DE2725186A1

DE2725186A1 - Schallschluckende vorrichtung

Info

Publication number: DE2725186A1
Application number: DE19772725186
Authority: DE
Inventors: Glenn Edwin Warnaka
Original assignee: Lord Corp
Current assignee: Lord Corp
Priority date: 1976-06-04
Filing date: 1977-06-03
Publication date: 1977-12-15
Also published as: SE7706304L; JPS52149822A; FR2353921B3; US4141433A; GB1578939A; FR2353921A1

Description

Es sind bereits verschiedene Arten von schallschluckenden Vorrichtungen vorgeschlagen worden. Solche bekannten Vorrichtungen basieren auf den schallschluckenden Eigenschaften der für diese Vorrichtungen verwendeten Materialien, auf der geometrischen Anordnung einer Vielzahl von Bauelementen, wobei diese Bauelemente selbst keine besonders vorteilhaften schallschluckenden Eigenschaften haben, und auf Kombinationen oder Mischformen von schallschluckenden Materialien und geometrischen Anordnungen von Bauelementen.

Schallschluckende Materialien sind bei niedrigen akustischen Frequenzen nicht wirksam, haben normalerweise eine für viele Anwendungen nicht ausreichende strukturelle Eigenfestigkeit, verschmutzen leicht unter vielen Umweltbedingungen und sind schwierig zu reinigen. Andererseits weisen geometrische schallschluckende Vorrichtungen normalerweise nicht die Nachteile von schallschluckenden Materialien auf. Die bisher vorgeschlagenen geometrischen schallschluckenden Vorrichtungen sind jedoch relativ kompliziert und kostspielig verglichen mit den Kosten für schallschluckende Materialien bei vergleichbarer Schallschluckleistung. Dies ist in erster Linie auf die erforderliche Struktur und die Häufigkeit, mit der die Bauelemente oder Bestandteile sich wiederholen müssen und auf die resultierenden Kosten der Materialien, der Maschinen, der Verfahren und der Arbeit zur Herstellung solcher Vorrichtungen zurückzuführen.

Die vielleicht älteste bekannte geometrische schallschluckende Vorrichtung ist der Hohlraumresonator, der durch begrenzte öffnungen mit geeigneter Größe und Anordnung für die Schallwellen zugänglich ist. Solche Anordnungen enthalten typischerweise ein Netzwerk von länglichen, zellenartigen Strukturelementen, die an einem Ende durch einen Einlaßbereich mit vorgeschriebener Impedanz für die Schallwellen zugänglich sind. Die anderen

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Enden der zellenartigen Strukturelemente sind durch irgendeine akustisch reflektierende Sperre abgeschlossen. Durch geeignete Kontrolle des Einlasses für die Schallwellen und der Geometrie der zellenartigen Strukturelemente kann Luft oder ein anderes Medium in den Zellen zur Resonanz gebracht werden und dadurch die Energie der Schallwellen zum großen Teil durch Reibungsverluste abgeleitet werden. Solche Resonatoren haben eine sehr hohe Schallschluckkapazität in einem begrenzten Frequenzband. Eine Vielzahl solcher Resonatoren können auf verschiedene Frequenzen abgestimmt werden, um dadurch Schallabsorption auf einem breiten Frequenzband zu ermöglichen. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Höhe der Absorption in dem Band nicht so hoch sein wird, als wenn mehrere Resonatoren auf eine bestimmte gewünschte Frequenz abgestimmt werden. Durchlässige schallschlukkende Materialien können in allen oder in einem Teil der Zellen vorgesehen sein, um die Absorption besonders bei höheren Frequenzen zu erhöhen. Einige typische bekannte Vorrichtungen, die das Prinzip des Hohlraumresonators verwenden, sind in den GB-PSen 733 329 und 822 954 und in den US-PSen Re. 22 283, 2 887 173 und 3 353 626 beschrieben. Jüngere und verbesserte bekannte geometrische schallschluckende Vorrichtungen, die auf Hohlraumresonatoren beruhen, sind von Leslie S. Wirt in den US-PSen 3 913 702, 3 831 710 und 3 734 234 vorgeschlagen worden.

