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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämmeinsatz für eine lufttechnische Anlage, insbesondere für eine dezentrale Wohnraumbelüftungsanlage, gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 sowie eine dezentrale Wohnraumbelüftungsanlage mit einem derartigen Schalldämmeinsatz und ein Außenluftdurchlasssystem mit einem derartigen Schalldämmeinsatz.
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Kontrollierte Wohnraumbelüftungsanlagen stellen eine Schlüsselkomponente für den reibungslosen Betrieb energiesparend und weitgehend luftdicht ausgestalteter Gebäude dar. Durch den Einsatz kontrollierter Wohnraumbelüftungsanlagen kann die Wohnraumluftqualität aufrechterhalten werden, wobei die im Falle natürlicher Lüftung über Fenster ansonsten auftretenden Wärmeverluste minimiert werden. Hierdurch wird auch die Luftfeuchtigkeit auf einem kontrollierten Niveau gehalten, so dass Schimmelbildung und sonstige feuchtigkeitsbedingte Bauschäden vermieden werden
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Der Begriff "Wohnraum" soll in diesem Zusammenhang verdeutlichen, dass die Luftqualität für den Aufenthalt von Personen verbessert werden soll. Derartige Systeme können beispielsweise auch für Büroräume eingesetzt werden, so dass der Begriff "Wohnraumbelüftungssystem" keine Einschränkung auf den Einsatz im Wohnungsbau bedeuten soll.
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Im Markt wird zwischen zentralen und dezentralen Wohnraumbelüftungssystemen unterschieden.
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Dezentrale Belüftungsanlagen erreichen in letzter Zeit im Bereich des Wohnungsbaus eine zunehmend stärkere Verbreitung im Vergleich zu zentralen Wohnraumbelüftungssystemen. Dies liegt zum einen an einem tendenziell geringeren Erstellungsaufwand, der diese Systeme auch zum nachträglichen Einbau in Bestandsimmobilien prädestiniert. Ein wesentlicher Vorteil der dezentralen Systeme besteht ferner darin, dass auf lange, schwer oder gar nicht zugängliche Luftkanäle zu einem zentralen Wärmetauscher verzichtet werden kann. Dies stellt unter Wartungs- und Hygieneaspekten einen großen Vorteil dar.
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Um Wärmeverluste zu minimieren, ist bei den vorstehend genannten dezentralen Wohnraumbelüftungssystemen in der Regel ein Wärmespeicher vorgesehen, der über einen reversierenden Betrieb des Lüftermittels im Entlüftungsbetrieb von warmer, nach außen geführter Innenluft aufgewärmt wird und dann bei umgekehrter Betriebsweise die einströmende, im Allgemeinen kühlere Außenluft vorwärmt. Damit werden bei bekannten Anlagen Wärmerückgewinnungsraten von >80% erzielt.
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Ein Problem bei dezentralen Wohnraumbelüftungsanlagen stellt der Schallschutz dar, insbesondere bei Einsatz der Anlagen in Schlaf- oder Ruheräumen.
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Zum einen soll die Wahrnehmbarkeit von Lüfter- und Strömungsgeräuschen bei Betrieb der Anlage vermieden oder wenigstens reduziert werden. Zum anderen soll auch das Durchtreten von Außengeräuschen – wie z.B. Straßenlärm bei diesbezüglich besonders exponierten Lagen – in die Innenräume reduziert werden.
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Da die Anlagen in einem zylinderförmigen oder rechteckigen Wanddurchbruch zu einer Außenwand hin eingebaut werden, der aufgrund der bestehenden Wandstärken nur sehr beschränkten axialen Bauraum bereitstellt, sind übliche, besonders wirksame schallschutztechnische Maßnahmen, die beispielsweise darin bestehen, denn Luftstrom mehrfach umzulenken, so dass sich der Schall "totläuft", kaum realisierbar.
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Um zumindest eine gewisse Verbesserung zu erreichen, sind bereits optionale ringförmige Schalldämmeinsätze aus einem akustisch wirksamen Schaummaterial bekannt, die in Richtung des Innenraums zwischen Lüfter und Luftauslass – in der Regel direkt im räumlichen Anschluss an den Lüfter bzw. dessen Durchgriffschutzgitter – in den Aufbau der Lüftungsanlage im Wanddurchlass eingesetzt werden können.
