DE69827830T2

DE69827830T2 - Vorrichtung zur verbesserung der schallabsorbtion

Info

Publication number: DE69827830T2
Application number: DE69827830T
Authority: DE
Inventors: Lee Peter JENVEY
Original assignee: HRL Tech Pty Ltd
Current assignee: HRL Tech Pty Ltd
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2018-09-12
Also published as: CA2303325C; EP1021686B1; CA2303325A1; EP1021686A4; AUPO910697A0; US20020050418A1; WO1999013274A1; US6622818B2; EP1021686A1; ES2234146T3; ATE283460T1; DE69827830D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Schallabsorption bzw. der Schalldämpfung. Insbesondere jedoch nicht ausschließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verbesserung der Schallabsorption, die für eine Verwendung in Ventilations-, Luftkonditionier-, Abgas-, Rauchgas- und anderen Luft- oder Gastransportleitungen geeignet ist. Die Erfindung findet außerdem insbesondere in der Nahrungsmittelverarbeitungsindustrie Anwendung.
Die Schalldämpfung bei derartigen Gastransportleitungen kann durch die Verwendung eines akustisch absorbierenden Materials innerhalb der Leitung erreicht werden, um akustische Energie zu absorbieren. Ein Problem bei der Verwendung von akustisch absorbierendem Material in Gastransportleitungen besteht darin, dass derartiges Material aufgrund der Gasströmung durch die Leitung für eine Erosion oder für ein Herausziehen anfällig ist. Gleichfalls kann ein Verunreinigen, ein Verstopfen oder ein anderes Versagen des akustisch absorbierenden Materials als Folge von Partikeln aus der Luft auftreten, die in der Gasströmung durch die Leitung vorhanden sind. Somit ist bei herkömmlichen Schalldämpfungsvorrichtungen zur Verwendung in Gastransportleitungen das akustisch absorbierende Material üblicherweise durch die Kombination einer perforierten Außenseite (üblicherweise aus Metall) und einer dünnen, inneren Schutzschicht geschützt. Bei der inneren Schutzschicht kann es sich um ein durchlässiges, faserförmiges Material, wie beispielsweise Glasfasergewebe, handeln. In staubigen Umgebungen oder dort, wo die Hygiene die Umschließung aller Fasern erfordert, kann die innere Schutzschicht eine undurchlässige Folie umfassen, um entweder eine Verunreinigung des absorbierenden Materials durch Staub aus dem Gas zu vermeiden oder um ein Herausreißen des akustisch absorbierendem Material zu vermeiden.
Die EP-A-0 236 810 beschreibt eine schallabsorbierende Wandfläche, die einen Kern aus schallabsorbierendem Material umfasst, der zwischen zwei perforierten Platten gehalten wird, wobei eine Folienabdeckung auf die Außenseiten der perforierten Platten geklebt ist.
Für eine effektive Leistung der Schalldämpfungsvorrichtung, bei der eine undurchlässige Folie verwendet wird, sollten weder die perforierte Außenseite noch das akustische Absorp tionsmaterial in direktem Kontakt mit der schützenden Folie stehen, sondern vielmehr sollte eine Luftlücke auf beiden Seiten davon vorhanden sein. Diese Luftlücken erlauben es, dass sich die Folie in Reaktion auf akustische Kräfte frei bewegen kann, die durch Druckwellen in dem Gas erzeugt werden, was es dem Schall ermöglicht, für eine stärkere Dämpfung effektiver in das akustisch absorbierende Material übertragen zu werden. Wenn die undurchlässige Schicht daran gehindert wird, sich in Reaktion auf akustische Druckwellen zu bewegen, dann wird Schall nicht so effizient in das absorbierende Material übertragen und die Leistung der Schalldämpfungsvorrichtung wird nachteilig beeinflusst. Ein weiteres Problem, das bei herkömmlichen Schalldämpfungsvorrichtungen vorkommen kann, tritt auf, wo eine kontinuierliche innere Luftlücke zwischen der perforierten Außenplatte und der Folie bereitgestellt wird. Unter diesen Umständen kann die Strömung des Gases durch die Gastransportleitung dazu führen, dass die undurchlässige Folie flattert und selbst ein Rauschen erzeugt. Dieses Flattern wird durch einen Strom zwischen der undurchlässigen Folie und der perforierten Außenseite hervorgerufen.
