DE2938186A1 - Sound absorbing element for acoustic chamber - is tapered block of absorbent layers with rear slot and enclosed by mesh layer - Google Patents

Sound absorbing element for acoustic chamber - is tapered block of absorbent layers with rear slot and enclosed by mesh layer

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Abstract

The sound absorbing element for an acoustic chamber is made from a porous material and is wedge shaped. It has a rectangular end and a long pointed tip. A V shaped slot (4) extends inwards from the rectangular end face (3) for a little more than the length of the rectangular part. The whole is mounted a short distance (5) from a vertical wall (6). The whole is symmetrical, the slot being along the axis of symmetry.. The element is for a chamber in which all sound wave reflection is eliminated. The shape of the element increases the sound absorption to a higher degree.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber, insbesondere für reflexionsarme Räume, der konisch ausgebildet und in einem Abstand zu einer Raumwand anbringbar ist.The invention relates to a sound absorber, in particular for an anechoic one Rooms that are conical and attachable at a distance from a room wall is.

Um Richtcharakteristiken von Schallquellen aufzunehmen oder um Schallwandler und Schallmessgeräte zu überprüfen und zu eichen, werden Untersuchungen in reflexionsarmen Schallmessräumen durchgeführt, die eine Schallausbreitung wie in einem Freifeld ohne Beeinflussung durch Reflexion zulassen. Zur Verhinderung der Reflexion sind derartige Räume mit schallschluckenden Materialien ausgekleidet, die üblicherweise eine stark gegliederte Oberflächenstruktur aufweisen. Hierfür eignen sich besonders konisch ausgebildete Absorberelemente, d.h. Elemente, deren Querschnitt in Richtung auf die Raumwand zunimmt. Diese bekannten Absorber sind keilförmig und entweder symmetrisch ausgebildet, wobei ihre beiden kovergierenden Flächen den gleichen Neigungswinkel mit der Basisfläche besitzen (3E-PS 809 599) oder aber keilförmig und asymmetrisch ausgebildet, wobei nur eine Keilfläche des Absorberelements geneigt verlällft, während der andere einen rechten Winkel mit der Basisfläche bildet (DE-PS 25 02 846). Durch die Zickzack-Form der Oberfläche, die bei einer Anordnung mehrerer dieser keilförmigen Absorber entsteht, ergibt sich ein kontinuierlicher Übergang von der Luft in das Schallschluckmaterial, da eine bevorzugte Ebene für die Reflexion nicht mehr vorhanden ist.To record directional characteristics of sound sources or to use sound transducers and to check and calibrate sound measuring devices are examinations in anechoic Sound measurement rooms carried out, the sound propagation as in a free field allow without being influenced by reflection. To prevent reflection are such rooms are lined with sound-absorbing materials, which are usually have a highly structured surface structure. They are particularly suitable for this conical absorber elements, i.e. elements with a cross-section in the direction increases on the room wall. These known absorbers are wedge-shaped and either symmetrically formed, with their two converging surfaces the same angle of inclination with the base surface (3E-PS 809 599) or wedge-shaped and asymmetrical formed, with only one wedge surface of the absorber element sloping while the other forms a right angle with the base surface (DE-PS 25 02 846). By the zigzag shape of the surface, which is wedge-shaped when several of these are arranged When the absorber is created, there is a continuous transition from the air to the Sound-absorbing material, as a preferred plane for reflection no longer exists is.

Eine Verbesserung der Absorptionsfähigkeit von keilförmigen Absorbern kann dadurch erreicht werden, dass man diese in einem bestimmten Abstand von einer Raumwand derart anordnet, dass jeweils zwischen benachbarten Absorberkeilen Schlitze freibleiben (DE-PS 878 731), wodurch sogenannte Helmholtz-Resonatoren geschaffen werden, die durch den Luftraum hinter den Absorberkeilen und durch die schlitzförmigen Hälse gebildet sind. Durch die Kombination dieser Keile mit den Resonatoren ist es möglich, untere Grenzfrequenzen von f = 100 Hz und 0 darunter zu erreichen, wobei die Länge der Gesamtanordnung (Keillänge einschliesslich Resonatordurchmesser) nur etwa 3/4 beträgt.An improvement in the absorption capacity of wedge-shaped absorbers can be achieved by placing them at a certain distance from a The room wall is arranged in such a way that there are slots between adjacent absorber wedges remain free (DE-PS 878 731), whereby so-called Helmholtz resonators be created through the air space behind the absorber wedges and through the slit-shaped necks are formed. By combining these wedges with the It is possible for resonators to set lower limit frequencies of f = 100 Hz and 0 below that to achieve, whereby the length of the overall arrangement (wedge length including resonator diameter) is only about 3/4.