Bei geometrischen schallschluckenden Anordnungen vom Resonatortyp, bei denen die Resonatoren einheitliche Querschnittsflächen über ihre Länge aufweisen, ist festgestellt worden, daß bei Frequenzen, bei denen die Länge des Resonators einem ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlängen entspricht, Resonanz oder nahezu Resonanz stattfindet und eine gute Schallabsorption erreicht wird. Bei Frequenzen, bei denen die Länge des Resonators eine gerade Zahl der Viertelwellenlängen ist, findet eine Antiresonanz statt, und es wird eine schlechte Schallabsorption

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erreicht. Die Frequenz, auf die solch ein Resonator abgestimmt ist, kann durch Abänderung in den geometrischen Formen des Resonators und/oder in der akustischen Impedanz des Einlaßbereichs des Resonators modifiziert werden.

Wenn man die bekannten Anordnungen genau betrachtet, wird man erkennen, daß ein oder zwei verschiedene Wege bei der Abgrenzung des Einlaßbereichs für die Schallwellen in den Resonator eingeschlagen wurden. Ein Weg beinhaltet die Verwendung eines Frontblattes für den Resonator, das aus einem undurchlässigen Material besteht, das aber sehr kleine Perforationen aufweist, und zwar klein im Vergleich zu den anderen Dimensionen des Resonators und den Wellenlängen der zu absorbierenden Frequenzen. Der andere Weg beinhaltet, Resonatoren mit einer Zellstruktur zu bilden, deren aufeinander senkrecht stehenden Querschnittabmessungen Verhältnisse von Eins oder nahe Eins bilden, wobei jede der Abmessungen relativ klein im Vergleich zu den Wellenlängen der zu absorbierenden Frequenzen ist. Solche Konstruktionen basieren auf der Resonanztheorie des ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlänge, wobei die Schallwellen als ebene Wellen longitudinal im Resonator aufgenommen und ausgebreitet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine geometrische schallschluckende Vorrichtung zu schaffen, die gute schallabsorbierende Eigenschaften aufweist und die nicht den vorhin beim Stand der Technik beschriebenen Einschränkungen unterliegt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Vielzahl paralleler und in seitlichem Abstand zueinander angeordneter, undurchlässiger Wände vorgesehen, die eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume bilden. Die nebeneinander liegenden offenen Enden der Hohlräume bilden ein die Schallwellen in die Hohlräume aufnehmendes oder einlassendes Ende. Eine akustisch reflektierende, vorzugsweise

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undurchlässige Sperre ist an den den schal!aufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden der Hohlräume angeordnet und schließt die Hohlräume ab. Die Hohlräume sind in besonderer Weise gestaltet, damit sie eine wirksame geometrische schallabsorbierende Vorrichtung bilden und gleichzeitig die erforderlichen Bauelemente und dadurch die Herstellungskosten auf ein Minimum reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird eine schallschluckende Vorrichtung vorgeschlagen, die ein Vielzahl paralleler undurchlässiger Wände aufweist, die in einem seitlichen Abstand von nicht mehr als einer Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz zueinander angeordnet sind. Die Wände bilden zwischen sich eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume mit nebeneinander liegenden offenen Enden, die das die Schallwellen in die Hohlräume aufnehmende oder einlassende Ende bilden. Die Hohlräume sind entlang der Wände mehr als zweimal so lang wie die Abstände zwischen den Wänden. Es ist offensichtlich, daß nach diesem Kriterium Querwände zwischen benachbarten Wänden möglich, aber nicht notwendig sind. Im Hinblick auf ein kostengünstiges Produkt werden solche Querwände vorzugsweise nicht verwendet oder nur verwendet, soweit sie dafür geeignet sind, die Struktur zwischen den Wänden zu erhalten. Die länglichen Hohlräume weisen eine durchgehende Länge auf, die wenigstens gleich groß ist wie die Viertelwellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz. Der Querschnitt der Hohlräume ist über deren Länge im wesentlichen einheitlich. Die Hohlräume sind an ihren den schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden mit einer akustisch reflektierenden, vorzugsweise undurchlässigen Sperre abgeschlossen.

Es ist gefunden worden, daß es vorteilhaft ist, die Längen der Hohlräume zu variieren, um die Absorption zu verbessern. Auch dies vermindert die erforderliche Materialmenge und daher die

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die Herstellkosten. Durchlässige Frontblätter aus schallabsorbierendem oder anderem Material können über dem schallaufnehmenden Ende der Reihe verwendet werden. Durchlässiges, schallabsorbierendes Material kann auch innerhalb der Hohlräume verwendet werden.

Einige der erfindungsgemäßen Aufgaben sind bereits erläutert worden, andere werden anhand der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen aufgezeigt.