Gemäß der DE-A-26 30 056 wird eine Beabstandungsschicht zwischen der undurchlässigen Folie und der perforierten Oberfläche bereitgestellt. Die Beabstandung wird bereitgestellt, um einen Kontakt zwischen der undurchlässigen Folie und der perforierten Außenseite zu verhindern, um die Leistung der Schalldämpfungsvorrichtung zu verbessern. Beabstandungsschichten umfassen hochgradig poröse zelluläre oder wabenartig strukturierte Materialien mit einem großen Dicke-zu-Zellengröße-Verhältnis. Die herkömmlichen Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Bewegung der undurchlässigen Folie in Reaktion auf akustische Kräfte beschränkt ist und somit die Übertragung von Schall in das absorbierende Material und die Schalldämpfung vermindert wird.
Bei anderen Anwendungen umfassen herkömmliche Vorrichtungen die Verwendung eines Verstärkungsschweißnetzes als eine Beabstandungsschicht zwischen der undurchlässigen Folie und der perforierten Außenseite. Mit diesem Verfahren ermöglichen die überlappenden, quer verlaufenden Stränge des Netzes einen kontinuierlichen Gasweg zwischen der undurchlässigen Folie und dem perforierten Außenmaterial, um somit eine interne Strömung entlang der Länge der Schalldämpfungsvorrichtung und die anschließende Erzeugung eines Rauschen durch die Strömung zu gestatten, die zwischen der undurchlässigen Folie und den querverlaufenden Strängen und zwischen den quer verlaufenden Strängen und der perforierten Oberfläche hindurchtritt.
Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung gemäß einer Ausführungsform, eine Schalldämpfungsvorrichtung zur Verwendung in Transportleitungen bereitzustellen, in denen Staub enthaltende Luft oder Gase befördert werden, und um somit eine effizientere Übertragung von akustischer Energie in ein akustisch absorbierendes Material und eine gesteigerte Dämpfung bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung gemäß einer Ausführungsform, eine Schalldämpfungsvorrichtung bereitzustellen, die das Risiko der Freisetzung faserförmiger Materialen vermeidet oder zumindest auf ein Mindestmaß beschränkt, die für eine akustische Absorption verwendet werden und ein Gesundheitsrisiko oder eine Verunreinigungsquelle während der Aufbereitung oder der Zubereitung von Nahrungsmitteln darstellen können.
Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung gemäß einer Ausführungsform, eine Schalldämpfungsvorrichtung zur Verwendung in Gastransportleitungen bereitzustellen, die den kontinuierlichen internen Luftstrom innerhalb der Schalldämpfungsvorrichtung vermeidet oder zumindest auf ein Mindestmaß beschränkt, um somit das Rauschen zu vermindern, das aufgrund der Strömung erzeugt wird, die mit dem schallabsorbierendem Material, der undurchlässigen Folie, dem Abstandselement bzw. den Abstandselementen und der perforierten Außenseite zusammen wirkt.
Aufgrund experimenteller Versuche hat es sich herausgestellt, dass die Einbeziehung gleichförmig beabstandeter querverlaufender Abstandselemente zwischen der perforierten Oberfläche und der undurchlässigen Folie und zwischen dem schallabsorbierenden Material und der undurchlässigen Folie, die in rechten Winkeln zu der Strömung des Gases innerhalb einer Gastransportleitung angeordnet sind, dazu dienen, im wesentlichen den internen longitudinalen Fluss zwischen der Folie und der perforierten Oberfläche und zwischen der Folie und dem schallabsorbierendem Material zu blockieren, um somit die Erzeugung akustischer Energie zu vermindern, die durch die Strömung von Gas zwischen der undurchlässigen Folie und der perforierten Oberfläche und zwischen der undurchlässigen Folie und dem schallabsorbierendem Material erzeugt wird.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass eine erhöhte Schalldämpfung erreicht wird, wenn Luftlücken angrenzend an beide Seiten der undurchlässigen Folie bereitgestellt werden, um eine unbehinderte Bewegung der Folie in Reaktion auf akustische Kräfte zu erlauben.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Schalldämpfungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bereit.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das akustisch absorbierende Material faserförmiges Material, das vollständig in einer undurchlässigen Folie eingeschlossen ist, um sicherzustellen, dass kein faserförmiges Material freigesetzt wird, was ein Gesundheitsrisiko oder eine Verunreinigungsquelle während der Aufbereitung oder der Zubereitung von Nahrungsmitteln darstellen könnte.
Die nachstehende Beschreibung einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dabei behilflich sein, die vorliegende Erfindung zu erfassen.
1 zeigt eine Längsansicht der Schalldämpfungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung, die innerhalb einer Gastransportleitung angeordnet sind.
2 zeigt eine Querschnittsansicht der Schalldämpfungsvorrichtungen innerhalb der Gastransportleitung entlang des Schnitts A-A.
3 zeigt eine Längsansicht einer einzelnen Schalldämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer einzelnen Schalldämpfungsvorrichtung nach 3 entlang des Schnittes B-B von 2.
