DE2825939A1

DE2825939A1 - Breitbandiger resonanzschalldaempfer

Info

Publication number: DE2825939A1
Application number: DE19782825939
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Phys Jehle
Original assignee: VKI Rheinhold and Mahla AG
Current assignee: Rheinhold and Mahla GmbH
Priority date: 1978-06-14
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1980-01-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere einen breitbandigen Resonanzschalldämpfer zum Einsatz an Ein- und/oder Auslässen von Kanälen für strömende gasförmige Medien, mit mehreren nebeneinander angeordneten Schalldämpferkulissen, wobei zwischen den einzelnen Kulissen Durchtrittskanäle für das strömende Medium vorgesehen sind.

Derartige Schalldämpfer sollen die Ansaug- oder Austrittsgeräusche großer Lüfter, wie sie beispielsweise bei der Wetterführung von Bergwerken, Kühlluftführung von Kraftwerken usw. verwendet werden, dämpfen. Die dabei auftretenden Frequenzen sind sehr unterschiedlich; die erforderliche Dämpferkulissendicke ist ebenfalls entsprechend unterschiedlich, so erfordert eine niedrige Frequenz eine dickere Dämpferkulisse als eine höhere Frequenz.

Aus der DE - PS 1256 384 ist ein Schalldämpfer bekannt, bei dem zweimal zwei parallel zueinander angeordnete biegweiche Mitschwingplatten in einer Dämpferkulisse angeordnet sind, wobei zwischen diesen Mitschwingplatten unterschiedlich große Luftpolster ausgebildet sind, die die Resonatoren für die Grundwelle und die Oberwelle der Hauptstörfrequenz darstellen. Eine Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung sieht eine Mineralwollefüllung zwischen den inneren Mitschwingplatten vor.

Ein solcher Schalldämpfer ist wirkungsvoll nur für die Frequenz einzusetzen, für die er angelegt ist. Eine Änderung oder Anpassung an eine andere Frequenz ist fast unmöglich; sie erfordert

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einen ganz anderen Resonatoraufbau. Die erforderlichen Baubreiten sind dabei sehr unterschiedlich, so daß eine Standardisierung des Fertigungsprogramms und eine flexible Anpassung an geänderte Schalldämpfungserfordernisse nicht möglich ist. 5

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schalldämpfer der beschriebenen Art zu schaffen, der ein breites Frequenzband dämpfen kann, leicht und ohne großen Aufwand an Material oder besonders geschultem Personal den jeweils gegebenen Schalldämpfungserfordernissen angepaßt vi/erden kann und der bei Standardmaßen einen großen Spielraum und eine vielfältige Variationsmöglichkeit in der Fertigung gestattet.

Gelöst u/ird diese Aufgabe dadurch, daß die Schalldämpferkulissen aus austauschbaren Einzelelementen in Form von Kammern bestehen, die an ihren den Durchtrittskanälen zugewandten Außenflächen Einlaßöffnungen aufweisen und in ihrem Inneren mit Leitblechen versehen sind, die einen labyrinthartigen Durchgang von einer Einlaßöffnung zur Einlaßöffnung an der gegenüberliegenden Kammerseite bilden. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme werden Schalldämpfer geschaffen, deren Einzelkulissen durch einfaches Auswechseln leicht und problemlos den jeweiligen Schalldämpfungsanforderungen angepaßt werden können. Auch die Lage der Einlaßöffnungen und des oder der in den Kammern angeordneten Leitbleche zueinander kann bei der Fertigung leicht und ohne großen Aufwand geändert werden. Dadurch entstehen verschieden lange Strecken von Einlaßöffnung zu Einlaßöffnung, wobei eine solche Strecke jeweils der halben Wellenlänge der zu dämpfenden Frequenz entspricht, unterschiedlich lange Strecken somit unterschiedlich hohe Frequenzen dämpfen können. Bei der Fertigung ergeben sich daraus große wirtschaftliche Vorteile, da in standardisierte Kulissenkammern nur jeweils ein verschieden langes Leitblech eingebaut zu werden braucht, um entsprechend andere Frequenzen dämpfen zu könn'en.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Leitbleche in den Kammern vorzugsweise als ein Mittelblech angeordnet sind, das einen freien Durchgang zu der in Strömungsrichtung oberen Stirn-

