DE2708896B2 - - Google Patents
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Description
a) der maximale Durchmesser (1) eines Plätuchenelementes
3,13,23,33,43,51) ist kleiner als die
kleinste Wellenlänge der zu dämpfenden Körperschallschwingung,
b) die maximale Dicke (hi) eines Plättchenelementes
ist wesentlich geringer als deren maximaler Durchmesser (1),
c) ein Plättchenelement weist zumindest Ln den
Bereichen die maximale Dicke (hi) auf, die die Fugen (5) zwischen den Plättchenelementen
einer benachbarten Lage (7, 8, 16, 17)
überdecken,
d) die Schichtdicke (hj) der Dämpfungsmause (4, ~3
14,24,34,44) zwischen zwei Plättchenlagen (7,
8,16,17) ist kleiner als die maximale Dicke (hi)
eines Plättchenelements.
2. Dampfctngsbelag nach Anspruch 1, dadurch so
gekennzeichnet, daß die Plättchenelemente (13) einer Lage (16, 17) über Verbindungsstücke (15)
miteinander verbunden söid und ein Verbindungsstück (15) eine wesentlich gerinoere Federkonstante
aufweist als ein Plättchenelement (13) auf Zug.
3. Dämpfungsbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchenelemente
(23,33) in Schneiden auslaufende Ränder aufweisen.
4. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämp Fungsbelag
(1, 11, 21, 31) eine äußere, adhäsive Schicht aufweist.
5. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zu
dämpfenden Wandung (32) und dem Dämpfungsbelag (31) eine Abstandsschicht (35) angeordnet iflt
6. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsbelag (1,11,21,31) bandförmig ausgebildet ist
7. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsbelag (1,11,21,31) durchsichtig ist
55 Wandung einseitig aufgebrachten zähplastischen Schicht, die unter Bildung einer Schichtkombination mit
einer Deckplatte abgedeckt ist Diese Schichtkombination ist nur teilweise, z.B. in Form von mehreren
streifenförmigen Abschnitten, jedoch mindestens auf
30% der Fläche der Wandungsseite angeordnet Es hatte sich nämlich gezeigt daß eine nur teilweise
Belegung der Wandimgsseite der zu däLipfenden
Wandung mit einer derartigen Schichtkombination, bestehend aus bandförmigen Platten mit darunterliegender
Dämpfungsmasse schon beachtliche Dämpfungswerte erreicht
Es hat sich jedoch auch gezeigt, daß insbesondere bei
großen dickwandigen Flächen eine ausreichende Dämpfung erst dann erzielt wird, wenn die Schichtkombination
ebenfalls entsprechend dick ist Selbst wenn dann nur ein Teil der zu dämpfenden Fläche mit der
Schichtkombination bedeckt ist, so ist der Gewichtszuwachs immer noch sehr groß.
In ähnlicher Weise ist ein aus der DE-AS 1253434 (korrespondierend zu GB-PS 8 87 535) bekanntes
schalldämmendes Bauteil aufgebaut Auf einem derartigen Bauteil sind Massenteilchen in Abständen, die klein
gegen die Wellenlänge des zu dämmenden Schalles im umgebenden Medium sind, verteilt Die Massenteilchen
sollen eine, hohe Dichte, wie z. B. Bleigewichte haben.
Die schalldämmende Wirkung ist also auch hier mit einer beträchtlichen Gewichtserhöhung verbunden.
Inwieweit ein derartiges Bauteil zur Dämpfung von Körperschallschwingungen geeignet ist ist nicht ohne
weiteres ersichtlich.