5 zeigt eine photographische Darstellung der akustischen Einsatzanordnung.
6 zeigt eine photographische Darstellung der perforierten zugewandten Platte.
7 zeigt eine photographische Darstellung, die eine vergrößerte Ansicht der akustischen Einsatzanordnung und der perforierten Oberfläche darstellt.
Wie sich den Figuren entnehmen lässt, stellt die vorliegende Erfindung eine Schalldämpfungsvorrichtung (1) bereit, die für die Verwendung in Gastransportleitungen geeignet ist. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Schalldämpfungsvorrichtungen innerhalb einer Gastransportleitung (8) angeordnet, die im wesentlichen parallel zu dem Luftstrom angeordnet sind, wie dies in 1 dargestellt ist.
Gemäß der in den Figuren dargestellten Ausführungsform umfasst die Schalldämpfungsvorrichtung (1) eine akustische Einsatzanordnung (2), die zwischen zwei parallelen perforierten Platten (3) angeordnet ist und konturierte Kappenummantelungen (4) aufweist, die an beiden Enden der akustischen Einsatzanordnung angeordnet sind, wobei die Kappenummantelungen (4) konturiert sind, um den Druckverlust und das Rauschen auf ein Mindestmaß zu beschränken, die als Ergebnis des aerodynamischen Widerstands gegen den Luftstrom erzeugt werden.
Wie sich 4 entnehmen lässt, umfasst die akustische Einsatzanordnung (2) einen Block akustisch absorbierenden Materials (5), der innerhalb einer Lage einer undurchlässigen Folie (6) eingeschlossen ist, und außerdem ist eine Reihe von querverlaufenden Abstandselementen (7) bereitgestellt. Diese Abstandselemente (7) sind zwischen der perforierten Platte (3) und der undurchlässigen Folie (6) und zwischen dem akustisch absorbierenden Material (5) und der undurchlässigen Folie (6) angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform hat sich herausgestellt, dass Isolierungsmaterial aus Steinwolle, keramischen Fasern und/oder Fiberglas besonders für die Verwendung als das akustisch absorbierende Material (5) geeignet sind. Ferner hat sich in der bevorzugten Ausführungsform herausgestellt, dass Folie, die aus Polyethylen-Terephthalat hergestellt ist, für das Einschließen des akustisch absorbierenden Materials besonders geeignet ist. Es sollte jedoch erkannt werden, dass es andere kommerziell erhältliche haltbare undurchlässige Folien gibt, die ebenso geeignet sein können.
Es hat sich herausgestellt, dass eine geeignete Abstandselementausgestaltung die Form eines weichen, deformierbaren Kunststoffnetzes aufweist, wie dies in den 5 bis 7 dargestellt ist. Das in den 5 und 7 dargestellte Netz weist eine Querschnittstiefe von ungefähr 4 mm und Öffnungen von 50 mm auf. Es sollte jedoch verstanden werden, dass andere Ausgestaltungen und Abmessungen verwendet werden können.
Ein Vorteil, ein derartiges Netzmaterial zu verwenden, besteht darin, dass das Netz deformierbar ist, um sich ohne weiteres der äußeren Form des absorbierenden Materials anzupassen, was die Herstellung erleichtert und verbesserte Blockiermittel zwischen der undurchlässigen Folie (6) und der perforierten Platte (3) und zwischen der undurchlässigen Folie (6) und dem schallabsorbierenden Material (5) bereitstellt, um jedwede interne Gasströmung zu reduzieren. Bei der Verwendung eines derartigen deformierbaren Kunststoffnetzes hat sich ferner herausgestellt, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die Stanzenden des Netzes die undurchlässige Folie beschädigen, als dies der Fall wäre, wenn Netze aus Metall oder hartem Kunststoff verwendet werden würden.
In der in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die perforierte Platte aus Edelstahl mit einer Dicke von 0.9 mm hergestellt. Die perforierte Platte (3) weist eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Löchern (9) auf, die in der bevorzugten Ausführungsform einen Durchmesser von 6.35 mm aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass in staubigen Umgebungen diese Löcher mit großem Durchmesser das Überbrücken und das Blockieren der Löcher durch aus dem Gas stammende Partikel auf ein Mindestmaß beschränken, die von der Gasströmung in der Gastransportleitung (8) mitgetragen werden. Außerdem wird durch das Beabstanden der undurchlässigen Folie von der perforierten Platte die Tendenz der Perforationen, zu blockieren, weiter vermindert.
