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Diese Erfindung betrifft schalldämpfendes
Material. Insbesondere betrifft diese Erfindung schalldämpfendes
Material für
die Verwendung in verschiedenen akustischen Vorrichtungen, wie etwa
Lautsprechersystemen und schalldämpfenden
Platten.
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Lautsprec hersysteme umfassen im
allgemeinen mindestens einen Lautsprecher, der an ein Lautsprechergehäuse montiert
ist. Der Lautsprecher wandelt elektrische Energie in Schallenergie über einem
bestimmten Frequenzbereich um. Die Umwandlung von elektrischer Energie
in Schallenergie ist durch die mechanischen Beschränkungen
des Lautsprechers und seines Gehäuses
begrenzt. In herkömmlichen
elektromagnetischen Lautsprechern zum Beispiel speist ein elektrischer
Strom einen Elektromagneten, der an einer flexiblen leichtgewichtigen
Oberfläche
befestigt ist und ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Dieses Feld
wechselwirkt mit einem anderen Magnetfeld, das von einem Permanentmagnet
erzeugt wird, der an einem Rahmen befestigt ist, der die flexible
Oberfläche
hält. Während des
Betriebs erzeugt die Wechselwirkung zwischen den Feldern eine Kraft,
die die Oberfläche
in Schwingungen versetzt, so daß sie
mit der Frequenz des elektrischen Signals schwingt und dadurch Schallenergie
erzeugt.
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DE-A-33 17 273 betrifft einen Schalldämpfer oder
Geräuschunterdrücker, der
eine verbesserte Dämpfung
bei niedrigen Frequenzen erreichen soll und für Lüftungsrohre oder Lüftungsvorrichtungen
geeignet ist. Dieser Schalldämpfer
weist ein oder mehrere poröse
Elemente, z. B. aus Steinwolle, auf, die als widerstandsbehafteter
Schallabsorber dienen und die auf einem Rohr oder einem Vorrichtungsgehäuse lediglich
in Form einer Wandverkleidung als Schallwände, über die der Luftstrom streicht,
angeordnet sind, wobei die stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen
Enden eines oder mehrerer der porösen Elemente von im wesentlichen unperforiertem
bahnartigem Material, bevorzugt Metallblechen, umgeben sind.
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JP-A-10 061 057 betrifft eine schwingungsdämpfende
Bahn für
ein Faltwerkdach aus einer Kunstharzzusammensetzung, die aus Styrol-Isopren-Blockpolymer,
anorganischen feinen Partikeln und einem Polyolefin-Kunstharz besteht.
Die extrusionsgeformte schwingungsdämpfende Bahn wird auf eine
Stahlplatte laminiert und dann auf eine Stahlplatte geriffelt, und
das von der schwingungsdämpfenden
Bahn unterlegte Faltwerkdach wird erzeugt.
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FR-A-2 372 566 betrifft ein Schalldämpfungssystem,
das ein Gehäuse
aufweist, in dem ein geräuschabsorbierendes
Material und zwei Lautsprecher für
höhere
und tiefere Töne
angeordnet sind. In dem Gehäuse
ist eine Platte montiert, wobei eine Seite der Rückplatte des Gehäuses zugewandt
ist. Zwischen den Platten befindet sich ein äußerst komprimierbares Material,
z. B. Kugeln aus Glaswolle oder Kapok.
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Ein wichtiger Nachteil von Lautsprechersystemgehäusen ist
die große
physische Größe, die
erforderlich ist, um eine ausgewogene und wirksame Signalantwort
bei niedrigen Frequenzen sicherzustellen. Der Hauptgrund für die Verwendung
eines großen
Gehäuses
ist, ein ausreichendes Luftvolumen bereitzustellen, gegen das ein
Tieftonlautsprecher frei schwingen kann. Kleine Gehäuse enthalten
jedoch kleine Luftvolumen, die die Schwingungsbewegung des Tieftonlautsprechers
beschränken.
