DE2424933A1 - Verfahren und einrichtung zum abschwaechen oder daempfen von schallenergie

Info

Description

Claims

DE2424933A1

Publication number: DE2424933A1
Application number: DE19742424933
Authority: DE
Inventors: Isao Okawa
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1973-05-24
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1974-12-12
Also published as: IT1011476B; GB1457357A; NO741882A; FR2231067A1; US3967693A; DE2424933C2; DK280874A; JPS507319A; NO142133C; JPS5220241B2; FR2231067B1; NO142133B

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL-ING. SCHWA3E DR. DR. SANDMAIR j / ο / η q

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf und Partner, 8 München 86. PO. Box 860245

Ihr Zeichen Unser Zeichen25 030 8 MÜNCHEN 80 Your ref. Our ref. ' Mauerkircherstraße 45

Anwaltsakte 25 05o 22. Mai 1974

Asahi Chemical Industrie Co. Ltd, Osaka / Japan

Verfahren und Einrichtung zum Abschwächen oder Dämpfen von Schallenergie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschwächen oder Dämpfen .von Schallenergie; insbesondere betrifft die Erfindung ein Resonanzverfahren und eine Resonanz einrichtung mit einem V.coidkorper oder -körpern, wobei der Schalldruck eines ganzen Schallfeldes mit einer bestimmten Ausdehnung vermindert -wird, indem die Sch&llflächender Einrichtung als Resonanz-Wandkörper auf der

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Seite einer Schallquelle ausgebildet sind.

/Bisher wurde für besondere Gebäude, wie beispielsweise eine Konzert- oder Versammlungshalle, eine bestimmte Art von Resonanzwand-Materialien mit Rippen, wie beispielsweise .ein sogenanntes Gopenhagen-Rippenmaterial als letztes bzw. Endwandmaterial verwendet. Diese Materialart" v/eist jedoch einen einfachen Aufbau mit vielen Rippen auf der Wandoberfläche auf, und ihre einzige Aufgabe besteht darin, der Wand eine öchallabsorbi'erende bzw. -dämpfende Wirkung zu verleihen, um den Schalldruck in dem Raum konstant bzw. gleichbleibend zu machen, ohne die Klanggüte zu verändern; hierdurch wird aber die Schallenergie einer Schallquelle in dem ganzen Raum nicht nennenswert vermindert. - '

ferner werden häufig schalldichte Wände verwendet, damit möglichst kein Schall-nach außen dringt und um dadurch öffentliche Ärgernisse zu vermeiden; es ist jedoch unmöglich, dirch solche schalldichten Wände den Schalldruck in dem ganzen Schallfeld auf der Seite der Schallquelle zu vermindern, da im allgemeinen trotz des Vorhandenseins von schallabsorbierendem bzw. -dämpfendem Material ein Verfahren zum Abschwächen des Schalls in dem unterschiedlichen Abstand zu der Schallquelle besteht.

Die Erfindung soll somit ein Resonanzverfahren und eine

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-einrichtung mit einer Wandfläche schaffen, mittels welcher ein Schalldruck auf der Seite der Schallquelle in dem ganzen Schallfeld, welches eine bestimmte Größe bzw. Ausdehnung hat, vermindert werden kann, indem die Wand als ein Resonanzwandkörper oder als -körper mit einem speziellen Aufbau ausgebildet.wird, in dem die gesamte Oberfläche der Wand zu Resonanzkörpern gemacht wird, um die Schallquelle mit dem Resonanzwandkörper oder den -körpern abzuschirmen, und in dem das gesamte abgeschirmte Schallfeld bezüglich der früheren Fehler zu einem Resonanzmechanismus gemacht wird.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abschwächen der Schallenergie von Wandflächen, bei welchem bzw. welcher ein Schalldruck in dem gesamten Schallfeld, welches eine bestimmte Größe oder Ausdehnung hat, auf der Seite der Schallquelle beträchtlich vermindert werden kann, dadurch gekennzeichenet, daß pörose Außenabdeckungen an Außenrändern von Rippen des oder der Körper, welche aus schweren Materialien, wie beispielweise Metallen und Beton, etc. hergestellt sind, schichtweise aufgebracht oder laminiert sind, daß die Rippen mit vorgegebenen Abständen in vertikaler, horizontaler oder in beiden Richtungen angeordnet sind, daß der oder die Resonanzwandkörper dadurch gebildet sind, daß offene Luftschichtränder mit festen, massiven Materialien abgedichtet sind, daß die Wandflächen so ausgebildet sind, daß eine Schallquelle