Diese untere Grenzfrequenz f0 wird durch die Grösse des Schallreflexionsfaktors r der Raumbegrenzungsflächen bestimmt und liegt bei einem Wert von r=0,1, d.h., dass die Schalldruckamplitude der reflektierten Welle ein Zehntel der Amplitude der einfallenden Welle entspricht.This lower limit frequency f0 is determined by the size of the sound reflection factor r of the room delimitation areas and has a value of r = 0.1, i.e., that the sound pressure amplitude of the reflected wave is one tenth of the amplitude corresponds to the incident wave.

Dieser Wert von r = 0,1 entspricht einem Schallabsorptionsgrad von 99% der auftreffenden Schallenergie in einem möglichst breiten Frequenzbereich und über alle Einfallswinkel.This value of r = 0.1 corresponds to a sound absorption coefficient of 99% of the incident sound energy in the widest possible frequency range and across all angles of incidence.

Unterhalb dieser unteren Grenzfrequenz f0 steigt der Schallreflexionsfaktor r über 0,1 an, wobei der Schallabsorptionsgrad entsprechend unter 0,99 sinkt. Für alle höheren Frequenzen ist die 0,1-Bedingung meist erfüllt, wenn ein geeignetes poröses Material verwendet wird.The sound reflection factor increases below this lower limit frequency f0 r above 0.1, with the sound absorption coefficient correspondingly falling below 0.99. For For all higher frequencies the 0.1 condition is mostly met if a suitable one porous material is used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schallabsorber, insbesondere für reflexionsarme Räume zu schaffen, dessen Einbautiefe gegenüber der Kombination einer Keilanordnung mit dahinter angebrachten Resonatoren geringer ist bzw. dessen untere Grenzfrequenz bei vorgegebener Einbautiefe der absorbierenden Schicht so tief wie möglich liegt. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die akustische Güte des Schallabsorbers auch bei Anderung des Strömungswiderstandes des porösen Materials aufrecht zu erhalten und gleichzeitig Material bei der Herstellung des Absorbers einzusparen.The invention is based on the object of a sound absorber, in particular for anechoic rooms, its installation depth compared to the combination a wedge arrangement with resonators attached behind it is lower or its lower limit frequency for a given installation depth of the absorbent layer as follows as deep as possible. Furthermore, the invention is based on the object Acoustic quality of the sound absorber even when the flow resistance changes of the porous material and at the same time material in the manufacture of the absorber.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Bereich der E - sflacle des Absorbers mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist, deren lichter Querschnitt zum Innern des Absorbers hin abnimmt.According to the invention this is achieved in that in the area of the E - sflacle of the absorber at least one Recess is provided, whose clear cross-section decreases towards the interior of the absorber.

Bestimmt man den Frequenzgang bzw. den Reflexionsfaktor r nach DIN 52 215 im Kundtschen Rohr, so erhält man für den erfindungsgemässen Schallabsorber eine untere Grenzfrequenz, die kleiner ist als die untere Grenzfrequenz des Absorbers, der in seiner Basisfläche keine Ausnehmung aufweist. Ferner können Raumgewichtsschwankungen von grössenordnungsmässig + 10% bei gleichbleibender Einbautiefe aufgefangen werden, so dass die für ein Nenn-Raumgewicht ermittelte Grenzfrequenz auch bei Raumgewichtstoleranzen erhalten bleibt. One determines the frequency response or the reflection factor r according to DIN 52 215 in Kundt's tube is obtained for the sound absorber according to the invention a lower cut-off frequency that is smaller than the lower cut-off frequency of the absorber, which has no recess in its base surface. Furthermore, there can be fluctuations in weight of the order of magnitude of + 10% with the same installation depth, so that the cut-off frequency determined for a nominal volume weight even with volume weight tolerances preserved.

