldämpfmittel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein flächiges Schalldämm- und/oder -dämpfelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4. Mit flächig ist ein Gebilde gemeint, dessen Dicke einen Bruchteil seiner Länge und/oder Breite beträgt wie beispielsweise eine Wand oder Platte. Das flächige Element muss nicht eben sondern kann beispielsweise gekrümmt oder gewölbt sein. Auch muss das flächige Element nicht starr sondern kann flexibel sein. The invention relates to a sound absorbing and / or Schalldämpfmittel with the features of the preamble of claim 1 and a flat Schalldämm- and / or -dämpfelement with the features of the preamble of claim 4. By area is meant a structure whose thickness is a fraction of its length and / or width is such as a wall or plate. The sheet-like element does not have to be flat, but can for example be curved or arched. The flat element does not have to be rigid but can also be flexible.

Bekannt sind schalldämmende Wände beispielsweise von Fernseh- oder Tonstudios oder auch sonstige Trenn- oder Außenwände, die eine Schallausbreitung von einem Raum in einen benachbarten Raum behindern, wobei hier insbesondere eine Ausbreitung von Luftschall gemeint ist. Ebenfalls bekannt als flächige Schalldämpfelemente sind Lärmschutzwände, die beispielsweise entlang von Straßen und Schienen aufgestellt werden und eine Ausbreitung von Luftschall durch Absorption behindern. Als Schalldämm- und/oder -dämpfmaterial enthalten die bekannten Wände oftmals einen festen, auch elastischen Schaum und/oder ein Vlies oder Filz. Offene Hohlräume solcher Schalldämm- und/oder dämpfmaterialien absorbieren Schallwellen und behindern einen Durchtritt und eine Reflexion von Luftschall. Sound-absorbing walls are known, for example, from television or recording studios or other separating or external walls which hinder the propagation of sound from one room to another in a neighboring room, in which case in particular a propagation of airborne sound is meant. Also known as planar sound-damping elements are noise barriers, which are placed for example along roads and rails and hinder the spread of airborne sound through absorption. As sound insulation and / or damping material, the known walls often contain a solid, also elastic foam and / or a fleece or felt. Open cavities of such sound insulation and / or damping materials absorb sound waves and hinder passage and reflection of airborne sound.

Aufgabe der Erfindung ist ein anderes Material als Schalldämm- und/oder -dämpfmittel vorzuschlagen. The object of the invention is to propose a different material than soundproofing and / or -dämpfmittel.

Die Erfindung sieht eine dilatante, also scherverfestigende Flüssigkeit als Schalldämm- und/oder -dämpfmittel vor. Eine dilatante Flüssigkeit ist eine nicht-newtonsche Flüssigkeit, deren Viskosität sich mit zunehmender Schergeschwindigkeit erhöht, sie wird unter Druckeinwirkung, auch unter Schalldruckeinwirkung, dickflüssiger oder sogar fest. Nach Ende der Druckeinwirkung wird die dilatante Flüssigkeit wieder so dünnflüssig wie zu Anfang. Möglich ist eine zeitunabhängige Dilatanz, d.h. die Viskosität der Flüssigkeit ist von der Schergeschwindigkeit bzw. der Druckeinwirkung, nicht aber von der Zeit abhängig, erhöht oder verringert sich die Schergeschwindigkeit bzw. die Druckeinwirkung, verändert sich unmittelbar auch die Viskosität. Die Viskositätsänderung kann auch zeitabhängig sein, d.h. sie nimmt verzögert mit der Schergeschwindigkeit bzw. der Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit zu und ab. Die Erfindung kann auch als Einrichtung mit einer dilatanten Flüssigkeit oder als Verwendung einer dilatanten Flüssigkeit zur Schalldämmung und/oder Schalldämpfung aufgefasst werden. The invention provides a dilatant, ie shear-setting liquid as a sound insulation and / or -dämpfmittel. A dilatant fluid is a non-Newtonian fluid, the viscosity of which increases with increasing shear rate, it is under pressure, even under the effect of sound pressure, viscous or even solid. After the end of the pressure, the dilatant fluid becomes as fluid as it was at the beginning. Possible is a time-independent dilatancy, i. the viscosity of the liquid is dependent on the shear rate or the pressure, but not on the time, increases or decreases in the shear rate or the pressure, the viscosity also changes immediately. The change in viscosity may also be time dependent, i. it increases with the shear rate or the pressurization of the liquid delayed and delayed. The invention can also be understood as a device with a dilatant fluid or as a use of a dilatant fluid for sound insulation and / or sound attenuation.