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Da der Luftstrom nicht behindert werden soll, beschränken sich die bekannten Schalldämmeinsätze auf Ringe aus einem schaumartigen Material in der Art eines ringförmigen Hohlzylinders, dessen Außendurchmesser an den Durchmesser bzw. die Kontur des Wanddurchbruchs (in der Regel rund, evtl. auch rechteckig) angepasst ist und dessen Innendurchmesser den Luftdurchgang freilässt, so dass sich die Schalldämpfungswirkung darauf beschränkt, dass die auf die Rohrinnenwände laufenden Schallwällen im axialen Bereich des Schalldämmeinsatzes von dem Schaummaterial akustisch absorbiert werden, wobei dieser Effekt ggf. durch eine genoppte Oberfläche od. dgl. noch etwas verbessert werden kann.
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Es ist jedoch nachvollziehbar, dass die Schalldämmwirkung der bekannten Schalldämmeinsätze Verbesserungspotential bietet, wobei allerdings auch zu beachten ist, dass die Strömungseigenschaften nicht verschlechtert und über den Schalldämmeinsatz abfallende Druckverluste nicht vergrößert werden, denn ansonsten würde man akustische Verbesserungen mit höheren Lüfterdrehzahlen erkaufen, was die akustischen Verbesserungen wieder aufzehren könnte und energetisch ungünstig wäre.
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Weiterhin werden sog. ALD- oder Außendurchlasssysteme angeboten, bei denen der zwangsweise Luftaustausch über einen (beispielsweise in einem Badezimmer) angeordnete Lüftung erfolgt und in den einzelnen Wohnräume sog. Außenluftdurchlässe zum Luftausgleich vorgesehen sind, die dann über keinen "eigenen" Lüfter und in der Regel auch keinen Wärmespeicher verfügen müssen.
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In der Regel verfügen die Außenluftdurchlässe jedoch über eine Winddrucksicherung, d.h. eine Klappe, die sich bei hohen Druckdifferenzen (in der Regel aufgrund anstehenden Winddrucks), automatisch schließt. Im Bereich dieser Winddrucksicherungen ist der auch bei geöffneter Klappe durchströmbare Durchmesser des Wanddurchgangskanals in der Regel deutlich verengt.
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Auch bei derartigen Außenluftdurchlässen können Umgebungsgeräusche, wie z.B. Verkehrslärm, in die Innenräume gelangen, weshalb auch hierfür spezielle Schalldämmeinsätze sinnvoll sind und auch bereits angeboten werden. Da bei derartigen Außenluftdurchlässen im Regelbetrieb nur vergleichsweise geringe Strömungsgeschwindigkeiten vorherrschen, stellt in diesem Falle die Optimierung des Strömungswiderstands nicht das primäre Ziel dar.
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Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämmeinsatz, der besonders für dezentrale Wohnraumbelüftungssysteme mit Axiallüftern angepasst ist, mit verbesserter akustischer Performance vorzuschlagen, der jedoch die Strömungseigenschaften nicht oder nicht signifikant beeinträchtigt.
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Weiterhin soll gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein derartiger Schalldämmeinsatz auch vorteilhaft schalldämpfend für Außenluftdurchlässe einsetzbar sein.
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Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels eines Schalldämmeinsatzes mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 sowie mittels einer dezentralen Wohnraumbelüftungsanlage mit den Merkmalen des Schutzanspruches 10.
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Ferner kann ein Schalldämmeinsatz mit entsprechender erfindungsgemäßer Ausgestaltung auch vorteilhaft bei Außenluftdurchlässen gemäß Schutzanspruch 2 eingesetzt werden.
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Ein Außenluftdurchlass mit einem entsprechenden Schalldämmeinsatz ist Gegenstand des Schutzanspruches 11.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Schutzansprüchen 3 bis 9 erläutert.
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Ein erfindungsgemäßer Schalldämmeinsatz ist insbesondere für die innenraumseitige Schallreduzierung bei einer in eine Wandöffnung einsetzbaren Wohnraumbelüftungsanlage ausgebildet, wobei die Wohnraumbelüftungsanlage wenigstens einen Axiallüfter mit einer zentralen Motornabe aufweist.
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Der Schalldämmeinsatz besteht – wenigstens an seinen mit dem Luftstrom in Kontakt stehenden Oberflächen – im Wesentlichen aus einem akustisch absorbierenden Material.
