DE2513946C2 - Kulissenschalldämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kulissenschalldämpfer für strömende Gase in Lüftungs- und Klimaanlagen mit einem rohrförmigen Kanal von vorzugsweise rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, in den mit Absorptionsmaterial ausgefüllte Kulissen eingesetzt sind, die den Kanal in mehrere parallel zueinander verlaufende und gleichsinnig durchströmte Strömungskanäle aufteilen, die wenigstens einseitig vom Absorptioasmaterial der Kulissen begrenzt sind.

Bei Kulissenschalldämpfern, die nach dem Absorptionsprinzip arbeilen, wird durch Reibung der schwingenden Gasteilchen im Absorptionsmalcrial Schallenergie in Wärme umgewandelt und damit dem vorbeiströmenden Gas entzogen. Die llauptgeräuschquellc in Lüftungs- und Klimaanlagen ist der Ventilator. Das Schalleisttingsspcktrum des Venlilatorgeriiusches hat seinen höchsten Pegel im ticffreqiicnlcn Bereich /wischen 100 und 500 11/:. Zu hohen Frequenzen hin fallen dagegen die Geräuschpegel üb (vgl. hierzu Spektrum I in I'i g. 4).

Durch l-ügcmlämpfungen des Kiiriülsyslcms wie Umlenkungen, Verzweigungen, Mündungsreflektionen qsw, wird das Ventilatorgeräusch zum Teil herabgesetzt (vgl, hierzu Spektrum2 in Fig,4), Dies reicht jedoch nicht aus, um die Forderung nach dem maximal zulässigen Geräuschpegel (vgl. hierzu Spektrum 3 in F i g, 4) in Räumen zu erfüllen. Aus diesem Grund ist in den meisten Fällen eine zusätzliche Dämpfung vorwiegend im Frequenzbereich zwischen 200 und 500 Hz erforderlich.

ίο Bei 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 eist

If dabei die Schallgeschwindigkeit bezeichnet

Zu tieferen Frequenzen hin fällt die Dämpfung stark ab. Bei üblichen Kulissendicken liegt daher das Dämpfungsmaximum bei etwa 1000—2000 Hz. Um die erforderliche Dämpfung im Bereich von 200—500 Hz zu erreichen, muß die Kulissenlänge daher sehr groß werden, wodurch die Dämpfung im hochfrequenten Bereich unnötig hoch wird (vgl. hierzu Spektrum 4 in F ig. 4).

Bei einem bekannten Kulissenschalldämpfer der eingangs beschriebenen Gattung (DE-AS 12 01 528) hat man deshalb, um die Länge der Kulissen gering zu halten, dem Absorertionsdämpfer in Strömungsrichtung einen Resonanzdämpfer vorgeschaltet. Der Resonanzdämpfer soll niedrige Geräuschfrequenzen und der nachgeschaltete Absorptionsdämpfer höhere Geräuschfrequenzen dämpfen.

Daneben gibt es auch sogenannte Relaxationsdämpfer (»Wärme-Kälte-Schall«, Heft 4/5, 1961, Seiten 31-35), bei denen die Kulissen innere Hohlräume besitzen, im übrigen aber nach beiden Seiten offen sind. Die Dämpfungskurve eines derartigen Relaxationsdämpfers ist vollständig glatt, weist also keine Maxima oder Minima auf.

Es sind auch Schalldämpfer bekannt, die nach einem kombinierten Absorptions- und Resonanzprinzip arbeiten (DE-PS 20 19 416), deren Kulissen auf ihren den Strömungskanälen zugekehrten Seiten durchbrochen sind. Auch diese Schalldämpfer benötigen eine verhältnismäßig große Länge.

Bekannt ist es ferner, mehrere hintereinander angeordnete Kulissen in gemeinsamen profilförmigen Kopf- und Bodenschienen zu halten (US-PS 34 35 911). Aus strömungstechnischen Gründen werden häufig auch die stirnseitigen Kanten der Kulissen abgerundet (DE-OS 20 54 053).

Aufgabe der Erfindung ist es, 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 der eine minimale Baulänge aufweist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einzelnen Kulissen lediglich auf einer Seite offen und auf der anderen Seite geschlossen und so angeordnet sind, daß die Strömungskanäle im wesentlichen über ihre gesamte axiale Erstreckung jeweils von einer offenen und einer geschlossenen Seite der Kulissen begrenzt sind. Die damit erreichten Vorteile werden im wesentlichen darin gesehen, daß die volle Kulissendicke

μ akustisch wirksam wird und dementsprechend zur Dämpfung des Frequenzbereiches zwischen 200 und 500 H/ keine unnötig große Baulänge des Schalldämpfers erforderlich ist. Vielmehr wird bereits bei

geringeren Baulängen die gewünschte Dämpfung erreicht, wobei gleichzeitig auch die höherfrequenten Schallwellen in erforderlichem Maße, jedoch nicht wie bisher, unnötigerweise stark gedämpft werden. Das ist durchaus überraschend, weil nicht zu erwarten war, daß trotz der einseitigen Begrenzung der Strömungskanäle mit einer geschlossenen, im wesentlichen schallundurchlässigen Wandung der Kulissen die gewünschte Dämpfung bpi niedrigen Frequenzen erreicht wird, und das auch noch bei verkürzter Baulänge des Schalldämpfers insgesamt

Vorzugsweise werden die Kulissen aus kleineren, in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Teilkulissen gebildet, die jeweils um 180° verdreht zueinander stehen.