Schalldämpfende
Materialien, wie etwa Glasfaserstoff, Wolle und synthetische Polyesterfasern
(wie etwa die unter dem Warenzeichen DACRON® von
E.I. du Pont de Nemours & Company,
Willington, Delaware, verkauften), werden häufig verwendet, um die Größenanforderung
des Gehäuses
zu verringern. Aufgrund der geringen Schallabsorption dieser Materialien
kann die Verwendung dieser Materialien jedoch unglücklicherweise
die Größe des Gehäuses nicht wesentlich
verkleinern und gleichzeitig eine ausgewogene Signalantwort bei
niedrigen Frequenzen sicherstellen.
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Da herkömmliche schalldämpfende
Materialien die Schallenergie während
des Lautsprecherbetriebs außerdem
nicht wirksam absorbieren, wird sie vom Gehäuse absorbiert, das sie danach
in Form von Schallenergie mit anderen unerwünschten Frequenzen wieder abgibt,
möglicherweise
einschließlich
unerwünschten Harmonischen
von erwünschten
Schallfrequenzen.
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Schalldämpfende Materialien können auch
nützlich
zum Absorbieren von Schall in im wesentlichen geschlossenen Räumen, wie
etwa Tonaufnahmeräumen
und Bereichen, die unerwünschten
Geräuschen
ausgesetzt sind, sein. Ein Verfahren zum Absorbieren von Schall
umfaßt
das Montieren von schalldämpfenden Platten
auf eine oder mehrere Wände
des geschlossenen Raums. Ein Nachteil herkömmlicher schalldämpfender
Materialien, die oft aus geschäumten
Materialien hergestellt sind, ist jedoch, daß derartige Materialien im allgemeinen
teuer und relativ unwirksam sind.
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Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu
sein, ein schalldämpfendes
Material zur Verfügung
zu stellen, das immer verwendet werden kann, wenn Schallenergie
gewünscht
absorbiert wird.
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Es wäre auch wünschenswert, ein Lautsprechersystem
zur Verfügung
zu stellen, das physisch klein ist und über das gesamte hörbare Spektrum,
insbesondere bei niedrigen Frequenzen, eine breite ausgewogene Signalantwort
erzeugt.
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Es wäre ferner wünschenswert, in der Lage zu
sein, ein schalldämpfendes
Material zur Verfügung
zu stellen, das Schallenergie wirksam absorbiert, um die Genauigkeit
der akustischen Wiedergabe elektrischer Signale eines Lautsprechersystems
zu verbessern.
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Es wäre ferner noch wünschenswert,
in der Lage zu sein, eine günstige,
aber hochwirksame schalldämpfende
Platte zum Absorbieren von Schallenergie in im wesentlichen geschlossenen
Räumen
zur Verfügung
zu stellen.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung,
ein schalldämpfendes
Material zur Verfügung
zu stellen, das immer ver wendet werden kann, wenn Schallenergie
absorbiert werden soll.
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Es ist auch eine Aufgabe dieser Erfindung,
ein Lautsprechersystem zur Verfügung
zu stellen, das physisch klein ist und über das gesamte hörbare Spektrum,
insbesondere bei niedrigen Frequenzen, eine breite ausgewogene Signalantwort
liefert.
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Es ist eine weitere Aufgabe dieser
Erfindung, ein schalldämpfendes
Material zur Verfügung
zu stellen, das Schallenergie wirksam absorbiert, um die Genauigkeit
der akustischen Wiedergabe elektrischer Signale eines Lautsprechersystems
zu verbessern.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
dieser Erfindung, eine günstige,
aber hochwirksame schalldämpfende
Platte zum Absorbieren von Schallenergie in im wesentlichen geschlossenen
Räumen
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen
der Patentansprüche
gelöst.
