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Schalldämpfer Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere
für lufttechnische Anlagen, mit einem rohrähnlichen Gehäuse, welches an seinen beiden
Enden durch Deckel abgeschlossen ist, die Jeweils eine mittlere Durchtrittsöffnung
freilassen.
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Schalldämpfer für luft technische Anlagen müssen hinsichtlich ihrer
freien Durchtrittsquerschnitte so bemessen sein, daß Strömungsgeschwindigkeit und
Druckabfall möglichst gering sind. Der Bereich wirksamer Dämpfung soll bei etwa
200 Hz beginnen und sehr breitbandig sein.
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Zur Erfüllung dieser Forderungen ist es regelmäßig notwendig, im Innern
des Schalldämpfergehäuses besondere Einbauten vorzusehen; dies gilt insbesondere
dann, wenn der Querschnitt des Gehäuses kreisförmig, oval oder quadratisch bzw.
nur wenig rechteckig ist.
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Schalldämpfer mit Einbauten im Innern des Gehäuses sind bereits bekannt.
Am häufigsten wird ein Rohr aus Lochblech verwendet, welches mit schallabsorbierendem
Material ausgefüllt ist. Ein solches tochblechrohr wird bevorzugt zum koaxialen
Einbau in Schalldämpfer vom Kreisquerschnitt verwandt. Es ist ferner bekannt geworden,
ini Innern eines Schalldämpfers ein spiralförmig gewendeltes Blech von der Länge
des Schalldämpfers, d.h. mit mehreren Windungen,
anzuordnen. Mit
diesen bekannten Einbauten wird im tieffrequenten Bereich überhaupt keine und im
mittelfrequenten Bereich höchstens eine nur recht geringe Dämpfung erzielt, Die
Blechspirale kann bestenfalls im höherfrequenten Bereich, nämlich durch Einschränkung
der sogenannten Schallstrahlung, wirksam werden; sie hat aber den zusätzlichen Nachteil,
daß sich bezüglich der Luftdurchströmung eine Drallüberlagerung und ein erheblicher
zusätzlicher Druckverlust ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter
Schalldämpfer zu vermeiden und besondere Einbauten für das Innere von Schalldämpfern
zu schaffen, welche bis in den mittelfrequenten Bereich, d.h. bis zum Oktavband
3, eine hohe Schalldämpfung unabhängig von den Dämpfungseinrichtungen entlang des
Umfanges und weitgehend unabhängig vom Parameter U/F zu erzielen in der Lage sind.
In einer besonderen Ausbildungsform zielt die Erfindung ferner darauf ab, durch
geeignete Gestaltung der im Sohalldämpferinnern anzuordnenden Einbauten die sogenannte
Schallstrahlung, insbesondere bei Schalldämpfern mit an sich ungünstigem Parameter
U/F, fast völlig zu unterbinden. Insbesondere soll ein Schalldämpfer geschaffen
werden, dessen Frequenzbereich hoher Schalldämpfung mindestens 5 Oktaven umfaßt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gehäuse
innern zwei Dämpfungssysteme untergebracht sind, von denen eines als Iängsdämpfungseinriohtung
sich über die ehkuæeinnenwand erstreckt und das andere aus, über die Gehäuselänge
verteilten, senkrecht zur Durchströmrichtung angeordneten Schottwänden gebildet
ist, die nur einen Teil des von der Längsdämpfungseinrichtung freigelassenen Gehäuse
seinnenraumes abdecken.
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Erfindungsgemäß sind die beiden Dämpfungssysteme nach dem Resonator-Prinzip
ausgebildet. Die Schottwände bilden
zusammen mit den freibleibenden
Teilquerschnitten und den zwischen den Wänden befindlichen#Teilhohlräumen einen
tiefpaßartigen Resonator. Dabei sind die über die Gehäuse länge verteilten Schottwände
bei über die Länge des Schalldämpfers konstantem Gehäusequerschnitt in gleichen
Abständen voneinander angeordnet Der von den S'chottwänden freigelassene Gehäusequerschnitt
entspricht etwa der Durchtrittsfläche der Anschlußöffnung des Schalldämpfers in
den Gehäusedeckeln, Die Schottwände können in das Gehäuse eingesetzte Ringscheiben
sein, die Jeweils eine innere Durchtrittsöffnung aufweisen, oder es sind Flächenscheiben,
die ih der Mittelachse des Gehäuses angeordnet und gegenüber dek, Gehäuse wand durch
Abstützungen gehalten sind. Schließlich können die Schottwände untereinander durch
in der Gehäuselängsachse verlaufende Stützen verbunden oder gehalten sein.
