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@EHRSCHICHTIGE GERAEUSCHVERMINDERNDE PLATTENKONSTRUKTION, VORTEILHAFT
FÜR KRAFTFAHRZEUGE, INSTALLATIONSTEOHNISCHE UND LUFTTECHNISCHE EINRICHTUNGEN,SOWIE
ZUR VERKLEIKUNG VON ZUR SCHWINGUNG ERREGTEN KONSTRUKTIONEN Der Gegenstand der Erfindung
ist eine mehrschichtige gerauschvermindernde Plattenkonstruktion, vorteilhaft für
Kraftfahrzeuge, installationstechnische und lufttechnische Einrichtungen, sowie
zur Verkleidung von zur Schwingung erregten Konstruktionen.
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bio auf die menschliche Konstitution ausgeübte unangen@hme Wirkung
des Geräusches der zur Schwingung erregten Platten sowie der Schwingung selbst ist
wohlbekannt. Die häufigsten Quellen der Geräuscherregung sind die hochsteifen Platten,
Rippen, die durch ihre Koinzidenz gerade im hörbaren Schallbereich die besten Ausstrahler
sein können.
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Nacls dem gegenwärtigen Stand der Technik sind zahlreiche Materialien
bekannt, durch deren Aufstreichen die Schwingung bzw. Geräuschstrahlung der Platten
bedeutend vermindert werden kann. Diese sind normalerweise plastische Materialein
von Kunststoffbasis, die sich in fester Verbindung mit den Platten zusammen bewegen
und mit ihrer auch mechanisch weichen Materialeigenschaften die Energie der Wellenbewegung
der Platte verzehren bzw. in Wärme ansetzen. Solche Lösung ist z.B. in den west-deutschen
Patenschriften Nr. 1.475.062 und 1.268.992 beschrieben.
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Die vorteilhafte schwingungstechnische Wirkung der Zusammenfassutlg
von Doppelplatten ist bekannt, welche aus der Reibung aneinander der getrennten
Platten herrührt.
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Die zeitmässigen geräuschtechnischen Porschungen und molekular-akustischen
Prüfungen haben bewiesen, dass die Geräuschverminderung der Platten einerseits durch
die Erhöhung der inneren liysteresis - die mit der Veriustziffer ausdruckbar ist
- andererseits durch die Steigerung der die Bysteresis ebenfalls beeinflussenden
Randverluste vers@@rkt werden kann.
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Die Steigerung des Randverlustes ist rochon an und für sich wirksam,
da die Dampfung der Schwingungsgeschwindigkeitsamplitude am Sande der Platte bzw.
der Wände am meist wirksam ist, weil die Schwingungsgescllwindiglreitsamplitude
an den Banden din grösste ist.
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Der Zweck der Erfindung ist die Gestaltung solcher Ilattenkonstruktion,
mit welcher eine, im Vergleich mit den bisherigen vollständigere Schwingungsenergiever@chrung
bzw.
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Verminderung errcicht werden kann.
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Die mittlere Platte ist eine Kunst@@offfolie von einem Wärmeüberleitungskoffizient,
welcher mehrfach kleiner als der WarmeWberleitungskoeffizient der diese in die Platte
nehmenden Platten ist und die Entfernung der zwei benachbarten Verbindungspunkte
liegt zwischen dem 1.5-tel und fünfzigstel Teil der Plattenseite, wodurch sie die
Länge der zu dämpfenden Plattenwellen gleich oder deren Vielfache ist.
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Das gesetzte Ziel ist mit der Plattelllronstruktion gemäss der Erfindung
dadurch erreicht, dass zwischen zwei stellenweise verbundenen Platten vom grossen
Biegeelastizitätsmod@l eine Platte von, im Vergleich mit dem vorigen vielfach @einerem
Biegeel@stizitäsnodul und WarmeUberleitungskoeffizient in solcher Weise angeordnet
ist, dass wenigstens eine Platte vom grossen Biegeelastizitätsmodul zum Erregungselement
oder Ilittel angeschlossen ist und die zwei Platten vom grossen Biegeelas@ zitätsmodul
an den Verbindungsstellen miteinander in unmittelbarer I rührung stehen.
