DE3620815A1

DE3620815A1 - Rapidly closing window for keeping out noise

Info

Publication number: DE3620815A1
Application number: DE19863620815
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: LIEBING GEB WITTIG BARBARA
Current assignee: LIEBING GEB WITTIG BARBARA
Priority date: 1986-06-21
Filing date: 1986-06-21
Publication date: 1987-12-23

Abstract

To keep the noise of time-limited noise sources out of residences, a window is proposed which rapidly and noiselessly closes automatically when noise starts. This is associated with an acoustical-electronic sensor which detects typical noise sources and, when a noise level is exceeded, initiates the closing of the window. <IMAGE>

Description

Viele Menschen werden in ihren Wohnungen durch Lärm von z. B. vorbeifahrenden Autos und Motorrädern, von Zügen und Flugzeugen stark belästigt.Many people get noise from their homes e.g. B. passing cars and motorcycles, trains and Aircraft badly bothered.

Es ist bekannt, daß diese Lärmeinwirkung reduziert ist, wenn entsprechende Fenster und Türen relativ gut geschlossen sind. In diesem Fall ergibt sich jedoch das Problem der Lüftung. Dieses kann natürlich durch bekannte Lüftungs-Systeme gelöst werden, jedoch bevorzugen viele Menschen für den Luftaustausch ein geöffnetes Fenster, besonders auch, weil bekannte Lüftungs-Systeme häufig auch potentielle Brutplätze für Bakterien und Viren sind, was besonders in Krankenhäusern ein gefürchtetes Problem ist.It is known that this exposure to noise is reduced if appropriate windows and doors are closed relatively well. However, in this case the problem of ventilation. This can of course be done by known Ventilation systems are solved, however, many prefer People for the exchange of air an open window, especially also because well-known ventilation systems often also have potential Breeding grounds for bacteria and viruses are what are particularly common in hospitals is a feared problem.

Sind die Lärmquellen zeitlich begrenzt, so läßt sich ein relativ guter Kompromiß anstreben, indem die entsprechenden Fenster eben nur während der Aktivität der Lärmquellen geschlossen werden und es ist naheliegend, diesen Vorgang zu automatisieren. Da der Lärm häufi sehr schnell einsetzt, ist ein entsprechend schnell schließendes Fenster gefordert, bei dem der Schließvorgang außerdem noch geräuschlos erfolgt. Weiter muß die Lärmquelle bis zu einem gewissen Grad erkannt werden, da es durchaus Geräusche gibt, die das menschliche Wohlbefinden nicht stören, z. B. Wind, Regen oder Vogelstimmen.If the noise sources are limited in time, one can be relative seek good compromise by opening the appropriate window just be closed during the activity of the noise sources and it makes sense to automate this process. Since the If noise sets in very quickly, it is correspondingly fast closing window requested, during which the closing process also done silently. The source of noise must continue To a certain extent can be recognized as there is quite noise that do not disturb human wellbeing, e.g. B. wind, rain or birdsong.

Die gestellte Aufgabe ist also die Konzeption eines sich schnell und geräuschlos schließenden Fensters, wobei der Schließvorgang automatisch erfolgt und durch das Einsetzen von bestimmten, als Lärm erkannten Geräuschquellen eingeleitet wird. So the task is to conceive yourself quickly and silently closing window, the closing process is done automatically and by inserting certain, as Noise detected noise sources is initiated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in drei Schritten gelöst, die sich auf das Fenster, einen Motor-Betrieb und einen akustisch- elektronischen Sensor beziehen:According to the invention, this object is achieved in three steps, which affect the window, an engine operation and an acoustic Get electronic sensor:

The window:

