DE2609872A1

DE2609872A1 - Absorption sound damper for flow channels - with flat structures of closed cell soft foam contg. lead balls

Info

Publication number: DE2609872A1
Application number: DE19762609872
Authority: DE
Inventors: Guenther Prof Dipl Phys Kurtze
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1977-09-15

Abstract

Absorption sound damper for flow channels comprises, disposed between the flow channel and other cavities, through which no current flows, flat structures of closed cell soft foam, pref. crosslinked polyethylene foam approx. 5mm thick, contg. Pb balls approx 3mm in dia. and spaced apart by approx. 30 mm. Pref. the flow channel extends angularly due to the flat foam structures which are arranged in a zig zag shape in a square housing so that the cavity depth behind the flat structures varies from one point to another. On opposite sides of the flow channel may be foam webs which differ from each other with respect to density and/or mean spacing between the balls embedded in them.

Description

Schalldämpfer für Strömungskanäle Silencer for flow channels

Die Erfindung betrifft einen Absorptionsschalldämpfer für Strömungskanäle.The invention relates to an absorption silencer for flow channels.

Zur Verminderung der Schallübertragung durch Zu- oder Abluftkanäle werden häufig Kulissenschalldämpfer (Figur 1) eingesetzt. Diese enthalten üblicherweise als absorptionswirksames Material offenporige Faserstoffe oder Schäume 6.To reduce the transmission of sound through supply or exhaust air ducts splitter silencers (Figure 1) are often used. These usually contain open-pored fibrous materials or foams 6 as absorption-effective material.

Die Absorption, d.h. die Umwandlung der Schallenergie in Wärme erfolgt in diesem Material durch Reibungsverluste, die die durch den Schall bedingte Luftbewegung in den Poren des starren Materialgerüstes erleidet.The absorption, i.e. the conversion of the sound energy into heat, takes place in this material due to friction losses caused by the air movement caused by the sound suffers in the pores of the rigid material structure.

Bei diesen Dämpfern hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, daß ihre Wirksamkeit durch in den Poren gleichzeitig abgelagerten Staub, Flüssigkeitströpfchen und dgl.In these dampers, however, it has proven to be disadvantageous that their effectiveness through simultaneously deposited dust, liquid droplets in the pores and the like

in starkem Umfange beeinträchtigt wird.is impaired to a great extent.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden die offenporigen Stoffe mit dünnen Folien 7 abgedeckt. Diese Lösung konnte jedoch ebenfalls nicht befriedigen, weil die Anwendung einer solchen Folie die Wirksamkeit herabsetzt.In order to avoid these disadvantages, the open-pore materials were made with thin films 7 covered. However, this solution was also unsatisfactory, because the use of such a film reduces the effectiveness.

In neuerer Zeit wurden Schallschluckmaterialien bekannt, die aus geschlossenzelligem Weichschaum bestehen, der diese Nachteile nicht aufweist. Ein solches Material mit besonders guten schalldämpfenden Eigenschaften wird in der deutschen Patentanmeldung 2 437 947 beschrieben.In recent times, sound-absorbing materials have become known that are made from closed-cell Soft foam exist, which does not have these disadvantages. Such a material with particularly good sound-absorbing properties is stated in the German patent application 2,437,947.

Die dort geschilderte Schaumstoffbahn enthält schwere Masseteilchen in ungleichmäßiger Streuung über ihre Fläche. Bedingt durch deren Massenträgheit einerseits und andererseits durch die federnde Nachgiebigkeit der Bahn selbst kommt es zu örtlich unterschiedlichen Reaktionen auf einfallende Schallwellen. Es kommt insbesondere zu Biegedeformationen figur 3) die wegen der inneren Verluste des Schaumstoffes nicht reversibel sind und damit schallabsorbierend.The foam sheet described there contains heavy mass particles in uneven distribution over their area. Due to their inertia on the one hand and on the other hand due to the resilient resilience of the web itself locally different reactions to incident sound waves. It is coming especially to bending deformations figure 3) because of the internal losses of the foam are not reversible and are therefore sound-absorbing.

Die Erfindung besteht darin, den Absorptionsmechanismus der massenbelasteten Flächengebilde aus geschlossenzelligem Weichschaum für den Bau von Absorptionsschalldämpfern zu nutzen. Das geschieht in der Form, daß ein mit Punktmassen belastetes Flächengebilde aus geschlossenzelligem Weichschaum als absorptionswirksames Element zwischen dem Strömungskanal und zusätzlichen, von der Strömung nicht durchflossenen Hohlräumen, angeordnet wird.The invention consists in the absorption mechanism of the mass-loaded Flat structure made of closed-cell soft foam for the construction of absorption silencers to use. This happens in the form that a flat structure loaded with point masses made of closed-cell soft foam as an effective absorption element between the Flow channel and additional cavities not traversed by the flow, is arranged.