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Ferner weist der der Schalldämmeinsatz – wie bei den bekannten Schalldämmeinsätzen – ein ringförmiges Außenelement zum Einsetzen in einen die Wohnraumbelüftungsanlage beinhaltenden Wanddurchgangskanal auf.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich der Schalldämmeinsatz insbesondere für dezentrale Wohnraumbelüftungsanlagen dadurch aus, dass in einem Bereich, der in der montierten Stellung an die Motornabe des Axiallüfters angrenzt, ein Innenelement vorgesehen ist, das mit dem Außenelement über wenigstens einen Steg verbunden oder anderweitig befestigt sein kann.
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Das "Angrenzen" an die Motornabe des Axiallüfters soll besagen, dass sich das Innenelement in der Nähe der Motornabe befinden und sich mit deren Kontur im Wesentlichen überschneiden soll; es können aber durchaus auch noch Elemente zwischen der Motornabe und dem Schalldämmeinsatz vorgesehen sein – bevorzugt solche mit relativ geringem Einfluss auf das Strömungsmuster –, wie z.B. Griffschutzgitter oder Filter.
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Damit ergibt sich zwischen Außen- und Innenelement erfindungsgemäß ein ringspaltförmiger Durchlass für den Luftstrom, der ggf. durch den wenigstens einen Steg in Abschnitte getrennt ist.
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Durch das zusätzliche Innenelement werden zum einen die unmittelbar vom Lüftermotor ausgehenden Schallemissionen zum Innenraum hin abgeschirmt. Zum anderen wird zusätzliche Absorptionsfläche für Strömungsgeräusche und Außenumgebungsschall zur Verfügung gestellt, wodurch der in den Innenraum eindringende Geräuschlevel insgesamt abgesenkt werden kann.
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Dabei ist besonders vorteilhaft, dass das zusätzliche Innenelement gegenüber einem Schalldämmeinsatz ohne diesen keine nennenswerten Strömungsverluste erzeugt, da der Axiallüfter im Bereich seiner Motornabe sowieso keine Durchströmung erlaubt. Lediglich die zur Halterung des Innenelements vorgesehenen Stege stehen der Hauptströmung entgegen, stören jedoch bei entsprechend schlanker Ausgestaltung ebenfalls kaum.
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Ferner ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein konstruktiv wie vorstehend beschrieben ausgebildeter Schalldämmeinsatz auch für die Verwendung bei Außenluftdurchlässen vorteilhaft. In diesem Falle ist das Innenelement so angeordnet – in der Regel konzentrisch –, dass es mit der Durchlassöffnung der Winddrucksicherung des Außenluftdurchlasses wenigstens teilweise überlappt.
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Bevorzugt überdeckt das Innenelement dabei in etwa gerade die Durchlassöffnung der Winddrucksicherung, wodurch sich zwei axial mit Abstand hintereinander liegende Hindernisse für den Schall ergeben, so dass dieser nicht mehr (oder wenigstens teilweise nicht mehr) direkt in einer geraden Linie durch den Außenluftdurchlass passieren kann, sondern einen Umweg laufen muss. Dadurch wird dann der Direktschall entweder vom äußeren Ring der Winddrucksicherung oder vom innenliegenden Innenelement aufgehalten, so dass eine Direktschallausbreitung in einem Außenluftdurchlass mit dem entsprechenden Schalldämmeinsatz verhindert wird.
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Für beide vorgenannten Anwendungszwecke – dezentrale Wohnraumbelüftungsanlagen oder Wandluftdurchlasssysteme – kann somit prinzipiell bei gegebenem Wanddurchlassrohrdurchmesser ein identisch ausgebildetes Schalldämmelement eingesetzt werden, was Herstellungs- und Vertriebskosten verringert.
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Darüber hinaus sind auch andere Anwendungsarten für den vorstehend beschriebenen Schalldämmeinsatz denkbar.
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Für beide vorstehend beschriebenen Applikationen eines Schalldämmeinsatzes existieren folgende bevorzugten Ausgestaltungen:
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Vorzugsweise ist das Innenelement zylinderförmig ausgebildet und in seinem Durchmesser in etwa an den Durchmesser der Motornabe des wenigstens einen Axiallüfters oder an den Durchmesser der Durchlassöffnung der Winddrucksicherung bei einem Außenluftdurchlass angepasst.