In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene

Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene

Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 3 bis 6 Ausschnitte aus seitlichen Aufrissen verschiedener anderer erfindungsgemäßer Ausführungsformen,

Fig. 7 eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 8 ein Ausschnitt aus einem seitlichen Aufriß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 9 eine teilweise perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform und

Fig. 10 ein Diagramm, in dem die Leistungscharakteristiken der Ausführungsformen der Figuren 3 bis 6 gezeigt werden.

In Fig. 1 wird perspektivisch eine erfindungsgemäße schallschluckende Vorrichtung gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10 weist eine Vielzahl paralleler undurchlässiger Wände 11 auf, die in einem seitlichen Abstand zuein-

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ander angeordnet sind, der nicht größer als eine Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz ist. Die Wände 11 können aus irgendeinem für das Medium undurchlässigen Material hergestellt sein, wie z.B. Metall, Kunststoff, Gips, Holz, Papier, Holzfaserplatte oder einem anderen geeigneten Material. Das verwendete Material braucht an und für sich keine schallabsorbierenden Eigenschaften zu haben. Es werden Abstände zwischen den Wänden von etwa 0,635 cm (1/4 inch) bis etwa 1,588 cm (5/8 inch) bevorzugt. Die Wände sind vorzugsweise so dünn wie es für das verwendete Material strukturell möglich ist.

In der Vorrichtung 10 sind die Wände 11 eben und rechteckig, wobei sich die Breite W und die Länge L in den gezeigten Richtungen erstrecken. Die Länge L der Wände 11 ist so gewählt, daß sie mindestens gleich einer VierteiAvellenlange der höchsten Frequenz ist, bei der eine gute Absorption erwünscht ist.

Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die An- oder Abwesenheit von Querwänden 12 zwischen benachbarten Wänden 11. Vom Kostenstandpunkt werden vorzugsweise keine Querwände zwischen den Wänden 11 verwendet. In einigen Fällen sind Querwände 12 jedoch erwünscht, um die Struktur zwischen den Wänden 11 zu erhalten und um die Seiten der Reihe zwischen den Wänden 11 zu schließen. Es wird auch eine gewisse Verbesserung in der Leistung durch die Anwesenheit der Querwände erreicht. Jedoch ist ein Einhalten von Abständen zwischen den Querwänden 12 ähnlich den bei den zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtungen für eine gute Leistung nicht notwendig. In der Vorrichtung 10 sind die Querwände 12 an den offenen Seiten der Wände 11 und an Zwischenpositionen zwischen den Seiten zu sehen. Wenn die Querwände 12 verwendet werden, sollten sie undurchlässig sein; sie können aus den gleichen Materialien wie die Wände 11 hergestellt sein. Die Querwände 12 der Vorrichtung

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sind eben und sind rechtwinklig zu den Wänden 11 angeordnet. Sie brauchen nicht den gleichen Abstand wie gezeigt zu haben. Der Abstand der Querwände zwischen einem Paar benachbarter Wände 11 sollte wesentlich größer sein als die Abstände zwischen den benachbarten Wänden 11, um die wirtschaftlichen durch die vorliegende Erfindung ermöglichten Vorteile zu erhalten. Ein geeigneter Abstand zwischen den Querwänden ist größer als der zweifache Abstand zwischen benachbarten Wänden 11. Der Abstand der Querwände zwischen einem Paar benachbarter Wände 11 wird noch in Zusammenhang mit den experimentellen Daten diskutiert.

Es ist offensichtlich, daß die Wände 11 in Verbindung mit den ggf. verwendeten Querwänden 12 eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume 14 mit nebeneinander liegenden offenen Enden bilden, die ein die Schallwellen aufnehmendes oder einlassendes Ende bilden. Das schallaufnehmende Ende der Reihe der Hohlräume 14 ist eben und senkrecht zu den Wänden 11. Die Hohlräume 14 weisen über ihre Länge einen einheitlichen Querschnitt auf. Die Wände 11 und die Querwände 12 sollten eine solche Länge haben, daß die Länge der Hohlräume 14 wenigstens gleich einer Viertelwellenlänge der höchsten Frequenz ist, bei der eine gute Absorption erwünscht ist. Die Hohlräume 14 sind nicht mit einem schallabsorbierenden Material oder einer anderen Anordnung unterbrochen, die die Ausbreitung der Schallwellen in den mit dem Medium gefüllten Hohlräumen ändert.