Nach einer besonderen Ausgestaltung wird der Absorptionsschalldämpfer dadurch gebildet, daß der Strömungskanal durch in einem quaderförmigen Gehäuse zickzackförmig gespannte Schaumstoffbahnen gebildet wird, so daß die Hohlraumtiefe hinter den Flächengebilden örtlich variiert.According to a special embodiment, the absorption silencer formed in that the flow channel zigzag through in a cuboid housing tensioned foam webs is formed, so that the cavity depth behind the sheets varies locally.

Nach einer anderen Ausgestaltung werden die Hohlräume hinter den Flächengebilden in Strömungsrichtung unterteilt und sie können außerdem zur Verminderung der Schallausbreitung in Strömungsrichtung mit Schallschluckstoffen zusätzlich gedämpft sein.According to another embodiment, the cavities are behind the flat structures divided in flow direction and they can also reduce the propagation of sound be additionally attenuated in the direction of flow with sound-absorbing substances.

Besonders gute Ergebnisse werden erfindungsgemäß erzielt, wenn das Schaumstoff-Flächengebilde aus einem vernetzten Polyäthylenschaum besteht, der eine Schichtstärke von ca. 5 mm aufweist und mit Bleikugeln von ca. 3 mm Durchmesser in gegenseitigem Abstand von ca.Particularly good results are achieved according to the invention when the Foam sheet consists of a crosslinked polyethylene foam, which is a Has a layer thickness of approx. 5 mm and with lead balls of approx. 3 mm diameter at a mutual distance of approx.

30 mm belastet ist. Daneben sind in einer speziellen Ausführungsform für einander gegenüberliegende Seiten des Strömungskanales Schaumstoffbahnen vorgesehen, die sich durch Gewicht und/oder Massenabstände der eingebetteten Kugeln und/oder Gewicht dieser Kugeln voneinander unterscheiden. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Schaumstoff-Flächengebilde durch eingezogene Drähte in Längsrichtung der Bahn zu verstärken. Damit soll bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten ein Flattern der Flächengebilde vermieden werden.30 mm is loaded. In addition, in a special embodiment Foam sheets provided for opposite sides of the flow channel, which are determined by the weight and / or mass distances of the embedded spheres and / or The weight of these balls differ from each other. According to another embodiment it is provided that the foam sheet material by drawn wires in the longitudinal direction to reinforce the railway. This is intended to cause flutter at higher flow velocities the fabric can be avoided.

Figur 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, in welchem die prinzipielle Funktionsweise besonders anschaulich in Erscheinung tritt.FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, in which the basic mode of operation is particularly clear occurs.

An den rechteckigen Kanal 1 ist seitlich ein zusätzlicher, nicht durchströmter Hohlraum 2 angeschlossen, der durch die massenbelastete Schaumstoffbahn 3 von diesem getrennt ist. Eine Unterteilung 4 des Hohlraumes sorgt bei längeren Dämpfern dafür, daß eine schädliche Schallausbreitung im Hohlraum in Richtung der Kanalachse vermieden wird.On the side of the rectangular channel 1 is an additional, no-flow Cavity 2 connected by the mass-loaded foam sheet 3 of this is separated. A subdivision 4 of the cavity ensures that longer dampers that a harmful propagation of sound in the cavity in the direction of the channel axis is avoided will.

Der Hohlraum 2 braucht keinerlei Absorptionsmaterial zu enthalten, da die Energie in der Schaumschicht umgewandelt wird. Allerdings kann die Unterteilung 4 auch durch eingebrachte Schluckstoffe ersetzt werden, da diese ebenfalls die Schallausbreitung im Hohlraum in ausreichendem Maße vermindern kennen.The cavity 2 does not need to contain any absorbent material, because the energy is converted in the foam layer. However, the subdivision can 4 can also be replaced by absorbed substances, as these also reduce the propagation of sound know how to diminish in the cavity to a sufficient extent.