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Dasjenige Element oder Mittel ist Erregungselement genannt, welches
die Schallwellen der ersten Platte übergibt.
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Dies kann eine Konstruktionseinheit, aber auch s.B. die Luft sein.
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Die mehrschichtige geräuschvermindernde Plattenkonstruktion gemäss
der Erfindung beruht sich am Grundsatz der Schallbrücken, und ihr Wesen besteht
darin, dass an der Oberflache der ausstrahlenden Platte bei den von der Erregungsplatte
mit Wellentransformation übermittelten Schwingung eine Interferenz
zustande
gebracht ist, während mit Hilfe der Kunststoffolie erreicht werden kann, das die
Schallbrücken zur Erhöhung der Verlustziffer dadurch verwendet sind, dass ihre Anzahl
in dor Plattenkonstruktion nur insofern zugelassen ist, bis diese durch die zvei
Platten vom grossen Biegeelastizitätsmodul den r@@@l tierenden Wärmeüberleitungakoeffizient
in solchem Masse nicht beeinflussen, dass dadurch die Verlustziffer - welche in
umgekehrtem Verhältnis zum Wärmeüberleitungskoeffizient der Konstruktion steht -
vermindert wäre.
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Der Zweck is , dass die zwischen den zwei Platten angeordnete weiche
Kunststoffolie von geeigneter Dicke zwischen den zwei Plattenseiten (erregte und
ab@trahlende Seite) die Warmeüberlcitung weiter vermindert. Zweckmässigerweise soll
nur die erregte Platto an dem Erregungselement befestigt werden, in diesem Falle
kann die ausstrahlende Platte sich nur durch die Schallbrüchen der erregten Platte
anschliessen.
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Die zwischen den zwei Platten angeordnete Kunststoffolie von, im Verhältiiis
zu obigen kleinem Elastizitätamodul hült die zwei Platten voneinander ab.
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Dic Konstruktion formt also das Schwingungsgebilde (Wellenbewegung)
um, sowie entsteht durch die Schallbrttcken eine Interferenz, welche die ausgestrahlte
Energie verändert.
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Die Schwingungsdämpfung der erregten Platte selbst ist also nicht
der Zweck der Erfindung. Die Entfernung voneinander der Verbindungspunkte passt
sich immer zur fortschreitenden Biegung@wellenl@nge der zu dämpfenden Frequenze,
d.h. die Punkte sind in einer Entfernung von einer Wellenlänge oder vom Vielfache
von ganzer Zahl der Wellenlänge voneinander angeordnet.
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Die Lange der Biegungswellen ist an der Platte
wo (EJ)xy - Diegeelastizltätsmodul in den Richtungen der zwei Seitenabmessungen
(x, y) der Platte, tJ - die zu dämpfende Erregungsfrequenz, m' - Linienmasse ist.
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Aus dem Mischungscharakter des Geräusches ergibt es sich, dass die
Verteilung der Schallbrücken des am meisten zu d@mpfenden Frequenzbandes an der
Plattenoberfläche nur statir:ti bestimmt werden kann, wo der Randsustand der Platte
(frei beweglicher Rand, eingespannter Rand, versteifer Rand, usw.) und die Erregung
(am Linie, punktweise, mit Schall erregt, usw.) in Betracht gezogen wird.
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Sich aus dem Mischungscharakter des Geräusches ergebend, wird im
Bereich des Hörschalls, bei der Plattenkonstruktion gemäss der vorliegenden Erfindung,
im Vergleich mit den bisher bekannten ähnlichen Konstruktioen auch dann gerindere
Geräuschausstrahlung erreicht, wenn von der genauen Messung, von der Aus wertung
des Gerauschspektrumß, und von der Bestimmung gemäß der Schwingunglehre der Entfernung
der Verbindungspunkte abgesehen wird und die Entfernung der Punkte zwischen den
Werten von Lxy = 1.5 und 50 Lp bestimmt ist, wo Lxy - die Länge der Plattenseite,
Lp
- Entfernung von zwei benachbarten Punkten in der Richtung der Plattenseiten gemes@en
ist.