Für die Ausnehmung in der Basisfläche des Schallabsorbers können verschiedene Querschnittsformen gewählt werden, sofern die in dem Anspruch 1 angegebene Bedingung erfüllt bleibt, nämlich dass der lichte Querschnitt der Ausnehmung zum Innern des Absorbers hin abnimmt. Flächenmässig kann die Ausnehmung bezogen auf die Basisfläche beispielsweise die Form eines Vielecks besitzen. Vorzugsweise besitzt die Ausnehmung die flächenmässige Form eines Dreiecks, Rechtecks oder Trapezes. For the recess in the base area of the sound absorber you can different cross-sectional shapes can be selected, provided that specified in claim 1 Condition remains fulfilled, namely that the clear cross section of the recess for Decreases inside the absorber. In terms of area, the recess can be based on the base area, for example, have the shape of a polygon. Preferably owns the recess the areal shape of a triangle, rectangle or trapezoid.

Eine rechteckige Grundform kann die Basisfläche, die beispielsweise ein Quadrat oder ein Rechteck grösserer Fläche ist, vollständig durchsetzen, d.h., dass die kürzeren Seitenlinien der rechteckigen Querschnittsfläche des Schallabsorbers mit zwei Seitenlinien der Basisfläche zusammenfallen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn von der Basisfläche her ein Keil mit rechteckiger Grundfläche derart eingeschnitten wird, dass man einen durchgehenden Schlitz erhält. Sofern ein symmetrischer Keil in den Absorber eingeschnitten wird, ergibt sich zugleich ein linearer Anstieg der beiden Seitenflächen der Ausnehmung.A rectangular basic shape can be the base area, for example is a square or a rectangle of larger area, enforce completely, i.e., that the shorter side lines of the rectangular cross-sectional area of the sound absorber coincide with two side lines of the base surface. This is for example the Case when, from the base area, a wedge with a rectangular base area is of this type is cut so that a continuous slot is obtained. Unless a symmetrical one If a wedge is cut into the absorber, there is also a linear rise of the two side surfaces of the recess.

Ein nicht linearer Anstieg ergibt sich bei Ausnehmungsformen, die sich spitzförmig verjüngen, d.h. bei pyramiden-, kegel- oder kugelförmiger Gestaltung. Daneben sind noch Mischformen denkbar, bei denen die Verjüngung stufenförmig erfolgt oder eine Kombination von Keil und abgerundeter Kante vorliegt.A non-linear increase results in recess shapes that taper to a point, i.e. with a pyramidal, conical or spherical design. In addition, mixed forms are also conceivable in which the tapering takes place in steps or there is a combination of a wedge and a rounded edge.

Die Ausnehmungen können entweder nachträglich in einen bereits gefertigten Schallabsorber eingeschnitten oder eingestanzt werden oder aber durch Verwendung entsprechend ausgebildeter Formen bereits von vornherein im Schallabsorber vorgesehen sein. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Schallabsorber mit einem Schaft versehen sind, wie sie beispielsweise für Anordnungen mit Helmholtz-Resonatoren verwendet werden, oder lediglich eine Keil-oder Pyramidenform aufweisen. Die Fläche der Ausnehmung in der Basisfläche des Schallabsorbers kann in einem weiten Bereich variieren, beispielsweise können sämtliche Kanten der Ausnehmung mit den Seitenlinien der Grundfläche zusammenfallen. Vorzugsweise beträgt die Fläche der Ausnehmung die Hälfte bis ein Viertel der Basisfläche.The recesses can either be retrofitted into an already manufactured one Sound absorbers are cut or punched in or through use appropriately designed forms are already provided in the sound absorber from the outset be. It does not matter whether the sound absorber has a shaft are as used, for example, for arrangements with Helmholtz resonators or just have a wedge or pyramid shape. The area of the recess in the base area of the sound absorber can vary within a wide range, for example all edges of the recess can coincide with the side lines of the base. The area of the recess is preferably half to a quarter of the base area.

Die Tiefe der Ausnehmung, die von der Basisfläche bis zum Scheitel der Ausnehmung reicht, kann ebenfalls in einem weiten Bereich variieren; sie kann sich beispielsweise bis fast zur Spitze des Schallabsorbers erstrecken.The depth of the recess, from the base to the vertex the recess is sufficient, can also vary within a wide range; she can for example, extend almost to the tip of the sound absorber.

Vorzugsweise beträgt die Tiefe der Ausnehmung ein Drittel bis ein Achtel der Gesamtauskleidungstiefe, wobei unter Gesamtauskleidungstiefe die Gesamtlänge des Schallabsorbers einschliesslich des Abstandes des Schallabsorbers von der Raumwand verstanden wird.The depth of the recess is preferably one third to one Eighth of the total lining depth, with the total length under total lining depth of the sound absorber including the distance between the sound absorber and the wall of the room is understood.