Äußerlich ähnelt diese Anordnung bekannten Resonanzdämpfern, bei denen mitschwingende Platten oder Folien als Berandung des Strömungskanales gemäß Figur 2 verwendet werden. Hier bildet eine - nicht mit Punktmassen belastete - Platte oder Folie 5 die Trennflächen zwischen Kanal 1 und Hohlraum 2. Die Masse der Platte 5 und die Federung des Hohlraumes 2 bilden einen Resonator, der aber zusätzlich durch Schluckstoffe im Hohlraum bedämpft werden muß, damit ausreichende Schallabsorption erzielt wird. Solche Resonator-Dämpfer sind nur in einem schmalen Frequenzbereich wirksam. Wegen ihrer geringen Bautiefe werden sie vornehmlich als Zusatzdämpfer für tiefe Frequenzen eingesetzt. Abgesehen von der erforderlichen Schluckstoffüllung besteht der wesentliche Unterschied gegenüber dem Gegenstand der Erfindung darin, daß beim Plattenabsorber die Folie der Platte wie ein Kolben gleichphasig schwingt, während die massenbelastete Schaumstoffschicht auch bei gleichphasiger Erregung eine erzwungene Biegedeformation erleidet, deren Wellenlänge durch den Abstand der eingelagerten Punktmassen vorgegeben ist (Figur 3).Outwardly, this arrangement is similar to known resonance dampers, where resonating plates or foils as the border of the flow channel according to the figure 2 can be used. Here a plate - not loaded with point masses - forms or foil 5 the interfaces between channel 1 and cavity 2. The mass of the plate 5 and the suspension of the cavity 2 form a resonator, but in addition must be attenuated by absorbents in the cavity so that there is sufficient sound absorption is achieved. Such resonator dampers are only in a narrow frequency range effective. Because of their small depth, they are primarily used as additional dampers used for low frequencies. Apart from the required intake of absorbent the main difference compared to the subject matter of the invention is that with the plate absorber the foil of the plate vibrates in phase like a piston, while the mass-loaded foam layer also with in-phase excitation suffers a forced bending deformation whose wavelength is determined by the distance between the embedded point masses is given (Figure 3).

Die durch die Masse der Trennwand und die Federung des Luftpolsters im Hohlraum bedingte Resonanzschwingung tritt zusätzlich auch bei dem erfindungsgemäßen Dämpfer auf, wirkt sich dort aber eher negativ aus. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, nicht mit einer festen Hohlraumtiefe zu arbeiten.The by the mass of the partition and the suspension of the air cushion Resonance oscillation caused in the cavity also occurs in the case of the one according to the invention Damper on, but has a rather negative effect there. For this reason it is advisable to not to work with a fixed cavity depth.

Figur 5 zeigt eine Aus führungs form des erfindungsgemaßen Schalldämpfers, die diesem Umstand Rechnung tragt.FIG. 5 shows an embodiment of the silencer according to the invention, which takes this fact into account.

Der Kanal 1 ist hier durch zweiseitige Begrenzung mit der massenbelegten Schaumschicht 3 geknickt ausgeführt.Channel 1 is here by two-sided limitation with the bulk Foam layer 3 executed kinked.

Die Hohlräume 2 erhalten dadurch eine Keilform. Die im oberen Hohlraum zweckmäßige Unterteilung 4 dient gleichzeitig als Führung für die eingezogene Schaumstoffbahn.The cavities 2 are thus given a wedge shape. The one in the upper cavity appropriate subdivision 4 also serves as a guide for the retracted foam sheet.

Dabei hat die geknickte Kanal führung überdies den Vorteil, daß sich die akustische Strahlbildung, die eintritt, wenn die Wellenlänge kleiner wird als die Kanalbreite, nicht dämpfungemindernd auswirken kann. Eine Ausfü#rungsftrm des erfindungsgemäßen Schalldämpfers entsprechend der Figur 5 ist deshalb als eine bevorzugte Form anzusehen. Zur Erzielung größerer Dämpfungen oder größerer Luftdurchsätze können mehrere Elemente dieser Art hintereinander oder in paralleler Anordnung zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Trennwände in Richtung der Kanalachse können dabei entfallen.The kinked channel guide also has the advantage that the acoustic beam formation that occurs when the wavelength becomes smaller than the channel width, not reducing the attenuation. An execution form of the Silencer according to the invention according to Figure 5 is therefore preferred as a View form. To achieve greater attenuation or greater air flow rates, you can several elements of this kind one behind the other or in parallel arrangement to one Unit can be summarized. Partition walls in the direction of the channel axis can thereby omitted.

Figur 5 und 6 zeigen vorteilhafte Aus führungs formen des erfindungsgemäßen Schalldämpfers insofern, als dabei keine Übergangs stücke zwischen Kanal und Dämpfer benötigt werden, wie sie bei vergleichbaren Kulissendämpfern (Figur 1) unumgänglich notwendig sind.Figures 5 and 6 show advantageous embodiments of the invention Silencer insofar as there are no transition pieces between the duct and the damper are required, as they are inevitable with comparable link dampers (Figure 1) are necessary.