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Die Erfindung ist eine, vorwiegend an, vom Hischungs geräusch von
LO bis 20000 liz erregten Punkten der Eraftfahrzonge und der installationstechnischen
und lufttechnischen Einrichtungen ve@wendbare mehrschichtige geräuschvermindernde
Flattenkonstruktion, bei welcher die Verbindungspunkte zur Umsetzung in konzentrische
kohärente Wellen an der ausstr@hlenden Flatte der fortschreitenden Biegungswellen
der erregten platte g@@ignet gewählt sind.
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Die geräuschvermindernde Plattenkonstruktion gemäss der Erfindung
kunn gegebenenfalls zweckmässigerweise so ausaeführt werden, dass die zwei in Mitte
nchmenden Platten, entlang ihrer Halde, miteinander ßteif, z.B mit dichtere Vernietung,
Naht- oder Punktschweissung verbunden werden.
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Die als Beispiel angegebenen Ansführungen der m@hrschichtigen geräuschvermindernd@n
Plattenkonstruktion gemäss der Erfindung sind in Abbildungen 1-6 veranschaulicht.
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Abbildung 1 zeigt die Plattenkonstruktion gemäss der Erfindung in
Ansicht, Abbildung 2 stellt den Sclllcht der Plattenkonstruktion gemäss der Erfindung
dar, Abbildung 3 ist eine Luftkanalstr@@ke, Abbildung 4 ist eine Ausstrahlung des
Luftkanals gemüse Abbildung 3, Abbildung 5 ist der bei dem in Abbildung 3 dargestellten
Luftkanal g@messene Gerauschpegel mit und ohne geräuschvermindernder Plattenkonstruktion,
Abbildung
6 veranschaulicht eine aus einer m@hrschichtigen Plattenkonstrukion gebogene Luftkanalstrecke.
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In Abbildung 1 und 2 ist zwischen der mit dem Erregunge uent iii
Berührung stehenden erregten Platte und der ausstra@@nden Satte 2 eine Kunststoffolie
3 angeordnet, und stellenweise mit @unktschweissung 4 oder in anderer geeigneter
Weise verbunden.
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Die Dicken der zwei Platten 1, 2 sind gleien oder können abweich@@@
werden. Das Dickenmass der übrigens verwendeten einfachen Platt soll im allgemeinen
nicht vermehrt werden, sodass die mehrschichtige geräuschvermindernde Platte gemäss
der Erfindung keine Gewiehtszunahme verursacht. Die Platten 1 und 2 sollten stellenweise
kohärent, wenigstens aber adhärent verbunden werden. Die Verbindung hat von der
Wellenlänge der Dämpfungsfrequenz abhängig solche Anordnung, dass die von den Wellen
der zu dämpfenden Frequenz, dh. von den Schallbrücken erregten konzentrischen forschreitenden
Wellen sich an der Overfläche dcr ausstrahlenden Platte gut dämpfen, eventuell auslöschen,
bzw.
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ihre Ausstrahlung stark vermindert wird.
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Im Falle einer Punktschweissung wird die Runststoffolic 3 in der
unmittelbaren Nähe der Schweissung zwar vernichtet, weiter aber fliesst sie konzentrisch
ab (erschmelzt) und füllt in Kreisringform die Zwischenräume zwischen den Platten
1 und 2 gut aus.
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Ausser den obigen, gleicht die Kunststoffolie 3 noch die aus der
Biegungswellenbewegur'g dor Platten 1 und 2 entstehenden transverdien Bewegungen,
sowie die sich aus den Krümmungen von verschiedenen Radil der Biegungswellenforme
der Platten ergebenden, bzw. entstehenden und aus den Gleitkräften auftretenden
Versetzungen infolge ihrer Elastizität
aus und trennt die Platten
ständig voneinander ab.
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Ansserdem verhindern die federnde Wirkung der Kunststoffolic so wie
der kleine Raum die Gcotaltung der zur Ausatralllung der tiefen Frequenzen erforderlichen
Wollen von grosser Amplitude.
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Abbildung 3 stellt eine aus der Plattenkonstruktion gel der Erfindung
aufgebauten Luftkanalstrecke dar.
