DE2920278C2 - Schalldämpfungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalldämpfungseinrich· iung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs J.

Zur Schalldämpfung eines sich in einem flüssigen oder einen) gasförmigen Medium fortpflanzenden Schallfeldes ist eine Mehrfachanordnung von Hclmholtz-Resonatore« (Kulissenschalldampfer) möglich, die beispielsweise an Löcher in der Wand eines das Schallausbreitungsmedium führenden Kanals anschließen und zusätzlich mit einem akustischen Dämpfungsmaterial ausgestattet sein können. Es sind auch derartige, nach dem Prinzip der Schallabsorption wirkende Schalldämpfungseinrichtungen bekannt, bei denen der Kanalquerschnkt von mit einem porösen Schalldämpfungsmaterial gefüll ien Kulissen in Teilkanäle unterteilt wird. Für

ίο solche Absorptionsschalldämpfer gilt die Forderung (Kunze, Schmidt, Westphal: Physik und Technik der Lärmbekämpfung, Verlag G. Braun, Karlsruhe, .975, S. 157, 168/169, 410), daß die einzelnen Teilkanäle die Form eines langen und schmalen Rechtecks haben, gleiche Querschnittsgrößen haben und im übrigen so ausgelegt sind, daß nebeneinander liegende Teilkanäle lets gleiche Dämpfung aufweisen. Mit derartigen Absorptionsschalldämpfern lassen sich im praktischen Fall jedoch nur verhältnismäßig schmalbandige Frequenzspektren des Schallfeldes wirksam dämpfen und außerdem führt ihre Anwendung zu verhältnistiäSig großen erforderlichen Abmessungen der Dämpfungsstruktur.
Ferner sind Schalldämpfungseinrichtungen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bekannt (DE-PS 5 29 561), bei denen mehrere Gruppen der Gitterkörper im Kanal angeordnet sind, die aus einander kreuzenden Platten oder aus Rohren beliebigen Querschnitts bestehen und die Schallschwingungen ausgleichen sollen. Die Platten oder Rohre bestehen aus einem akustisch stumpfen Baustoff wie Kork, um eine Dämpfung der Schallwellen zu erreichen, wobei innerhalb jeder Gruppe auch einander benachbarte Rohre in in Längsrichtung unterschiedlicher Form vorhanden sein können.

Durch die Anordnung derartiger Gitterkörper in einem Ausbreilungsmedium, in welchem eine sogenannte Modenausbreitung stattfindet, können nicht nur die Grundschwingungen des Schallfeldes, sondern auch die von diesen abweichenden Schwingungsmoden höherer Ordnung gedämpft werden. Eine solche Modenausbreitung findet in am Querschnittsumr'3 geschlossenen Kanäle analog zur Wellenausbreitung elektromagnetischer Wellen in Hohlleitern insbesondere bei gasförmi-

■45 gen oder dampfförmigen Ausbreitungsmedien wegen der dort geringen Schallgeschwindigkeiten, aber auch in flüssigen Schaüaasbreifjngsmedien statt. Be: einer Modenausbreitung liegen im Ausbreitungsfeld mehrere Schwingungstypen (Schwingungsmoden) mit unterschiedlicher Frequenz und Gruppengeschwindigkeit in Richtung des Kanals vor.

Durch die Aufteilung eines Kanalabschnittes in mehrere parallel ?ur Kanalrichtung verlaufende Teilkanäle werden analog zur Wellenausbreitung elektroma· gnetischer Wellen in Hohlleitern diejenigen Schwingungsmoden des Schallfeldes, deren halbe Wellenlänge größer als die jeweils größte QuerschnittEweite der -τ·_:ΐι--_£ΐ_ :_j^ „_ \ι~ς, Fcri-fiaszur·" durch ^Λ'ν Teilkanäle hindurch gehindert. Mit anderen Worten wird aus den Schwingungsmoden des Schallfeldes ein bestimmter Teil herausgefiltert, so daß hierdurch bereits eine entsprechende Bedämpfung der Schallausbreitung des Schalifeides in dem Kanal auftritt Außerdem werden durch die Aufteilung des Kanalquerschnitts in mehrere parallel zur Kanalrichtung verlaufende Teilkanäle analog zu der Wellenausbreitung elektromagnetischer Wellen in Hohlleitern auch höhere Schwingungsmoden des Schallfeldes, die unterhalb einer von der

charakteristischen Abmessung der Teilkanäls und der akustischen Impedanz ihrer Begrenzungsflächen bestimmten Grenzfrequenz liegen, bedämpft. Die Länge der Teilkanäle ist dabei endlich. Sie entspricht vorzugsweise wenigstens einer viertel Wellenlänge 5 derjenigen Schallschwingungen mit der tiefsten Grundfrequenz im Schallfeld, die bedämpft werden solL