Figur 6 zeigt eine abgewandelte Aus führungs form des erfindungsgemäßen Schalldämpfers nach Figur 5. Besonders günstige Werte wurden mit dem dargestellten Dämpfertyp erzielt, wenn bei den gezeigten Dimensionen eine Weichschaumbahn aus vernetztem, geschlossenzelligem Polyäthylenschaum mit 5 mm Stärke verwendet wurde, die mit Bleikugeln von 3 mm Durchmesser in ca. 30 mm Abstand voneinander belastet war. Die Ausführung ist für Strömungsgeschwindigkeiten bis zu lo mis geeignet. Bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten empfiehlt es sich, in Längsrichtung versteifende Drähte in die Bahn einzulegen, um ein Flattern zu verhindern.FIG. 6 shows a modified embodiment of the invention Silencer according to Figure 5. Particularly favorable values were shown with the A damper type is achieved if a soft foam sheet is used in the dimensions shown cross-linked, closed-cell polyethylene foam with a thickness of 5 mm was used, which are loaded with lead balls of 3 mm diameter at a distance of approx. 30 mm from each other was. The design is suitable for flow velocities up to lo mis. at For higher flow velocities, it is advisable to use stiffening in the longitudinal direction Lay wires in the web to prevent flutter.

Unter Umständen - z.B., wenn zusätzlich Dämpfung bei extrem tiefen Frequenzen gefordert wird - kann es zweckmäßig sein, den erfindun#sgemäßen Absorber mit einem Folienabsorber (Figur 2) zu kombinieren, d.h.Under certain circumstances - e.g. if additional damping at extremely low levels Frequencies is required - it can be useful to use the inventive absorber to be combined with a film absorber (Figure 2), i.e.

sowohl massenbelastete Schaumschichten als auch homogene Folien im gleichen Dämpfer - z.B. an einander gegenüberliegenden Wandflächen - einzusetzen.both mass-loaded foam layers and homogeneous foils in Use the same damper - e.g. on opposite wall surfaces.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Schalldämpfers besteht insbesondere darin, daß dieser auf sehr einfache Weise hergestellt werden kann, denn es erwies sich als nicht erforderlich, die Schaumstoffbahn an den Längs seiten zu befestigen oder gegen das Gehäuse abzudichten. Eine Befestigung ist nur an den Bahnenden erforderlich. Als besonders überraschend zeigt sich der Grad der erzielten Schalldämpfung, die bei gleicher Kanalbreite und gleichem Gesamtvolumen des Dämpfers einem sehr viel aufwendigeren, guten Absorptionsdämpfer nach dem Stande der Technik in keiner Weise nachsteht.The particular advantage of the silencer according to the invention consists in particular that this can be produced in a very simple way, because it turned out to be unnecessary, the foam sheet on the long sides to fasten or to seal against the housing. An attachment is only on the Web ends required. The level of achievement is particularly surprising Sound attenuation with the same duct width and the same total volume of the damper a much more expensive, good absorption damper according to the state of the art is in no way inferior.

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Claims

Claims: absorption silencer for flow channels, thereby characterized in that flat structures loaded with point masses as absorption-effective element made of closed-cell flexible foam are used between the flow channel and additional cavities through which the flow does not flow are arranged.

2. Absorption silencer according to claim 1, characterized in that that the flow channel is stretched in a zigzag shape in a cuboid housing Foam sheet is folded out so that the cavity depth behind the surface structure varies locally.

3. Absorption silencer according to claim 1 and 2, characterized in that that for opposite sides of the flow channel foam sheets are provided, which are determined by weight and / or mean distances of the embedded Differentiate balls from each other.

4. Absorption silencer according to claims 1-3, characterized in that that the cavities are divided in the direction of flow.

5. absorption silencer according to claims 1-4, characterized in that that the additional cavities to reduce the propagation of sound in the direction of flow are attenuated with sound-absorbing substances.

6. Absorption silencer according to claims 1-5, characterized in that that crosslinked polyethylene foam is used as a foam sheet.

7. absorption silencer according to claim 1-6, characterized in that that the polyethylene foam layer is approx. 5 mm thick and with lead balls of approx. 3 mm diameter is loaded at a mutual distance of approx. 30 mm.

8. Absorption silencer according to claims 1-7, characterized in that that the foam sheet by drawn wires in the longitudinal direction of the Railway is reinforced.