DE2739075A1 - Schalldaemmendes, wandartiges bauteil sowie dessen verwendung - Google Patents

Schalldaemmendes, wandartiges bauteil sowie dessen verwendung

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DE2739075A1
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Norbert Dipl Ing Boesch
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Dereco Diesel Engine Research And Engineering Co
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Adolph Saurer AG
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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
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    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
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Description

Patentanwalt
Dr. W. Hasse München 9
Aktiengesellschaft Adolph Saurer 9320 Arbon
Schalldämmendes, wandartiges Bauteil sowie dessen Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schalldämmendes, wandartiges Bauteil sowie dessen Verwendung.
Im Zuge der allgemeinen Lärmbekämpfung versucht man immer häufiger, schalldämmende Bauelemente zu schaffen, welche, obschon grundsätzlich allgemein verwendbar, insbesondere für die Anwendung auf dem Gebiete des Brennkraftmaschinen-
2. September 1976/la - 1 -
809811/0740
baues vorgesehen sind, wo sich die Lärmemissionen immer störender bemerkbar machen, nicht zuletzt wegen der immer noch steigenden Zahl von Motorfahrzeugen auf dem Strassennetz.
Bei Brennkraftmaschinen entsteht durch strömungstechnische Vorgänge an den Luftwechselorganen eine starke Luftschal1-abstrahlung, welche durch die angrenzenden strömungsführenden Bauteile (z.B. Luftansaugrohr, Abgasleitung) nach aussen dringt und zum Gesamtgeräusch der Maschine beiträgt.
Auf dem Gebiete des Brennkraftmaschinenbaues sind Massnahmen bekannt, mit denen die Schallabstrahlung solcher Bauteile durch Beschichten mit geeigneten Isoliermaterialien 'erhöht wird (MTZ 36 (1975)5,S. 155).
Nachteilig bei einer derartigen passiven Lärmbekämpfungsmassnahme ist die verhältnismässig aufwendige Applikation des Dämpfungsmaterials auf die kompliziert geformten Teile sowie ihre durch Einwirkung äusserer Einflüsse mitunter beeinträchtigte Lebensdauer und V/irkung.
Die vorliegende Erfindung beschreitet einen ganz anderen Weg zur Verringerung der Lärmemissionen mit dem Ziel, ein wandbildendes Bauelement anzugeben, welches durch bestimmte
809811/0740
BAD ORIGINAL
(ο
Ausbildung des Wandquerschnittes eine wesentlich verbesserte Luftschalldämmung gewährleistet. Dieses Bauteil ist insbe- '. sondere zur Herstellung von Luftansaugrohren und anderen Motorbauteilen geeignet, welche Räume hohen Luftschalls nach aussen abschirmen sollen. Das erfindungsgemässe Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Wandfläche des Bauteils Nuten oder aufgesetzte Massen angeordnet sind, so dass das Verhältnis von Masse/Flächeneinheit zur Biegesteifheit der Wand mindestens den 1,5 fachen Wert der Wand mit homogener Masse beträgt.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes worden anschliessend anhand einer Zeichnung mit rein schoniat i «clion Darstellungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt auf eine Ansicht eines wandförmigen Elementes mit regelmässig angeordneten Rillen
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Element nach Fig. 1
Fig. 3 eine Variante zu Fig. 1 mit unregelmässig über die Platte verteilt angeordneten Rillen
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Element nach Fig. 3
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Fig. 5 eine Variante von Fig. 1/ mit auf einer Grundplatte gesetzmässig angeordneten Massen unterschiedlicher Grosse
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Bauteil nach Fig. S
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem schalldämmenden, wandartigen Bauteil, wie er beispielsweise für Luftansaugkanäle von Brennkraftmaschinen Verwendung finden kann. Ein Bauteil 1 weist regelmässig angeordnete, einheitlich grosse Felder 3 auf, welche durch Längs- und Quernuten 5 voneinander getrennt sind. Durch die Nuten 5 wird die Biegesteife des Bauteils wesentlich verringert bei nur unbedeutender Verringerung der Massebelegung. Selbstverständlich spielt die Tiefe der Nuten 5 eine ausschlaggebende Rolle, welche Nuten 5 im vorliegenden Beispiel alle gleich tief sind. Natürlich kann auch diese Ilutentiefe generell oder im Einzelnen verändert werden, womit die Biegesteife des schwingungsfähigen Bauteils 1 verändert wird. Die Abstände a und b eines derartigen Bauteils zwischen den Nuten 5 sind im Vergleich zur Wellenlänge der Eigenschwingung des Bauteiles klein.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine andere Möglichkeit der Anordnung von Nuten auf einem Bauteil 7, an welchem durch Nuten 9 Felder 11 bis 16 festgelegt sind. Diese Felder sind von
8098~114/0"740
unterschiedlichen Dimensionen, wie Fig. 3 zeigt. Auch hier sind indes die Nuten 9 alle gleich tief.
Eine weitere Möglichkeit der Massenverteilung zeigt ein Bauteil 20 gemäss den Figuren 5 und 6. Dieser Bauteil 20 besteht aus einer Grundplatte 22, auf v/elcher, auch wieder in gesetzmässiger Form, Quader 24 und 25 unterschiedlicher Dimensionen, jedoch mit gleicher Höhe, angeordnet sind. Da es sich vorwiegend um gegossene Bauteile handelt, lassen sich natürlich auf diese Weise beliebige Muster der Massenverteilung herstellen.
Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass die Schalldämmung einer steifen Wand immer dann sehr klein wird, wenn Koinzidenz zwischen der Spurwellenlänge einer auf treffenden ebenen Welle und der Biegewellengeschwindigkeit in der Wand besteht. Es wird daher immer eine Frequenz geben - nämlich die sogenannte Koinzidenzgrenzfrequenz f, - unterhalb welcher Koinzidenz nicht auftritt. Für gute Schalldämmung einer Wand muss also die Koinzidenzgrenzfrequenz möglichst hoch liegen. Sie ist definiert mit
C _ 4 1 2 M .c4
kg - T B
809811/0740
wobei M = Flächenmasse der Wand
C = Schallgeschwindigkeit in der Wand B - Diegesteife (massgebende Grosse für die Ausbreitung von Biegewellen in der Wand)
bedeuten.
Demnach liegt die Koinzidenzfrequenz umso höher, je grosser das Verhältnis M/B, d.h. also die Masse pro Flächeneinheit zur Biegesteife der Wand ist. Das Verhältnis M/B ist bei homogenen Platten eine Materialkonstante, doch kann dieses, wie Cremer zuerst vorgeschlagen hat (Akust. Z. 7 (1942) S.81), durch Anordnen von Nuten oder Aufsetzen von Massen erhöht werden.
Abschliessend ist festzuhalten, dass bei regelmässiger Anordnung der Nuten oder Massen eine Serienresonanz entstehen kann. Dem kann mit einer über die Fläche unregelmässigen, örtlich statistischen Verteilung begegnet werden. Es hat sich nämlich erwiesen, dass eine zwar gesetzmassige, aber unregelmässige Verteilung der Massen, etwa gemäss den Fig. 3,4,5 und 6, die Schalldämmung in den unteren Frequenzbereichen verbessert, wobei allerdings ein Verlust an Schalldämmung bei hohen Frequenzen erkauft wird, aber die Schalldämmung mit zunehmender Frequenz nicht abnimmt, sondern gleich bleibt.
8098J
Leerseite