Die Hohlräume 14 sind an den ihren schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden durch eine akustisch reflektierende, vorzugsweise undurchlässige Sperre 16 abgeschlossen. Die Sperre 16 kann aus den gleichen Materialien hergestellt sein wie die Wände 11 und die Querwände 12. In der Ausführungsform von Figur 1 ist die Sperre 16 eben und rechtwinklig zu den

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Wänden 11 und den Querwänden 12 und anschließend an deren Enden angeordnet, die den schallaufnehmenden Enden der Hohlraumreihe entgegengesetzt sind. Die Sperre 16 ist für alle Hohlräume 14 gemeinsam und hat im allgemeinen die gleiche Ausdehnung wie die Wände 11 und Querwände 12. In dieser besonderen Anordnung haben alle Hohlräume 14 die gleiche Länge.

Experimentelle Messungen der Absorptionskoeffizienten bei diffusem Einfall (random incidence absorption coefficients) bei Vorrichtungen wie der von Figur 1 als Funktion des Abstands zwischen den Querwänden zeigen, daß der Schallabsorptionskoeffizient bei einer gegebenen Frequenz nur etwa 20 % variiert. Bei mittleren Frequenzen von etwa 1000 Hz ist die Leistung solch einer Vorrichtung beinahe unempfindlich gegenüber Änderungen im Abstand der Querwand. Es ist auch festgestellt worden, daß, obwohl bei Frequenzen, bei denen die Hohlraumlängen gleich einem ungeraden Vielfachen der Viertelwellenlängen sind, Peaks beim Absorptionskoeffizienten auftreten, diese aber nicht übermäßig gegenüber anderen Frequenzen vorherrschen.

So wie die Erfindung vorhergehend beschrieben ist, ist der Schallabsorptionskoeffizient über einen breiten Frequenzbereich, wie z.B. den Frequenzbereich für die Wahrnehmung der Sprache (normalerweise von etwa 400 Hz bei etwa 4000-5000 Hz angegeben), für viele praktische Anwendungen genügend hoch. Für andere Anwendungen ist jedoch eine höhere Schallabsorption wünschenswert. Es ist ermittelt worden, daß die Leistung der erfindungsgemäßen schallschluckenden Vorrichtung durch Abänderung der Längen der Hohlräume 14 wesentlich erhöht werden kann. In Figur 2 ist solch eine schallschluckende Vorrichtung 20 abgebildet. Die Vorrichtung 20 beinhaltet eine Vielzahl paralleler, undurchlässiger Wände 21, die in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnet sind, der nicht größer als eine Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz ist. Die Wände 21 sind

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sind eben und rechteckig, wobei sich die Breite W und die Länge L in den gezeigten Richtungen erstrecken. Die Querwände 22 sind an den offenen Seiten der Wände 21 und an Zwischenpositionen zwischen benachbarten Wänden 21 zu sehen. Die Wände 21 in Verbindung mit den Querwänden 2 2 bilden eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume 24 mit nebeneinander liegenden offenen Enden, die ein die Schallwellen aufnehmendes Ende bilden. Das schallaufnehmende Ende ist eben und senkrecht zu den Wänden 21. Die Länge L der Wände 21 ändert sich zwischen benachbarten Wänden. Die Hohlräume 24 weisen über ihre Länge L einen einheitlichen Querschnitt auf und werden nicht von Materialien unterbrochen, die die Ausbreitung der Schallwellen durch das Medium, das die Hohlräume füllt, ändern.

Eine undurchlässige Sperre 26 ist an die den schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden der Hohlräume 24 angrenzend angeordnet und schließt die Hohlräume 24 ab. Die Sperre 26 ist an den Wänden 21 unter Bildung eines spitzen Winkels, vorzugsweise etwa 45°, befestigt. Auf diese Weise ändert sich fortlaufend die Länge der Hohlräume 24 entlang der Sperre 26. In der vorliegenden Ausführungsform kann man sich die Sperre 26 in eine Vielzahl von Sektionen wie die Sektionen 26a, 26b und 26c geteilt denken. Abwechselnd konvergieren und divergieren die Sektionen zu und von den schallaufnehmenden Enden der Hohlräume 24, wobei identische Rücken an Rücken Hohlraumregionen entstehen. Innerhalb jeder Region ändern sich die Hohlräume 24 linear von einer relativ kleinen Länge zu einer relativ großen Länge. Diese Änderung in der Länge ergibt eine Abstimmung benachbarter Hohlräume 24 für die beste Absorption bei verschiedenen Frequenzen. Bei längeren Hohlräume sind auf niedrigere Frequenzen abgestimmt, während die kürzeren Hohl-

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räume auf höhere Frequenzen abgestimmt sind. In gewissem Ausmaß besteht der Mechanismus der Schallabsorption bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen in der bevorzugten Absorption in Hohlräume mit einer Länge gleich dem ungeraden Vielfachen einer Viertelwellenlänge der zu absorbierenden Frequenz. Die Beachtung dieses Merkmals ist hilfreich bei der Festlegung des Bereichs, in dem die Längen ausgesucht werden müssen entsprechend der Frequenz der zu absorbierenden Schallwellen.