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Es kann aber auch sein, dass der Durchmesser des Innenelements nicht komplett dem Durchmesser der Nabe des Ventilators oder dem Durchmesser der Durchlassöffnung im Außenluftdurchlass angepasst ist, d.h., größer oder kleiner ist. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund vorteilhaft, dass ein einheitlicher Schalldämmeinsatz sowohl für dezentrale Wohnraumbelüftungsanlagen als auch für Außenluftdurchlasssysteme (bei gleichen Nenndurchmessern des Wanddurchgangskanals) verwendet werden kann.
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Weiterhin ist das Innenelement bevorzugt – in Anpassung an die Rotornabenposition des Axiallüfters oder die Lage der Durchgangsöffnung der Winddrucksicherung bei einem Außenluftdurchlass – näherungsweise koaxial zentriert innerhalb des Wanddurchgangkanals angeordnet.
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Ferner ist das Innenelement mit dem Außenelement bevorzugt über mehrere Stege verbunden, die in etwa gleichem Winkelabstand angeordnet sind. Die Stege bilden somit quasi Speichen zur Befestigung des Innenelements.
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Alternativ könnte das Innenelement aber auch anderweitig befestigt sein; z.B. nur mittels eines einzigen Stegs oder an der Motornabe des Axiallüfters selbst oder an einem Schutzgitter des Lüfters oder mittels einer direkt an der Innenwand des Wanddurchgangskanals befestigten Halterung.
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Bevorzugt können die Stege in einer Draufsicht auf den Schalldämmeinsatz mit dem Außen- und dem Innenelement in einem von einem 90°-Winkel abweichenden Winkel verbunden sein und dabei eine geschwungene Form aufweisen, so dass sich eine ähnliche Anmutung wie bei entsprechend geschwungenen Lüfterflügeln ergibt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung können insbesondere drei Stege in einem Winkelabstand von etwa 120 ° vorgesehen sein.
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Der erfindungsgemäße Schalldämmeinsatz kann als Stanzteil aus einem akustisch absorbierenden Hart- oder Weichschaumaterial, insbesondere aus einem Melaminharzschaumstoff, hergestellt sein, beispielsweise aus dem Material mit der Markenbezeichnung Basotect G ("Basoctect" ist eine eingetragene Marke der BASF SE, Ludwigshafen).
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Ferner kann der Schalldämmeinsatz aus einer Schaumstoffplatte ausgestanzt sein, deren Dicke sich an dem für die Schalldämmung verfügbaren axialen Bauraum unter Zugrundelegung einer Wand mit vorgegebener Wandstärke und einer entsprechend dimensionierten Belüftungsanlage orientiert, wobei der Schalldämmeinsatz für den Einsatz bei Wänden mit geringerer Wandstärke bzw. den entsprechend kürzeren Belüftungsanalgen kürzbar ausgebildet ist. Somit wird der Schalldämmeinsatz beispielsweise mit einer relativ großen Dicke von ca. 8 cm hergestellt und kann dann vor Ort auf die jeweils tatsächlich zur Verfügung stehende axiale Länge abgesägt werden, was mit Hartschaummaterialien der vorbeschriebenen Art sehr gut zu bewerkstelligen ist.
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Ggf. können auch mehrere Schalldämmeinsätze axial hintereinander angeordnet werden.
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Ferner kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Innenoberfläche des Außenelements und/oder die Oberfläche des Innenelements wenigstens an den radialen Flächen eine oberflächenvergrößernde Textur aufweisen, wodurch die akustische Dämpfungswirkung noch vergrößert wird.
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Ferner wird im Rahmen der Erfindung eine dezentrale Wohnraumbelüftungsanlage bzw. ein Außenluftdurchlasssystem vorgeschlagen, das jeweils einen Schalldämmeinsatz wie vorstehend beschrieben aufweist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1a, b eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämmeinsatzes in Draufsicht sowie in Schnittdarstellung entlang der Linie A-A von 1a; sowie
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2a, b eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämmeinsatzes in Draufsicht sowie in Schnittdarstellung entlang der Linie A-A von 2a.