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Zweckmäßig gelangen Je Meter Schalldämpferlänge mindestens fünf derartige
Schottwände zur Anwendung.
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Wenn die Schottwände als Ringscheiben ausgebildet sind, so ergibt
dies eine bevorzugte Ausführungsform des Schalldämpfers, die akustisch auf die tiefpaßartige
Resonatordämpfung allein und aerodynamisch auf einen besonders geringen Druckverlust
abzielt.
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Wenn hingegen die Schottwände in der Mitte des Gehäuses angeordnete
Flächenscheiben sind, so sollen diese in ihrem Außendurchmesser etwa dem lichten
Durchmesser der Ansohlußl öffnungen in den Deckeln entsprechen; er kann aber auch
etwas kleiner sein. Nicht nur so ergibt sich hier eine tiefpaßartige Resonatordämp~ung,
sondern zusätzlich die fast völlige Unterbindung der sogenannten Schallstrahlung
sowie eine beträchtliche Dämpfung im höherfrequenten Bereich. Es versteht sich,
daß die Scheiben koaxial zur Gehäuseachse des Schalldämpfers eingebaut sind.
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Erfindungsgemäß sind die dem Schalldurchtritt æugekehrten Ränder der
Schottwände in Richtung des Schalldurchtrittes abgebogen, Auf der dem Schalldämpferaustritt
zugekehrten Seite sind die Schottwände mit einem schallabsorbierenden Material,
wie z.B. Mineralwolle, Schaumstoff u.ä. belegt. Ebenso können aber auch die Zwischenräume
zwischen den aufeinanderfolgenden Schottwänden mit einem schallabsorbierenden Material
ausgefüllt sein. Auf der Eintrittsseite werden Druckverluste durch eine entsprechend
angeordnete Einströmverkleidung vermieden, die an der vordersten Schottwand angeordnet
ist. Im übrigen können die Schottwände Formteile aus Metall, Kunststoff, insbesondere
Schaumkunststoff od.
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dgl. sein.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird dadurch erreicht, daß für
die Bildung der Dämpfungssysteme aus Kunststoff gebildete Resonatoreinsätze gebildet
werden, die die Form einseitig offener Kasten mit im Boden vorgesehenen Durchtrittsöffnungen
aufweisen. Diese Resonatoreinsätze sind zweckmäßig mit ihrer offenen Seite der Gehäuseinnenwand
bzw. den Schottwänden zugekehrt, angeordnet.
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Von besonderem Vorteil ist die Ausbildung des Schalldämpfers dann,
wenn die Gehäuseinnenwand mit dicht aneinander gereihten Resonatoreinsätzen abgedeckt
ist, die mit ihrem gelochten Boden nach innen weisen, wobei die Resonatoreinsätze
ihrerseits durch eine durchgehende Schicht schallabsorbierenden Materials (Mineralwolle)
abgedeckt sind, die schließlich mit einem steifen Gitter, Sieb od.dgl.
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gehalten ist. Das innere Dämpfungssystem kann dabei entweder durch
aus Ringscheiben gebildete und mit einer Mineralwolleschicht belegte Schottwände
bestehen, die sich an die iiängsdämpfungseinrichtung anschließen, oder es gelangen
Schottwände in Form von in Achsmitte des
Schalldämpfergehäuses liegende
Kreisscheiben zur Anwendung, die ihrerseits mitsamt dem darauf oder dazwischen angeordneten
schallabsorbierenden Material von einem Sieb, Gitter o.ä. umschlossen und in der
Gehäusemitte durch geeignete Stützen, Streben od.dgl. gehalten werden. Eine besonders
gute Wirkung wird auch noch dadurch erzielt, daß die Resonatoreinsätze auf ihrer
offenen, der Qehäuseinnenwand zugekehrten Seite durch eine Kunststoffolie od.dgl.
abgedeckt sind.