Durch die Änderung ihrer Viskosität behindert die dilatante Flüssigkeit sowohl einen Durchgang als auch eine Reflexion von Schallwellen und dämmt bzw. dämpft eine Ausbreitung von Schall. Die dilatante Flüssigkeit kann bei hohem Schalldruck fest werden. Es hat sich gezeigt, dass die Schalldämm- und/oder -dämpfwirkung einer dilatanten Flüssigkeit höher als die offenporiger Schäume, Vliese oder Filze ist, die herkömmlicherweise zur Schalldämmung und/oder Schalldämpfung verwendet werden. Vorzugsweise sieht die Erfindung eine Wasser und Stärke, insbesondere Maisstärke enthaltende Suspension als dilatante Flüssigkeit zur Schalldämmung und/oder Schalldämpfung vor. Die Dilatanz einer Suspension von Wasser mit Stärke bzw. Maisstärke, wenn die Suspension eine kritische Konzentration erreicht, ist bekannt. Nicht bekannt ist die schalldämmende und/oder schalldämpfende Wirkung einer dilatanten Flüssigkeit im Allgemeinen und einer dilatanten Suspension von Wasser und Stärke und deren Eignung zur Schalldämmung und/oder Schalldämpfung. Der Suspension kann ein Dispergiermittel zugesetzt sein um die Stärke in Schwebe im Wasser zu halten. Als geeignetes oder optimales Mischungsverhältnis hat sich ein Verhältnis zwischen (Mais-)Stärke und Wasser von 1:0,69 herausgestellt, wobei Abweichungen im Rahmen der Erfindung möglich sind. Nicht ausgeschlossen ist, dass die Suspension weitere Bestandteile außer Wasser und Stärke enthält, wobei diese das Mischungsverhältnis von Wasser zu Stärke nicht ändern, es sei denn sie ersetzen das Wasser und/oder die Stärke zum Teil. By changing its viscosity, the dilatant fluid impedes both passage and reflection of sound waves, and dampens or attenuates propagation of sound. The dilatant fluid can become solid at high sound pressure. It has been found that the sound deadening and / or dampening effect of a dilatant fluid is higher than the open cell foams, nonwovens or felts conventionally used for sound insulation and / or sound deadening. Preferably, the invention provides a water and starch, in particular corn starch-containing suspension as a dilatant liquid for sound insulation and / or soundproofing. The dilatancy of a suspension of starch or corn starch water when the suspension reaches a critical concentration is known. Not known is the sound-absorbing and / or sound-damping effect of a dilatant fluid in general and a dilatant suspension of water and starch and their suitability for sound insulation and / or sound attenuation. A suspension may be added to the suspension to keep the starch in suspension in the water. As a suitable or optimal mixing ratio, a ratio between (corn) strength and water of 1: 0.69 has been found, with variations in the invention are possible. It is not excluded that the suspension contains other constituents except water and starch, which do not change the mixing ratio of water to starch, unless they partially replace the water and / or the starch.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Suspension, die die dilatante Flüssigkeit zur Schalldämmung und/oder Schalldämpfung bildet, außer Wasser ein Gefrierschutzmittel als Flüssigkeit und Stärke, insbesondere Maisstärke enthält. Das Gefrierschutzmittel, das dem Wasser beispielsweise im Verhältnis zu 1:2, also 1/3 Gefrierschutzmittel und 2/3 Wasser, zugesetzt ist, verkleinert den Wasseranteil in der Suspension entsprechend. Das Gefrierschutzmittel verhindert ein Gefrieren der dilatanten Flüssigkeit bei Unterschreiten des Gefrierpunkts von Wasser und hat zusätzlich den Vorteil, dass es antibakteriell wirkt, also einer Fäulnis oder Schimmelbildung der Stärke entgegenwirkt. Eine Verschlechterung der Schalldämmungs- und/oder -dämpfungswirkung war nicht feststellbar. A further development of the invention provides that the suspension which forms the dilatant liquid for sound insulation and / or soundproofing contains, in addition to water, an antifreeze as liquid and starch, in particular corn starch. The cryoprotectant, which is added to the water, for example in proportion to 1: 2, ie 1/3 antifreeze and 2/3 water, reduces the proportion of water in the suspension accordingly. The antifreeze prevents freezing of the dilatant fluid falls below the freezing point of water and has the additional advantage that it has an antibacterial effect, so counteracts rot or mold growth. A deterioration of the sound insulation and / or damping effect was not detectable.