Grundlage der Konzeption des Fensters ist die Erkenntnis, daß der Lärm nicht durch kleinere Spalte in geschlossene Räume eindringt. Anders ausgedrückt, geschlossene Räume lassen sich von außen akustisch nur effektiv anregen, wenn sie eine minimale Öffnung von entsprechender Form besitzen. Bezogen auf einen normalen Fensterflügel (1) und dem mit der Wand verankerten Fensterrahmen (3) kann zwischen Flügel (1) und Rahmen (3) ein Spalt bestehen von etwa 1 mm Breite aber etwa 1 cm Tiefe ohne daß der Innenraum wesentlich angeregt wird. Bei größer werdenem Spalt nimmt die Anregung jedoch sehr schnell zu und hat bei etwa 1 cm Spaltbreite schon etwa das Maximum erreicht. Diese Verhältnisse sind typisch für beispielsweise normale Schlafräume, hängen aber natürlich auch von der Größe der Räume ab. Wesentlich ist jedoch, daß die oben beschriebenen akustischen Verhältnisse einen effektiven Lärm-Ausschluß erlauben, ohne daß Fenster-Flügel (1) und Rahmen (3) sich zu berühren brauchen. Dieses ist Vorraussetzung für ein möglichst schnelles und geräuschloses Schließen eines Fensters.The basis of the design of the window is the realization that the noise does not penetrate into closed spaces through smaller gaps. In other words, closed rooms can only be stimulated acoustically from the outside if they have a minimal opening of the appropriate shape. Relative to a normal window sash ( 1 ) and the window frame ( 3 ) anchored to the wall, there can be a gap between the sash ( 1 ) and frame ( 3 ) of about 1 mm in width but about 1 cm in depth without the interior being significantly excited. When the gap increases, however, the excitation increases very quickly and has already reached the maximum at a gap width of about 1 cm. These conditions are typical for normal bedrooms, for example, but of course also depend on the size of the rooms. It is essential, however, that the acoustic conditions described above allow effective exclusion of noise without the need to touch the window sash ( 1 ) and frame ( 3 ). This is a prerequisite for closing a window as quickly and silently as possible.

Eine weitere Voraussetzung für ein schnelles und geräuschloses Schließen ist ein harmonischer Bewegungs-Ablauf, bei dem möglichst wenig Energie in Schwingungs-Energie im akustischen Bereich übergeht. Demzufolge ist es naheliegend, daß der Fensterflügel (1) mit einer Feder (9) verbunden wird, so daß sich aus der Masse bzw. dem Trägheitsmoment des Flügels (1) und der Kraft bzw. dem Drehmoment der Feder (9) ein mechanisches Resonanz-System ergibt. Dabei ist die Feder (9) so anzuordnen, daß sie bei der Zu-Position und bei der Auf-Position (im folgenden "automatische Zu-Position (7) und "automatische Auf-Position (8) genannt) des Fensters maximal gespannt ist. Außerdem ist es empfehlenswert, ein Fenster zu betrachten, dessen Flügel (1) sich um eine Achse (2) bewegt wobei der Flügel (1) (ohne Feder (9)) bei jeder Lage im Gleichgewicht ist. Another prerequisite for fast and noiseless closing is a harmonious sequence of movements in which as little energy as possible is transformed into vibration energy in the acoustic area. Accordingly, it is obvious that the window sash ( 1 ) is connected to a spring ( 9 ), so that a mechanical resonance results from the mass or the moment of inertia of the sash ( 1 ) and the force or torque of the spring ( 9 ) System results. The spring ( 9 ) must be arranged so that it is maximally tensioned in the closed position and in the open position (hereinafter referred to as "automatic closed position ( 7 ) and" automatic open position ( 8 )) of the window . It is also advisable to look at a window whose sash ( 1 ) moves about an axis ( 2 ), the sash ( 1 ) (without spring ( 9 )) being balanced in every position.

Unter den vorgehend beschriebenen Voraussetzungen läßt sich zum Beispiel ein Fenster von der Größe 1,5 m × 2 m, das an seiner Schmalseite ein vertikales Scharnier besitzt in etwa 1 Sekunde fast geräuschlos schließen, wenn es vorher etwa 50 cm aufgestanden hat.Under the conditions described above, for example a window measuring 1.5 m × 2 m that has a vertical hinge on its narrow side Close almost noiselessly for 1 second if it is about before Got up 50 cm.