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Gemäß dieser Erfindung wird ein
schalldämpfendes
Material zur Verfügung
gestellt, das mindestens eine elastische Bahn enthält. Jede
Bahn hat eine erste Seite und eine zweite Seite. Mindestens ein
erster Teil der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil der
ersten oder zweiten Seite sind einander zugewandt, um eine Vielschichtstruktur
zu bilden. Die elastische Bahn besteht aus einem Polyolefin und
kann insbesondere Polyethylen aufweisen. Die Bahn hat bevorzugt
eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) und am besten
eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm).
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Das schalldämpfende Material dieser Erfindung
kann verwendet werden, um ein Lautsprechersystem mit ungewöhnlich flacher
Frequenzantwort herzustellen. Ein Lautsprechersystem gemäß dieser
Erfindung umfaßt
mindestens ein Systemgehäuse,
einen an das Gehäuse
montierten Lautsprecher und schalldämpfendes Material (gemäß dieser
Erfindung) innerhalb des Gehäuses.
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Das schalldämpfende Material dieser Erfindung
kann auch verwendet werden, um eine schalldämpfende Platte herzustellen.
Die Platte umfaßt
einen Rahmen und an dem Rahmen befestigtes schalldämpfendes
Material. Das schalldämpfende
Material enthält
wiederum mindestens eine elastische Bahn, die mehrschichtig angeordnet
ist.
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Die obigen und andere Aufgaben und
Vorteile der Erfindung werden nach Betrachtung der folgenden detaillierten
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen,
deutlich, wobei sich gleiche Bezugszeichen immer auf gleiche Teile
beziehen und wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer elastischen Bahn ist, aus der ein
schalldämpfendes
Material dieser Erfindung hergestellt werden kann;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform
aus einer gefalteten schalldämpfenden
Struktur gemäß dieser
Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten
elastischen Bahn gefertigt ist;
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3 eine
Querschnittansicht der gefalteten schalldämpfenden Struktur von 2 entlang der Linie 3-3
von 2 ist;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform
einer schalldämpfenden
gefalteten Rollenstruktur gemäß dieser
Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten
elastischen Bahn hergestellt ist;
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5 eine
Querschnittansicht der schalldämpfenden
gefalteten Rollenstruktur von 4 entlang
der Linie 5-5 von 4 ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform
einer gerollten schalldämpfenden
Struktur gemäß dieser
Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten
elastischen Bahn hergestellt ist;
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7 eine
Querschnittansicht der schalldämpfenden
gerollten Struktur von 6 entlang
der Linie 7-7 von 6 ist;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform
einer hybriden schalldämpfenden
Struktur gemäß dieser
Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten
elastischen Bahn hergestellt ist;
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9 eine
Querschnittansicht der hybriden schalldämpfenden Struktur von 8 entlang der Linie 9-9
von 8 ist;
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10 eine
perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform
einer verdrillten schalldämpfenden
Struktur gemäß dieser
Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten
elastischen Bahn hergestellt ist;
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11 eine
Querschnittansicht der verdrillten schalldämpfenden Struktur von 10 entlang der Linie 11-11 von 10 ist;
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12 eine
Querschnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß dieser
Erfindung aufgebauten Lautsprechersystems ist;
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13 eine
Querschnittansicht des Lautsprechersystems von 12 entlang der Linie 13-13 von 12 ist;
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14 eine
Querschnittansicht des Lautsprechersystems von 12 und 13 entlang
der Linie 14-14 von 12 ist;
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15 eine
Querschnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
eines gemäß dieser
Erfindung aufgebauten Lautsprechersystems ist;
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16 eine
perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer gemäß dieser
Erfindung aufgebauten schalldämpfenden
Platte ist; und
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17 eine
Querschnittansicht der schalldämpfenden
Platte von 16 entlang
der Linie 17-17 von 16 ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein schalldämpfendes
Material. Wenn es in einem Lautsprechersystem verwendet wird, sorgt
das Material, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, für eine ungewöhnlich flache Frequenzantwort.