Obgleich die Erfindung vorstehend in Bezug auf eine besonders bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, sollte erkannt werden, dass andere Ausgestaltungen und Anordnungen in den Schutzumfang der Erfindung fallen, der durch die nachstehenden Ansprüche definiert wird. Zahlreiche Modifikationen, Veränderungen, Variationen und/oder Hinzufügungen bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen und Anordnungen fallen ebenfalls unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, der durch die nachstehenden Ansprüche definiert wird.

Claims

Schalldämpfungsvorrichtung (1) für eine Gastransportleitung (8), wobei die Vorrichtung einen Kern (5) aus akustisch absorbierendem Material umfasst, das im wesentlichen innerhalb einer undurchlässigen Folie (6) eingeschlossen ist, um den direkten Kontakt zwischen dem akustisch absorbierendem Material und Gas zu verhindern, das durch die Gastransportleitung fließt, wobei das eingeschlossene absorbierende Material entweder zwischen wenigstens zwei perforierten, zugewandten Platten (3) oder zwischen wenigstens einer Innenseite der Leitung (8) und einer oder mehrerer perforierter, zugewandter Platten (3) in Position gehalten wird und wobei zwischen den perforierten, zugewandten Platten (3) und der undurchlässigen Folie (6) erste Abstandsmittel (7) bereitgestellt sind, um einen Kontakt zwischen der Folie (6) und den perforierten, zugewandten Platten zu verhindern, sowie erste Blockiermittel (9), um die interne Luftströmung zwischen der Folie (6) und den perforierten, zugewandten Platten zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass ferner zwischen der undurchlässigen Folie (6) und dem akustisch absorbierenden Material (5) zweite Abstandsmittel (7) bereitgestellt sind, um den Kontakt zwischen der Folie (6) und dem akustisch absorbierendem Material (5) zu verhindern, sowie zweite Blockiermittel (7), um die interne Gasströmung zwischen der Folie und dem akustisch absorbierendem Material zu verhindern, wobei die Anordnung derart ist, dass die undurchlässige Folie (6) in einem Raum zwischen dem akustisch absorbierendem Material (5) und den perforierten, zugewandten Platten (3) bewegt werden kann.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung einen ersten Kern (5) umfasst, der zwischen einer zugewandten Platte (3) und einer Innenseite einer Gastransportleitung angeordnet ist, sowie einen zweiten Kern (5), der zwischen den zwei zugewandten Platten (3) angeordnet ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das akustisch absorbierende Material (5) ein faserförmiges Material umfasst.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das akustisch absorbierende Material (5) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Steinwolle, Fiberglas und keramischen Fasern.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das akustisch absorbierende Material (5) im wesentlichen in einer undurchlässigen Folie (6) eingeschlossen ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blockiermittel eine Vielzahl von Abstandshaltern (7) auf beiden Seiten der undurchlässigen Folie (6) aufweisen.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Abstandshaltern (7) sowohl als die Abstandsmittel als auch als die Blockiermittel auf beiden Seiten der undurchlässigen Folie (6) dienen.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens einige der Abstandshalter (7) im wesentlichen in rechten Winkeln zu der Gasströmung innerhalb der Transportleitung (8) orientiert sind und wenigstens einige der Abstandshalter (7) im wesentlichen parallel zu der Gasströmung innerhalb der Transportleitung (8) orientiert sind.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Abstandshaltern (7) in Form eines Netzes zum Umwickeln des akustisch absorbierenden Materials (5) bereitgestellt ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Netz ein deformierbares Kunststoffnetz ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das deformierbare Kunststoffmaterial geformt ist, um im wesentlichen der Form des akustisch absorbierendem Material zu entsprechen.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das akustisch absorbierende Material (5) durch eine Vielzahl von Abstandshalten (7), die auf beiden Seiten der undurchlässigen Folie (6) angeordnet sind, von der perforierten, zugewandten Platte (3) und der Strömung getrennt ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die undurchlässige Folie (6) eine kommerziell erhältliche, haltbare Folie ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die undurchlässige Folie aus Polyethylen-Terephthalat hergestellt ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die perforierte, zugewandte Platte (3) eine perforierte Metallplatte mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Löchern umfasst.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die perforierte Metallplatte eine perforierte Edelstahlplatte ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei die perforierte, zugewandte Platte zwischen 0,5 mm und 3 mm dick ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Löcher einen Durchmesser von 3 mm bis 10 mm aufweisen.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Löcher einen Durchmesser von ungefähr 6,5 mm aufweisen.
Verfahren zum Dämpfen von Schall, wobei das Verfahren das Positionieren einer oder mehrerer Schalldämpfungsvorrichtungen nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Gastransportleitung umfasst, so dass die Längsachse der Schalldämpfungsvorrichtung im wesentlichen parallel zu der Richtung der Luftströmung durch die Gastransportleitung verläuft.