Bei dem schnellen Schließen des Fensters ist noch zu beachten, daß sich die Fensterfläche beim Abbremsen der Geschwindigkeit mehr oder weniger verbiegt. Folglich müssen Anschlags-Flächen (5), die üblicherweise an Fensterrahmen (3) angebracht sind, einigen Abstand von der "automatischen Zu-Position" (7) des Flügels (1) haben, damit dieser nicht geräuschvoll anschlägt.When closing the window quickly, it should be noted that the window surface bends more or less when the speed is slowed down. Consequently, stop surfaces ( 5 ), which are usually attached to window frames ( 3 ), have to be at some distance from the "automatic closed position" ( 7 ) of the wing ( 1 ), so that it does not strike noisily.

Während des schnellen Schließens eines Flügels (1) entsteht im Innenraum ein kleiner Unterdruck, der sich während der letzten Phase des Schließvorgangs auszugleichen beginnt. Dieses hat einen positiven Effekt auf die Dämpfung von möglichen Schwingungen der Fensterfläche (Stoßdämpfer-Effekt).During the rapid closing of a leaf ( 1 ), a slight negative pressure develops in the interior, which begins to balance out during the last phase of the closing process. This has a positive effect on the damping of possible vibrations of the window surface (shock absorber effect).

Ein Ausführungs-Beispiel eines schnell und geräuschlos schließenden Fensters ist, zunächst ohne Motor-Antrieb, in Fig. 1 schematisch dargestellt (Ansicht vom Boden oder von der Decke) wobei der obere Teil von Fig. 1 die "automatische Zu-Position" (7) und der unteren Teil die "automatische Auf-Position" (8) zeigt. Der Fenster-Flügel (1) ist um eine vertikale Achse (2) bewegbar. Die Feder (9) ist hier eine Blatt-Feder, die an ihrem linken Ende fest mit dem Rahmen (3) verbunden ist Diese Verbindung ist der Klarheit wegen nicht eingezeichnet. Das rechte Ende der Feder (9) ist mit dem Flügel (1) verbunden unter Zulassung eines Längen- Ausgleichs.An exemplary embodiment of a window that closes quickly and silently, initially without a motor drive, is shown schematically in FIG. 1 (view from the floor or from the ceiling), the upper part of FIG. 1 being the "automatic closed position" ( 7 ) and the lower part shows the "automatic open position" ( 8 ). The window sash ( 1 ) can be moved about a vertical axis ( 2 ). The spring ( 9 ) here is a leaf spring which is firmly connected to the frame ( 3 ) at its left end. This connection is not shown for the sake of clarity. The right end of the spring ( 9 ) is connected to the wing ( 1 ), allowing length compensation.

The motor drive:

Aufgabe des Motor-Antriebs (6) ist es, die Reibungs-Verluste zu überwinden. Dabei darf der harmonische Bewegungs- Ablauf des Flügel (1) nicht gestört werden. Der Motor- Antrieb (6) muß also einen annähernd sinus-förmigen Winkelverlauf des Flügels (1) mit der Zeit und die sich aus dem Trägheitsmoment des Flügels (1) und dem Drehmoment der Feder (9) ergebende Resonanzfrequenz gewährleisten. Ein Ausführungs-Beispiel eines Motor-Antriebs (6) ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. The task of the motor drive ( 6 ) is to overcome the friction losses. The harmonic movement of the wing ( 1 ) must not be disturbed. The motor drive ( 6 ) must therefore ensure an approximately sinusoidal angular profile of the wing ( 1 ) over time and the resonance frequency resulting from the moment of inertia of the wing ( 1 ) and the torque of the spring ( 9 ). An exemplary embodiment of a motor drive ( 6 ) is shown schematically in FIG. 2.