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mit dem Resonanzwandkörper oder den -körpern abgeschirmt wird, und daß der Schall von der Schallquelle in dem ganzen Raum, welcher aus dem Resonanzwandkörper oder den -körpern gebildet wird, und in diesen in Resonanz schwingt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausfünrungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Einrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Teil einer vergrößerten Schnittansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 perspektivische Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Abschirmung der Schallquelle.

Bezüglich der Offenbarung der Erfindung wird ausdrücklich wegen deren großer Klarheit und Anschaulichkeit auf die Zeichnung bezug genommen.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gemäß der Erfindung schirmt ein Resonanzwandkörper oder -körper A die Schallquelle B, welche einen Motor, eine Maschine, einen Transformator und so weiter aufweist, in einer vorgegebenen Richtung ab.

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Der Aufbau des Resonanzwandkröpers A ist im einzelnen in i'ig. 2 dargestellt. Er weist viele vergleichsweise große bzw. lange Rippen 2 auf, welche in vertikaler Richtung in vorgegebenen Abständen an der Oberfläche des Wandkörpers 1 vorstehen, welcher aus Metallplatten, wie beispielsweise einer Eisen-, einer Aluminiumplatte usw., oder aus schweren Materialien, wie beispielsweise Beton, Schiefer, Betonsteinen usw._;hergestellt ist. Eine wellen-

Irmige Außenabdeckung bzw. -verkleidung 4 mit (nach innen)

,bzw. gebogenen

geneigten, verdeckten Seiten und !lachen ist schichtweise oder laminiert aufgebracht und weist viele kleine poröse Öffnungen 3 in der Vertiefung bzw. den Vertiefungen der geneigten Fläche nahe bei den Rippen 2 auf. Eine Randbzw. Kantenplatte 5 aus einem festen, massiven Material ist ai der Randfläche am Außenumfang des Wandkörpers 1 und der wellenförmigen, porösen Außenabdeckung bzw. -verkleidung 4 angebracht, wodurch die offene Luftschicht am Rand vollständig abgedichtet bzw. isoliert ist.

Aufgrund des vorbeschriebenen Aufbaus des Resonanzwandkörpers kann die Luft in jeder der kleinen Kammern a, welche aus der Wand 1, Rippen 2, der wellenförmigen, porösen Außenabdeckung 4 und der Randplatte 5 gebildet sind, Schall absorbieren,indem die Schallenergie vermindert bzw. abgeschwächt wird, wobei die Luft mit einer vorgegebenen Frequenz in Resonanz schwingt und die Luft vor und hinter

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den Reihen schmaler Öffnungen einen elastischen Körper bildet, wenn die Schallwelle auf die kleinen Öffnungen in der bzw. den Vertiefungen der wellenförmigen, porösen Außenverkleidung bzw. -abdeckung 4- auftrifft.

Es können auch andere poröse und (schall-) absorbierende Materialien, wjebeispielsweise Glaswolle usw., in den kleinen Kammern a des Resonanzwandkorpers. A untergebracht werden. In diesem Fall wird die Resonanzfrequenz etwas zu einer tieferen Frequenz hin verschoben und der Absorptionsgrad sowohl in dem nittleren als auch in dem oberen Schallbereich nimmt zu.

