DE2744382A1

DE2744382A1 - Schallschluckende wand mit einer raumseitig dichten schicht, die mit oeffnungen versehen ist

Info

Publication number: DE2744382A1
Application number: DE19772744382
Authority: DE
Inventors: Karl Prof Dr Ing Goesele; Bertalan Dipl Ing Lakatos
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: GOESELE, KARL, PROF. DR.-ING.HABIL., 7022 LEINFELD
Priority date: 1977-10-01
Filing date: 1977-10-01
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2744382C3; DE2744382B2

Description

Schallschluckende Wand mit einer raumseitig
dichten Schicht, die mit Öffnungen versehen ist Die Erfindung betrifft eine schallschluckende Wand, die auch eine Wand- oder Decken-Verkleidung sein kann, mit einer raumseitig dichten Schicht, die mit Öffnungen versehen ist, die zu in oder hinter der Wand angeordneten Hohlräumen führen.
Derartige schallschluckende Wände sind unter dem Namen "Deweton-Platten" bekannt vgl. z.B. H.W. Bobran "Handbuch der Bauphysik", Berlin 1967, S. 214, 215. Eine solche bekannte Wand ist schematisch in der beigefügten Fig.1 dargestellt. Darin ist 8 eine starre Wand, 4 ein Lattenrost, 9 eine schallschluckende Wand mit den parallel zur Plattenfläche verlaufenden Hohlräumen 1 und 6, von denen einige Öffnungen 2 zum Raum und einige auch Öffnungen 3 zur Rückseite der Wand zum Raum 5 aufweisen. Der Schallabsorptionsgrad derartiger Wände ist verhältnismäßig günstig; er ist aber doch in einem breiten Frequenzgebiet in unerwünschtem Maße von der Frequenz abhängig, vgl. die Kurve a in Fig. 2 sowie Handbuch der Bauphysik", S.215.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine schallschluckende Wand zu schaffen, bei der der Schal.labsorptionsgrad in einem weiten Frequenzgebiet nur wenig von der Frequenz abhängig ist, die aber doch auc eine gute Festigkeit aufweist. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe d.S-durch gelost daß nede in der raumseitig dichten Schicht der Wand vorgesehenen Öffnung ein mindestens aus drei miteinander verbundenen Hohlräumen bestehendes Resonatorsystem zugeordnet ist und daß die Hohlräume dieses Systems mit ihren Verbindungskanälen so dimensioniert sind, daß sie Resonatoren ergeben, die auf voneinander verschiedene Resonanzfrequenzen abgestimmt sind.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind dabei die Resonanzfrequenzen der einzelnen Resonatoren so gewählt, daß die Resonanzfrequenz des unmittelbar an der raumseitigen Öffnung liegenden Resonators z.B. V1 in Fig.5 höher ist, als die des unmittelbar nachgeordneten Resonators z.B. V2, dessen Resonanzfrequenz wiederum höher ist als die des diesem unmittelbar nachgeordneten Resonators.
Die Absorptionskurve einer erfindungsgemäßen Wand verläuft daher etwa gemäß der Kurve "b" in Fig. 2. Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen gekennzeichneten Maßnahmen, die auch in der Beschreibung mit den durch sie erreichbaren Vorteilen erörtert sind.
Es zeigen: Fig. 1 ein bekannte schallschluckende Wand (Dew ton-Platte) Fig. 2,2a Absorptionskurven in Abhängigkeit von der Frequenz, Fig. 3 das Grundprinzip der Erfindung, Fig. 4,5 eine erfindungsgemäße Wand im Schnitt und in perspektivischer Darstellung, Fig.6,7,8 besondere Ausgestaltungen der Hohlräume, Fig. 9-17 weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wand.
Die Erfindung geht davon aus, daß eine ausgeglichene Schallabsorption in einem weiten Frequenzbereich nach dem Resonatorprinzip nur erhalten werden kann, wenn m e h r e r e verschieden abgestimmte Resonatoren verwendet werden.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, über dieselbe Öffnung mehrere und zwar mindestens drei verschieden abgestimmte Resonatoren anzuschließen.
Durch die Überlagerung der Absorption der verschiedenen Einzelresonatoren ergibt sich eine über das wesentliche Frequenzgebiet ausgeglichene , dabei aber doch ziemlich hohe Absorption, vgl. Fig. 2a.