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Die Fertigung der erfindungsgemäßen Schalldämpfer wird dadurch vereinfacht,
daß beide Dämpfungssysteme als vorgefertigte Einheiten hergestellt und Je für sich
allein oder gemeinsam von den Kopfseiten her in das rohrähnliche Gehäuse einsetzbar
sind.
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Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmögliohkeiten zu.
Einige sind in den anliegenden Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigen: Eig 1
und 2 Längsschnitte durch zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Schalldämpfers, Fig. 3 einen halben Längssohnitt durch einen Schalldämpfer gemäß
Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig,.4 einen Schnitt nach den Linien IV-IV durch
Fig. 3, Fig. 5 einen halben iaängsschnitt durch einen Schalldämpfer gemäß Fig. 2
in vergrößertem Maßstab, Fig. 6 einen Schnitt nach den Linien VI-VI durch Fig. 5,
Fig.
7 eine perspektivische Darstellung eines Resonatoreinsat zes, Fig. 8 und 9 einen
Schnitt nach den Linien VIll-VIll bzw.
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IX-IX durch Fig. 7 und Fig. 10 ein Diagramm über die Wirkungsweise
des Schalldämpfers.
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Die erfindungsgemäßen Schalldämpfer weisen üblicherweise ein rohrartiges
Gehäuse 1 auf, welches runden, ovalen oder eckigen Querschnitt haben kann und an
seinen Enden durch Deckel 2 abgeschlossen ist, die ihrerseits eine mittlere Durchtrittsöffnung
3 aufweisen. Diese kann zweckmäßig mit einem Flansch zum Anschluß an andere Rohrleitungen
versehen sein. Im Innern des Gehäuses 1 ist eine Längsdämpfungseinriohtung 4 vorgesehen,
die entweder nach dem Absorbtions- oder besser nach dem Resonator-Prinzip ausgebildet
sein kann. Die Längsdämpfungseinrichtung wird im Gehäuse auf der Innenseite mittels
eines Siebzylinders 5 oder durch ein Gitter, ein Lochblech o.ä. abgedeckt und gehalten.
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Bei der Ausfuhrungsform des Schalldämpfers gemäß Fig. 1 sind Schottwände
6 über die Länge des Gehäuses verteilt und in gleichmäßigen Abständen voneinander
angeordnet.
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Diese weisen Jeweils eine mittlere Durchtrittsöffnung 7 auf, die mit
den Anschlußöffnungen 3 in den Gehäusedeckeln 2 etwa flächengleich ist. Am Rand
der Durchtritts-Öffnung 7 sind die die Schottwände 6 bildenden Ringsoheiben mit
in der Durchströmriohtung liegenden Umbiegungen 8 versehen. Andererseits sind die
Schottwände 6 in dem durch die Umbiegungen 8 begrenzten Sohieberhohlraum mit sehallabsorbierendem
Material 9, beispielsweise Mineralwolle, belegt. Zweckmäßig sitzen die Schottwände
6 fest an dem Sieb oder Lochblech 5. Sie bilden mit der Längsdämpfungseinrichtung
4 ein Einschubteil, welches von der Kopfseite
her in das Gehäuse
1 eingeschoben werden kann. Maßgeblich für die Größe der oberen Grenzfrequenz der
tiefpaßartigen Dämpfung ist die Größe des Teilhohlraumes H zwischen den Schottwänden
im Verhältnis zum Radiusquadrat der Durchtrlttsöffnungen 7.
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Bei der AusfUhrungsform des Schalldämpfers gemäß Fig. 2 werden die
Schottwände durch Kreisschieber 11 gebildet, die koaxial im Innern des mit der Längsdämpfungseinriclitung
4, 5 ausgekleideten Gehäuses 1 in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die
Scheiben 11 haben Randumbiegungen 13 und sind auf der dem Austritt zugekehrten Seite
mit schallabsorbierendem Material, z.B. Mineraiwolle 14, belegt. Gehalten werden
die Scheiben 11 durch das ~Gehäuse durchsetzende Streben 10, die in den seitlichen
Deckeln 2 gehalten werden. Auf der Einströmseite ist die vorderste Scheibe 11 mit
einer Einströmverkleidung 13 zur Reduzierung des Druckverlustes versehen.