Auf der Achse (13) des Elektro-Motors (12) ist eine Stange (14) starr befestigt. An diese schließt sich über ein Drehgelenk (15) eine weitere Stange (16) an, die ihrerseits über ein Drehgelenk (17) mit dem Flügel (1) (gegenüber der Drehachse (2)) verbunden ist. Ist die Länge der Stange (16) groß gegenüber der von Stange (14), so ergibt sich ein annähernd sinus-förmiger Antrieb. Die Abstimmung auf die oben erwähnte Resonanz-Frequenz läßt sich über die Drehzahl des Motors (12) erreichen.A rod ( 14 ) is rigidly attached to the axis ( 13 ) of the electric motor ( 12 ). This is followed by a further rod ( 16 ) via a swivel joint ( 15 ), which in turn is connected to the wing ( 1 ) (opposite the axis of rotation ( 2 )) via a swivel joint ( 17 ). If the length of the rod ( 16 ) is long compared to that of the rod ( 14 ), the drive is approximately sinusoidal. The tuning to the resonance frequency mentioned above can be achieved via the speed of the motor ( 12 ).

Der Motor-Antrieb besitzt zwei definierte Ruhe-Positionen, die "automatische Zu-Position" (7) und die "automatische Auf-Position" (8), die in bekannter Weise z. B. mittels Endschalter festgelegt werden können. Letztere sind nicht mit eingezeichnet. Die Aktivierung des Motor-Antriebs erfolgt über den akustisch-elektronischen Sensor (10).The motor drive has two defined rest positions, the "automatic closed position" ( 7 ) and the "automatic open position" ( 8 ), which in a known manner, for. B. can be set by means of limit switches. The latter are not shown. The motor drive is activated via the acoustic-electronic sensor ( 10 ).

Es ist zweckmäßig neben dem automatischen Betrieb des Fensters den üblichen manuellen Betrieb zuzulassen, speziell die Möglichkeit, das Fenster zu verriegeln. Dazu muß der Flügel (1) von der Stange (16) und möglicherweise auch von der Feder (9) entkoppelt werden, was hier nicht näher beschrieben wird, da es in bekannter Weise möglich ist.In addition to the automatic operation of the window, it is expedient to allow the usual manual operation, in particular the possibility of locking the window. For this purpose, the wing ( 1 ) from the rod ( 16 ) and possibly also from the spring ( 9 ) must be decoupled, which is not described here, since it is possible in a known manner.

The acoustic-electronic sensor:

In seiner einfachsten Ausführung besteht der akustisch-elektronische Sensor (10) aus einem Mikrofon (18) mit nachgeschaltetem Verstärker und Lärm- Pegel-Erzeuger (19), dem wiederum ein Schwellwert-Schalter (20) nachgeschaltet ist. Der Schwellwert-Schalter aktiviert den Motor-Antrieb (6), sobald der Lärmpegel den eingestellten Schwellwert überschreitet. Damit geht das Fenster in die "automatische Zu-Position" (7).In its simplest version, the acoustic-electronic sensor ( 10 ) consists of a microphone ( 18 ) with a downstream amplifier and noise level generator ( 19 ), which in turn is followed by a threshold switch ( 20 ). The threshold switch activates the motor drive ( 6 ) as soon as the noise level exceeds the set threshold. The window then goes into the "automatic closed position" ( 7 ).

Es ist zweckmäßig, unmittelbar nach Erreichen der "automatischen Zu-Position" (7), eine gewissen Totzeit vorzusehen während der der Motor-Antrieb nicht aktiviert werden kann für die folgende "automatische Auf-Position" (8). Durch diese Totzeit wird eine zu häufige Bewegung des Fensterflügels ausgeschlossen. Nach Ablauf dieser Totzeit wird die Öffnung eingeleitet, sobald der Lärmpegel unter der eingestellten Schwelle liegt. It is advisable to provide a certain dead time immediately after reaching the "automatic closed position" ( 7 ) during which the motor drive cannot be activated for the following "automatic open position" ( 8 ). This dead time prevents the window sash from moving too frequently. After this dead time, the opening is initiated as soon as the noise level is below the set threshold.