Die erfindungsgemäße Lösung zeigt, daß, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, an eine Eintrittsöffnung °1 sich ein Volumen V1 anschließt, wodurch der Resonator R1 gebildet wird. An das Volumen V1 sind über Öffnungen Ö2, 03, 04 weitere Hohlräume V2, V3, V4 angeschlossen, wodurch sich die Resonatoren R2, R3, R4 ergeben. Dabei muß erfindungsgemäß der an die Eintrittsöffnung Ö anschließende Resonator R1 die höchste der angestrebten Resonanzfrequenzen haben. Das Prinzip beschränkt sich jedoch nicht auf Volumresonatoren; es kann auch auf andere Resonatoren, z.B.
Bohrungen oder Schlitze oder andere langgestreckte Lufthohlräume angewandt werden, siehe z.B. Fig. 11 - 17.
Derselbe akustische Effekt könnte zwar auch dadurch erreicht werden, daß jeder einzelne Hohlraum für sich mit einer gesonderten Öffnung mit dem Raum verbunden würde. Dadurch würde jedoch die Oberfläche der Verkleidung in starkem Maß durchbrochen werden, was sowohl aus Gründen der Festigkeit der Deckschicht als auch wegen des guten Aussehens einer solchen Wand nicht erwunscht wäre.
Gemäß der Erfindung kann nun aber mit einem Minimum an Öffnungen zur Raumseite ein Maximum an Schallabsorption erreicht werden, wobei insbesondere durch das räumliche Hintereinanderanordnen der Hohlräume die Absorption besonders hoch wird.
In den Fig. 4 und 5 ist im Schnitt und in perspektivischer Darstellung eine Röhren-Holzspanplatte gezeigt, die wie üblich langgestreckte, röhrenförmige Hohlräume 1 besitzt. (Es sind in diesen beiden Fig. 4 und 5 ebenso wie in den Fig. 6, 7 und 8 dieselben Bezugszeichen wie für die entsprechenden Teile der Fig. 1 verwendet worden.) Jede zweite Röhre ist durch einen Schlitz 2 zum Raum hin offen. Durch einzelne Bohrungen 3 ist der durch die Befestigung über Leisten 4 sich ergebende Hohlraum 5 hinter der Holzspanplatte angeschlossen, vgl. Fig. 1. Brfindungsgemäß sind nun aber die nicht mit Schlitzen 2 versehenen Röhren 6 über parallel zur Plattenflache und senkrecht zu den Röhren 1 und 6 verlaufende, langgestreckte Bohrungen 7 mit den Hohlräumen 1 verbunden. Der Durchmesser und der zustand dieser Bohrungen 7 voneinander soll dabei so verschieden gewühlt werden, daß die Resonanzfrequenz dieser Resonatoren unterschiedlich bei mittleren Frequenzen etwa bei 500 bis 800 IIz liegt. Die eigentliche Absorption der durch die Resonatoren besonders groß gemachten Schwingungsamplituden der Luftteilchen geschieht in diesem Fall durch die Poren und Spalte der aufgerissenen"Struktur der olzspanplatte.
Es ist aber auch möglich, die gleiche Absorptions-Wirkung dadurch zu erzielen, daß anstelle der Porosität des Materials die nötige Absorption durch das Einbringen eines dünnen, porösen Vlieses 38 vor bzw. hinter den Öffnungen 2, 3, 7 wie dies Fig. 6 zeigt, oder nur eines Strömungswiderstandes 39 an der Öffnung 2 allein, siehe Fig. 7, erreicht wird. Schließlich kann aber auch in den Hohlraum 1 ein schallabsorbierendes Material 40 eingebracht werden, vgl. Fig 8.
Bei den zu@etzt genannten drei Vari@sten, Fig. @, 7 und @, kann jedes beliebige, auch nicht offenporöse @aterial für die schallabsorbierende Verkleidungsplatte verwendet werden, z. B. Gips, Beton.
In den Fig. 9 und 1@ - ebenfalls als Schnitt und als perspektivische Darstellung - ist ein weiteres Beispiel für die Ausfü@rung des erfindungsgemäßen Gegenstan@es gebracht.
Die Selallabsorbierende @and besteht @ier aus zwei steifen por@sen Deckplatten 11 und 12, die @ber ein z.B. wabenförmiges Geräst aus Pappe, Hunststoff u.a. miteinander verbunuen, z.E. verleimt, rist. Dabei können die einzelnen Waben, zwischen denen, wie angedeutet, wagerechte Zwischenwände vorgesehen sind, gleich groß - wie hier im Beispiel - oder aber auch verschieden groß gewählt sein. Die Deckplatten 11, 12 weisen einzelne Öffnungen ( 14 auf der Vorderseite und 15 auf der Rückseite) auf, die Wände der ötdtzwaben 13 weitere öffnungen 16. Zur eigentlichen Schallabsorption ist ein Vliesstreifen 17 angeordnet.