In den Figuren 3 bis 6 sind schematisch die erfindungsgemäßen schallschluckenden Vorrichtungen 30, 40, 50 und 60 wiedergegeben. Diese Vorrichtungen haben mehrere gemeinsame Merkmale. Jede der Vorrichtungen 30, 40, 50 und 60 enthält jeweils eine Vielzahl von parallelen, undurchlässigen Wänden 31, 41, 51 und 61, die in einem seitlichen Abstand voneinander angeordnet sind, der nicht größer als eine ganze, vorzugsweise nicht größer als eine halbe Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz ist. Die Wände sind eben und rechteckig, wobei ihre Länge in den jeweiligen Figuren dargestellt ist. Es sind weder an den offenen Seiten der Wände noch zwischen benachbarten Wänden Querwände vorgesehen. Die Wände 31, 41, 51 und 61 bilden in jedem Beispiel jeweils eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume 34, 44, 54 und 64 mit nebeneinander liegenden offenen Enden, die das die Schallwellen aufnehmende Ende bilden. Die Länge der Wände ändert sich fortlaufend zwischen benachbarten Wänden. Die Hohlräume weisen über ihre Länge einen einheitlichen Querschnitt auf und werden nicht von Materialien unterbrochen, die die Ausbreitung der Schallwellen in den Hohlräumen durch das Medium, das die Hohlräume füllt, ändern. In den Vorrichtungen 30, 40 und 50 sind die schallaufnehmenden Enden eben und stehen senkrecht auf den Wänden.

In Figur 3 weist die Vorrichtung 30 eine undurchlässige Sperre 36 auf, die an die den schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten

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Enden der Hohlräume 34 angrenzend angeordnet ist und die die Hohlräume abschließt. Wie bei der vorher beschriebenen Vorrichtung 20 ist die Sperre 36 direkt an den Wänden 31 unter Bildung eines spitzen Winkels, vorzugsweise von etwa 45 , befestigt. Die Sperre 36 ist V-förmig.

In Figur 4 weist die Vorrichtung 40 eine schallschluckende, durchlässige Sperre 46 aus Urethanschaum auf, die an die den schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden der Hohlräume 44 angrenzend angeordnet ist und die direkt an den Wänden 41 unter Bildung eines spitzen Winkels, vorzugsweise von etwa 45°, befestigt ist. Die Schicht 46 ist V-förmig. Ein ebener, undurchlässiger Träger 47 ist senkrecht zu den Wänden 41 an die Sperre 46 angrenzend angeordnet.

In Figur 5 enthält die Vorrichtung 50 eine undurchlässige Sperre 56, die an die den schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden der Hohlräume 54 angrenzend angeordnet ist und die Hohlräume abschließt. Die Sperre 56 ist direkt an den Wänden 51 unter Bildung eines spitzen Winkels, vorzugsweise von etwa 45°, befestigt. Die Sperre 56 ist V-förmig. Zusätzlich weist die Vorrichtung 50 ein flexibles, schallschluckendes, permeables Frontblatt 57, wie z.B. Schaum oder ähnliches, auf.

In der Vorrichtung 60 von Figur 6 ist das schallaufnehmende Ende unter Bildung eines spitzen Winkels von etwa 45° bezüglich der Wände 61 angeordnet. Das schallaufnehmende Ende hat eine umgekehrte V-Form. Die Vorrichtung weist auch eine ebene undurchlässige Sperre 66 auf, die an die den schallaufnehmenden Enden entgegengesetzten Enden der Hohlräume angrenzend senkrecht zu den Wänden 61 angeordnet ist und die Hohlräume 64 abschließt.

Wie festzustellen ist, ändern sich bei jeder der Vorrichtungen 30, 40, 50 und 60 die Längen der Hohlräume fortlaufend in linearer Form von einer maximalen Länge in den Zentren zu einer minimalen Länge an den entgegengesetzten Seiten.