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Die Durchströmrichtung ist sowohl bei Fig. 1 als auch bei Fig. 2 durch
Pfeile markiert.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine vertesserte Ausführungsfoz#ii des Schalldämpfers
gemäß Fig. 1 wiedergegeben. Die Schottwände 6 sind dabei auch auf der Innenseite
durch ein Sieb, Gitter, Lochblech oddgl. 15'abgedeckt und untereinander verbunden.
Dabei kann der Raum zwischen den Schottwänden noch mit schallabsorbierendem Material
16 ausgefüllt sein.
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Um eine gute Dämpfung beim Längsdämpfungssystem sicherzustellen, gelangen
Resonatoreinsätze 17 zur Anwendung, wie sie in den fig. 7 bis 9 im einzelnen dargestellt
sind.
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Diese Einsätze bestehen in gänze aus Schaumstoff, wie z.B.
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Styropor. Sie haben im wesentlichen Kastenforn, wobei durch querwände
18 und#Längswände 19 Kammern 20 gebildet sind und der Boden 21 eine etwas größere
Dicke aufweist
und mit einer Vielzahl reihenweise hinter- und nebeneinander
angeordneter oeffnungen 22 versehen ist.
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Um das Zusammensetzen der Resonatoreinsätze 17 zu einer ringförmigen
Auskleidung zu erleichtern, sind im Boden einseitige Wulste 23 bzw.- Aussparungen
24 vorgesehen.
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Die Fig. 3 und 4 lassen erkennen, daß die Resonatoreinsätze 17 mit
ihrer offenen Seite nach außen hinter- und nebeneinander in das Gehäuse eingebaut
sind. Dabei gelangt eine Abdeckfolie 25 zur Anwendung, die die Resonatorkammern
20 auf ihrer offenen Seite abdeckt.
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Die als Auskleidung in das Gehäuse 1 eingebrachten Resonatoreinsätze
sind schließlich mit einer schallabsorbierenden Schicht 26 aus Mineralwolle od.dgl.
abgedeckt und werden durch das zylinderförmige Siebgitter od.dgl. 5 gehalten.
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In den Fig. 5 und 6 ist eine verbesserte Aus führung# form des Schalldämpfers
gemäß Fig. 2 wiedergegeben. Hier ist das Längsdämpfungssystem wie vorher durch Resonatoreinsätze
gebildet. Hiergegen besteht die innere Dämpfung einrichtung aus zentral angeordneten
Schottwände bildenden Kreisscheiben, wie sie bereits bei der Schalldämpferausftihrungsform
gemäß Fig. 2 Anwendung finden. Der innere Schalldämpfer ist als Ganzes von einem
Siebzylinder 27 umschlossen und wird mittels der Scheiben 28 im Gehäuse bzw. im
Siebmantel 15 gehalten.
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Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schalldämpfer wird u.a. der
Vorteil erzielt, daß mit dem innen angeordneten Resonator tiefpaßartig mindestens
bis zum Oktavband 3, deh. bis in den mittelfrequenten Bereich hinein, wirkungsvoll
gedämpft wird, Daran knüpft sich der sehr wesentliche Vorteil, daß die Dicke der
Längsdämpfungseinrichtung größenordnungsmäßig erheblich geringer als herkömmlicherweise
sein kann. Mit der besonderen Ausbildungsform, die die Flächenscheiben im Innern
vorsieht,
wird der zusätzliche Vorteil erzielt, daß die sogenannte
Schallstrahlung ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand fast völlig unterbunden wird.
Damit ergibt sich ein Schalldämpfer mit dem wichtigen akustischen Vorteil, daß in
einem Frequenzbereich von 5 bis 6 Oktaven hohe Dämpfungsbeträge bei ungefähr gleichbleibendem
Frequenzgang der Dämpfung erzielt werden können.
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Aus fertigungs- und insbesondere aus montageteohnischer Sicht ist
es ferner sehr vorteilhaft, daß die innere Resonatoranordnung als selbständiges
Einschubteil ausgebildet ist. -Das in Fig. 10 wiedergegebene Diagramm zeigt das
Durchgangs-Da~mm-Maß Dd für einen untersuchten erfindungsgemäßen Schalldämpfer,
aufgetragen über die Frequenz f.