Die in der Wabenkonstruktion erforderlichen Öffnungen können durch durch die Wabenplatten lt durchgehende Bohrungen 16 erzielt werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Öffnung gen bereits vor dem @erstellen der Waben in die einzelnen Streifen 13 einzubringen. Der Vorteil dieser Ausführung ist, daß nahezu das ganze Volumen der Wand aus Luft besteht, so daß sich bei gegebener Dicke eine besonders hohe Absorption ergibt. Dabei sind die Deckplatten sehr leicht und gleichzeitig steif; sie können aus Holzspan, Kunststoff, Blech, Gips, gegebenenfalls mit Pappe oder Fasern armiert, bestehen.
In den Fig. 11 und 12 ist die Anwendung der Erfindung für Wand- oder Deckenverkleidung aus Holzbrettern 18 dargestellt, auf denen über einzelne "Füße" (der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet) jeweils ein geschlossener Kasten 19 (Rohrstücke) befestigt ist. Die Kästen weisen an den Seiten Öffnungen 20 auf. Zur eigentlichen Absorption ist ein Streifen 21 aus Faservlies zwischen den Holzbrettern 18 eingesetzt. Die Resonatoren R11 R21, R31 s X41 (mit den Hohlräumen und den zugehörigen Zutrittsöffnungen) sorgen für entsprechende Resonanzstellen, wobei die Resonatoren R1 und R2 in diesem Fall keine Volumresonatoren, sondern langgestreckte Hohlräume darstellen, die Resonanz zeigen, wenn ihre Länge etwa 1/4 bzw. 1/2 der Wellenlänge des Luftschalls entspricht ( "Pfeifenresonator" ) .
Die Rohrstücke können aus Holz, Pappe, Kunststoff, Schaumstoff o.ä. bestehen. Durch entsprechende Formgebung oder Dimensionierung der Kästen 19 kann die Öffnung 22a zum darüberliegenden Hohlraum ausgebildet werden.
In den Fig. 13 und 14 ist eine weitere Variante des Erfindungsgegenstandes für Wand- oder Decken-Verkleidung, ebenfalls unter Verwendung von Holzbrettern, dargestellt. Dabei sind die beiden Hohlräume neben bzw. über zwei Brettern 18a durch einen gemeinsamen Formkörper 22 gebildet, der die Öffnungen 23 sowie Öffnungen 24 aufweist. Der Formkörper 22 ist wieder über einzelne, nicht in den Fig. 13 und 14 eingetragene Distanzstücke auf den Brettern 18 aufgesetzt. Zwischen den Holzbrettern 18a ist auch hier ein Streifen 21a aus Faservlies zur eigentlichen Absorption eingesetzt.
In der Fig. 15 ist eine Anordnung mit Metallpaneelen 25 gezeigt, wobei die Paneele rohrförmig mit einem lCasten-Querschnitt ausgebildet sind und damit Resonator-Hohlräume 26 aufweisen, die über zahlreiche in den Seitenwandungen angeordnete Öffnungen 27, z.B. in Form von Löchern, zugänglich sind. Auf den Paneelen sind über einzelne Distanzhalter (in Fig. 15 nicht dargestellt) Abdeckbleche 28 zur Erzeugung eines weiteren Hohlraumes 29 angebracht. Als eigentlichen schallschluckendes Element ist der U-förmig geformte Vlies-Streifen 30a eingehängt. Es ist jedoch auch eine ähnliche Ausbildung wie bei den Fig. 11 bis 14 durch die dort vorgesehenen Streifen 21 bzw. 21a möglich.