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Das schalldämpfende Material dieser Erfindung
ist aus mindestens einer elastischen Bahn hergestellt, die be vorzugt
so angeordnet ist, daß sie
eine schalldämpfende
Vielschichtstruktur bildet. Die elastische Bahn besteht aus einem
Polyolefin. Bevorzugt ist das Polyolefin Polyethylen. Die Bahn hat
bevorzugt eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) und
hat am besten eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm).
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Die elastische Bahn hat eine erste
Seite und eine zweite Seite. Mindestens ein erster Teil der ersten oder
der zweiten Seite und ein zweiter Teil der ersten oder zweiten Seite
sind einander zugewandt, um eine Vielschichtstruktur zu bilden.
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Es gibt vielfältige Arten, auf die eine oder
mehrere Bahnen verformt werden können,
um eine Vielschichtstruktur zu bilden. Zum Beispiel kann eine Bahn
gefaltet, gerollt, verdrillt oder einfach ohne bestimmte Regelmäßigkeit
geknüllt
werden. Auch können,
falls gewünscht,
zwei oder mehr Bahnen gerollt, gefaltet oder gemeinsam verdrillt
werden. Ungeachtet des verwendeten Verfahrens werden jedoch Fächer oder
Schichten aus einem komprimierbaren Material (z. B. Luft) zwischen
benachbarten Schichten angeordnet.
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Es wurde gezeigt, daß elastische
Vielschichtstrukturen eine ungewöhnlich
hohe akustische Undurchlässigkeit
haben. Man glaubt, daß die
hohe akustische Undurchlässigkeit
dieser Vielschichtstrukturen sich aus einer Verbindung der hohen
Kompressibilität
der Luftfächer
und dem elastischen Wesen der einzelnen Bahnen ergibt. Auch wird
die akustische Undurchlässigkeit
des Materials verbessert, wenn eine große Anzahl von Schichten verwendet
wird und wenn diese Schichten im wesentlichen senkrecht zu den Schallwellen
ausgerichtet sind, die geblockt werden.
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Es wird deutlich, daß die Bahnen,
die verwendet werden, um das schalldämpfende Material dieser Erfindung
herzustellen, völlig
verschieden von bekannten fasrigen schalldämpfenden Materialien sind.
Die Bahnen können
elastische Barrieren bilden, die einfallende Luft in eine Richtung
zwingen können,
die bevorzugt im wesentlichen senkrecht zur Richtung der einfallenden
Schallwelle ist. Obwohl Fasern in einem gewissen Grad ebenfalls
Schallwellen umlenken, bilden Fasern keine hochbiegsamen Barrieren
für den
Durchgang von Schallwellen.
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Das schalldämpfende Material dieser Erfindung
kann verwendet werden, um ein Lautsprechersystem mit einer ungewöhnlich flachen
Frequenzantwort, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, herzustellen.
Ein derartiges System umfaßt
ein Systemgehäuse,
einen an das Gehäuse
montierten Lautsprecher und (gemäß dieser
Erfindung hergestelltes) schalldämpfendes
Material in dem Gehäuse.
In dem Gehäuse
kann jede Anzahl von schalldämpfenden
Strukturen verwendet werden. Bevorzugt wird das schalldämpfende
Material verformt, so daß es
einen Hohlraum hat, der geeignet ist, die Rückseite des Lautsprechers aufzunehmen.
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Neben dem Einsatz in Lautsprechersystemen
kann das gemäß dieser
Erfindung hergestellte schalldämpfende
Material verwendet werden, um andere Arten von schalldämpfenden
Strukturen, wie etwa schalldämpfende
Platten herzustellen. Eine schalldämpfende Platte umfaßt mindestens
einen Rahmen und schalldämpfendes
Material gemäß dieser
Erfindung, das an dem Rahmen befestigt ist. Die Oberfläche der
Platte kann durch Konstruieren eines nicht ebenen Rahmens vergrößert werden.