Wenn außerdem die durch die Gitterkörper gebildeten einander benachbarten Teilkanäle mit für die

durch die verlustbehaftete Druckübertragung gedämpft
wird.

Der erfindungsgemäße Gitterkörper hat eine begrenzte Länge, die mindestens einer viertel Wellenlänge
der sich in dem Kanal fortpflanzenden zu dämpfenden
Grundschwingung entsprechen so!L Wenngleich es
möglich ist, alle einem bestimmten Teilkanal benachbarten Teilkanäle mit für den Schallschwingungszusland
über ihre Länge hin jeweils unterschiedlichen charakte-

dies zu Interferenzen der aus dem Austrittsende der Teilkanäle austretenden Schwingungen, wodurch sich eine weitere Dämpfung analog zu derr bekannten Interferenzrohr nach Quindce ergibt.

Jedoch läßt sich die bekannie Scballdärppfungseinrichtung noch wesentlich verbessern.

Durch die Erfindung wird die * 'gäbe gelöst, eine in der im Oberbegriff des Αη^ον.Ι,ϊ'. angegebenen Art

Schwingungszustände in ihnen unterschiedlichen cha- 10 ristischen Abmessungen auszustatten, ist es auch rakteristischen Abmessungen ausgestattet sind, führt möglich, jeden Teilkanal in seiner charakteristischen

Abmessung von wenigstens einem ihm benachbarten Teilkanal verschieden zu gestalten, um die örtlichen Schalldruckdifferenzen zwischen ihnen zu erzeugen. 15 Entsprechend ist es auch möglich, nur die Zwischenwand zwischen diesen beiden Teilkanälen vollständig oder über einen Teilabschnitt hin so zu gestalten, daß eine örtliche wechselseitige Schalldruckübenragung aufgrund der örtlichen Druckunterschiede erfolgt, ausgebildete Schalldämpfer .^einrichtung zu schaffen, 20 wshrend die Zwischenwände zu anderen benachbarten mit welcher sich verhältnismäßig breitbandige Fre- Teilkanälen schalihart gestaltet sind, quenzspektren wirksam dämpfen lassen. Das Material des durchlässigen T. >s der Zwischen-

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im wände kann beispielsweise ein Lochmate^r>al oder ein in kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. sonstiger Weise poröses Material sein. Die freie

Durch die Erfindung wird für die Wirksamkeit der 25 Lochfläche bzw. Porenfläche pro Flächeneinheit der Schalldämpfungseinrichtung zusätzlich zu den oben Zwischenwand liegt dabei vorzugsweise im Bereich bis erläuterten Schalldämpfungsmechanismen das Vorhan- 0,1. We-.ngleich es gegenwärtig bevorzugt wird, die densein der durch die unterschiedlichen charakteristi- durchlässige Zwischenwand über ihre gesamte Fläche sehen Abmessungen einander benachbarter Teilkanäle hin im wesentlichen gleichmäßig durchlässig zu zwischen normal zu ihrer Längsrichtung nebeneinander 30 gestalten, ist es zur Anpassung an spezielle Schwinliegenden Stellen in ihnen entstehenden örtlichen gungszustände in den Teilkanälen zur Erzielung Schalldruckdifferenzen zur Erzielung einer zusätzIicheT spezieller Dämpfungscharakterisiika auch möglich. Dämpfung ausgenutzt, indem diese örtlichen Schall- durchlässige Wandabschnitte mit undurchlässigen drjckdifferen'en über die Gesamtlänge oder wenig- Wandabschnitten oder solchen mit unterschiedlicher stens eine Teillänge der einander benachbarten 35 Durchlässigkeit abzuwechseln.