Claims (8)

  1. PATENTANWALT .000 MÜNCHEN ,
    DR. WILHELM HASSE PGm 4311/Sau
    DIFLOMINGENIEUt
    Patentansprüche
    Schall dämmendes, wandartiges Bauteil,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einer Wand fläche des Bauteils Nuten oder aufgesetzte Massen angeordnet sind, so daß das Verhältnis von Masse/ Flächeneinheit zur Biegesteifheit der Wand mindestens den 1,5 fachen Wert der Wand mit homogener Masse beträgt.
  2. 2. Bauteil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Netz von Nuten Felder festlegt, in denen sich eine Massenanhäufung ergibt.
  3. 3. Bauteil nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Felder gesetzmäßig erfolgt, wobei die Größe der Felder, bei gleicher Höhe, gleich oder unterschiedlich ist.
    80981 1/0740
  4. 4. Bauteil nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten alle gleich ausgebildet sind.
  5. 5. Bauteil nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten ungleiche Tiefen und/oder Breiten aufweisen.
  6. 6. Bauteil nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Grundplatte in gesetzmäßiger Folge zusätzliche Massen, z.B. in Form von Quadern, angeordnet sind.
  7. 7. Bauteil nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche ,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Hauptflächen des Bauteils sich sprunghaft ändernde Massenverteilung aufweisen.
  8. 8. Verwendung des Bauteils nach den Ansprüchen 1 bis für Brennkraftmaschinen, Luftansaugkanäle und -rohre,
    - 8 809811/0740
    Gasabströmkanäle und -rohre, Deckel und Wandteile an Motorgehäusen, als Wandteile an ölwannen usw.
    - 9 809811/0740
DE19772739075 1976-09-02 1977-08-30 Schalldaemmendes, wandartiges bauteil sowie dessen verwendung Withdrawn DE2739075A1 (de)

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