DE2513946A1

DE2513946A1 - Kulissenschalldaempfer

Info

Publication number: DE2513946A1
Application number: DE19752513946
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Finkelstein; Willi Werschkull
Original assignee: Gebrueder Trox GmbH
Current assignee: Gebrueder Trox GmbH
Priority date: 1975-03-29
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1976-10-14
Also published as: AT349695B; DK147533B; ATA117876A; SE7602087L; NO145736C; DK147533C; IT1202986B; FR2306395B3; NO145736B; DK110576A; ZA761614B; NO760896L; ES446442A1; SE410217B; GB1512164A; CH601745A5; BE840133A; BR7601837A; DE2513946C2; AU505475B2

Description

Dr.-Jng. V/ALTER STARK

9512946

PATENTANWALT ^t*^l'^s'^SW

D-4150 Krefeld 1 · Moerser Straße 140 · Telefon (02151) 28222 u. 20469

Datum 27. März 1975

Bei Antwort bitte angeben Mein Zeichen 2 Ta 74 297 Ihr Zeichen

Gebrüder Trox, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 4133 Neukirchen-Vluyn, Heymannsweg 4-6

Kulissenschalldämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kulissenschalldämpfer für strömende Gase in Lüftungs- und Klimaanlagen mit einem rohrförmigen Kanal von vorzugsweise rechteckigem bzw. quadratischen Querschnitt, in den mit Absorptionsmaterial ausgefüllte Kulissen eingesetzt sind, die den Kanal in mehrere parallel zueinander verlaufende Strömungskanäle aufteilen.

Bei solchen Kulissenschalldämpfern, die nach dem Absorptionsprinzip arbeiten-, wird durch Reibung der schwingenden Gasteilchen in dem Absorptionsmaterial Schallenergie in Wärme umgewandelt und damit dem vorbeiströmenden Gas entzogen.

Die Hauptgeräuschquelle in Lüftungs- und Klimaanlagen ist der Ventilator. Das Schalleistungsspektrum des Ventilatorgeräusches hat seinen höchsten Pegel im tieffrequenten Be-

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reich zwischen 100 und 500 Hz. Zu hohen Frequenzen hin fallen dagegen die Geräuschpegel ab (vgl. hierzu Spektruta 1 in der Fig. 4).

Durch Eigendämpfungen des Kanalsystems, wie Umlenkungen, Verzweigungen, Mündungsreflektionen usw., wird das Ventilatorgeräusch zum Teil herabgesetzt (vgl. hierzu Spektrum 2 in Fig. 4). Dies reicht jedoch nicht aus, um die Forderung nach dem maximal zulässigen Geräuschpegel (vgl. hierzu Spektrum 3 in Fig. 4) in Räumen zu erfüllen.

Aus diesem Grunde ist in den meisten Fällen eine zusätzliche Dämpfung vorwiegend im Frequenzbereich zwischen 200 und 500 Hz erforderlich.

Bei den bekannten Kulissenschalldämpfern ist das Maximum der Dämpfung durch die Kulissendicke d bestimmt. Bei diesen, beiderseits mit schallabsorbierendem Material ausgefüllten Kulissen liegt das Dämpfungsmaximum bei einer Frequenz f = c/2 · d. Mit c ist dabei die Schallgeschwindigkeit bezeichnet.

Zu tieferen Frequenzen hin fällt die Dämpfung stark ab. Bei den üblichen Kulissendicken liegt daher das Dämpfungsmaximum bei etwa 1000 - 2Q00 Hz. Um die erforderliche Dämpfung im Bereich von 200 - 500 Hz zu erreichen, muß die Kulissenlänge daher sehr groß dimensioniert werden, wodurch die Dämpfung im hochfrequenten Bereich unnötig hoch wird (vgl. hierzu Spektrum 4 in Fig. 4).

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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Absorptionsschalldämpfer in Kulissenbauart für Lüftungs- und Klimaanlagen zu schaffen, dessen optimale Dämpfung im Frequenzbereich zwischen 200 und 500 Hz unter Verzicht auf die unnötig hohe" Dämpfung im.hochfrequenten Bereich liegt und eine minimale Baulänge aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Kulissen auf einer der beiden dem strömenden Gas zugekehrten Seiten offen und auf der anderen geschlossen ausgebildet sind. Dabei sollen regelmäßig die Kulissen aus kleineren, in Strömungsrichtung hintereinander anzuordnenden Teilkulissen gebildet sein, wobei benachbarte Teilkulissen jeweils um 180° versetzt zueinander stehen können. Dabei wird ferner zweckmäßig die Anordnung so getroffen, daß immer eine offene Seite einer Teilkulisse einer geschlossenen Seite gegenübersteht.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kulissenausbildung besteht darin, daß die volle Kulissehdicke akustisch wirksam wird, so daß sich dadurch das Dämpfungsmaximum zu f = c/4* · d ergibt. Zur Dämpfung des Frequenzbereiches zwischen 200 - 500 Hz ist demzufolge keine unnötig große Baulänge der Schalldämpfer mehr erforderlich. Vielmehr wird bereits bei geringeren Baulängen die gewünschte Dämpfung erreicht, wobei gleichzeitig auch die höher-frequenten Schallwellen in erforderlichem Maße, also nicht wie bisher, unnötigerweise stark gedämpft werden.