Teilkanäle hin durch eine örtliche Schalldruckübertra- Auch durch die Wahl der Querschnittsform der

gung aus dem einen in den anderen Teilkanal örtlich Teilkanäle läßt sich eine Anpassung an die sich im Kanal wenigstens teilweise ausgeglichen werden. Außerdem fortpflanzenden Schwingungstypen des Schallfeldes ist durch die Erfindung dafür gesorgt, daß die örtliche und/oder diejenigen Schwingungstypen. di^r in den Schalldruckübertragung aus dem einen Teilkanal in den 40 Teilkanälen vorliegen sollen, zur Steig· jnj der benachbarten Teilkanal dadurch, daß das Ausbreitungs- Dämpfungswirkung oder Verlagerung oder Ausbreimedium aufgrund der örtlichen Schallunterschiede üing des Dämpfungsspektrums erreichen. Die Teilkanädurch das Schalldämpfungsmaterial in der Zwischen- Ie können daher einen runden Querschnitt oder einen wand zwischen diesen Teilkanälen getrieben wird, durch eckigen Querschnitt haben, wobei letzterer gegenwärtig Reibungsverluste stark verlustbehaftet erfolgt. Dadurch 45 bevorzugt wird. Die jeweilige spezielle Querschnittswird ein entsprechender Teil der Geschwindigkeits- form richtet sich i. a. nach dem Querschnitt des energie des in den Teilkanälen schwingenden Ausbreitungsmediums absorbiert und deshalb eine zusätzliche
Dämpfung der Schallschwingungen in den Teilkanälen

erreicht. Es wird angenommen, daß besonders diese Art 50 ebenfalls rechteckig sein. Ist der Kanalquerschnitt der Schwingungsbedämpfung die Ursache für die durch hingegen kreisrund, erscheint es vorteilhaft, den die Erfindung erzielbaren hohen Dämpfungseffekte
über ein breitbandiges Frequenzspektrum des Schallfeldes hin sind. In einem Vergleichsversuch konnten im
einfachsten FaM bereits Dämpfungswerte von 6 dB über 55 Teilkaüäle mittels i. a. konzentrisch zur Kanalachse einen Frequenzbe-eich von 1 bis 1OkHz erzielt werden. verlaufenden Rohren weiter unterteilt werden.

Durch die verlustbehaftete örtliche Druckübertra- Als für einander benachbarte Teilkanäle i'ntersch.ed-

gung aus dem einen ir den anderen Teilkanal werden liehe charakteristische Abmessung zur Erzielung über nicht nur die sich in der Längsrichtung der Teilkanäle ihre Länge hin unterschiedlicher Schwingungszustände ausbreitenden Grundmoden dissipativ bedämpft, son- 60 in ihnen könner unterschiedlich große Querschnittsweidern auch die höheren, sich in Längsrichtung der
Teilkanäle mit geringerer Gruppengeschwindigkeit als
der Schallgeschwindigkeit in ihnen ausbreitenden
Schwingungstypen des Ausbreitungsfeldes im Teilkanal

Hauptkanals zur Erzielung eines möglichst einfach gestalteten Gitterkörpers. Wenn der Kanalauerschnitt rechteckig ist, kann der Querschnitt der Teilkanäle

Gitterkörper aus radialen Zwischenwänden zu gestalten, so daß der Querschnitt der Teilkanäle entsprechend k. eissegmentförmig ist Gegebenenfalls können solche

ten, Querschnittsflächen und/oder akustische Wandimpedanzen angewendet werden. Auch entsprechend unterschiedliche Querschnittsformen sind möglich. Bevorzugt ist die unterschiedliche charakteristische

gedämpft, weil solche höheren Moden im allgemeinen 65 Abmessung benachbarter Teilkanäle deren Länge, so

eine normai zur Zwischenwand zwischen den benachbarten Teilkanäten verlaufende Komponente de/ Schallschnelle haben und diese Komponente daher

daß die in ihnen aufgrund der Impedanzsprünge an ihren beiden offenen Enden entstehenden stehenden Wellen entsprechend unterschiedliche Wellenlängen