Ein schalldämpfender Belag mit in einer viskoelastischen Dämpfungsmasse eingebetteten Plättchenelementen
hoher Elastizität ist aus der GB-PS 8 90249 bekannt Die Plättchen können regulär oder statistisch
verteilt sein, wobei deren Größe jedoch als nicht kritisch
bezeichnet wird. Ein nach diesen Angaben gefertigter Belag wirkt in den meisten FäJ'en nicht wesentlich
besser als eine Schicht aus herkömmlicher Dämfpungsmasse mit suspergierten Partikeln aus Keramik oder
Metall. Ein solcher Belag ist beispielsweise aus der DE-OS15 22 974 bekannt
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Dämpfungsbelag zu schaffen, der die bekannten
Dämpfungsbeläge in ihrer Wirkung übertrifft und mit dem deshalb eine weitere Gewichtsersparnis erzielt
werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen gemäß Anspruch 1 ausgebildeten Dämpfungsbelag gelöst
Die Plättchenelemente des erfindungsgemäßen Dämpfungsbelages sind also in der Belagebene wie die
Steine einer Ziegelmauer übereinandergeschichtet, wobei die Stöße jeweils versetzt sind. Zwischen den
Plättchenelementen befindet sich die Dämpfungsmasse, die eine schub- und zugschlüssige Verbindung mit den
Plättchenelementen ergibt Bei Zugbelastung des Dämpfungsbelages verläuft der Kraftfluß jeweils
abwechselnd als Zugspannung in den Plättchenelementen und als Schubspannung in der zwischen den
Plättchenebenen befindlichen Dämpfungsmasse. Ein Dämpfungsoptimum ergibt sich dann, wenn die
Federkonstante eines Plättchenelements bezogen auf Zugbelastung in Plättchenebene etwa gleich ist der
Federkonstante der zugeordneten Schicht der Dämpfungsmasse bezogen auf Schubbelastung. In diesem Fall
kommt der integrale Elastizitätsmodul des Dämpfungsbelages in die Größenordnung dem des Plättchenmaterials.
Im Optimum beträgt der für die Dämpfung
maßgebende Verlustmodul 1/2 JE, wobei £"der Elastizitätsmodul des Plättchenmaterials und i=^T die
Imaginäreinheit ist Die Ableitung dieses Ergebnisses wird später anhand eines Ausführungsbeispiels gezeigt
Nach der für die Berechnung von Dämpfungsbelägen zugrundeliegenden Theorie ist die Dämpfung um so
größer, je höher das Verhältnis von Verlustmodul des Dämpfungsbelages zum Elastizitätsmodul der zu dämpfenden Wandung ist Mit dem erfindungsgemäßen
Dämpfungsbelag mit Plättchenelementen aus Stahl wird beispielsweise für zu dämpfende Metallwandungen ein
Wert für das eben genannte Verhältnis von 1/2 erreicht
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Dämpfungsbelages kann wesentlich dadurch erleichtert werden,
daß die Plättchenelemente einer Lage über Verbindungsstücke miteinander verbunden sind und ein
Verbindungsstück eine wesentlich geringere Federkonstante aufweist als ein Plättchenelement auf Zug. Die
über Verbindungsstücke miteinander verbundenen Plättchenelemente können beispielsweise durch Perforieren größerer Platten oder Bänder entstehen. Auch
durch Einkerbungen können einzelne zusammenhängende Plättchenelemente aus größeren Platten oder
Bänder gebildet werden. Die Perforationen oder Einkerbungen sind dabei so gestaltet, daß aufgrund der
geringen Federsteifigkeit der verbleibenden Verbindungsstücke praktisch keine Kraftübertragung zwischen den benachbarten Plättchenelementen gegeben
ist Derart perforierte oder gekerbte Platten oder Bänder sind übereinander geschichtet wobei sich
zwischen den einzelnen Lagen jeweils die Dämpfung* masse befindet Die Perforationen bzw. Einkerbungen
übereinanderliegender Platten bzw. Bänder sind ziegelmauerartig versetzt
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren schematisch dargestellt und werden im
folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Dämpfungsbelag mit Plättchenelementen konstanter Dicke,
Fig.2 einen Dämpfungsbelag mit abgekerbten
Plättchenelementen,
F i g. 3 einen Dämpfungsbelag mit Plättcheneiementen mit in Schneiden auslaufenden Rändern,
Fig.4 einen Dämpfungsbelag mit einer zusätzlichen
Abstandsschicht,
F i g. 6 eine Draufsicht auf einen Dämpfungsbelag mit quadratischen Plättchelementen.