Der soweit beschriebene Sensor läßt sich verbessern, indem dem Mikrofon (16) zunächst ein Frequenz-Spektrum-Analysator (22) nachgeschaltet ist, welcher auf ein typisches Lärmspektrum abgestimmt ist und dieses bevorzugt verstärkt. Häufig entwickelt sich auch eine störende Lärmquelle (z. B. Autos und Züge) aus einer bestimmten Richtung, so daß sich bevorzugt Richt-Mikrofone verwenden lassen. Schließlich ist es zweckmäßig, den akustisch-elektronischen Sensor (10) so zu konzipieren, daß er nach dem Baukasten-Prinzip für typische Lärmquellen erweitert werden kann, wie es schematisch in Fig. 3 als Bockbild dargestellt ist. The sensor described so far can be improved by initially connecting a frequency spectrum analyzer ( 22 ) to the microphone ( 16 ), which is matched to a typical noise spectrum and preferably amplifies it. Often, a disturbing source of noise (e.g. cars and trains) also develops from a certain direction, so that directional microphones can preferably be used. Finally, it is expedient to design the acoustic-electronic sensor ( 10 ) in such a way that it can be expanded according to the modular principle for typical noise sources, as is shown schematically in FIG. 3 as a block diagram.

Fig. 1: Schematische Darstellung (von der Decke oder vom Boden gesehen) eines schnell und geräuschlos schließenden Fensters. Oberer Teil: "automatische Zu-Position" (7); Unterer Teil: "automatische Auf-Position" (8); Der Motor-Antrieb ist nicht dargestellt. Fig. 1: Schematic representation (seen from the ceiling or from the floor) of a quickly and silently closing window. Upper part: "automatic closed position" ( 7 ); Lower part: "automatic open position" ( 8 ); The motor drive is not shown.

Fig. 2: Schematische Darstellung des fast geöffneten Fensters mit Motor-Antrieb. Fig. 2: Schematic representation of the almost open window with motor drive.

Fig. 3: Block-Schema des akustisch-elektronischen Sensors (16) mit Erweiterungs-Möglichkeiten nach dem Baukasten- Prinzip. Oberer Teil: Zwei Richtmikrofone (18) mit je einem Frequenz-Spektrum-Analysator (22) und Lärm- Pegel-Erzeuger (19). Unterer Teil: Ein Richtmikrofon mit zwei Einheiten (19) und (20) für zwei verschiedene Lärmquellen aus der gleichen Richtung. Fig. 3: Block diagram of the acoustic-electronic sensor ( 16 ) with expansion options according to the modular principle. Upper part: Two directional microphones ( 18 ), each with a frequency spectrum analyzer ( 22 ) and noise level generator ( 19 ). Lower part: A directional microphone with two units ( 19 ) and ( 20 ) for two different noise sources from the same direction.

Claims

1. Quick-closing window to prevent noise, the wing ( 1 ) of which can be moved in equilibrium about a fixed axis ( 2 ), with a window frame ( 3 ) which is firmly connected to the wall and which has a guide surface ( 4 ) and a stop surface ( 5 ) has a motor drive ( 6 ) for closing the window with a corresponding "automatic closing position" ( 7 ) of the window sash ( 1 ) and for opening the window with a corresponding "automatic opening position" ( 8 ) and a window sash (1) engages the spring (9) which is tensioned or relaxed during movement of the wing box (1),
characterized in that the wing ( 1 ) is coupled to the spring ( 9 ) in the form of a mechanical resonance system, the wing ( 1 ) representing the moment of inertia and the spring ( 9 ) on the wing ( 1 ) generating a torque which is approximately runs linearly with the angle of rotation of the wing ( 1 ) and has the value zero in the middle between the "automatic closing and opening positions" ( 7 ) and ( 8 ), which results in an almost sinusoidal motion sequence with minimal kinetic Energy in positions ( 7 ) and ( 8 ) and that
in the "automatic closed position" ( 7 ) between the window sash ( 1 ) and the stop surface ( 5 ) there is a sufficiently large distance that contact between the sash ( 1 ) and the stop surface ( 5 ) is also possible Warping the window surface excludes and that
in the "automatic closed position" between the window sash ( 1 ) and the guide surface ( 4 ) there is only a narrow, order of 1 mm, but relatively deeper, order of 1 cm, gap, which on the one hand is a contact between the sash ( 1 ) and the frame ( 3 ) excludes movement at all times, but on the other hand ensures noise exclusion and also dampens possible vibration of the window surface, and that
the motor drive ( 6 ) supports the sinusoidal movement sequence of the resonance system consisting of wing ( 1 ) and spring ( 9 ) by compensating for frictional losses and is specifically matched to the corresponding resonance frequency and that
the closing movement of the wing ( 1 ) is initiated by an acoustic-electronic sensor ( 10 ) when the noise exceeds a certain level and that
the upward movement of the wing ( 1 ) is also initiated by the acoustic-electronic sensor ( 10 ), at the earliest when the noise has dropped below a certain level again.