haben, so daß entsprechend die Druckverteilung Ober die Länge dss einen Teilkanales hin unterschiedlich zu der über die Länge des anderen Teükanales hin ist und dadurch die örtlichen Druckdifferenzen zwischen ihnen auftreten. Hierbei ist somit der Gillerkörper an wenigstens einer seiner Stirnseiten, an denen die Teilkanäle enden, so gestaltet, daß die Mündungen einander benachbarter Kanäle dort in axialem Abstand voneinander (gemessen parade! zur Karlairichtung) angeordnet sind. Eine solche Stirnseite des GHterkörper? kann ays mehreren normal zur Kanatrichiung verlaufenden, axial gegeneir.an'Jer versetzten Umrißftächenabschnitten gestaltet sein. Es ist jedoch auch möglich, diese Stirnseite kegelmantelförmig oder pyiamidenmantelförmig oder in anderer Geometrie schräg zur Kanalrichtung angestellt auszubilden. Bevorzugt verläuft sie in einer Ebene, die schräg zur Kanalrichtung angestellt ist. Insbesondere bei großen Verhältnissen zwischen dem Kanalquerschnitt und der Wellenlänge der zu dämpfenden Wellen kann es zweckmäßig sein, diese Stirnseite aus in der Seitenansicht etwa zickzackförmig verlaufenden Fiächenabschniiten zu gestalten, die jeweils schräg zur Kanalrichtung angestellt sind und sich jeweils über die Mündungen mehrerer einander benachbarter Teilkanäle hin ers.recken.

Gegebenenfalls lassen sich die Druckunterschiede in einander benachbarten Teilkanälen auch dadurch erreichen, daß diese bei gleichen Abmessungen gegenseitig axial versetzt sind und daher die Schwingungszustände in ihnen entsprechend gegeneinander phasenverschoben sind.

Die Wirksamkeit der Schalldämpfungseinrichtung hat sich in Versuchen in einem Gebläsekanal mit und ohne Strömung des Ausbreitungsmediums erwiesen. Wenn die Schalldämpfungseinrichtung in Kanälen eingesetzt wird, die ein strömendes Ausbreitungsmedium führen und einen Krümmer enthalten, ist ein Gitterkörper vorzugsweise in diesem Krümmer angeordnet, weil er dadurch gleichzeitig zur widersiandsarmen Strömungsumlenkung ausgenutzt werden kann. Dieser Gitterkörper verläuft dann mit seinen Teilkanälen entsprechend der Krümmung des Krümmers gekrümmt, d.i. sie verlaufen im einfachsten Fall konzentrisch zueinander und zu dem Kanalkrümmer. Aber auch die aerodynamisch optimierten Umlenkungsgitter lassen sich anwen-' den. Entsprechend lassen sich erfindungsgemäße Gitterkörper zusätzlich hervorragend auch an sonstigen Querschnittsveränderungen des Kanals, z.B. am Ein- und Austritt von Querschnittsverengungert oder dergleichen zur widerstandsannen Strömungsumlenkung ausnutzen.

Für die Anwendung in einem nicht strömenden AusbreitunEsmedium können die Begrenzungsflächen det Teilfcsnale rauh sein, so daß sich entsprechend zusätzliche Reibungsverluste zur Dämpfung der sich in ihnen ausbreitenden Schallschwingungen ergeben. Wenn hingegen der Gitterkörper in einem strömenden Medium eingesetzt wird, sind die Teilkanäle in ihrem Verlauf und ihre Begrenzungsflächen der Teilkanäle vorzugsweise möglichst aerodynamisch optimiert, damit sich insgesamt geringe Strömungsverluste ergeben sowie auch die am Gitterkörper entstehenden Strömungsgeräusche möglichst gering sind.

In bevorzugter Ausgestaltung sind mehrere Gitterkörper in Kanalrichtung im gegenseitigen Absland voneinander angeordnet, wobei diese Gitterkörper Identisch oder voneinander verschieden gestaltet sein können. In Versuchen hat sich gezeigt, daß sich die erzielbaren Dämpfungswerte bei einer Mehrfachanordnung erfindungsgemäß gestalteter Gitterkörper im wesentlichen additiv verhalten, d.i. die mit jedem einzelnen Gitterkörper erzielbaren Dämpfungswerte in dB addieren sich bei ihrer Hintereinanderschaltung längs des Kanals, und zwar im wesentlichen unabhängig von den jeweiligen Abständen zwischen ihnen, solange diese nur die Größenordnung eines einzelnen Gitter-

körpers nicht unterschreiten. Dieses additive Verhalten mehrerer im Abstand voneinander angeordneter Gitterkörper bedeutet eine entsprechende Vervielfachung der Lautstärkeminderung. Im übrigen zeigt dieses additive Verhalten auch, daß nicht nur die höheren

is Schwingungstypen des sich im Kanal fortpflanzenden Schallfeldes, sondern auch dessen Grundschwingung im Wirkungsbereich des Giuerkörpers gedämpft wird.