Der Schallabsorber selbst kann aus den üblicherweise offenzelligen Materialien bestehen, beispielsweise kunststoffgebundenen Mineralfasern oder Schaumkunststoff.The sound absorber itself can consist of the usually open-cell Materials exist, for example plastic-bound mineral fibers or foam plastic.

Die fertigen Schallabsorber können an ihrer Oberfläche imprägniert werden. Weiterhin können die kunststoff- gebundenen Mineralfaserschichten mit einem Vlies oder einem textilen Oberflächenschutz aus Kunst- oder Naturfasern umhüllt sein.The finished sound absorbers can be impregnated on their surface will. Furthermore, the plastic bound mineral fiber layers with a fleece or a textile surface protection made of synthetic or natural fibers be enveloped.

Die mit der erfindurgsgemässen Ausnehmung versehenen Schallabsorber können zum Bau von schalltoten Räumen in mehreren Reihen oder mäanderartig angeordnet werden.The sound absorbers provided with the recess according to the invention can be arranged in several rows or in a meandering pattern for the construction of anechoic rooms will.

Sofern die Reihenform gewählt wird, ist es zweckmässig, die Basisfläche der Schallabsorber quadratisch auszubilden, um die in einer weiteren Reihe anzuordnenden Schallabsorber 0 um jeweils 90 verdreht montieren zu können.If the row shape is chosen, it is advisable to use the base area the sound absorber to be square in order to be arranged in a further row Sound absorber 0 to be able to mount rotated 90 in each case.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung und der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine räumliche Ansicht eines Schallabsorbers, Fig. 2 eine Seitenansicht des Absorbers nach Fig. 1 hinsichtlich seiner Anordnung zu einer Raumwand und Fig. 3 ein Diagramm mit zwei Reflexionskurven, in dem ein bekannter Absorber und der erfindungsgemässe Absorber verglichen werden.The invention will be explained with reference to the drawing and the following description explained in more detail. 1 shows a three-dimensional view of a sound absorber, FIG. 2 shows a side view of the absorber according to FIG. 1 with regard to its arrangement a room wall and FIG. 3 shows a diagram with two reflection curves in which a known Absorber and the inventive absorber are compared.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Schallabsorber besitzt ein keilförmiges Oberteil 1, das in dieser Ausführungsform symmetrisch ausgebildet ist. An dieses keilförmige Oberteil 1 schliesst sich ein quaderförmiger Schaft 2 an, der eine quadratische Basisfläche 3 hat.The sound absorber shown schematically in Fig. 1 has a wedge-shaped upper part 1, which is symmetrical in this embodiment. A cuboid shaft 2 adjoins this wedge-shaped upper part 1, which has a square base 3.

In diesen quaderförmigen Schaft 2 ist von der Baisfläche 3 her eine keilförmige Ausnehmung 4 symmetrisch zur Längsachse des Absorbers eingeschnitten, so dass ein durchgehender Schlitz gebildet ist.In this cuboid shaft 2 from the base surface 3 is a wedge-shaped recess 4 cut symmetrically to the longitudinal axis of the absorber, so that a continuous slot is formed.

Der erfindungsgemässe Schallabsorber, der gemäss Fig. 2 die Länge L besitztlwird in einem Abstand 5 von einer Raumwand 6 angeordnet und bildet damit einen Hohlraum zwischen der Raumwand 6 und dem Absorber. Dieser Hohlraum bildet in Verbindung mit nicht dargestellten Schlitzen, die durch eine voneinander getrennte Anordnung der Absorber gebildet werden, einen Helmholtz-Resonator.The sound absorber according to the invention, which according to FIG. 2, the length L is at a distance of 5 from one Room wall 6 arranged and thus forms a cavity between the room wall 6 and the absorber. This Cavity forms in conjunction with slots, not shown, through a Separate arrangement of the absorbers are formed, a Helmholtz resonator.

Die Länge L bildet zusammen mit dem Abstand 5 die Gesamtauskleidungstiefe der Schallabsorberanordnung.The length L together with the distance 5 forms the total lining depth the sound absorber arrangement.