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Die Vorrichtungen sind bezüglich ihrer Zentren symmetrisch. In vorteilhaften Beispielen können die Hohlräume ganz oder teilweise mit einem permeablen, schallschluckenden Material gefüllt sein.

In Figur 10 sind graphisch jeweils di^ schallschluckenden

2 Charakteristiken der annähernd 7,43 m (80 square feet) große.

Vorrichtungen 30, 40, 50 und 60 abgebildet. In jedem Fall waren die Wände aus 4,064 Ai (16 gauge) Stahlblechen mit einem Abstand von 0,635 cm (a quarter inch) zwischen den Wänden und mit Hohlräumen, die eine maximale Länge von 15,24 cm (6 inches) aufwiesen. Die Sperren 36, 56 und 66 waren aus Stahlblechen hergestellt. Die Sperre 46 bestand aus einer 1,27 cm (one-half inch) Schicht aus Urethanschaum. Das permeable Frontblatt bestand aus einer 1,27 cm (one-half inch) Schicht aus Urethanschaum.

Die Kurve A stellt die Leistung der Vorrichtung 30 dar.

Die Kurve B stellt die Leistung der Vorrichtung 40 dar.

Die Kurve C stellt die Leistung der Vorrichtung 50 dar.

Die Kurve D stellt die Leistung der Vorrichtung 60 dar.

Man wird feststellen, daß in jedem Fall eine gute Leistung auch ohne Verwendung von Querwänden zwischen benachbarten Wänden erreicht wird. Es ist auch vorteilhaft, ein ebenes schallaufnehmendes Ende zu verwenden, das senkrecht zu den Wänden angeordnet ist. Weiterhin ist eine gewisse Verbesserung in der Leistung durch die Verwendung einer permeablen Sperre oder eines permeablen Frontblattes zu erreichen.

Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils die Vorrichtungen 70 und 80 mit einer entsprechenden Bezifferung der Elemente in derselben Reihenfolge wie bei den vorhergehenden ausführlich beschriebenen

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Vorrichtungen. Die Vorrichtungen 70 und 80 weisen parallele, nicht ebene Wände auf. In Figur 7, einer Aufsicht, hat die Vorrichtung 70 parallele Wände 71 mit einem Zickzack-Verlauf entlang ihrer Breiten. In Figur 8, einem Ausschnitt aus einem seitlichen Aufriß, hat die Vorrichtung 80 parallele Wände 81, die im Winkel angeordnete Sektionen entlang ihrer Länge bilden, wie z.B. Sektionen, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Verschiedene andere parallele Wandanordnungen können erfindungsgemäß verwendet werden.

Figur 9 zeigt eine andere wirksame erfindungsgemäße schallschluckende Vorrichtung 90. Diese Vorrichtung 90 enthält eine Vielzahl länglicher, nebeneinander im Abstand zueinander angeordneter, paralleler und ebener undurchlässiger Wände 91, deren Länge (L) fortlaufend linear in Richtung ihrer seitlichen Abstände variiert. Wie dargestellt, sind die longitudinalen Zentren der Wände 91 in gerader Linie ausgerichtet und symmetrisch zu einer zentralen Achse angeordnet, die senkrecht auf den Wänden steht, so daß im Längsquerschnitt eine trapezförmige Geometrie gebildet wird. Die Wände 91 bilden eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume 91, wobei entgegengesetzte Enden der Hohlräume deren schallaufnehmenden Enden bilden. Die Hohlräume 94 sind nebeneinander in einem Abstand angeordnet, der nicht größer als eine Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz ist, und haben eine Abmessung entlang der Wände 91, senkrecht zu ihrem seitlichen Abstand, der dem der Wände 91 entspricht.

Die Länge der Hohlräume 94 ist wenigstens gleich der zweifachen Viertelwellenlänge der höchsten Frequenz, bei der eine gute Absorption erwünscht ist. Undurchlässige Sperren oder Abstandsstücke 96 sind in den Hohlräumen 94 mitten zwischen ihren entgegengesetzten schallaufnehmenden Enden angeordnet, um die

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Wände 91 im Abstand zueinander zu halten und die Hohlräume in Unterhohlräume unterschiedlicher Länge zu teilen.