Wenn die Abstände zwischen hiniereinandergeschalteten Gitlerkörpern in der Größenordnung von dem ein- bis fünffachen der : änge eines Gitterkörpers betragen, können für die aufeinanderfolgenden Gitterkörper Resonanzkoppelungen entstehen, durch welche die interterenzsituation im freien Raum zwischen den Gitterkörpern und dadurch auch das erzielte Dämpfungsspektrum beeinflußt wird. Wenn Gitterkörper verwendet werden, deren eine Stirnfläche schräg zur Kanalrichtung verläuft, während die andere normal zur Kanalrichtung sich erstreckt, werden im allgemeinen höhere D-mpfungswerte erreicht, wenn von den einander zugewendeten S<'^rnflächen der Gitterkörper wenigstens eine schräg zur Kanalrichtung verläuft. Es läßt sich somit die erztelbare Dämpfung durch Wahl der Längsschnittsform des zwischen den aufeinanderfolgenden Gitterkörpern gebildeten Resonanzraumes verändem. Wenn die sich aufgrund der akustischen Impedanzsprünge an den einander zugewendeten Stirnflächen der Gilterkörper im Raum zwischen ihnen bildenden stehenden Wellen unterschiedliche Wellenlängen haben, können ihre zur Dämpfung beitragenden gegenseitigen Interferenzen sich verstärken. Bevorzugt werden daher die Gitterkörper derart im Kanal hintereinander angeordnet, daß die Längsabmessungen des Raumes zwischen ihnen sich in Richtung normal zur Kanallängsrichtung verändern. Es wird daher vorgezogen, daß von den einander zugewendeten Stirnflächen der Gitterkörper nur eine schräg zur Kanalrichtung verläuft, während die andere vorzugsweise normal zur Kanalrichtung verläuft.

Im übrigen kann man durch die Auswahl des mittlere^

so freien Abstandes zwischen den Gitterkörpern insbesoiiß dere auch den Dämpfungsbereich für das Freo"enz->^ Spektrum des sich fortpflanzenden Schallfeldes zu anderen Frequenzen hin verlagern und insbesondere auch verbreitern. Es hat sich gezeigt, daß vor allem auch an unteren Bereich des Frequenzspektrums des Schallfeldes liegende Schallschwingungen, die im allgemeinen nicht ohne großen Aufwand gedämpft werden können, gedämpft werden, wenn der freie Abstand zwischen den Gitterkörpern größenordnungsmäßig einer viertel oder halben Wellenlänge einer solchen Schallschwingung im unteren Bereich des Frequenzspektram des Schallfeldes entspricht Das Dämpfungsoptimum für einen speziellen Anwendungsfall kann man durch verhältnismäßig einfache Versuche herausfinden, in denen der freie Abstand zwischen einander folgenden Gitterkörpern bis zum Auftreten des Optimums verändert wird.
Zusammenfassend wird somit eine verhältnismäßig

breitbandige Dämpfung mit vergleichsweise einfachen Mitteln und geringem Bauaufwand erreicht. Die Anordnung läßt sich zur Schalldämpfung in einem ruhenden Ausbreitungsmedium wie insbesondere auch in einem strömenden Ausbreitungsmedium, z. B. in einem Gebläseka,ial, einsetzen. Für strömende Ausbreitungsmedien wird der zusätzliche Vorteil erzielt, daß ein erfindungsgemäßer Gitterkörper auch zur widerstandsarmen Strömungsumlenkung und Turbulenzminderü':i_ und Ausbildung bestimmter Strömungsprofile eingesetzt v/erden kann. Im übrigen können Giiterkörper auch zur örtlichen mechanischen Versteifung einer Kanalstruklur beitragen.

Die Erfindung wird anhand von beispielhaften Ausführungsformen, die scbematisch aus der Zeichnung ersichtlich sind, sowie eines Beispiels erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Kanalabschnitt mit einem in diesen eingesetzten Gitterkörper aus Filzmaterial.