In spezieller bauliche:· Ausführung werden die Teilkulissen über gemeinsame Kopf- und Bodenschienen zusammengehalten. Diese beiden Schienen sollen zweckmäßig U-Profil aufweisen, so daß sie die Teilkulissen oberseitig und unterseitig umfassen, so daß eine einfache Halterung gewährleistet ist Die Teilkuiissen können einstückig U-Profil-artig ausgebildet sein, 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 ausge bildet sein, so daß sich zum Ende hin eine Verbreiterung des Strömungsquerschnitts ergibt.

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 Druckverlu'.te auf.

4. Eine weitere Druckverlustreduzierung ist durch den Einsatz der Teilkulisse Typ C auf der Abströmseile 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 tieffrcqucntcn Bereich Absorptionsmatten mit kleinen Impedanzen sinnvoll sind.

Im folgenden werden Allsführungsbeispiele der

Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt Fig. I einen Kiilisscnschalldämpfcr üblicher Bauart als schematischen Längsschnitt,

Fig,2 die erfindungsgemäßen Teilkulissen in verschiedenen Anordnungen, ebenfalls als schematisciien Längsschnitt,

Fig.3 in perspektivischer Darstellung mehrere aneinandergereihte Teilkulissen,

Fig.4 als graphische Darstellung den Schallpegel in Abhängigkeit von der Frequenz und

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

F i g. 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 / angegeben. Diese bekannten Kulissen I besitzen einen umlaufenden Rahmen la, der mit dem Absorptionsmaterial 3 aus Mineralwolle oder dergleichen 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 diesen Kulissenschalldämpfer 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, wie sie aus F i g. 2 ersichtlich sind, aus kleineren Teilkulissen 6, die in Strömungsrichtung hintereinander in beliebiger Weise angeordnet werden können.

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 Teilkuiissen 6 wechselseitig um jeweils 180° gegeneinander verdreht 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 dinn, wie auch bei der üblichen Ausführungsform gemäß Fig. 1, in einen Kanal 2 einsetzbar, so daß dadurch der Schalldämpfer gebildet wird. Allerdings ist bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 nicht mehr d/2, sondern die volle Kulissendicke d akustisch wirksam, so daß auch höhere Dämpfungswerte bei tieferen Frequenzen erreicht werden.

Es sind mehrere Ausi'ührungsformen der Teilkulissen 6 uenxbar. 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 ausgebi'.dei.

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

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

l-'ig. 2 läßt ferner erkennen, daß man bei einem Schalldämpfer aus zwei Teilkulissen lediglich zwei Typen A verwendet. Sofern es sich um drei Teilkulissen handelt, werden 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 Ceingesetzt werden.

Der Unterschied in den akustischen Eigenschaften des Schalldämpfers gemäß Fig. 2 gegenüber den Schalldämpfern herkömmlicher Bauart zeigt die graphische Darstellung gemäß F i g. 5. 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   I, Kulissenschalldämpfer für strömende Gase in Lüftungs- und Klimaanlagen mit einem rohrförmigen Kanal von vorzugsweise rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, in den mit Absorptionsmaterial ausgefüllte Kulissen neben- und hintereinander eingesetzt sind, die den Kanal in mehrere parallel zueinander verlaufende und gleichsinnig durchströmte Strömungskanäle aufteilen, die wenigstens einseitig vom Absorptionsmaterial der Kulissen begrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kulissen (5) lediglich auf einer Seite offen und auf der anderen Seite geschlossen und so angeordnet sind, daß die Strömungskanäle (4) im wesentlichen über ihre gesamte axiale Erstreckung jeweils von einer offenen und einer geschlossenen Seite der Kulissen begrenztäind.

   Z Kuüssenschalldämpfer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Teilkulissen (6) jeweils um 180° verdreht zueinander stehen.

   3. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkulissen (6) über gemeinsame Kopf- und Bodenschienen (8, 9) zusammengehalten sind.

   4. Kuüssenschalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopf- und Bodenschienen (8,9) U-Profil aufweisen.

   5. Kulissenschalldämpfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dza die Teilkulissen (6) einstückig U-Profil-artig ausgebildet sind.

   6. Kulissenschalldämpfer na. h einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangs- und/oder Endkulissen an den Kanten (<öa) ihrer Stirnseiten abgerundet ausgebildet sind.

   7. Kulissenschalldämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende des Schalldämpfers angeordnete Teilkulisse (C) konisch ausgebildet ist.