Die vorstehend in der Beschreibung und in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtungen sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Obwohl spezielle Begriffe verwendet wurden, sollen sie allgemein und beschreibend verstanden werden.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE *■>-, _o LT 1 O O

272b lob

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

Lord Corporation München, den 3· Juni 1977

West 12th Street,

Eric, Pennsylvania, USA

Schallschluckende Vorrichtung

Patentansprüche

.) Schallschluckende Vorrichtung gekennzeichnet durch

eine Vielzahl paralleler undurchlässiger Wände, die in einem seitlichen Abstand von nicht mehr als einer Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz zueinander angeordnet sind, wobei die Wände eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume bilden mit nebeneinander liegenden offenen Enden der Hohlräume, die das schallaufnehmende Ende der Reihe bilden, und wobei die Hohlräume (1) eine Abmessung entlang der Wände aufweisen, die größer als der doppelte Abstand zwischen den Wänden ist,

ORIGINAL INSPECTED 709850/1123

DR. G. MANITZ ■ DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIPL. -ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 33. ROBERT-KOCH-STR ASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (OB9> 33 49 II. TELEX 05 - 39073 PATMF SEELBERGSTR. 33/35. TEL.(0711156 72 öl POSTSCHECK : MÖNCHEN 77062-803

(2) eine Länge aufweisen, die wenigstens gleich ^roiS ist wie die Viertelwellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz und (3) einen über ihre Länge im wesentlichen einheitlichen Querschnitt aufweisen, und

durch eine akustisch reflektierende Sperre, die an den den schallaufnehmenden Enden der Hohlräume entgegengesetzten Enden angeordnet ist und die die Hohlräume abschließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Hohlräume zwischen ihren schallaufnehmenden Enden und der Sperre durchgehend ist, und die akustisch reflektierende Sperre undurchlässig ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schallaufnehmende Ende der Reihe über eine Vielzahl der Hohlräume eben ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schallaufnehmende Ende der Reihe über eine Vielzahl der Hohlräume senkrecht zu den Wänden angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände in einem solchen Abstand zueinander sind, daß die Zentren nebeneinander liegender Hohlräume einen seitlichen Abstand von nicht mehr als einer halben Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz haben und die Hohlräume eine Abmessung entlang der Wände haben, die der Länge der Wände entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre senkrecht zu den Wänden angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach-Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume die gleiche Länge aufweisen.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre in einem spitzen Winkel zu den Wänden angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume eine unterschiedliche Länge aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume fortschreitend sich in der Länge ändern.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel annähernd 45 ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Querwände, die zwischen und seitlich benachbarter Wände angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände senkrecht zu den Wänden angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände undurchlässig sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände in einem solchen Abstand zwischen den Wänden angeordnet sind, daß die schallaufnehmenden Enden der Hohlräume gleiche Einlaßflächen für die Schallwellen aufweisen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein durchlässiges Frontblatt, das sich über und angrenzend an das schallaufnehmende Ende der Reihe der schallführenden Hohlräume erstreckt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände sich nicht linear entlang der Länge der Hohlräume erstrecken.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände entlang der Länge der Hohlräume einen Winkel größer als

ί 180° bilden.

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0° und kleiner als 180° bilden.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände nicht linear in der Richtung senkrecht zur Länge der Hohlräume verlaufen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände in der Richtung senkrecht zur Länge der Hohlräume zick-zack-artig verlaufen.
21. Schallschluckende Vorrichtung, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl in seitlichem Abstand parallel angeordneter, undurchlässiger Wände, die eine Reihe Seite an Seite angeordneter länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume bilden mit nebeneinander liegenden offenen Enden der Hohlräume, die das schallaufnehmende Ende der Reihe bilden, wobei die Hohlräume (1) in einem seitlichen Abstand angeordnet sind, der nicht größer als eine Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz ist, (2) eine Abmessung entlang der Wände haben, die der der Wände entspricht, (3) eine Länge haben, die mindestens einer Viertelwellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz entspricht und

durch eine akustisch reflektierende Sperre, die an den den schallaufnehmenden Enden der der Hohlräume entgegengesetzten Enden angeordnet ist, und die die Hohlräume begrenzt.
22. Schallschluckende Vorrichtung, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl in seitlichem Abstand parallel angeordneter, undurchlässiger Wände,

eine Vielzahl parallel angeordneter undurchlässiger Querwände, die rechtwinklig zu und zwischen den Wänden angeordnet sind,

wobei die Wände und Querwände eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume mit rechteckigem Querschnitt bilden mit nebeneinander liegenden offenen Enden der Hohlräume, die das schallaufnehmende