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung des Gilterkörpers aus F i g. 1 und

Fig.3 einen Längsschnitt eines einen Krümmer enthaltenden Kanalabschnittes mit mehreren in diesen eingesetzten Gitterkörpern.

Der Gitterkörper 2 aus den F i g. 1 und 2 besteht aus einander senkrecht kreuzenden Filzplatten, durch weiche der freie Querschnitt des Kanals 1 in insgesamt 9 Teilkanäle 3 untereinander gleichen Querschnitts aufgeteilt wird, wobei jeweils drei Teilkanäle 3 in einer Reihe übereinander bzw. nebeneinander parallel zur Längsrichtung des Kanals 1 verlaufen. Von den den G^:tterkörper 2 aufbauenden Filzplatten werden die Zwischenwände 4 gebildet, durch weiche die einander benachbarten Teilkanäle 3 voneinander getrennt werden. Der G<*samtquerschnilt des Gitterkörpers 2 ist wie der freie Querschnitt des betrachteten Kanals 1 rechteckig. Im Längsschnitt hat der Gitterkörper 2 Trapezform, wobei die parallelen Trapezseiten parallel zur Richtung des Kanals 1 verlaufen, eine schräg zur Kanalrichtung verlaufende Trapezseite in der Ebene der einen somit ebenfalls schräg zur Kanalrichtung verlaufenden Stirnfläche 5 des Gitterkörpers 2 liegt und die vierte Trapezseile normal zur Längsrichtung des Kanals 1 verläuft und in der Ebene der anderen Stirnfläche 6 des Gitterkörpers 2 liegt

Die in Kanallängsrichtung gemessene mittlere Länge des Gitterkörpers 2 liegt mindestens und vorzugs'weise im Bereich einer viertel Wellenlänge der Grundwelle des sich in dem Ausbreitungsmedium, welches in dem Kanal 1 enthalten ist, fortpflanzenden Schallfeldes. Bekanntlich gibt es für die Ausbreitung von Schallwellen in einem Kanal eine Grenzfrequenz, die vom Kanalquerschnitt und dessen akustischen Wandimpedanz abhängig ist und unterhalb welcher eine Dämpfung der Schwingungszustände des sich fortpflanzenden Schallfeldes auftritt Entsprechend ist auch für die von dem Gitterkörper 2 gebildeten Teilkanäle 3 eine solche Grenzfrequenz vorhanden, so daß durch die Unterteilung des Kanalquerschnittes in mehrere Teilkanäle eine Bedämpfung derjenigen Schwingungstypen erreicht wird, deren Frequenz oberhalb der Grenzfrequenz des Kanals 1 und unterhalb der Grenzfrequenz der Teilkanäle 3 liegt

Durch die oben beschriebene Gestaltung des Längsschnittes des Gitterkörpers 2 haben übereinander verlaufende, einander benachbarte Teilkanäle 3 unterschiedliche Längen, die für den Schwingungszustand in den Teflkanälen 3 charakteristisch sind. Durch die Impedanzsprünge an den offenen Enden der Teilkanäle 3 entstehen in diesen stehende Grundwellen mit entsprechend den unterschiedlichen Längen der Teilkanäle 3 unterschiedlicher Wellenlänge. Diesen Grundwellen sind Schwingungstypen (Moden) höherer Frequenzen überlagert, wobei sich diese Schwingungstypen im allgemeinen mit kleinerer Gruppengeschwindigkeit als der Schallgeschwindigkeit in Längsrichtung der Teilkanäle 3 ausbreiten,

ίο Durch die aufgrund der unterschiedlichen Längen benachbarter Teilkanäle 3 unterschiedlichen Schwingungszuständen in den Teilkanälen 3 kommt es auf der Austrittsseite des Gitterkörpers 2 hinter diesem zu Schwingungsinterferenzen, durch welche ebenfalls eine Bedämpfung des sich fortpflanzenden Schallfeldes auftreten kann. Zusätzlich aber führen die unterschiedlichen Schwingungszustände in einander benachbarten Teilkanälen 3 zu örtlichen Schalldruckdifferenzen über die Länge der benachbarten Teilkanäle 3 unterschiedlieher Längen hin. EVa die Zwischenwände 4 aus einem für das Ausbreitungsmedium im Kanal durchlässigen Filzmaterial bestehen, wird durch die örtlichen Druckdifferenzen das Ausbreitungsmedium örtlich durch die jeweilige Zwischenwand 4 gedruckt, so daß es aus dem einen Teilkanal in den anderen benachbarten Teilkanal überströmt. Dadurch werden die örtlichen Druckdifferenzen wenigstens teilweise ausgeglichen. Außerdem wird die Geschwindigkeit des überströmenden Ausbreitungsmediums in dem Dämpiungsmaterial der Zwi-