Bei der Ausbildung des Resonanzwandkorpers A ergeben sich bezüglich der Resonanzfrequenz Schwierigkeiten; die Resonanzfrequenz wird nämlich durch die Höhe der Rippen 2, durch das Verhältnis der Anzahl öffnungen 3 pro Öffnungsfläche, welche in der wellenförmigen, porösen Außenab-, deckung oder -verkleidung 4· ausgebildet sind, durch die Größe der öffnungen 3 und . deren Abstände bestimmt. Auch können verschiedene Formen für die porösen Außenabdeckungen, wie beispielsweise eine Zickzackform und eine fortlaufende, parabelförinige Wellenform usw., verwendet werden; selbstverständlich sind die öffnungen 3 dann in den Vertiefungen der Wellenform ausgebildet.

Die Frequenz des Resonanzwandkorpers kann dann aus der

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folgenden Formel berechnet werden:

(Hz);

^f res - SBr

(HZ)

wobei G die Schallgeschwindigkeit (in cm/sekXh" die Höhe der rückwärtigen Luftschicht (in cm), ρ das Öffnungßverhältnis der Öffnungen (in %), 1 die Dicke der Oberflächenplatte (in cm) und 1 die Randkorrektur (in cm) ist.

Wenn das G = 34000 cm/sek, ρ = 14,4#, h = 10 cm, 1 = 6 cm, 1=2. 2,5 cm ist, dann ergibt sich für

^reS 2 γ 100 χ 10 χ (6 + 2 χ 2,5) Mit anderen Worten, die Resonanzfrequenz beträgt 190 Hz.

Zur Abschirmung der Schallquelle B mit dem Resonanzwandkörper A gemäß der Erfindung werden nunmehr anhand der Fig. 3 mehrere Verfahren in Betracht gezogen; bei einer vollständigen Abschirmung des Umfangs wird ein Ergebnis erhalten, das ziemlich genau dem berechneten Ergebnis entspricht. In diesem Fall ist der Schalldruck in dem gesamten Schallfeld, welches eine vorgegebene Größe hat, auf der Seite der Schallquelle dadurch verringert, daß die Schallenergie mit der gesamten abgeschirmten Kammer in Resonanz schwingt, wobei . die Kammer einen Resonanzwandkörper bildet.

-Obwohl das vorbeschriebene Beispiel nur den Fall betrifft,

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bei welchem der Umfang (der Schallquelle) durch den Resonanzwandkörper A abgeschirmt ist, sollten, wenn es notwendig und erforderlich ist, auch die oberen und unteren wiechen der Schallquelle B abgeschirmt werden.

Ferner wurden ein Fall I, bei welchem die Resonanzeinrichtung gemäß der Erfindung verwendet ist, und ein Fall II, bei welchem eine Einrichtung mit dem herkömmlichen Betonblock

oder Transformator

verwendet ist, untersucht, wobei jeweils ein \vandlerYabgeschirmt wurde, welcher in jedem Fall unter genau denselben Bedingungen die Schallquelle darstellte. Hierbei wurden folgende Ergebnisse erhalten.
(1) Messungen in der Wandlerkammer in dt (c)

All-Paß	I	68	63 Hz	125	Hz	250	Hz	500	Hz	1 KHz
II	90	62	59		65		64		56
69	90		77		69		60

(2) Messungen außerhalb der Wandlerkammer in db (A)

Bei Verwendung der Resonanzeinrichtung gemäß der Erfindung ist, wie eindeutig aus den gemessenen, tabellarisch aufge-

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führten Werten zu ersehen ist, . die schallabsorbierende Wirkung sowohl in als auch außerhalb der Wandlerkammer eindeutig besser als bei der herkömmlichen Einrichtung, bei welcher Betonsteine verwendet sind. Insbesondere bei einer Frequenz von 125Hz, welche nahe bei der Resonanzfrequenz in der Kammer oder auf der Seite der Schallquelle liegt, liegt der Schalldruckpegel in dem Fall II, d.h. bei der herkömmlichen Einrichtung, bei 90 db (c), wäirend der Schalldruckpegel der Schallenergie im Fall I, d.h. mit der Resonanzeinrichtung gemäß der Erfindung,auf 59 db (C) verringert werden kann.