Des weiteren ist Gegenstand der Erfindung ein flächiges Schalldämmelement, beispielsweise eine Platte oder eine Wand, das eine dilatante Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Schalldämmmittel und/oder Schalldämpfmittel aufweist. Das Schalldämmelement kann auch als Schalldämpfelement aufgefasst werden. Furthermore, the subject matter of the invention is a flat sound-damping element, for example a plate or a wall, which has a dilatant fluid according to one of claims 1 to 3 as sound-damping means and / or sound-damping means. The sound-absorbing element can also be understood as a sound-damping element.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schalldämmelement Hohlräume aufweist, die die dilatante Flüssigkeit enthalten. Die Hohlräume weisen insbesondere kleine Volumina auf und enthalten dementsprechend kleine Flüssigkeitsmengen. Das wirkt einem Entmischen der Suspension, wenn die dilatante Flüssigkeit eine solche ist, und insbesondere einem Absetzen der Stärke unten in der Platte, wenn diese beispielsweise steht, entgegen. Insbesondere sollten die Hohlräume in vertikaler Richtung niedrig sein, um dem Entmischen entgegenzuwirken und ein Absetzen der Stärke unten in dem Schalldämmelement zu verhindern. Dabei bezieht sich die Raumrichtung „vertikal“ auf eine vorgesehene räumliche Lage des Schalldämmelements bei dessen Verwendung. Die Hohlräume im Schalldämmelement unterbinden auch einen hydrostatischen Druckanstieg in der dilatanten Flüssigkeit von oben nach unten. Ein solcher Druckanstieg beispielsweise über Raumhöhe würde die Viskosität der dilatanten Flüssigkeit im Schalldämmelement unabhängig von einer Schalldruckeinwirkung von oben nach unten erhöhen und damit eine Schalldämm- und/oder -dämpfwirkung über die Höhe des Schalldämmelements ändern. An embodiment of the invention provides that the sound-absorbing element has cavities containing the dilatant liquid. The cavities have in particular small volumes and accordingly contain small amounts of liquid. This counteracts segregation of the suspension when the dilatant fluid is one and in particular counteracts settling of the starch at the bottom of the plate, for example. In particular, the cavities in the vertical direction should be low in order to counteract segregation and to prevent settling of the starch down in the soundproofing element. In this case, the spatial direction "vertical" refers to an intended spatial position of the Schalldämmelements during its use. The cavities in the sound-absorbing element also prevent a hydrostatic pressure increase in the dilatant fluid from top to bottom. Such an increase in pressure, for example, via the height of the room would increase the viscosity of the dilatant fluid in the soundproofing element independently from a sound pressure effect from top to bottom and thus change a sound-damping and / or -dämpfwirkung over the height of the Schalldämmelements.