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In spezieller baulicher Ausführung werden die Teilkulissen über gemeinsame Kopf- und Bodenschienen ζμεammengehalten. Diese beiden Schienen sollen zweckmäßig U-Profil aufweisen, so daß sie die Teilkulissen oberseitig und unterseitig umfassen, so daß eine einfache-Halterung gewährleistet ist. Auch die Teilkulissen können zweckmäßig U-Profil aufweisen, wobei die freien Ober- und Unterseiten durch die genannten U-förmigen Kopf- und Bodenschienen abgedeckt sind. Darin ist eine besonders einfache und vorteilhafte Ausführungsform zu sehen.

Schließlich wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Anfangs- und/oder Endkulissen an den Kanten ihrer Stirnseiten abgerundet ausgebildet sind, was naturgemäß bessere Strömungsverhältnisse ergibt. Zu dem gleichen Zweck kann auch die am Ende des Schalldämpfers angeordnete Teilkulisse konisch ausgebildet sein,· so daß sich zum Ende hin eine Verbreiterung des Strömungsquerschnittes ergibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien anhand der Zeichnung näher veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kulissenschalldämpfer üblicher Bauart als schematischen Längsschnitt,

Fig. 2 die erflndungsgemäßenTeilkulissen in verschiedenen Anordnungen, ebenfalls als schematischen Längsschnitt,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung mehrere aneinandergereihte Teilkulissen,

Fig. 4 als grafische Darstellung den Schallpegel in Abhängig-

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keit von der Frequenz und

Fig, 5. als grafische Darstellung die Dämpfung in Abhängigkeit von der Frequenz.

Fig. 1 zeigt die übliche Bauart von Kulissenschalldämpfern, bei der mehrere nebeneinanderstehende Kulissen 1 in ein Kanalgehäuse 2 von quadratischem oder rechteckigem Querschnitt eingesetzt sind.

Die Dicke der Kulissen 1 ist mit d und ihr Abstand voneinander mit s bezeichnet. An der Kanalwandung ergibt sich der Abstand s/2. Die Länge der Kulissen ist mit 1 angegeben. Diese bekannten Kulissen 1 besitzen einen umlaufenden Rahmen 1a, der mit dem Absorptionsmaterial 3 aus Mineralwolle od.dgl. eingefaßt

ist. "

Der Schalldämpfer wird in Richtung der Pfeile a durchströmt, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen Kulissen parallel zueinander verlaufende Strömungskanäle 4 bilden.

Bei solchen bekannten Kulissenschalldämpfern ist lediglich die halbe Dicke d/2 der Kulissen 1 wirksam, so daß bei tiefen Frequenzen eine geringe Dämpfung vorhanden ist. Das hat zur Folge, daß die Schalldämpfer.relativ lang ausgebildet werden müssen, um auch eine ausreichende Dämpfung dieser tieferen Frequenzen zu erreichen.

Demgegenüber bestehen die Kulissen 5 gemäß der Erfindung, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, aus kleineren Teilkulissen 6, die in Strömungsrichtung hintereinander in beliebiger Weise angeordnet werden könneng 09842/0041

ORIGINAL INSPECTED

Jede Teilkulisse 6 ist dabei so aufgebaut, daß sie nur auf einer der beiden dem strömenden Gas zugewandten Seiten offen ist. Die Teilkulissen 6 haben U-Profil und sind mit Absorptionsmaterial 7 ausfüllbar.

Wie sowohl Fig. 2 als auch Fig. 3 erkennen lassen, sind die Teilkulissen 6 wechselseitig um jeweils 180 gegeneinander versetzt hintereinander angeordnet und werden über U-förmige Kopf- und Fußschienen 8 bzw. 9 in einfacher Weise zu einer Gesamtkulisse 5 zusammengefaßt. Solche Gesamtkulissen 5 sind dann, wie auch bei der bekannten Ausführungsform gemäß Fig. 1, in einen Kanal 2 einsetzbar, so daß dadurch der Schalldämpfer gebildet wird. Allerdings ist bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht mehr d/2, sondern die volle Kulissendicke d akustisch wirksam, so daß auch höhere Dämpfungswerte bei tieferen Frequenzen erreicht werden.

Es sind mehrere Ausführungsformen der Teilkulissen 6 denkbar. Die einzelnen Typen gehen aus Fig. 2 hervor.

Mit A ist eine Teilkulisse bezeichnet, die am Anfang oder Ende einer Gesamtkulisse angeordnet werden kann. Die freien Seitenkanten 6a sind abgerundet, wodurch günstigere Strömungseigenschaften erhalten werden (geringer Druckverlust). Demgegenüber / sind die anderen Seitenkanten 6b scharfkantig ausgebildet.