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Die Lufkanalstrecke ist völlig aus solcher mehrschichtigen ger@uschvcrmindernden
Plattenkonstruktion in einfachster Ausführung aufgebaut. Das Gertiusche der liuftströmung
erregt die Innenfläche des Kanals, welche dadurch infolge der Tonfrequenzschwingung
(Körpergeräusch) erregt wird. Die Kanalwand 5 ist aus einer Plattentafel gebogen
und der Kante 6 entlang mit Schweissung abgeschloßacn. Auf die in solcher Weise.
hergestellte Kanalwand 5 ist die weiche Kunststoffolie 7 seitenweise aufgelegt bzw.
aufgewickelt und die Ausstrahlungsplatte 8 ist seitenweise genietet oder aufgeschweisst.
Die äusscre Platte ist hier nur insofern den Kanalkanten in Abmessungen angepasst,
was von der nötigen Randverlustziffer erfordert ist, die Platte ist aber am Rande
immer befestigt.
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Abbildung 4 veranschaulicht die am Luftkanal gemäss Abbildung 3 aufgenietete
Ausstrahlungsplatte 8, mit der Anordnung der Bohrungen 9 des Nietabstandes zusammen.
Bei der Bestimmung des N@etabstandes soll einerseits in Betracht gezogen werden,
dass an der Folie eine kontinulerliche Auflage gesichert sein soll (das Massenfeder-
Massonsystem tatsächlich zustande kommcn soll), andererseits, dass die von der zu
dämpfen gewünschten Frequenz erregten Biegungswellen, auf die Ausstrahlungsplatte
transformiert, solche punktweise erregte konzentrische fortsch@itende Wellen zustande
bringen, welche möglicherweise kohärent sind und interferlert werden können.
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Die zu d@mpiende Frequenz ist aus dem Geräuschpegel der sich zur @undöfinung
des Kanals anschliessenden verschiedenen Geräuschquellen, wie z.B. Lüfter, Absperrvetil,
Düsen, ausgewählt, Der als Beispiel dargestellte Kanal ist zu einem Fliehkraftlüft
angepasst und auf der Dämpfung des Mittelfrequenzbandes (250-500) ; eilige stellt.
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Die Abmessung des Nietabstandes soll in dem obigen Falle folgenderweise
angegeben werden. Der Kanal vom Rechteckquerschnitt ist von Abmessung A x B und
von Länge L, sodass die Abmessungen der Ausstrahlungsplatte in mm wie folgt sind:
= = A -10 B' = B - 10 = = L - 50 Die Abmessungen des Nietabstandes sind in mm:
Die Plattendicke macht bis er Tafelabmessung von 800 x 800 mm 0.5 mm, oberhalb deren
0.75 mm aus.
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In Abbildung 5 ißt das den Geräuschpegel des Luftkanals gemass Abbildung
3 veranschaulichende Diagramm dargestellt.
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Die ausgezögene Linie ist der Geräuschpegel des aus Normalplatte hergestellten
Luftkanals, mit einem in einer Entfernung von 1 mm vom Kanal angeordneten Mikrophon
gemessen und mit einer Lüftdrehzalll von 1000 Umdrehung pro Minute erregt. Die gebrochene
Linie zeigt den Geräuschpegel des aus der oben beschriebenen gerüuschverden Plattenkonstruktion
hergestellten Luftkanals unter ähnlichen Messungsbedingungen.
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Man kann sehen, wie der G@räuschpegel bedeutend gesunken ist.
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Bei der Ausführung gemäss Abbildung 6 warde der grö@@te Randvellust
dadurch erzeugt, dass der ganze Kanal ann einer im voraus angefretigen mehrschichtigen
geräusehvermindernden Plattentafel gebogen (dic Kanten und ecken sind mehrschichtig)
und entlang der Kante 10 geschweisst ist. Die Platten sind bei dieser Lösung mit
Punktschweissung verbunden.
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Beide Beispiele beweisen, dass die Pla@enkonstruktion gemäss der
Erfindung mit s@hr einfacher Technologie hergestell@ norden kann. Die Einsatzfolie
kann während der Vorwertdung nicht, beschädigen, sie soll also nicht versetzt worden.