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Ende der Reihe bilden, wobei die Hohlräume (1) in einem Abstand von nicht mehr als einer Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz zueinander angeordnet sind, (2) das Verhältnis der senkrecht aufeinander stehenden Querschnitte größer als 2 ist, (3) eine Länge von mindestens einer Viertelwellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz haben, und

durch eine akustisch reflektierende Sperre, die an den zu den schallaufnehmenden Enden der Hohlräume entgegengesetzten Enden angeordnet ist und die Hohlräume begrenzt.
23. Schallschluckende Vorrichtung, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl länglicher, in seitlichem Abstand parallel angeordneter, durchlässiger Wände, deren Länge sich fortschreitend in der Richtung, in der sie seitlich zueinander angeordnet sind, ändert, wobei die Wände eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume bilden, wobei die entgegengesetzten Enden der Hohlräume die schallaufnehmenden Enden der Reihe bilden, wobei die Hohlräume (1) in einem seitlichen Abstand von nicht mehr als einer Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz zueinander angeordnet sind, (2) eine Abmessung entlang der Wände senkrecht zu ihrem seitlichen Abstand von mehr als dem Doppelten des Abstands zwischen den Wänden haben und (3) eine Länge von mindestens zwei Viertelwellenlängen der höchsten zu absorbierenden Wellenlänge haben und

durch undurchlässige Absperrungen, die in den Hohlräumen in der Mitte zwischen den schallaufnehmenden Enden der Reihe angeordnet sind, wodurch die Wände auf Abstand gehalten werden und die Hohlräume in Unterhohlräume nicht einheitlicher Länge unterteilt werden.

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24. Schallschluckende Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch

gekennzeichnet, daß die Länge der Wände sich fortschreitend ändert, so daß sich im Querschnitt seitlich zu den Wänden eine trapezartige Anordnung der Wände ergibt.
25. Schallschluckende Vorrichtung, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl in seitlichem Abstand parallel angeordneter, undurchlässiger Wände, die eine Reihe Seite an Seite angeordneter, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume bilden mit nebeneinanderliegenden offenen Enden der Hohlräume, die das schallaufnehmende Ende der Reihe bilden, wobei die Hohlräume (1) in einem seitlichen Abstand von nicht mehr als einer Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Wellenlänge zueinander angeordnet sind, (2) eine Abmessung entlang der Wände und entlang dem schallaufnehmenden Ende der Reihe von mehr als dem doppelten Abstand zwischen den Wänden haben, (3) eine Länge von mindestens einer Viertel-Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz haben, wobei die Länge der seitlich nebeneinanderliegenden Hohlräume sich fortschreitend ändert und

durch eine akustisch reflektierende Sperre, die an den den schallaufnehmenden Enden der Hohlräume entgegengesetzten Enden der Hohlräume angeordnet ist und die wellenführenden Hohlräume abschließt.
26. Schallschluckende Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das schallaufnehmende Ende der Reihe eben ist und senkrecht auf den Wänden steht.
27. Schallschluckende Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre eben ist und mit den Wänden einen spitzen Winkel bildet.
28. Schallschluckende Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre undurchlässig und eben ist

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und senkrecht auf den Wänden steht.
29. Schallschluckende Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das schallaufnehmende Ende eben ist und mit den Wänden einen spitzen Winkel bildet.
30. Schallschluckende Vorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl länglicher, in seitlichem Abstand parallel angeordneter, undurchlässiger Wände, deren Länge sich in der Richtung, in der sie seitlich zueinander angeordnet sind, fortschreitend ändert, wobei die Wände eine Reihe Seite an Seite liegender, länglicher, mit einem Medium gefüllter Hohlräume bilden, deren nebeneinander liegenden offenen Enden nicht unterbrochen werden und ein ebenes, schallaufnehmendes Ende der Reihe bilden, das senkrecht auf den Wänden steht, wobei die Hohlräume (1) seitlich nicht weiter als eine Wellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz zueinander angeordnet sind, (2) eine Abmessung entlang den Wänden aufweisen, die der der Wände entspricht und (3) im wesentlichen über ihre ganze Länge einen ^einheitlichen Querschnitt aufweisen, und
durch eine ebene, akustisch reflektierende Sperre, die an den den schallaufnehmenden Enden der Hohlräume entgegengesetzten Enden der Hohlräume in einem spitzen Winkel zu den Wänden in Richtung der seitlichen Anordnung der Wände angeordnet sind und die Hohlräume abschließen, wobei die Länge der Hohlräume zwischen dem schallaufnehmenden Ende der Reihe und der Sperre nicht unterbrochen wird und mindestens eine Viertelwellenlänge der höchsten zu absorbierenden Frequenz beträgt.
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