In dem in Fig. 3 gezeigten Diagramm sind die Messergebnisse einer Vergleichsmessung zwischen einem bekannten keilförmigen Schallabsorber ohne eine Ausnehmung und dem erfindungsgemässen keilförmigen Schallabsorber dargestellt. Die Schallreflexionskurve A entspricht dabei dem bekannten Absorber, während die Kurve B dem Absorber mit der erfindungsgemässen Ausnehmung entspricht.In the diagram shown in FIG. 3, the measurement results are one Comparison measurement between a known wedge-shaped sound absorber without a Recess and the wedge-shaped sound absorber according to the invention shown. the Sound reflection curve A corresponds to the known absorber, while the curve B corresponds to the absorber with the recess according to the invention.

In beiden Fällen wurde ein Absorberkeil eingesetzt, dessen Gesamtlänge L 850 mm betrug und der in einem Abstand von 50 mm von einer Raumwand angeordnet war. Für beide Absorberarten wurde ein Material aus kunststoffgebundenen Mineralfasern mit einem Raumgewicht von 33,7 kg/m3 verwendet.In both cases an absorber wedge was used, its total length L was 850 mm and which was arranged at a distance of 50 mm from a room wall was. A material made from plastic-bound mineral fibers was used for both types of absorber used with a density of 33.7 kg / m3.

Aufgrund der Vergleichsmessung ist ersichtlich, dass die Grenzfrequenz des bekannten Schallabsorbers bei 94 Hz liegt, während die untere Grenzfrequenz des erfindungsgemässen Schallabsorbers 84 Hz beträgt. Der für Schall.Based on the comparison measurement, it can be seen that the cutoff frequency of the known sound absorber is 94 Hz, while the lower limit frequency of the sound absorber according to the invention is 84 Hz. The one for sound.

messungen ausnutzbare Frequenzbereich wurde also um fast 11% vergrössert.The frequency range that can be used for measurements has thus been increased by almost 11%.

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Claims (10)

Schallabsorber, insbesondere für reflexionsarme Räume Patentansprüche Schallabsorber, insbesondere für reflexionsarme Räume, welcher im wesentlichen eine konische Form hat und in einem Abstand zu einer Raumwand anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Basisfläche (3) des Absorbers mindestens eine Ausnehmung (4) vorgesehen ist, deren lichter Querschnitt zum Innern des Absorbers hin abnimmt. Sound absorbers, especially for anechoic rooms Sound absorber, especially for anechoic rooms, which is essentially a has a conical shape and is attachable at a distance from a room wall, thereby characterized in that in the area of the base area (3) of the absorber at least one Recess (4) is provided, the clear cross-section of which faces the interior of the absorber decreases towards. 2. Schallabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Querschnitt der Ausnehmung (4) linear abnimmt.2. Sound absorber according to claim 1, characterized in that the clear cross-section of the recess (4) decreases linearly. 3. Schallabsorber nach Anspruch 1 oder'2, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Querschnitt der Ausnehmung (4) eine rechteckförmige Form aufweist.3. Sound absorber according to claim 1 or 2, characterized in that that the clear cross section of the recess (4) has a rectangular shape. 4. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (4) als durchgehender Schlitz ausgebildet ist. 4. Sound absorber according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the recess (4) is designed as a continuous slot. 5. Schallabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Querschnitt der Ausnehmung (4) eine dreieck-, trapez- oder kreisförmige Gestalt aufweist. 5. Sound absorber according to claim 1, characterized in that the clear cross section of the recess (4) has a triangular, trapezoidal or circular shape having. 6. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche der Ausnehmung (4) die Hälfte bis ein Viertel der Basisfläche (3) des Absorbers beträgt. 6. Sound absorber according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the entry surface of the recess (4) is half to a quarter of the base area (3) of the absorber. 7. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ausnehmung (4) ein Drittel bis ein Achtei der Gesamtauskleidungstiefe eines in einem Abstand (5) zu einer Raumwand (6) montierten Absorbers beträgt. 7. Sound absorber according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the depth of the recess (4) one third to one eighth of the total depth of the lining an absorber mounted at a distance (5) from a room wall (6). 8. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er aus kunststoffgebundenen Mineralfasern besteht. 8. Sound absorber according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that it consists of plastic-bound mineral fibers. 9. Schallabsorber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Vlies oder einem textilen Oberflächenschutz aus Kunst- oder Naturfasern umhüllt ist. 9. Sound absorber according to claim 8, characterized in that it with a fleece or a textile surface protection made of synthetic or natural fibers is wrapped. 10. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Schaumkunststoff besteht.10. Sound absorber according to one of claims 1 to 7, characterized in that that it is made of foam plastic.
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