F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Dämpfungsbelag 1, welcher auf eine zu dämpfende Wandung
2 aufgebracht ist Der Dämpfungsbelag 1 besteht aus ziegelmauerartig übereinander geschichteten Plättchenelementen 3. Diese bestehen aus einem Material
mit einem möglichst hohen Elastizitätsmodul, z. B. aus einem Metall wie Stahl, aus einem Keramikwerkstoff
oder aus Glas. In den Zwischenräumen zwischen den Plättchenelementen 3 befindet sich eine Dämpfungsmasse 4 mit hohem Verlustfaktor, z. B. Adhäsionsstoff,
Kunststoff, Teer, Fett, Gummi, Feststoffschmiermittel od. ähnl. Die Plättchenelemente 3 berühren einander
nicht, sondern sind auf der Ober- bzw. Unterseite durch die Dämpfungsmasse 4 verbunden. Ebenso verhindern
Zwischenräume 5 eine direkte Kraftübertragung zwischen benachbarten P'ättchenelementen. Der Dämpfungsbelag 1 ist an der zu dämpfenden Wandung 2 über
eine adhäsive Schicht 6 befestigt. Die dämpfende
Wirkung des Dämpfungsbelages 1 kommt so zustande,
daß bei einer Dehnung der Wandung 2, welche durch Longitudinalschwingungen in der Wandung 2 hervorgerufen wird, ein Kraftfluß auf die Plättchenelemente 3 der
untersten Lage 7 übertragen wird. Da sich die Plättchenelemente 3 nicht berühren, wird der Kraftfluß
abwechselnd zwischen den Plättchenelementen 3 und der Dämfpungsmasse 4 hin und her geleitet Dabei
unterliegt die zwischen den Lagen befindliche Dämp
fungsmasse großen Scherkräften. Aufgrund der relativ
großen Berührungsflächen der Dämpfungsmasse mit den Plättchenelementen ist die Schubsteifigkeit in der
Dämpfungsmasse relativ hoch. Da zwischen den einzelnen Plättchenlagen eine Vielzahl solcher Scher
stellen existieren, ist der integrale Elastizitätsmodul und
damit die dämpfende Wirkung des Dämpfungsbelages 1
wesentlich größer als bei der reinen Dämpfungsmasse 4.
großen Plättchenelementen 3 und ^u großer Schubsteifigkeit in der Dämpfungsmasse 4 iiähern sich die
Eigenschaften des Dämfpungsbelages 1 denen des Materials der Plättchenelemente 3 an. Im umgekehrten
Fall nähern sich die Eigenschaften des Dämpfungsbela
ges 1 Jenen der Dämpfungsmasse 4 an. Das Optimum ist
erreicht wenn die Federsteifigkeiten der Plättchenelemente 3 auf Zug der komplexen Federsteifigkeit der
Dämpfungsmasse 4 auf Schub gleich kommt Die Dicke der Plättchenelemente ist dabei klein gegenüber deren
Fig.2 zeigt einen Dämpfungsbelag 11, bei dem die
Plättchenelemente 13 durch ein in Platten 16, 17 eingekerbtes Muster entstehen. Durch die Einkerbungen 15 werden die Plättchenelemente 13 im Hinblick auf
die Übertragung von Zug- oder Druckkräften voneinander entkoppelt, da die Federkonstante einer Einkerbung
sehr viel geringer ist als die eines Plättchenelementes auf Zug. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei
derartig hergestellter Lagen von Plättchenelementen so
übereinandergeschichtet daß die Einkerbungen jeweils
versetzt zueinander sind. Zwischen den Lagen 16, 17 befindet sich die Dämpfungsmasse 14. Der Dämpfungsbelag 11 ist, ähnlich wie in Fig. 1, auf der zu
dämpfenden Wandung 12 befestigt
Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Dämpfungsbelag nimmt die Dicke der
Plättchenelemente 23 zu den Rändern hin linear ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Ebenen
derartiger Plättchen versetzt übereinandergeschichtet
Zwischen den Ebinen befindet sich die Dämfpungsmasse 24. Eine derartige Ausführungsform ergibt bei
gleichen Dämpfungswerten eine höhere Materialausnüi/ung als bei den in F i g. 1 und 2 dargestellten
Dämpfungsbelägen mit Plättchenelementen konstanter
Dicke.