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seite der Kammer aufweist.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß in dem freien Durchgang zwischen dem Leitblech und der Kammeretirnseite ein weiteres, vorzugsweise kürzeres Leitblech angeordnet ist. Durch dieses zweite Leitblech, das sich in der gleichen Richtung wie das erste Leitblech erstreckt, werden zwei Durchgänge geschaffen, die unterschiedlich weit von den einander gegenüberliegenden Einlaßöffnungen entfernt sind. Die Strecke von einer Einlaßöffnung zum Durchgang und vom Durchgang zu der gegenüberliegenden Einlaßöffnung entspricht dabei einem Halben der Wellenlänge der zu dämpfenden Frequenz, so daß durch die einfache Maßnahme zwei unterschiedlich lange Strecken geschaffen werden, durch die wiederum unterschiedliche Frequenzen f, und f„ und deren Harmonische gedämpft werden können. Die waagrechte Strecke zwischen einer Einlaßöffnung und dem Leitblech entspricht dabei einem Viertel der Wellenlänge einer Frequenz f,, so daß mit einer Anordnung ein sehr breites Frequenzband, nämlich die Frequenzen f,, f„ und f, und deren Harmonische abgedämpft werden können.

Eine Ausgestaltung der oben beschriebenen Ausführungsform sieht vor, daß den Leitblechen Zuleitbleche zugeordnet sind, die von der unteren Kante der Leitbleche in Richtung Einlaßöffnung verlaufen, wobei zwischen dem unteren Leitblech und der unteren Stirnseite ein weiterer, dritter, Durchgang vorgesehen ist. Durch die zwei übereinander angeordneten sternförmigen Unterteilungen der Kammer entstehen Teilkammern, wobei zwischen dem oberen Teilungsstern und der oberen Stirnseite eine obere Teilkammer, zwischen dem oberen Teilungsstern und dem unteren Teilungsstern eine mittlere Teilkammer und zwischen dem unteren Teilungsstern und der unteren Stirnseite eine untere Teilkammer ausgebildet ist. Die Volumen der Teilkammern sind entsprechend den zu dämpfenden Frequenzen angelegt, wobei vorzugsweise die obere Teilkammer zur Dämpfung niedriger, die mittlere Teilkammer zur Dämpfung höherer und die untere Teilkammer zur Dämpfung noch höherer Frequenzen ausgelegt ist. Durch diese Anordnung entstehen eine Vielzahl von unterschiedlichen Strecken zwischen den Einlaßöffnungen und den

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Leitblechdurchgängen, bzw. zwischen den Leitblechen, die eine ihnen entsprechende Frequenz dämpfen. Auf diese Weise kann ein extrem breites Frequenzband abgedämpft werden.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß in der Kammer ein U-förmiges Leitblech mit einem Durchgang gegenüber der oberen und der unteren Stirnseite angeordnet ist, welches so drei Teilkammern ausbildet. Das U-förmige Leitblech ist dabei nach unten offen angeordnet und mit einem von Einlaßöffnung zu Einlaßöffnung durchgehenden Lochblech abgedeckt.

Eine Ausgestaltung sämtlicher Ausführungsformen sieht vor, daß die Kammerinnenwände mit einer schalldämmenden Randbedeckung, vorzugsweise aus Mineralwolle, PUR-(Hart)-Schaum oder dergleichen ausgekleidet sind. Die Leitbleche, die sich in Kammerlängsrichtung erstrecken und mit den Seitenwänden verbunden sind, sind mit einer entdröhnenden Beschichtung versehen. Eine ebensolche Beschichtung kann auch für die Kammerinnenwände verwendet werden.

Die Erfindung wird in der beiliegenden Zeichnung anhand von Beispielen dargestellt und anschließend näher beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines aus einzelnen Kulissen zusammengesetzten Schalldämpfers mit verschiedenen Ausführungsformen von Kammeraufteilungen, teilweise geschnitten;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Kulissenkammer _mit einem mittig angeordneten Leitblech;

Fig. 3 eine Ausführungsform nach Fig. 2 mit zwei

Durchgängen in dem mittig angeordneten Leitblech; 35

Fig. 4 eine Ausführungsform einer durch Teilungssterne unterteilten Kulissenkammer;

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Fig. 5 eine Ausführungsform einer mit einem U-förmigen Leitblech unterteilten Kulissenkammer.

In Fig. 1 ist ein Schalldämpfer 32 dargestellt, der aus beispielsweise acht Kulissenelementen zusammengesetzt ist. Zwischen den Kulissenelementen sind Durchtrittskanäle 2 für das zu dämpfende strömende Medium, beispielsweise Abluft, vorgesehen. Die lichte Weite der Durchtrittskanäle 2 muß dabei auf den Querschnitt der Zuleitung abgestimmt sein, damit vor dem Dämpfer kein Rückstau entsteht und das strömende Medium nicht durch erhöhte Geschwindigkeit unkontrollierbare zusätzliche Geräusche entwickelt.

Der Schalldämpfer 32 ist von einem Blechmantel 33 umgeben, dessen Innenseiten zugleich als strömungsführende Flächen für die äußeren Durchtrittskanäle 2 ausgebildet sind.

Diese äußeren Durchtrittskanäle sind an dem Blechmantel 33 nicht oder nur sehr schwach gedämpft und deshalb wesentlich kleiner als die zwischen zwei Kulissenelementen 1 hindurchführenden Durchtrittskanäle ausgebildet; vorzugsweise sind sie halb so breit wie die übrigen. Bei der hier dargestellten Ausführung ist die Richtung der Strömung mit Pfeilen 34 angegeben. In Strömungsrichtung sind zwei Einzelelemente 1 übereinander angeordnet, bei entsprechenden Anforderungen können aber auch entsprechend mehr EIemente übereinander gesetzt werden, ebenso können auch mehrere Elemente hintereinander angeordnet werden. Ein übliches Verhältnis zwischen gesamtem freiem Durchtrittsquerschnitt zu gesamtem Kulissenquerschnitt beträgt ca. 2 : 3.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Einzelelementes 1, aufgeschnitten. Die Strömung 34 führt dabei in Pfeilrichtung an den Außenflächen 3 vorbei. In dem Element ist eine hohle Kammer 9 ausgebildet, die an ihren unteren, den an ihr vorbeiführenden Durchtrittskahälen 2 zugewandten Seiten eine rechte Einlaßöffnung 8 und eine linke Einlaßöffnung 18 aufweist. Die Einlaßöffnungen 8 und 18 sind durch Lochbleche 4 abgedeckt, um einen Eintritt von Luftwirbeln zu vermeiden und eventuell mitgeführte

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Staubanteile von der Kammer 9 fernzuhalten. Mittig in der Kammer 9 ist ein Leitblech 5 angeordnet, welches zu der oberen Stirnseite 7 einen freien Durchgang 6 offen läßt. Die Strecke zwischen der Stirnseite 7 direkt oberhalb des Leitbleches 5 und den Einlaßöffnungen 8 bzw. 18 entspricht dabei einem Viertel der Wellenlänge der tiefsten zu dämpfenden Frequenz f,; die Strecke Einlaßöffnung 8 - Stirnseite 7 - Einlaßöffnung 18 entspricht einer halben Wellenlänge der Frequenz f,. Diese Frequenz wird durch diese Anordnung gedämpft, ebenso werden deren dritte und fünfte Harmonische, d.h. 3 χ f-, und 5 χ f, gedämpft.

Die Strecke 36 waagrecht zwischen einer Einlaßöffnung 8 oder 18 und dem Leitblech 5 entspricht einem Achtel der Wellenlänge der Frequenz f., d.h., die Strecke 36 ist ca. halb so groß wie die Strecke 35. Durch diese Anordnung werden somit die Frequenzen 2 χ f, und 3 χ 2 χ f, gedämpft. Die Strecke 37 zwischen der Oberkante 38 des Leitbleches 5 und der Einlaßöffnung 8 bzw. 18 entspricht einem Viertel der Wellenlänge einer Frequenz 1,4 χ f, und deren dritter und fünfter Harmonischer. Wegen der endlichen Breite des Durchganges 6 zwischen Leitblech 5 und Stirnseite 7 werden alle Frequenzen zwischen f, und ca. 1,4 χ f, sowie deren dritte und fünfte Harmonische gedämpft. Die Breite des Durchganges 6 ist aber nicht auf diese Abmessungen beschränkt, er ist vielmehr ein Maß für die Bandbreite der zu dämpfenden Frequenzen.

Bei einem entsprechend breiteren oder schmaleren Frequenzband kann die Durchgangsbreite durch einfaches Verkürzen oder Verlängern des Leitbleches 5 angepaßt werden.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform nach Fig. 2 dargestellt, bei der in den Durchgang 6 ein weiteres, kürzeres Leitblech 10 eingesetzt ist. Dadurch entsteht zwischen dem kurzen Leitblech 10 und der Stirnseite 7 ein oberer Durchgang 12 und unterhalb dieses Leitbleches 10 ein unterer Durchgang 11. Die Strecke 39 zwischen der Oberkante des kurzen Leitbleches 10 und den Einlaßöffnungen 8 bzw. 18 entspricht dabei etwa dem Viertel der Wellenlänge einer Frequenz f.¹ , während die Strecke 40 zwischen der Unterkante des kurzen Leitbleches 10 und den Einlaßöffnungen 8 bzw. 18 einer

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Frequenz fX und die Strecke 37 zwischen der Oberkante 38 des Leitbleches 5 und den Einlaßöffnungen 8 bzw. 18 einer Frequenz f„ ' ' entspricht.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der in Fig. 3 dargestellten, jedoch sind hier dem oberen kurzen Leitblech 10 weitere Zuleitbleche 16 zugeordnet, die sich von seiner Unterkante bis fast an die Einlaßöffnungen 8 bzw. 18 erstrecken. Auch dem unteren Leitblech 10 sind Zuleitbleche 17 zugeordnet, wobei sich das untere Leitblech 10 nicht ganz bis zu der unteren Stirnwand 20 erstreckt, sondern einen weiteren Durchgang 19 frei läßt. Durch diese Anordnung entstehen ein oberer Teilungsstern 21 und ein unterer Teilungsstern 22, wobei oberhalb des oberen Teilungssternes 21 eine obere Teilkammer 23, zwischen den beiden Teilungssternen 21 und 22 eine mittlere Teilkammer 24 und unterhalb des unteren Teilungssternes 22 eine untere Teilkammer 25 ausgebildet werden. Diese Teilkammern sind in ihrem Volumen entsprechend einer ihnen jeweils zugeordneten zu dämpfenden Frequenz angelegt, wobei beispielsweise die obere Teilkammer 23 der tiefsten Frequenz f,, die mittlere Teilkammer 24 einer etwas höheren Frequenz f„ und die untere Teilkammer 25 einer noch höheren Frequenz f., zuzuordnen sind.

Eine weitere Ausführungsform zeigt Fig. 5 bei der in der Kammer 9 ein U-förmig ausgebildetes Leitblech 26 angeordnet ist, dessen U-Öffnung nach unten zeigt. Das Leitblech 26 läßt dabei eine von der rechten Einlaßöffnung 8 bis zur linken Einlaßöffnung 18 durchgehende Teilkammer 27 frei. Durch die U-förmige Ausbildung entsteht eine innere Teilkammer 31 und eine äußere Teilkammer 28. Die Teilkammern 28 und 31 werden nach unten hin durch ein durchgehendes Lochblech 30 begrenzt. Die Teilkammern 27, 28 und 31 sind entsprechend der zu dämpfenden Frequenzen f,, f₂ und f, auslegbar. Bei Bedarf können die Teilkammern 28 und/oder 31 - wie dargestellt - mit Dämmaterial ausgefüllt werden. 35

Bei sämtlichen Ausführungsformen kann eine zusätzliche Schalldämmung durch eine Randbedeckung 14 der Innenwände 13 der Katn-

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mern 9 vorgesehen werden. Die Randbedeckung 14 (Fig. 4) besteht aus Dämmaterial \i/ie beispielsweise Mineralwolle j PUR-Hartschaum und dergleichen.

Eine andere Ausbildung der Ausführungsformen sieht eine entdröhnende Beschichtung, beispielsweise in Form einer dünnen Kunststoff beschichtung der Innenwände 13 und der Leitbleche 5 und 16 bzw. 16 und 17 oder 26 vor.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine außermittige Anordnung der Leitbleche 5 bzw. 5 und 10 vorgesehen werden. Dadurch entstehen unterschiedlich große Teilkammern, denen unterschiedlich hohe Frequenzen zuzuordnen sind.

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Claims

VK 112 P 78 Patentansprüche

1. Schalldämpfer zur Schalldämmung an Ein- und/oder Auslassen von Kanälen für strömende, gasförmige Medien, mit mehreren, nebeneinander angeordneten Schalldämpferkulissen, \i/obei zwischen den einzelnen Kulissen Durchtrittskanäle für das strömende Medium vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalldämpferkulissen aus austauschbaren Einzelelementen (1) in Form von Kammern (9) bestehen, die an ihren den Durchtrittskanälen (2) zugewandten Außenflächen (3) Einlaßöffnungen (8, 18) aufweisen und in ihrem Inneren mit Leitblechen (5) versehen sind, die in einen labyrinthartigen Durchgang von einer Einlaßöffnung (8) zur Einlaßöffnung (18) der gegenüberliegenden Kammerseite bilden.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (5) in den Kammern (9) als Mittelblech angeordnet sind und einen Durchgang (6) an der in Strömungsrichtung (34) oberen Stirnseite (7) aufweisen.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke (35) zwischen dem Leitblechdurchgang (6) und den von Lochblechen (4) abgedeckten Einlaßöffnungen (8, 18) einem Viertel der Wellenlänge der zu dämpfenden Frequenz f ₁ entspricht, wobei die Kammern (9) symmetrisch aufgeteilt sind.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchgang (6) zwischen dem mittig angeordneten Leitblech (5) und Stirnseite (7) der Kammer (9) ein weiteres, kürzeres Leitblech (10) angeordnet ist und durch dieses kurze Leitblech (10) zwei von den Eintrittsöffnungen (8, 18) unterschiedlich weit entfernte Durchgänge (11, 12) gebildet werden.

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ORIOlNAl INSPECTED

5. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daQ die Strecke (37) zwischen dem unteren Durchgang (11) und den Einlaßöffnungen (8, 18) einem Viertel der Wellenlänge einer zu dämpfenden Frequenz f„ und die Strecke (35) zwischen dem oberen Durchgang (12) und den Einlaßöffnungen (8, 18) einem Viertel der Wellenlänge einer zu dämpfenden Frequenz f, bzw. deren Harmonische entspricht.

6. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke (36) zwischen den Einlaßöffnungen (8, 18) und dem Leitblech (5) einer Kammer (9) einem Achtel der Wellenlänge der zu dämpfenden Frequenz f, entspricht.

7. Schalldämpfer nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwände (13) der Kammern (9) mit einer Randbedeckung (14) aus einem schalldämmenden Material versehen sind.

8. Schalldämpfer nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämmaterial PUR-Hartschaum, Mineralwolle und vergleichbare Werkstoffe verwendet werden.

9. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbedeckung (14) mit Lochblechen (15) abgedeckt ist.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß den mittig angeordneten Leitblechen (5, 10) obere und untere Zuleitbleche (16, 17) zugeordnet sind, die von der in Strömungsrichtung (34) unteren Kante der jeweiligen Leitbleche (5, 10) in Richtung der Einlaßöffnungen (8, 18) verlaufen, wobei das untere Leitblech (5) einen weiteren Durchgang (19) zu der in Strömungsrichtung unteren Stirnseite (20) freiläßt, so daß übereinander angeordnete, sternförmige Unterteilungen der Kammern (9) entstehen, wobei zwischen dem oberen Teilungsstern (21) und der oberen Stirnseite (7) eine obere Teilkammer (23), zwischen dem oberen Teilungsstern (21) und dem unteren Teilungsstern (22) und der unteren Stirnseite (20) eine untere Teilkammer (25) ausgebildet

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11. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumen der Teilkammern (23, 24, 25) entsprechend der zu dämpfenden Frequenzen ausgelegt sind, wobei die obere Teilkammer (23) zur Dämpfung niedriger, die mittlere Teilkammer (24) zur Dämpfung höherer und die untere Teilkammer (25) zur Dämpfung noch höherer Frequenzen ausgelegt ist.

12. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Enden der Teilungssterne (21, 22) von den Stirnseiten (7, 20) bzw. den Leitblechen (4) freihalten und von den Stirnseiten in Strömungsquerrichtung der Kammern (9) getragen u/erden, wobei sie sich in Strömungsquerrichtung über die gesamte Länge der ihnen zugeordneten Kammern (9) erstrecken.

13. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kammern (9) ein U-förmiges Leitblech (26) angeordnet ist und Teilkammern (27, 28, 31) bildet.

14. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem U-förmigen Leitblech (26) und der unteren Stirnseite (20) eine von Einlaßöffnung (8) zu Einlaßöffnung (18) durchgehende Teilkammer (27) vorgesehen ist.

15. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem U-förmigen Leitblech (26) gebildeten Teilkammern (28, 31) mit Schalldämmaterial ausgefüllt sind.

16. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Teilkammer (27) gegenüber den anderen, von dem U-förmigen Leitblech (26) gebildeten Teilkammern (28, 31) durch ein oder mehrere sich quer zur Strömungsrichtung (34) erstreckende Lochbleche (29, 30) abgeteilt sind.

17. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem U-förmigen Leitblech (26) gebildeten Teilkammern (28, 31) mit Absorptionsmaterial ausgefüllt sind und die Größe

der einzelnen Teilkammern (28, 31) entsprechend den zu dämpfenden Frequenzen ausgelegt ist.

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