schenwand 4 durch Reibung verringert, so daß ein Teil der Schwingungsenergie der sich in den Teilkanälen 3 fortpflanzenden Schallschwingungen in den Teilwänden 4 absorbiert wird. Dieser Dämpfungsvorgang aufgrund des Überströmens des Ausbreitungsmediums aus dem einen in den anderen Teilkanal wird für die sich in ihnen fortpflanzenden höheren Schwingungsmoden dadurch begünstigt, daß diese bei komplexer Wandimpedanz im allgemeinen eine wandnormale Komponente der Schallwelle haben. Durch diese Absorption eines Teils der Geschwindigkeitsenergie der sich in den Teilkanälen 3 ausbreitenden Schwingungstypen ergibt sich eine zusätzliche starke Dämpfung über einen verhältnisinäßig breiten Frequenzbereich hin.

F i g. 3 zeigt beispielsweise eine Mehrfachanordnung von Gitlerkörpern 2 der zu den F i g. 1 und 2 beschriebenen Art in einem Kanal 1, welcher einen Krümmer 7 enthält Ein in Anpassung an den Verlauf des Krümmers 7 im Längsschnitt als Winkelsegment ausgebildeter Gitterkörper 2 ist in dem Krümmer 7 angeordnet Die Stirnflächen dieses Gitterkörpers 2 schneiden einander bei dieser Ausführungsform im Krümmungsmittelpunkt des Krümmers 7 und seine Teilkanäle 3 verlaufen konzentrisch zu diesem Krümmungsmittelpunkt Dieser Gitlerkörper 2 wirkt für ein im Kanal 1 strömendes Medium zusätzlich als Leiteinrichtung, durch weiche der Strömungswiderstand des Krümmers 7 reduziert wird.

Vor und hinter dem Krümmer 7 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzliche Gitterkörper 2 im Abstand voneinander angeordnet Durch eine solche Mehrfachanordnung von Gitterkörpern 2, die längs des Kanals 1 im Abstand voneinander verteilt angeordnet sind, läßt sich eine Summierung der Dämpfungswerte jedes einzelnen Gitterkörpers 2 erreichen.

Die beiden links in Fig. 3 im Abstand voneinander angeordneten Gitterkörper 2 entsprechen in ihrer Gestaltung dem aus den Fig. 1 und'2 und sind derart angeordnet, daß die schräge Stirnfläche 5 des einen

Gitterkörpers der zur Kanalrichtung normalen Stirnflä che 6 des anderen Gitterkörpers zugewendet ist. Dadurch werden die zur Schalldämpfung beitragenden Interferenzerscheinungen im Raum zwischen diesen beiden Gitterkörpern 2 im allgemeinen verstärkt und auch Schwingungen im unteren Bereich des Frequenzspektrums des sich fortpflanzenden Schailfcldes merklich gedämpft, wenn der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Gitterkörpern 2 größenordnungsmäßig im Bereich einer viertel oder halben Wellenlänge dieser Schwingung geringer Frequenz liegt.

Für durchströmte Kanäle 1 können sich in Anwendungsfällen, bei denen Schall und Strömung die gleiche Ausbreitungsrichtung haben, oberhalb einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit Minderungen der Dämpfungswerte ergeben. Hingegen wird für solche Anwendungsfälle, bei denen die Fortpflanzungsrichtung von Schall und Strömung entgegengesetzt verlaufen, im Vergleich mit einem nicht durchströmten Kanal eine Verbesserung der Schalldämpfungswirkung im Bereich höherer Strömungsgeschwindigkeiten erwartet.