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Die Erfindung wird nun unter Bezug
auf 1–17 beschrieben.
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1 zeigt
eine elastische Bahn 100, die verwendet werden kann, um
ein schalldämpfendes
Material gemäß dieser
Erfindung herzustellen. Die Bahn 100 wird, wie weiter unten
beschrieben, bevorzugt verformt, um eine schalldämpfende Vielschichtstruktur
zu erzeugen. Alternativ können
zwei oder mehr Bahnen gemeinsam verwendet werden, um eine Vielschichtstruktur
gemäß dieser
Erfindung zu erzeugen.
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Elastische Bahnen werden bevorzugt
aus jedem im wesentlichen elastischen Polymer hergestellt, das ein
oder mehrere Copolymere umfassen kann. Eine Polymerart, die gemäß dieser
Erfindung verwendet werden kann, ist ein Polyolefin. Bevorzugt ist
das Polyolefin Polyethylen. Eine einzelne Bahn kann eine im wesentlichen
gleichmäßige Zusammensetzung
haben, kann aber auch ein Laminat – d. h. mehrere im wesentlichen parallele
Schichten, deren benachbarte Oberflächen im wesentlichen aneinander
geklebt sind, – sein.
Eine elastische Bahn, die verwendet wird, um das schalldämpfende
Material gemäß dieser
Erfindung herzustellen, hat bevorzugt eine Dicke von weniger als
etwa 5 Mil (etwa 0, 13 mm) und am besten eine Dicke von weniger als
etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm). Eine elastische Bahn, die verwendet
wird, um das schalldämpfende
Material gemäß dieser
Erfindung herzustellen, kann im wesentlichen für Luft bei etwa Atmosphärendruck
(d. h. etwa 1 atm (etwa 101,3 kPa)) undurchlässig sein.
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Beispiele für elastische Bahnen umfassen
Kunststoffhüllen,
die unter den Warenzeichen Handi-Wrap® von
DowBrands L.P., Indianapolis, Indiana, and Franklin WrapTM von Franklin Industries, L.L.C., Brooklyn,
New York, verkauft werden. Andere Beispiele umfassen Clear Food
Wrap von der Pathmark Stores, Inc. von Woodbridge, New Jersey, Saran
Wrap von DowBrands L.P., Indianapolis, Indiana, Reynolds® Plastic
Wrap von der Reynolds Metals Company aus Richmond, Virginia, und
Glad® Cling
Wrap von der First Brands Corporation, Danbury, Connecticut.
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Die elastische Bahn 100 hat
zwei Seiten. Schalldämpfendes
Material gemäß dieser
Erfindung kann eine oder mehrere Bahnen umfassen, von denen jede
eine erste Seite und eine zweite Seite hat. Mindestens ein erster
Teil der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil der ersten
oder zweiten Seite sind einander zugewandt, um eine Vielfachschichtstruktur
zu bilden. Dies bedeutet zum Beispiel, daß verschiedene Teile von (1)
einer Seite einer Bahn, (2) entgegengesetzte Seiten einer Bahn oder
(3) Seiten von zwei verschiedenen Bahnen einander zugewandt sein
können.
Bevorzugt wird die einzelne Bahn 100 in eine Vielschichtstruktur verformt.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
dieser Erfindung, in der die Bahn 100 gefaltet ist, um
die gefaltete Struktur 110 herzustellen. Wie am besten
in 3, die eine Quer schnittansicht
der Struktur 110 ist, gezeigt, sind die Teile 102 und 104 (die
beide Teile einer ersten Seite der Bahn 100 sind) ebenso
wie 116 und 118 (die beide Teile einer zweiten
Seite der Bahn 100 sind) einander zugewandt. In dieser
Ausführungsform
liegen beide Teile in jedem Paar einander zugewandter Teile auf
der gleichen Seite der Bahn 100, wobei abwechselnde Paare
auf verschiedenen Seiten der Bahn 100 liegen.