Bei dem vorbeschriebenen Resonanzverfahren gemäß der Erfindung kann somit die Schallenergie auf der Seite der Schallquelle dadurch abgeschwächt werden, daß die poröse Außenabdeckung bzw. -verkleidung 4 an der Außen- oder Stirnseite der Rippen des Wandkörpers schichtweise aufgebracht wird, daß der obere Rand der Luftschicht mit Randbzw. Kantenmaterial 5 abgedichtet wird, daß Schall dadurch verschwindet bzw. absorbiert wird, daß die von den kleinen Öffnungen in der Außenabdeckung absorbierte Schallenergie in kleinen Kammern in Resonanz schwingt, wobei viele kleine Kammern in dem Wandkörper ausgebildet sind, daß ein Resonanzkörper durch den ganzen Raum gebildet wird, indem die Schallquelle mit dem Resonanzwandkörper umgeben wird, und daß die Schallenergie mit dem ganzen (Resonanz) Körper in Resonanz mitschwingt.

- Patentansprüche -

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- 10 -

Abstand von der Wandfläche

Geräuschpegel in db(A)

" ^ - 2A2A933

Patentansnrüche

( 1.JVerfahren zum .Abschwächen oder Dämpfen von Schallenergie, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Schallquelle (B) erzeugte Schallenergie auf der Seite der Schallquelle (B) in einem Raum abgeschwächt oder gedämpft wird, der mit einem einzigen oder mit einer Anzahl Resonanzwandkörper abgeschirmt oder teilweise abgeschirmt ist, wobei ein Resonanzfeld durch den ganzen Raum geschaffen wird, daß vorgegebene Rippen (2) zwischen den Wandkörpern (1) aus schwerem Material, wie beispielsweise Metall und Beton, und porösen, wellenförmigen Auüenabdeckungen (4) angeordnet sind, welche geneigte, verdeckte Seiten und Flächen und viele Öffnungen (3) in Vertiefungen der Abdeckung (4) aufweisen, daß ein einziger oder eine Anzahl Resonanzwandkörper dadurch gebildet wird, daß die offenen Luftschichtränder durch feste, massive Materialien, wie beispielsweise die oben angegebenen, abgedichtet v/erden, und daß der oder die Resonanzwandkörper so ausgebildet werden, daß sie die Schallquelle (B) abschirmen.
2. Vorrichtung zum Abschwächen oder Dämpfen von Schallenergie an V/andoberflachen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Wandfläche wellenförmige Außenabdeckung^e^4·) schichtweise oder laminiertaufgebracht sind welche in Richtung auf die Stirnfläche

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von Rippen (2) des'Wandkörpers oder von Wandkörpern aus schweren Materialien, wie beispielsweise Metall und Beton, geneigte, verdeckte Seiten und flächen aufweisen, wobei die Rippen einstückig mit der oder den Wänden ausgebildet sind und in vorgegebenen Abständen in' vertikaler, horizontaler oder in beiden Richtungen vorstehen, und welche ferner viele kleine, poröse Öffnungen (3) in der oder den Vertiefungen der Abdeckung (4) aufweisen, und daß zur Ausbildung von einem oder mehreren Resonanzkorpern (A) Randplatten aus festem massiven Material an den äußeren Randflächen des oder der Wandkörper (1) und den wellenförmigen Außenabdeckungen (4-) angebracht sind, und daß die Schallquelle (B) in einer vorgegebenen Form mittels des Resonanzwandkörpers oder der -körper (A) abschirmbar ist.

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