Zur Ausbildung der Hohlräume sieht eine Ausgestaltung der Erfindung Waben oder Rohre in dem flächigen Schalldämmelement vor, die die dilatante Flüssigkeit enthalten. Rohre sind vorzugsweise in dichter Packung parallel zueinander und aneinander anliegend im Schalldämmelement angeordnet. To form the cavities, an embodiment of the invention provides honeycomb or tubes in the sheet-like soundproofing element containing the dilatant liquid. Tubes are preferably arranged in tight packing parallel to each other and adjacent to each other in the sound-absorbing element.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hohlräume, also beispielsweise die Waben oder Rohre, mit einer oder mehreren Membranen nach außen und/oder zu anderen Hohlräumen geschlossen sind. Die Membranen sind flexibel und durchlässig für Druckänderungen, so dass Schallwellen von außen oder von einem benachbarten Hohlraum durch die Membran die dilatante Flüssigkeit in den Hohlräumen beaufschlagen, deren Viskosität erhöhen und auf diese Weise gedämmt bzw. gedämpft werden. An embodiment of the invention provides that the cavities, so for example, the honeycomb or pipes are closed with one or more membranes to the outside and / or other cavities. The membranes are flexible and permeable to changes in pressure, so that sound waves from the outside or from an adjacent cavity through the membrane act on the dilatant fluid in the cavities, increase their viscosity and are thus damped or damped.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Ausbruch eines Schalldämmelements gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The single FIGURE shows a breakout of a Schalldämmelements according to the invention in a perspective view.

Die einzige Figur zeigt ein flächiges, nämlich plattenförmiges erfindungsgemäßes Schalldämmelement 1, das auch als Schalldämmwand, Schalldämpfelement oder Schallschutzwand aufgefasst werden kann. Das Schalldämmelement 1 weist einen rechteckigen Rahmen 2 auf, in dem Rohre 3 parallel zueinander und in dichter Packung, d.h. einander berührend, fest angeordnet sind. Grundsätzlich kann der Rahmen 2 auch eine andere Form aufweisen als rechteckig. Die Rohre 3 münden an offenen Flach- bzw. Stirnseiten des Rahmens 2 bzw. des Schalldämmelements 1. Der Rahmen 2 ist beidseitig mit Folien bespannt, die eine Membran 4 bilden, die die Rohre 3 an beiden Enden flüssigkeitsdicht verschließt. Die Rohre 3 sind mit einer dilatanten Flüssigkeit 5 gefüllt, nämlich mit einer Suspension aus Wasser und Maisstärke mit einem Mischungsverhältnis von Maisstärke zu Wasser von etwa 1:0,69. Der Suspension kann ein Dispergiermittel zugesetzt sein. Zur Vermeidung eines Gefrierens der dilatanten Flüssigkeit 5 bzw. Suspension und zur Vermeidung von Fäulnis oder Schimmelbildung der Maisstärke kann bis zu etwa 1/3 des Wassers durch ein Gefrierschutzmittel ersetzt sein. Weitere Zuschlagstoffe sind nicht ausgeschlossen. The single FIGURE shows a planar, namely plate-shaped sound insulation according to the invention 1 , which can also be understood as sound insulation, sound-absorbing or soundproof wall. The soundproofing element 1 has a rectangular frame 2 in, in the pipes 3 parallel to each other and in a tight pack, that is touching each other, are fixed. Basically, the frame 2 also have a different shape than rectangular. The pipes 3 open at open flat or end sides of the frame 2 or the Schalldämmelements 1 , The frame 2 is covered on both sides with films that are a membrane 4 form the pipes 3 closes liquid-tight at both ends. The pipes 3 are with a dilatant fluid 5 filled, namely with a suspension of water and corn starch with a mixing ratio of corn starch to water of about 1: 0.69. The suspension may be added with a dispersant. To avoid freezing of the dilatant fluid 5 or suspension and to prevent rot or mold of the corn starch may be replaced by an antifreeze up to about 1/3 of the water. Other aggregates are not excluded.