Mit B ist ein Typ bezeichnet, der in der Mitte einer Gesamtkulisse angeordnet werden kann. Dieser Typ B hat nur scharfkantige Seitenkanten 6b.

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CRiGJiMAL ih'SPE'

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Mit C schließlich ist ein Typ bezeichnet, der als Endteilkulisse" verwendet werden kann. Dieser Typ C verjüngt sich konisch.

Fig. 2 läßt ferner erkennen, daß man zweckmäßig bei einem Schalldämpfer aus zwei Teilkulissen lediglich zwei Typen A verwendet. Sofern es sich um drei Teilkulissen handelt, wären an den Enden je zwei Typen A und in der Mitte ein Typ B eingesetzt« Bei vier Teilkulissen befinden sich wiederum am Anfang und am Ende jeweils ein Typ A und in der Mitte zwei Typen B. Schließlich kann auch als Endteilkulisse, wie ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht, ein Typ C eingesetzt werden.

Der Unterschied in den akustischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schalldämpfers gegenüber den Schalldämpfern herkömmlicher Bauart zeigt die grafische Darstellung gemäß Fig. Die mit 7 bezeichnete Kurve zeigt die erforderliche Dämpfung. Es ist erkennbar, daß das Maximum etwa bei 250 Hz liegt. Dieses Maximum wird sowohl von dem üblichen Schalldämpfer - Kurve 6 - als auch von dem neuen Schalldämpfer - Kurve 5 erreicht, allerdings bei dem neuen Schalldämpfer bei einer Kulissenlänge, die um 30% kleiner ist als bei den bekannten Schalldämpfern. Während jedoch bei dem üblichen Schalldämpfer unnötigerweise eine, extrem hohe Dämpfung im hochfrequenten Bereich erfolgt, was nur durch einen zusätzlichen Materialaufwand möglich ist, gleicht sich die Dämpfungskurve des neuen Dämpfers wesentlich besser der erforderlichen Dämpfung an.

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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Schalldämpfers lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Die volle Kulissendicke d ist akustisch wirksam, dadurch höhere Dämpfungswerte, bei tiefen"Frequenzen.

2. Die Schalldämpfer können nach dem Baukastenprinzip in jeder gewünschten Länge aus Teilkulissen zusammengesetzt werden.

3. Durch die strömungstechnisch günstig geformte Ausführung: des Typs A treten geringe Druckverluste auf.

4. Eine weitere Druckverlustreduzierung ist durch den Einsatz der Teilkulisse Typ C auf der Abströmseite möglich.

5. Alle Teilkulissen werden nur durch je eine Kopf- und Fußschiene gehalten; dadurch sind nahezu beliebige Kulissenlängen herstellbar.

6. Durch die Formgebung der Teilkulissen besitzen diese · eine große Stabilität, so daß zu ihrer Herstellung sehr dünne Bleche verwendet werden können.

7. An die Stabilität der Absorptionsmatten können geringere Anforderungen gestellt werden, da sie in kleineren Flächeneinheiten zusammengefaßt sind.

8. Es können Absorptionsmaterialien mit geringen Raumgewichten (preisgünstig) eingesetzt werden, da zur Erzielung großer Dämpfungswerte im tieffrequenten Bereich Absorptionsmatten mit kleinen Impedanzen sinnvoll sind.

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Claims

Ansprüche

( 1. jKulissenschalldämpfer für strömende Gase in Lüftungs- und Klimaanlagen mit einem rohrförmigen Kanal von vorzugsweise rechteckigem "bzw. quadratischem Querschnitt, in den mit Absorptionsmaterial ausgefüllte Kulissen eingesetzt sind, die den Kanal in mehrere parallel zueinander verlaufende Strömungskanäle aufteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (5) auf einer der beiden dem strömenden Gas zugekehrten Seiten offen und auf der anderen geschlossen ausgebildet sind.
2. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (5) aus kleineren, in Strömungsrichtung hintereinander anzuordnenden Teilkulissen (6) gebildet sind.
3. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Teilkulissen (6) jeweils um 180° versetzt zueinander stehen,
4. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

zeichnet, daß immer eine offene Seite einer.Teilkulisse (6) einer geschlossenen Seite gegenübersteht.
5. Kulissenschalldämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-

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kulissen (6) über gemeinsame Kopf- und Bodenschienen (8, 9) zus'ammengehalten sind.
6. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 5", dadurch gekennzeichnet, daß die Kopf- und Bodenschienen (8, 9) U-Profil aufweisen.
7. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkulissen (6) U-Profil aufweisen, wobei die freien Ober- und Unterseiten durch die U-förmigen Kopf- und Bodenschienen (8, 9) abgedeckt sind.
8. Kulissenschalldämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangs- und/oder Endkulissen an den Kanten (6a) ihrer Stirnseiten abgerundet ausgebildet sind.
9. Kulissenschalldämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende des Schalldämpfer angeordnete Teilkulisse (C) konisch ausgebildet ist.

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ORIGlMAL KSFECTED