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Es gibt verschiedene andere Arten,
wie die Bahn 100 verwendet werden kann, um ein schalldämpfendes
Material gemäß dieser
Erfindung herzustellen. Eine erste Art umfaßt das wiederholte Falten der
Bahn 100, um eine in 4 gezeigte
abgeflachte Rollenstruktur 120 herzustellen. 5 zeigt eine Querschnittansicht
der Struktur 120, die insbesondere die einander zugewandten
Teile 122 und 124 (die beide Teile einer Seite
der Bahn 100 sind) ebenso wie die einander ebenfalls zugewandten
Teile 126 und 128 (von denen jeder ein Teil einer
anderen Seite der Bahn 100 ist) umfaßt. Abgesehen von der inneren
Falte, wo Teile 122, 124 der gleichen Seite der
Bahn 100 einander zugewandt sind, umfaßt in dieser Ausführungsform
größtenteils
jedes Paar einander zugewandter Teile einen Teil von jeder Seite
der Bahn 100. Luft 109 oder ein anderes hochkomprimierbares
Material ist zwischen den einander zugewandten Teilen angeordnet.
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Eine zweite Art, in der die Bahn 100 verformt
werden kann, umfaßt
das einfache Rollen in eine Rolle 130, die in 6 gezeigt ist. 7 zeigt eine Querschnittansicht
der Rolle 130, die insbesondere die Teile 132 und 134 (von
denen jeder ein Teil einer anderen Seite der Bahn 100 ist)
enthält,
die einander ebenfalls zugewandt sind. In dieser Ausführungsform
umfaßt,
abgesehen von der innersten Mitte der Rolle, jedes Paar zugewandter
Teile einen Teil jeder Seite der Bahn 100. Wiederum füllt Luft 129 oder
jedes beliebige andere komprimierbare Material (z. B. Gas) im wesentlichen
den Raum zwischen einander zugewandten Teilen.
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Eine dritte Art, in der die Bahn 100 verformt
werden kann, umfaßt
sowohl Falten als auch Rollen, um die hybride Struktur 140,
wie in 8 gezeigt, zu
erzeugen. Die Struktur 140 umfaßt benachbarte Schichten, die
einander zugewandt sind (siehe z. B. 9,
Teile 142 und 144), die im wesentlichen durch
Schichten aus einem komprimierbaren Material getrennt sind (wenngleich
einander zugewandte Teile in physischem Kontakt sein können). In
dieser Ausführungsform
gibt es eine Mischung aus (1) Paaren einander zugewandter Teile,
in denen jeder Teil auf der gleichen Seite der Bahn 100 liegt,
und aus (2) Paaren einander zugewandter Teile, in denen ein zugewandter
Teil auf jeder Seite der Bahn 100 liegt. Schalldämpfendes
Material gemäß jeder
der in 1– 11 gezeigten Ausführungsformen
kann auch verformt werden, indem eine oder mehrere Bahnen in eine verdrillte
Struktur 150, wie in 10 und 11 gezeigt, verdrillt werden.
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Es wird deutlich, daß viele
Bahnen in jeder beliebigen Anzahl von Arten verwendet werden können, um
Vielschichtstrukturen zu bilden. Zum Beispiel wird deutlich, daß, obwohl
die Struktur 130 durch Rollen einer einzigen Bahn gebildet
wird, falls gewünscht,
zwei oder mehr Bahnen zusammen gerollt werden können. Auch sind die Fächer aus
Luft (oder jedem anderen komprimierbaren Material), wie weiter oben
beschrieben, ungeachtet des zum Bilden der Vielschichtstruktur verwendeten
Verfahrens, im wesentlichen zwischen den Schichten eingeschlossen.
Es sollte jedoch bemerkt werden, daß zumindest ein Teil der Fächer in
einer Fluidverbindung untereinander steht, so daß die Luft dazwischen wandern
kann. Außerdem
können
die Fächer über eine oder
mehrere Öffnungen
in dem Gehäuse
in einer Fluidverbindung mit der Atmosphäre stehen.