Luftschall, der auf eine Seite des Schalldämmelements 1 trifft, beaufschlagt durch die Membran 4 die dilatante Flüssigkeit 5 in den Rohren 3 des Schalldämmelements 1. Druckwellen des Schalls, die die dilatante Flüssigkeit 5 beaufschlagen, erhöhen deren Viskosität, wobei Schallenergie absorbiert und eine Schallreflexion am Schalldämmelement 1 und ein Schalldurchtritt durch das Schalldämmelement 1 verringert, der Schall also gedämmt und gedämpft wird. Bei sehr lautem Schall im Bereich der menschlichen Schmerzschwelle oder darüber, d.h. bei einem Schalldruckpegel zwischen etwa 130 bis 150 dB kann die dilatante Flüssigkeit fest werden. Messungen an einer Messkapsel mit einem dem Schalldämmelement 1 entsprechenden Rohraufbau haben eine durchschnittliche Schalldämmung von etwa 29 dB bei einer Wanddicke bzw. Dicke der Messkapsel von 76 mm und einem Schalldruckpegel von 120 dB des ankommenden Schalls in dem vom Menschen gut hörbaren Frequenzbereich zwischen 100 und 900 Hz ergeben. Die Schalldämmung ist frequenzabhängig und hat bei einzelnen Frequenzen 40 dB und mehr betragen. Bei einem niedrigen Schalldruckpegel war die Schalldämmung durchschnittlich bis zu etwa 5 dB niedriger. Betrachtet man herkömmliche Schallschutzwände mit einer Schalldämmung von durchschnittlich nur etwa 12 dB zeigt sich ohne weiteres die Effektivität des erfindungsgemäßen Schalldämmelements 1 und der erfindungsgemäß in ihm als Schalldämm- und/oder -dämpfmittel enthaltenen dilatanten Flüssigkeit 5, die Lautstärke und Schalldruckpegel erheblich mehr als doppelt so stark verringert. Airborne sound, on one side of the Schalldämmelements 1 meets, acted upon by the membrane 4 the dilatant fluid 5 in the pipes 3 the Schalldämmelements 1 , Pressure waves of sound, which is the dilatant fluid 5 apply, increase their viscosity, absorbing sound energy and a sound reflection on the sound insulation 1 and a sound passage through the soundproofing element 1 reduced, the sound is thus insulated and muffled. With very loud sound in the range of the human pain threshold or above, ie with a sound pressure level between approximately 130 to 150 dB, the dilatante liquid can become firm. Measurements on a measuring capsule with a soundproofing element 1 corresponding pipe construction have given an average sound attenuation of about 29 dB at a wall thickness or thickness of the measuring capsule of 76 mm and a sound pressure level of 120 dB of incoming sound in the well audible frequency range between 100 and 900 Hz. The sound insulation is frequency dependent and has 40 dB and more at individual frequencies. At a low sound pressure level, the sound attenuation was on average up to about 5 dB lower. Considering conventional sound insulation walls with an average sound attenuation of only about 12 dB, the effectiveness of the sound insulation element according to the invention is readily apparent 1 and the dilatant liquid contained therein according to the invention as a sound deadening and / or damping agent 5 , which reduces the volume and sound pressure levels considerably more than twice as much.

Claims

Sound-absorbing means and / or Schalldämpfmittel, characterized in that the sound-absorbing means and / or Schalldämpfmittel has a dilatant liquid for sound insulation and / or sound attenuation.

Sound-absorbing and / or sound-deadening means according to claim 1, characterized in that the dilatant fluid ( 5 ) is a suspension containing water and starch.

Sound-absorbing means and / or sound-deadening means according to claim 2, characterized in that the dilatant fluid ( 5 ) is a suspension containing water, antifreeze and starch.

Flat soundproofing element, characterized in that the soundproofing element ( 1 ) a dilatant fluid ( 5 ) according to one of claims 1 to 3 as a sound absorbing means and / or Schalldämpfmittel.

Flat soundproofing element according to claim 4, characterized in that the soundproofing element ( 1 ) Has cavities containing the dilatant fluid.

Planar sound absorbing element according to claim 5, characterized in that the sound absorbing element ( 1 ) Honeycombs or pipes ( 3 ) containing the dilatant fluid ( 5 ) contain.

Flat sound insulation element according to claim 5 or 6, characterized in that the cavities with membranes ( 4 ) are closed to the outside and / or to other cavities, which are permeable to pressure changes.