Beispiel

In einen Gebläsekanal rechteckigen Querschnitts mit Wänden aus Asbestzementmaterial und mit einem freien Querschnitt von 200 · 140 mm wurde

Gitterkörper aus Nylonfilzmaterial gemäß Fig. 1 eingesetzt, durch welche der Kanalquerschnitt in zwanzig querschnittsgleiche Teilkanäle unterteilt wurde, von denen je vier nebeneinander und je fünf übereinander verliefen. Der GiUerkörper war gemäß Fig. 1 im Längsschnitt trapezförmig. Die kurze Grundseite des Trapezes hatte eine Länge von 150 mm, während die lange Grundseite eine Länge von 250 mm hatte. Die Dicke der Zwischenwände 4 betrug 3,5 mm.

Unter den Versuchsbedingungen konnten Dämpfüngswerte von 6 dB über einen Frequenzbereich von 1 bis 1OkHz erreicht werden. Diese Dämpfungswerte lagen etwa doppelt so hoch wie bei einem Vergleichsgitterkörper, der anstatt aus Filz aus einem Blech mit einer Wandstärke von 1 mm war.

Bei einer Mehrfachanordnung von Gitterkörpern 2 aus Filzmaierial, bei denen drei Gitterkörper 2 verwendet wurden, von denen einer in einem Kanalkrümmer 7 gemäß Fi g. 3 angeordnet war und je einer der beiden anderen im Abstand vor und hinter dem Krümmer in den Kanal 1 eingesetzt war, konnte die Breite des gedämpften Frequenzbandes nach unten und oben auf einen Dämpfungsbereich von 400 Hz bis 20 kHz erweitert werden. Es wurden im Bereich von 7 kHz maximale Dämpfüngswerte von bis zu 26 dB erzielt, gegenüber Dämpfungswerten mit Gitlerkcrpern aus Blech von typisch 6 bis 10 dB.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

H -W-

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schalldämpfungseinrichtung zur Dämpfung eines sich in einem flüssigen oder insbesondere gasförmigen Ausbreitungsmedium in einem am Querschnittsumriß geschlossenen Kanal fortpflanzenden Schallfeldes, mit mindestens einem den freien Kanalquerschnhi über einen Kanalabschnitt begrenzter Länge hin in Art eines Strömungsgleichrichters in eine Mehrzahl von beidendig offenen, in Richtung des Kanalabschnittes verlaufenden Teillcanälen größerer Länge als Weite unterteilenden gekreuzten Zwischenwänden, wobei wenigstens eine Teilanzahl einander benachbarter Teilkanäk in ihren für den Schallschwingungszustand in ihnen charakteristischen Abmessungen unterschiedlich sind und die diese benachbarten Teilkanäle unterschiedlicher charakteristischer Abmessungen voneinander trennenden Zwischenwänden wenigstens über eine Teillänge hin ein Schalldämpfungsmaterial enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der das SchaHdänipfungsmaterial enthaltende Teil der Zwischenwände (4) zusammen mit dem Sch dämpfungsmaterial für das Ausbreitungsmedium durchlässig und derart ausgeführt ist, daß die Schalldruckdifferenzen, die aufgrund der unterschiedlichen charakteristischen Abmessungen :inander benachbarter Teilkanäle (3) zwischen diesen über ihre Länge hin örtlich vorhanden sind, durch ein von dem Schalldämpfungsmaterial bedampftes örtliches Oberströmen des Ausbreitungsmediums aus dem einen Teilkanal in den benachbarten anderen Teilkanal ν °nigstens teilweise gegenseitig ausgieichbar sind.

2. Schalldämpfungseinrichtun" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Teilkanäle (3) bei gleichem Querschnitt unterschiedlich lang sind.

3. Schalldämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (5) der beiden Stirnflächen (5, 6) des Gitterkörpers (2). an denen die Teilkanäle (3) enden, schräg zur Kanalrichtung verläuft.

4. Schalldämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterkörper (2) in einem Krümmer (7) des Kanals (i) angeordnet ist

5. Schalldämpfungseinrichtung nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gitterkörper (2) mit Abstand zueinander im Kanal angeordnet sind und von den einander zugewendeten Stirnflächen (5, 6) der Gitterkörper (2) eine (5) schräg zur Kar.alrichtur.g verläuft.

6. Schalldämpfungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abstand zwischen den Gitterkörpern (2) größenordnungsmäßig einer viertel oder halben Wellenlänge einer 2>cnaiT5Cnwmgijng im unteren uu iiin oca

spektrums des Schallfeldes entspricht.