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Ohne Festlegung auf eine bestimmte
Theorie wird angenommen, daß die
ungewöhnlich
hohe Schallundurchlässigkeit
dieser Vielschichtstrukturen sich aus einer Kombination der hohen
Kompressibilität
der Luftfächer
und des hochelastischen Wesens der einzelnen Schichten ergibt. Folglich
glaubt man, daß der
Luftdruck zwischen den Schichten während des Betriebs des schalldämpfenden
Materials nicht wesentlich vom Atmosphärendruck abweichen sollte.
Wenn der Luftdruck zwischen benachbarten Schichten (d. h. in den
Fächern)
wesentlich vom Atmosphärendruck
abweicht, kann diese Differenz die Schallkopplung zwischen benachbarten
Schichten erhöhen,
wodurch sich die Wirksamkeit der Schalldämpfung des Materials verringern kann.
Auch wird die Schallundurchlässigkeit
des Materials verbessert, wenn eine große Anzahl von Schichten, von
denen jede aus der gleichen oder verschiedenen Bahnen gebildet sein
kann, verwendet wird und wenn diese Schichten im wesentlichen senkrecht
zu den blockierten Schallwellen ausgerichtet sind.
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Das schalldämpfende Material dieser Erfindung
kann verwendet werden, um ein Lautsprechersystem mit, insbesondere
bei niedrigen Frequenzen, außergewöhnlich flacher
Frequenzantwort herzustellen. Ein gemäß dieser Erfindung aufgebautes
Lautsprechersystem zeigt auch eine hervorragende dynamische Signalantwort,
einschließlich
einer 20%igen Verbesserung der Einschwingzeit und einer 30%igen
Verbesserung der Abklingzeit, gegenüber ähnlichen Systemen, die herkömmliches
schalldämpfendes
Material verwenden.
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Ein Lautsprechersystem gemäß dieser
Erfindung umfaßt
ein Systemgehäuse,
einen an das Gehäuse montierten
Lautsprecher und gemäß dieser
Erfindung hergestelltes schalldämpfendes
Material in dem Gehäuse.
Das in diesem System verwendete schalldämpfende Material ist das gleiche
wie weiter oben beschrieben. Nach Wunsch können zu dem Lautsprechersystem
zusätzliche
akustische Komponenten, wie etwa Gehäuseöffnungen, um eine Fluidverbindung
zwischen dem schalldämpfenden
Material und der Atmosphäre
bereitzustellen, und zusätzliche
Lautsprecher hinzugefügt
werden.
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12 zeigt
eine Querschnittansicht des Lautsprechersystems 200, das
gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung aufgebaut ist. Das Lautsprechersystem 200 umfaßt bevorzugt
das kugelförmige
Gehäuse 210,
den Lautsprecher 220 und schalldämpfendes Material 230.
Das schalldämpfende
Material 230 umfaßt
eine Art schalldämpfender
Struktur 232, wenngleich, wie weiter unten beschrieben,
jede Anzahl schalldämpfender Strukturen
verwendet werden kann. Schalldämpfen des
Material 230 kann aus einer oder mehreren elastischen Bahnen
gebildet werden. Diese Bahnen können
dann in mindestens eine Vielschichtstruktur, wie etwa die in 2–11 gezeigten
verlängerten
Strukturen, verformt werden.
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Schalldämpfendes Material 230,
das sich in dem Gehäuse 210 und
hinter dem Lautsprecher 220 befindet, kann auf jede beliebige
Weise in dem Gehäuse 210 plaziert
werden. Zum Beispiel kann das Material 230 einfach ohne
eine besondere Anordnung (nicht gezeigt) oder in jeder gewünschten
Anordnung in das Gehäuse 210 gefüllt werden.