Für dieses Ausführungsbeispiel läßt sich in guter Näherung der integrale Elastizitätsmodul E*berechnen:
Der Elastizitätsmodul der Plättchenelemente sei E, die Plättchenlänge in der Bildebene sei 1, die Dicke des
Plättchens in der Mitte h, und die Schichtdicke der
Dämpfungsmasse zwischen den Plättcbenolernenten /fe.
Der Schubmodul der Dämpfungsmasse sei G, mit einem vergleichsweise hohen Verlustfaktor. Für den Dämpfungsbelag 21 ergibt sich dann unter der Voraussetzung,
b5 daß /it« /und /fe« Ai ist:
/■;
G
G
Die maximal größte Dämpfung im Dämpfungsbelag ergibt sich, wenn die Dämpfungsmasse 24 einen rein
imaginären Schubmodul iG aufweist und der Betrag 4 Λι · hi E/P ■ G zu 1 wird. In diesem Fall nimmt E'den
Wert 1/2 (1 +i) E an. An diesem Wert ist zu erkennen, daß der Elastizitätsmodul E der Plättchenelemente
möglichst groß gewählt werden soll. Für den Fall, daß
die Plättchenelemente aus dem gleichen Material wie die zu dämpfende Wandung besteht, ergibt sich für das
Verhältnis von Verlustmodul des Dämpfungsbelages zum Elastizitätsmodul der zu dämpfenden Wandung das
eingangs erwähnte Verhältnis von 1/2.
F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der ein Dämpfungsbelag 31 aus
Plättchenelementen 33 und Dämpfungsmasse 34 besteht, wobei der Dämpfungsbelag 31 über eine
Abstandsschicht 35 auf der zu dämpfenden Wandung 32 aufgebracht ist. Dieser Dämpfungsbelag ergibt für
Biegeschwingungen eine höhere Dämpfungswirkung.
Für die Dämpfung von Fensterscheiben und dgl. sind für die Plättchenelemente und die Dämpfungsmasse
Materialien mit solchen optischen Eigenschaften auszuwählen, daß diese einen klaren, durchsichtigen Dämpfungsbeliig
ohne lichtbrechende Flächen ergeben.
In F i g. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfungsbelages 41 in Wendelausführung dargestellt. Hier
ist um einen Dorn 42 ein Band 43 ζ. B. aus Metall so wendelförmig umwickelt, daß die nachfolgende Bandlage die Fugen der darunterliegenden überdeckt. Zwischen den einzelnen Lagen berindet sich analog zur
F i g. 1 eine Dämpfungsmasse 44. Bei dieser Ausführungsform ist es solange nur Kräfte in Dornrichtung
bedämpft werden, nicht notwendig das Band 43 durch Kerbungen der Perforation zu segmentieren. Dieser
Fall ist z. B. gegeben, wenn Betondecken zu dämpfen sind und der mit dem Därnpfungsbelag 41 versehene
Dorn 42 mit einbetoniert wird. Stellt der Dorn 42 eine Welle oder Rohrleitung dar und sind auch Torsionsschwingungen
zu dämpfen ist eine Segmentierung analog F i g. 1 angebracht.
In den Fig. I bis 5 sind zur besseren Darstellung die
Dicken der Plättchenelemente bzw. der Dämpfungsbeläge
im Vergleich zur Länge der Plättchenelemente und auch der Dicke der zu dämpfenden Wandungen zu groß
dargestellt.
F i g. 6 zeigt eine Aufsicht auf einen Dämpfungsbelag nach Art des in F i g. 1 dargestellten, mit quadratischen
Plättchenelementen 51, 52. Die Plättchenelemente 51 der obersten Lage überdecken dabei mit der Flächenmitte
jeweils die Ecken von vier gestricheil dargesteiiten Plättchenelementen 52 der darunterliegenden Lage.
Hierzu I Matt Zeichnungen
Claims (1)
1. Dämpfungsbelag, bestehend aus Plättchenelementen mit einem hohen Elastizitätsmodul, welche
nebeneinander und in mehreren Lagen übereinander angeordnet sind, wobei die Plättchenelemente einer
Lage die Fugen zwischen den Plättchenelerrienten einer benachbarten Lage überdecken und wobei
zwischen den Lagen eine Dämpfungsmasse mit einem hohen Imaginäranteil des Schubmoduls
angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |