DE2830606A1

DE2830606A1 - Schallminderer, insbesondere fuer lufttechnische anlagen und apparate

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Publication number: DE2830606A1
Application number: DE19782830606
Authority: DE
Inventors: Jassien Dr Ing Kizaoui
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-07-12
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1980-01-31

Description

St. Ingbert, den 10. Juli 1978 Dr. Kiz I - Boe-WGr

Dr.-Ing. Jassien Kizaoui
6670 St. Ingbert-Hassel

Schallminderer, insbesondere für lufttechnische Anlagen

und Apparate

Die Erfindung betrifft einen Schallminderer insbesondere zum Einbau in lufttechnische Anlagen und Apparate, bestehend aus einem Mantelrohr beliebigen Querschnittes mit Einbauten zur Schallminderung, die von der strömenden Luft umspült sind.

Für Lüftungsanlagen aligemein gebräuchlich sind Schallminderer mit eingebauten, sich axial erstreckenden sogenannten Kulissen, die mit Schallschluckstoff gefüllt sind. Die Schallenergie wird hierbei vornehmlich durch Reibung an Grenzflächen großer Oberflächen gedämpft bzw. absorbiert (Luftschalldämpfung) , weshalb die herkömmlichen Schallminderer in erster Linie sogenannte Absorptionsschalldämpfer sind. Sie haben im Gegensatz zu ReflektionsSchalldämpfern den Vorteil eines kleineren Druckverlustes, was für lufttechnische Anlagen und Apparate aus Gründen der Leistungsersparnis ian den Gebläsen erwünscht ist. Nachteilig bei den herkömmlichen Schallminderern mit längsverlaufenden Kulissen ist die nur als Begleiterscheinung vorhandene Luftschalldämmung mit Reflektion der Schallwellen aufgrund der Querschnittänderung des Kanals (Luftschalldämmung) durch die Kulissen. Ferner ist es oft aus hygienischen Gründen unerwünscht, z. B. in Krankenhäusern, daß die Luft mit Schallschluckstoff in Berührung gelangt, weil sich dort Staub ansammeln kann und Bakterien entstehen.

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Telefon: (00894) 14396, Wohnung 7124 · Konten:Postscheckomt Essen 101328-438, Gebr.Röchling Bank St. Ingbert- 20.013.490

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Der Schall pflanzt sich aber auch in einem metallischen Schallminderer als Körperschall fort und wird gedämpft durch die Schallausbreitung selbst aufgrund innerer Verluste (Körperschalldämpfung). Diese sind konstruktionsbedingt und kaum beeinflußbar. Hingegen kann die Körper-Schallausbreitung . nach der Theorieauch durch Reflexion an einer elastischen Schicht gemindert werden (Körperschalldämmung). Hierauf wurde bei den bisherigen Schallminderern kaum Rücksicht genommen. Im Vordergrund stand - wie ausgeführt die Luftschalldämpfung durch Reibung bzw. Absorption.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schallminderer für lufttechnische Anlagen und Apparate zu schaffen, bei dem die Luft- und Körperschalldämmung durch Reflexion im Vordergrund steht, ohne daß sich der den Reflektionsdämpfern eigene Druckverlust in der strömenden Luft nachteilig auswirkt.

Diese Lösung dieser Aufgabe besteht für einen Schallminderer der Gattung darin, daß die schallmindernden Einbauten aus einer Mehrzahl, von in axialen Abständen gestaffelt angeordneten Querwänden bestehen, die ■

a) biegeweich sind und damit einen geringen akustischen Widerstand haben,

b) in der Aufeinanderfolge von mindestens zwei Querwänden den Querschnitt des Mantelrohres korrespondierend mindestens deckend ausfüllen, und

c) mit dem Mantelrohr schalleitend verbunden sind.

Die Anwendung dieser Merkmale eines Schallminderers gemäß der Erfindung begründet eine Optimierung der Schallminderung mit Vorrang der Luftschall- und Körperschalldämmung ohne

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Inkaufnahme eines nennenswert erhöhten Druckverlustes, da die strömende Luft durch die Querwände nur schlangenlinienartig abgelenkt und der Querschnitt des Schallminderers gleichmäßig beaufschlagt wird.

Dabei führt die biegeweiche Ausbildung der Querwände nach Merkmal a) zur Luftschalldämmung durch Reflexion,· in Begleiterscheinung auch zur Absorption durch Reibung, da die Luft an den Querwänden zum Teil vorbeistreicht. Die korrespondierende Abdeckung des Querschnittes des Mantelrohres nach Merkmal b), insbesondere unter einer überdeckung nach Patentanspruch 2, ver indert den unreflektierten Durchgang von Schallwellen und dämmt auch den Körperschall in Verbindung mit der biegeweichen Ausführung der Querwände. Wenn die Querwände nach Merkmal c) mit dem Mantelrohr schallleitend verbunden sind, wirken sie zudem noch körperschalldämpfend, indem sie unter scharfer Ablenkung den sich im Mantelrohr ausbreitenden Körperschall gewissermaßen absaugen und dadurch die inneren Verluste erhöhen.

Die Erfindung weist in der bewußten Hintanstellung der Schalldämpfung durch Reibung einen Weg, einen Schallminderer ohne Schallschluckstoffe zu schaffen, die aus der Sicht der Hygiene unerwünscht sein können.

Die Querwände überdecken sich wie gesagt in der Aufeinanderfolge zweckmäßig, um auch der mittig verlaufenden Schallwelle Reflektionsstellen zu bieten. Diese Uberdeckung kann sich in Hauptströmungsrichtung ändern, gegebenenfalls auch Null oder negativ werden, da über eine gewisse Länge des Luftmindererjs nur noch bereits mehrfach reflektierte Schallwellen existen-tf sind und der Leistungspegel genügend abgenommen hat. Mit dem Verzicht auf Uberdeckung gewinnt man geringere Ablenkungen des Luftstromes und damit noch geringere Strömungsverluste.

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Die Abstände der Querwände voneinander sind zweckmäßig derart groß, daß der freie Strömungsquerschnitt zwischen den Rändern aufeinanderfolgender Querwände gleich oder größer ist als der Eintrittsquerschnitt des Schallminderers. Hierdurch werden Luftwirbel weitgehend vermieden, die neue Schallenergie auslösen könnten»

Da eingangsseitig Schallwellen mit verschiedenen Richtungen gegenüber der Längsachse des Luftminderers vorliegen und unter Berücksichtigung des Spiegelgesetzes aus der Optik, dem auch Schallwellen folgen, für bestimmte Schallwellenrichtungen Reflexionen ausschließlich an der Rohrwandung und unter Umgehung der Querwände denkbar sind, ist es zu empfehlen, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Querwänden von mindestens einem Zwischenabstand anderer Querwände abweicht. Hierdurch ist sichergestellt, daß alle denkbaren Schallwellenrichtungen nach einer Reflexion an der Rohrwandung irgendwie auch auf eine Querwand auftreffen. Aus dem gleichen Grunde könnten die Querwände auch selektiv schwenkbar sein.

Wenn die Querwände durch Schlitze in der Wandung des Mantelrohres ausbaubar sind, kann man sie von Zeit zu Zeit reinigen, was sich insb%ondere dann empfiehlt, wenn die Querwände mit Schallschluckstoffen belegt sind, am denen sich Bakterien ansammeln können. Dies ist besonders vorteilhaft für lufttechnische Anlagen und Apparate im Krankenhausbereich.

Ist einem Luftminderer ein Radialgebläse mit Diffusor unmittelbar vorgeschaltet, so ist bisher nicht beachtet worden, daß die Luftströmung aus denn Radialgebläse schräg austritt und den Eingang des Luftminderers nicht optimal beaufschlagt. Um hier Abhilfe zu schaffen, schlägt die Erfindung vor, daß der Querschnitt des Diffusors sich

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einseitig erweitert zu der Seite hin, die dem Austrittsquerschnitt des Gebläses zwischen der sogenannten Zunge und der gerade auslaufenden Wandung des Spiralgehäuses abgewandt ist, und daß die Querwände sich im Wechsel von gegenüberliegenden Wandungsteilen des Mantelrohres aus erstrecken, von denen die erste Querwand von dem Wandungsteil ausgeht, das der Erweiterung des Diffusors abgewandt ist. Auf diese Weise tritt die schräge Luftströmung aus dem Radialgebläse zunächst voll nur auf die Rohrwandung und wird dann in das Innere des Schallminderers wirbelarm umgelenkt.

Die Erfindung läßt sich auch verwirklichen mit konzentrischen Querwänden, was bei reinen Absorptions-Schalldämpfern für Brennkraftmaschinen bekannt ist. Bei einem Luftminderer gemäß der Erfindung können die Querwände abwechselnd aus mit einem mittleren Durchgang versehenen Scheiben, z. B. Kreisringscheiben, und dem mittleren Durchgang deckend entsprechenden Vollscheiben,ζ. B. Ringscheiben, bestehen, die von einem mit Durchbrüchen versehenen Zentralrohr getragen sind. Das Zentralrohr schafft hier zusätzliche Reflektionssteilen, so daß eine derartige Bauart kurz gebaut werden kann. Die Querschnittssumme der Durchbrüche in dem Zentralrohr, in das die Luft aus dem Umgebungsraum einströmt, sollte gleich oder größer als die Differenz der Querschnitte des Mantelrohres und der Vollscheiben sein, um eine wirbelarme Strömung sicherzustellen.

Um auch für einen Schallminderer mit konzentrischen Querwänden und Zentralrohr eine überdeckung der aufeinanderfolgenden Querwände zu.ermöglichen, kann das Zentralrohr gemäß Patentanspruch 1.0 als Wellrohr ausgebildet sein.

Analog zum Zentralrohr kann ein Schallminderer mit sich im Wechsel von gegenüberliegenden Wandungsteilen des Mantelrohres aus erstreckenden Querwänden in der Weise ausgebildet

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werden, daß die freien Ränder der Querwände durch eine durchbrochene Längswand miteinander verbunden sind. Diese Längswand kann auch wellig ausgeführt werden, um eine mehr oder weniger große Überdeckung der Querwände einzustellen.

Um die Entstehung von "toten Räumen" und den Energieverlust in dem Schallruinderer herabzusetzen, kann " es vorteilhaft sein, bei größeren Anlagen eine Mehrzahl von Schallminderern kleinerer Querschnittsabmessungen zu einem Bündel zusammenzufassen.

Die Erfindung ermöglicht es, das Mantelrohr flexibel zu machen.

Die Schalleistungsminderung eines Schallminderers gemäß der Erfindung ist so groß, daß die Querwände freigehalten werden können von mit der Luft in Berührung gelangenden Schallschluckstoffen, was der Hygiene zugute kommt.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und. zwar zeigen:

Fig. 1 einen an ein Radialgebläse angeschlossenen Schallminderer mit von gegenüberliegenden Wandungsteilen des Mantelrohres ausgehenden Querwänden, teilweise in Ansicht und teilweise im Längsschnitt,

Fig. 2 "einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, i

Fig. 3 ^ eine Teildarstellung eines Schallminderers in der

Bauart nach Fig. 1 mit einer durchbrochenen Längswand, im Längsschnitt,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,

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Fig. 5 einen Schallminderer anderer Bauart mit konzentrischen Querwänden, teilweise in Ansicht und teilweise im Läng sschnitt,

Fig. 6 ein aus einem Bündel mehrerer Einzelelemente zusammengesetzter Schallminderer in stirnseitiger Ansicht, und

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6.

Der Schallminderer nach Fig. 1 besteht aus einem Mantelrohr 1 rechteckigen Querschnitts, von dessen gegenüberliegenden Wandungsteilen eine Mehrzahl von in axialen Abständen gestaffelt angeordneten Querwände 2 und 3 ausgehen. Das Mantelrohr sowie die Querwände sind schalleitend miteinander verbunden, doppelwandig ausgeführt und mit Schallschluckstoff ausgefüllt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, überdecken sich die Querwände 2 und 3 um das Maß 7. Das Mantelrohr 1 ist über einen Diffusor 5 an ein Radialgebläse 4 angeschlossen, dessen Austrittsquerschnitt durch den Abstand zwischen der sogenannte] Zunge 4a und der geraden Wand 4b des Spiralgehäuses bestimmt ist. Die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Querwänden 2 und 3 sind so bemessen, daß der freie Strömungsquerschriitt zwischen den Rändern aufeinanderfolgender Querflächen größer ist als der von der Zunge 4a und der geraden Gehäusewand 4b des Radialgebläses 4 bestimmte Austrittsquerschnitt des Gebläses. Hierdurch wird vermieden, daß die in Schlangenlinien abgelenkte Luftströmung sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Querwänden staut und hierdurch Luftwirbel entstehen.

Fig. 1 zeigt auch einen der Ausströmrichtung eines Radialgebläses angepaßten neuartigen Diffusor 5, der im Querschnitt einseitig erweitert ist, wie die schräg verlaufende Seitenwandung 5a zeigt. Durch diese unsymmetrische Ausbildung eines Diffusors wird dem Umstand Rechnung getragen, daß die Ausströmrichtung eines Radialgebläses schräg zur Axialrichtung

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des Schallrninderers verläuft, wie durch die Pfeile 8 angedeutet ist. Die Erweiterung des Diffusors 5 ist also auf . der Seite vorgesehen, die der geradeaus laufenden Wandung 4b des Spiralgehäuses des Radialgebläses abgewandt ist. Die erste Querwand 2 erstreckt sich dann von dem Wandungsteil des Mantelrohrs 1 aus, das der Erweiterung 5a des Diffusors 5 abgewandt ist. Hierdurch wird erreicht, daß die schräg aus dem Radialgebläse 4 auströmende Luft zunächst auf eine Wandung des Mantelrohrs 1 auftrifft, womit die schlangenartige Umlenkung des Luftstromes, die durch gekrümmte Pfeile angedeutet ist, eingeleitet wird. Diese Maßnahme dient nicht nur dazu, Druckverluste innerhalb des Schallminderers weitgehend zu vermindern, sondern auch der Optimierung von Reflektionsstellen für Schallwellen, was durch den Linienzug 6 angedeutet ist. Eine dem Linienzug 6 folgende Schallwelle wird aufgrund des Spiegelgesetzes aus der Optik mehrfach reflektiert.

Die Querwände 2 und 3 sind biegeweich ausgeführt und haben damit einen geringen akustischen Widerstand. Die Schallminderung erfolgt primär durch Reflektion, aber auch durch Absorption infolge Reibung, da die schlangenlinig umgelenkte j Luftströmung an den Querwänden wie auch an den Innenwänden'■ des Mantelrohrs 1 vorbeistreicht. Die überdeckung 7 r der Querwände 2, 3 (Fig. 2) verhindert einen unreflektierten j Durchgang von Schallwellen. Die schalleitende Verbindung der Querwände mit dem Mantelrohr wirkt sich körperschalldämpfend aus.

Wie gestrichelt dargestellt, können die Querwände 2, 3 selektiv verschwenkt werden. Hierdurch kann die Schalleistungsminderung in Anpassung an das Gebläse beeinflußt werden, da sich bei einer Schrägstellung der Querwände die Reflektionscharakteristik ändert. Auch ändert sich mit dem

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Verschwenken der Querwände die überdeckung 7, die in der Hauptströmungsrichtung abnehmen oder Null werden kann, solange sich die ersten Querwände noch überdecken. Mit dem Verschwinden der überdeckung der Querwände, die auch negativ werden kann, wird die Luftströmung weniger umgelenkt und verursacht daher einen geringeren Druckverlust.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist der Querschnitt des Mantelrohrs 11 kreisförmig, und die freien Ränder der halbkreisförmigen Querwände 12 und 13 sind durch eine durchbrochene Längswand 14 miteinander verbunden. Diese durchbrochene Längswand soll die Umlenkung des schlangenlinienartigen Luftstromes beruhigen und die Entstehung von Luftwirbeln erschweren. Außerdem ist die Längswand 14 eine zusätzliche Reflektionsflache.

Das Äusführungsbeispiel nach Fig. 5 ist insbesondere für ein vorgeschaltetes Axialgebläse oder - wie aus den gewickelten Rohranschlüssen 15, 16 ersichtlich - für eine Einschaltung innerhalb einer Rohrleitung gedacht. Diese Bauart beruht auf dem Prinzip der konzentrischen Querwände. Die Querwände bestehen im Viechsei aus Kreisringscheiben 17 ebenfalls in biegeweicher Ausführung, die mit dem Mantelrohr 18 in schalleitender Verbindung sind, und aus Ringscheiben 19, die doppelwandig ausgeführt und von einem mit Durchbrüchen 21 versehenen Zentralrohr 20 getragen sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft die Luftströmung schlangenlinienartig, allerdings in konzentrischer Verteilung. Die inneren Ringscheiben 19 sind nicht mit Schallschluckstoff ausgekleidet oder bekleidet.

Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 7 zeigt einen Schallminderer gemäß der Erfindung, bei dem 15 Schallminderer 23 quadratische

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ümrisses und kleinerer Querschnittsabitiessungen zu einem Bündel zusammengefaßt sind. Die Bauart der einzelnen Schallminderer entspricht derjenigen nach Fig. 5, jedoch mit einem quadratischen Zentralrohr 24, das von mit einem mittleren quadratischen Durchgang versehenen quadratischen Querwänden 25 umgeben ist und innere quadratische Vollscheiben 26 trägt. Die quadratischen Querwände 25 und 26 sind gegenüber dem mit Durchgangslöchern versehenen Zentralrohr 24 im Wechsel versetzt angeordnet, so daß auch hier eine schlangenlinienartige Luftströmung innerhalb eines jeden einzelnen kleinen Schallminderers 23 entsteht, wie Fig. 7 zeigt. Die vierkantigen Mantelrohre für jeden Schallminderer 23 entstehen durch die sich kreuzenden Wände 27 und 26,

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Claims

PATENTANWALf ÜIPLriNG. C. O. ßOtOKER 6670 SX!NGBERT(SAAR), ENSHE1MER3TR.48 2830506 St. Ingbert, den10, juli 1978 Dr. Kiz I - Boe-WGr Dr.-Ing. Jassien Kizaoui St. Ingbert-Hassel PATENTANSPRÜCHE

1.) Schallminderer, insbesondere zum Einbau in lufttechnische Anlagen und Apparate, bestehend aus einem Mantelrohr beliebigen Querschnittes mit Einbauten zur Schallminderung, die von der strömenden Luft umspült sind, dadurch gekennzeichnet, daß die schallmindernden Einbauten aus einer Mehrzahl von in axialen Abständen angeordneten Querwänden (2, 3,- 12, 13; 17, 19; 25, 26) bestehen, die

a) biegeweich sind und damit einen geringen akustischen Widerstand haben,

b) in der Aufeinanderfolge von mindestens zwei Querwänden den Querschnitt des Mantelrohres (1, 11, 18, 27, 28) korrespondierend mindestens deckend ausfüllen, und

c) mit dem Mantelrohr schalleitend verbunden sind.

2. Schallminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ι

daß die Querwände (2, 3) sich in der Aufeinanderfolge überdecken.

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Telefon: (06894) 14396, Wohnung 7124 · Konten : Postscheckamt Essen 101328-433, Gebr.Rochling Bank Sl. lnpbert 20.013.490

ORIGINAL INSPECTED

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3. Schallminderer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdeckung (7) der Querwände (2, 3) in Hauptströmungsrichtung sich ändert, gegebenenfalls auch Null wird.

4. Schallminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Querwände (2, 3) voneinander derart groß sind, daß der freie Strömungsquerschnitt zwischen den Rändern aufeinanderfolgender Querwände gleich oder größer ist als der Eintrittsquerschnitt des Schallminderers.

5. Schallminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Querwänden von mindestens einem Zwischenabstand anderer Querwände abweicht.

6. Schallminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (2, 3) selektiv schwenkbar sind.

7. Schallminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände durch Schlitze in der Wandung des Mantelrohres ausbaubar sind.

8. Schallminderer nach Anspruch 1 mit einem über einen Diffusor angeschlossenen Radialgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Diffusors (5) einseitig erweitert ist zu der Seite hin, die dem Austrittsquerschnitt des Gebläses (4) zwischen, der Zunge (4a) und der geradeaus laufenden Wandung (4b) -des Spiralgehäuses abgewandt ist, und daß die QuerwäLnde (2, 3) sich im Wechsel von gegenüberliegenden Wandungsteilen des Mantelrohres (1) aus erstrecken, von denen die erste Querwand (2)

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von dem Wandungsteil ausgeht, das der Erweiterung (5a) des Diffusors abgewandt ist.

9. Schallminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände abwechselnd aus mit einem mittleren Durchgang versehenen Scheiben (17, 25),z. B. Kreisringscheiben, und dem mittleren Durchgang entsprechenden Vollscheiben (19, 26J^,ζ. B. Ringscheiben, bestehen, die von einem mit Durchbrüchen (21} versehenen Zentralrohr (20, 24) getragen sind.

10. Schallminderer nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr ein Wellrohr mit wechselndem Querschnitt ist, und daß die mit mittlerem Durchgang versehenen Scheiben an den Stellen kleinsten Querschnittes und die Vollscheiben an den Stellen größten Querschnittes des Zentralrohres angeordnet sind, so daß sich die Querwände überdecken.

11» Schallminderer nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (12, 13) sich im Wechsel von gegenüberliegenden Wandungsteilen des Mantelrohres (11> aus erstrecken und die freien Ränder der Querwände dvirch eine durchbrochene Längswand (14^ miteinander verbunden s And.

12. Schallminderer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zusammenfassung von Schallminderern kleinerer Querschnittsabmessung zu einem Bündel (Fig. 6 und 7).

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13. Schallminderer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr flexibel ist.

14. Schallminderer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände frei sind von mit der Luft in Berührung gelangenden Schallschluckstoffen.

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