2. Quick-closing window to prevent noise according to claim 1 but without spring ( 9 ), characterized in that the wing ( 1 ) an approximately sinusoidal movement sequence is forced only by the motor drive ( 6 ).

3. Quick-closing window to prevent noise according to claim 1, characterized in that the spring ( 9 ) is a leaf spring, which is attached according to Fig. 1 on the frame ( 3 ) and the wing ( 1 ).

4. Quick-closing window to prevent noise according to claims 1 to 3, characterized in that the motor drive ( 6 ) consists of an electric motor ( 12 ), on the axis ( 13 ) of which a connecting rod ( 14 ) is attached is to which by means of a swivel joint ( 15 ) is connected a further connecting rod ( 16 ) which in turn engages by means of a further swivel joint ( 17 ) on the wing ( 1 ), as shown in FIG. 2, and wherein Length of the connecting rod ( 14 ) is small compared to the length of the connecting rod ( 16 ).

5. Quickly closing window for keeping noise according to claims 1 to 4, characterized in that the motor drive ( 6 ) is operated at two speeds, a large one for closing the window and a small one for opening.

6. Quickly closing window to prevent noise according to claims 1 to 5, characterized in that the motor drive ( 6 ) (and the spring ( 9 )) from the wing ( 1 ) can (are) uncoupled, which allows the window to move and lock manually.

7. Quickly closing window to prevent noise according to claims 1 to 6, characterized in that the acoustic-electronic sensor ( 10 ) consists of a microphone ( 18 ), which is followed by an electronic noise level generator ( 19 ), the in turn, an electronic threshold switch ( 20 ) is connected, which activates the motor drive ( 6 ).

8. Quickly closing window to prevent noise according to claims 1 to 7, characterized in that the microphone ( 18 ) is a directional microphone that can be aligned to a noise source in a certain direction.

9. Quick-closing window for preventing noise according to claims 1 to 8, characterized in that the acoustic-electronic sensor ( 10 ) contains several microphones ( 18 ) with downstream electronic noise level generators ( 19 ) and in addition an electronic addition unit ( 21 ), with the aid of which the noise levels are added before they reach the electronic threshold switch ( 20 ) ( FIG. 3).

10. Quickly closing window for preventing noise according to claims 1 to 9, characterized in that the microphone ( 18 ) is followed by a frequency spectrum analyzer ( 22 ) which detects the frequency spectrum of a typical noise source and the associated noise Level increases accordingly ( Fig. 3).

11. Quickly closing window for preventing noise according to claims 1 to 10, characterized in that the microphone ( 18 ) is followed by several frequency spectrum analyzers ( 22 ), each of which recognizes a typical noise source ( Fig. 3).

12. Quick-closing window for preventing noise according to claims 1 to 11, characterized in that the frequency spectrum analyzers ( 22 ) and the directional microphones ( 18 ) can be inserted in a simple manner as an additive in the electronics according to the modular principle ( Fig. 3).

13. Quickly closing window to prevent noise according to claims 1 to 12, characterized in that the acoustic-electronic sensor ( 10 ) is equipped with a time element, with the help of which the acoustic-electronic sensor ( 10 ) for a certain time is deactivated immediately after closing the window.

14. Quick-closing window to keep noise out claims 1 to 13, characterized in that the Term "window" by term "sliding window" is replaced accordingly.

15. Quick-closing door to keep out noise after the Claims 1 to 14, characterized in that the term "Window" is replaced by the term "door" becomes.

16. Quick-closing window for preventing noise according to claims 1 to 15, characterized in that the acoustic-electronic sensor ( 10 ) serves as a pilot sensor for two or more windows that are exposed to the same sources of noise.