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Eine insgesamt mit 10 bezeichnete erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämmeinsatzes gemäß den 1a und 1b stellt einen länglichen Schaumstoffkörper aus einem Melaminharzschaumstoff mit einer typischen axialen Länge L (1b) von ca. 8 cm dar, der als Stanzteil (denkbar wäre auch eine Extrusion oder ein Fräsen) die in 1a dargestellte Kontur mit glatten Ober- und Unterseiten aufweist. Die jeweils tatsächlich benötigte Länge kann durch Absägen angepasst werden.
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Der Schalldämmeinsatz 10 ist an die Aufnahme in einen nicht dargestellten Wanddurchgangskanal einer dezentralen Wohnraumbelüftungsanlage angepasst, wobei der Wanddurchgangskanal im Beispiel zylindrisch ist, weshalb der Schalldämmeinsatz im Beispiel ebenfalls eine runde Außenkontur aufweist. Der Schalldämmeinsatz wird bevorzugt benachbart zu einem Axiallüfter der Wohnraumbelüftungsanlage in den Wanddurchgangskanal eingeschoben und dient dazu, Strömungs- und Lüftermotorgeräusche sowie Lärm von außen zu dämpfen. Der Schalldämmeinsatz 10 kann hierzu auch nachträglich montiert werden.
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Alternativ kann der Schalldämmeinsatz 10 auch wie vorstehend beschrieben bei einem Außenluftdurchlasssystem zur Elimination oder Reduzierung der Direktschallübertragung eingesetzt werden.
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Der Schalldämmeinsatz 10 besteht aus einem Außenelement 12 und einem konzentrisch angeordneten Innenelement 14, wobei beide Elemente zusammenhängend aus derselben Melaminharzschaumstoffplatte ausgestanzt wurden; selbstverständlich wäre auch eine Ausbildung aus unterschiedlichen Materialien und separaten Elementen möglich.
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Das Innenelement 14 ist so dimensioniert, dass es bei einer dezentralen Wohnraumbelüftungsanlage eine (nicht dargestellte) Motornabe eines in der Nähe liegenden Axiallüfters in einer Projektion auf den Kanalquerschnitt abdeckt. Hierdurch befindet sich das Innenelement 14 bei Betrieb des Axiallüfters tendenziell in einer strömungsmäßigen Totzone, so dass die Strömungseigenschaften (Druckverlust etc.) durch das zusätzliche Innenelement 14 kaum beeinflusst werden, die akustische Dämpfung jedoch aufgrund der direkten Abschirmung der Motorgeräusche und der zusätzlich bereitgestellten dämpfenden Oberfläche verbessert wird.
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Bei einem Außenluftdurchlasssystem (ALD-System) deckt das Innenelement 14 bevorzugt in etwa die verbleibende Durchlassöffnung durch die Winddrucksicherung ab, so dass die Direktschallausbreitung eliminiert bzw. reduziert wird.
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Das Innenelement 14 ist mit dem Außenelement 12 über im Beispiel drei Stege 16a–c speichenartig verbunden, die eine nicht rechtwinklige und leicht geschwungene Form aufweisen. Durch diese Stege wird der von der geförderten Luft zu durchströmende Innenraum in drei Teilräume separiert, die in 1a mit 18a–c bezeichnet sind. Aufgrund der schmalen Gestalt der Stege 16a–c beeinflusst dies die Strömungseigenschaften nur geringfügig.
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Entlang des Außenumfangs des Außenelements 12 sind weiterhin noch zwei Kabeldurchlässe 20 vorgesehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 2a und 2b – gleichwirkende Elemente sind ansonsten mit gleichen Bezugszeichen versehen – ist die innere Oberfläche des Außenelements 12 noch zusätzlich mit einer zackenförmigen Struktur 22 versehen, so dass die Schalldämpfungswirkung graduell verstärkt wird.
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Ähnliche Strukturen könnten man auch an den radialen Oberflächen (und grundsätzlich auch an den Stirnseiten, was allerdings fertigungstechnisch aufwendiger wäre) des Innenelements 14 oder der Stege 16a–c implementieren.
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Ein Strömungsversuch der Schalldämmeinsätze gemäß den 1a, b und 2a, b im Vergleich zu entsprechenden Elementen ohne Innenelement 14 und Stegen 16a–c ergibt Strömungs- bzw. Druckverluste, die sich im einstelligen Prozentbereich bewegen.