Schließlich ist in den Fig. 16 und 17 ein selbsttragender Wandbaustein dargestellt, bei dem - wie bei einem IIohlblockstein - einzelne Hohlräume 30, 31, bei der Herstellung eingebracht sind. Diese Hohlräume werden durch einzelne Öffnungen 32, 33, 34, miteinander bzw. mit dem Raum verbunden. Die Öffnungen 34 können in Form von einzelnen Schlitzen oder Bohrungen ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Baustein auf der Vorderseite aus körnigen Stoffen, z.B. Bimskörnern, Kieseln, aufzubauen, so daß sich zwischen den einzelnen Körnern feine Luftkanäle bilden, die die Zutrittsöffnungen zu den dahinterliegenden Hohlräumen 30 darstellen. Die erforderliche Reibung kann in diesen Luftkanälen erfolgen oder - falls diese nicht ausreicht - durch einen Strömungswiderstand 35 im Hohlraum 30. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist ihre Stoßfestigkeit.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Schalisohluckende Wand, auch Wand- oder Deckenverkleidung, mit einer raumseitig dichten Schicht, die mit Öffnungen versehen ist, die zu in oder hinter der Wand angeordneten Hohlräumen fuhren, dadurch gekennzeichnet, daß jeder in der raumseitig dichten Schicht der Wand vorgesehenen Öffnung ein mindestens aus drei miteinander verbundenen Hohlräumen bestehendes Resonator system zugeordnet ist und daß die Hohlräume dieses Systems mit ihren Verbindungskanälen so dimensioniert sind, daß sie Resonatoren ergeben die auf voneinander verschiedene Resonansfrequenzen abgestimmt sind.
2. Wand nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonansfwequenzen der einzelnen Resonatoren so gewählt sind, daß die Resonansfrequenz des unmittelbar an der raumseitigen Öffnung liegenden Resonators (s.>. V1 in Pig. 3) höher tot, als die des unmittelbar nachgeordneten Resonators (z.B. V2), dessen Resonansfrequens wiederum höher ist als die des diesen unmittelbar nachgeordneten Resonators (z.B. V4).
3. Wand nach Patentanspruch 1 und 2 aus zu einer Platte gepreßten Holzspänen, Gips, Beton oder Schaumstoff, mit parallel zur Plattenoberfläche einzelnen nebeneinander liegenden röhrenförmigen Hohlräumen (Röhren), von denen jede zweite oder dritte Böhre einesteils über Bohrungen oder Sohlitse auf der Vorderseite der Platte mit dem Rann verbunden ist, andern teils aber gegebenenfalls auch mir Rückseite der Platte führende Bohrungen (Öffnungen) aufweist dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden röhrenförmigen Hohlräume über ebenfalls parallel zur Plattenoberfläche, aber senkrecht m den Hohlräumen verlaufende zylindrische Bohrungen miteinander verbunden sind.
4. Wand nach Patentanspruch 1, bestehend aus zwei Deckplatten, die liber ein Stützgerüet mit einzelnen geschlossenen Wänden, wie s.B. Pappwaben, Waben aus Kunststoff, Metall, miteinander verbunden sind, und bei denen die raumseitig angeordnete Deckplatte einzelne Öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zwischen den Deckplatten gebildeten Hohlräume mit dem Raum unmittelbar über Öffnungen (14) verbunden sind, hinter denen ein flächenhafter Strömungswiderstand (17) @ngeordnet ist, und daß der übrige Teil der Hehlräume durch Öffnungen (16) in den Querwänden (13) miteinander in Verbindung stehen (Fig. 9).
@. Beckenverkleidung nach Patentanspruch 1, bestehend aus einzelnen mit Fugen verlegten Holzbrette@n als raumseitig dichter Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Brettern (1@) Hohlraume (R5 in Fig. 11, 22 in Fig. 13) vorgesehen sind, die aus einzelnen mit Öffnungen versehenen rechtsckig geformten Kästen (19 bzw. 22) gebildet sind und die über Distanzhalter mit den Brettern derart verbunden sind, daß über den Fugen (21) zwischen den Brettern (13) einzeln@ Öffnungen (22 bzw. 24) vorhanden sind. die zu dem dar@berliegenden Hohlraum (R4) zwischen der Decken-Verkleidung und der Decke führen (Fig. 11, 15).
i, Deckenverkleidung nach Patentanspruch 1, bestehend aus einzelnen, eine dflchte Schicht bildenden paneelen aus Kunststoff oder Metall, dadurch gekennzeichnet, daß die Paneele kastenförmig ausgebildet sind, seitlich Öffnungen (27) aufweisen und auf ihrer Oberseite Je nit einem mit Distanzhaltern auf Abstand angebrachten Strei-Len (28) versehen sind (Fig. 15).
7. Band aus Beton, Gips o.ä. nach Patentanspruch 1, mit einzelnen Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (von vorn gesehen) hintereinander angeordnete Hohlräume (30, 31) durch einzelne Öffnungen (32) miteinander verbunden sind und die vorderen Hohlräume, in denen schalabsorbierendes Material angeordnet sein kann, zum Raum hin einzelne Öffnungen (34) aufweisen, die in Form von Spalten ausgebildet sein können (Fig. 16).