In einer besonders bevorzugten Anordnung kann Material 230,
wie in 12–14 gezeigt, in einer spiralförmigen Weise
gewickelt werden. Wie am besten in 12 gezeigt,
kann schalldämpfendes
Material 230 in eine kugelförmige Struktur mit dem Hohlraum 236 verformt
werden, der eine Oberfläche 237 hat,
die im wesentlichen der Rückseite 221 des
Lautsprechers 220 entspricht oder an sie angepaßt ist,
um sie aufzunehmen. Wenn die Rückseite 221 eine
konische Form hat, kann das Material 230 somit angepaßt (z. B.
ringförmig
gewickelt) werden, um diese Rückseite
aufzunehmen. Auch kann das Gehäuse 210 andere
Formen haben. Wenn das Gehäuse 210 zum
Beispiel würfelförmig wäre, würde das
schalldämpfende
Material 230 bevorzugt so verformt, daß es eine im wesentlichen würfelförmige Form
hat, aber der Hohlraum wäre
immer noch geeignet, die konische Rückseite 221 des Lautsprechers 220 aufzunehmen.
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Die Tabellen I und II vergleichen
die Frequenzantworten von zwei Arten von Lautsprechersystemen. Die
erste Systemart war strukturell im wesentlichen identisch zum System 200,
verwendete aber herkömmliches
schalldämpfendes
Material (d. h. Glaswolle). Die zweite Systemart war das System 200,
das ein schalldämpfendes
Material gemäß dieser
Erfindung (d. h. Polyolefin-Folie) verwendete. Die Lautsprechersysteme umfaßten ein
kugelförmiges
Gehäuse
mit 12'' (30,48 cm) Durchmesser
und einen Tieftonlautsprecher mit 6'' (15,24
cm) Durchmesser (effektives Gehäusevolumen
war etwa 0,47 Fuß3 (ca. 0,0133 m3)).
Tabelle I listet experimentelle Ergebnisse auf, die unter Verwendung
eines geschlossenen Ge häuses
erzielt wurden, und Tabelle II listet experimentelle Ergebnisse
auf, die unter Verwendung eines mit Öffnungen versehenen Gehäuses erzielt
wurden.
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Die Tabellen I und II zeigen, daß die Frequenzantworten
sowohl des geschlossenen Lautsprechersystems als auch des mit Öffnungen
versehenen, insbesondere am niedrigen Ende des Frequenzbereichs
(d. h. zwischen etwa 20 Hz und etwa 50 Hz), drastisch verbessert
werden. Und im Fall des geschlossenen Systems ist die verbesserte
Frequenzantwort sogar bei höheren
Frequenzen (d. h. bis zu etwa 90 Hz) offensichtlich. Während die
Resonanzfrequenzen beider akustischen Systeme identisch (d. h. etwa
57 Hz) waren, waren außerdem
die Q-Werte dieser Resonanzen in den mit Polyethylenfolie (gemäß dieser
Erfindung) gefüllten
Systemen wesentlich verringert.
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Andere Verbesserungen, welche die
zumindest teilweise mit Polyethylenfolie gefüllten Lautsprechersysteme zeigten,
sind nicht so einfach quantifizierbar. Diese Verbesserungen umfassen
bessere Schalldurchlässigkeit,
Klarheit und räumlichen
Klang. Es wurde auch bemerkt, daß das schalldämpfende
Material dieser Erfindung, insbesondere bei nied rigen elektrischen
Leistungspegeln, den Wirkungsgrad der Umwandlung von elektrischer
in Schallenergie verbessert.
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15 zeigt
eine Querschnittansicht eines anderen Lautsprechersystems 300,
das ebenfalls gemäß dieser
Erfindung aufgebaut werden kann. Wie das Lautsprechersystem 200,
umfaßt
das System 300 auch ein Gehäuse 310, einen Lautsprecher 320 und
schalldämpfendes
Material 330. Im Gegensatz zu dem schalldämpfenden
Material 220, das in dem (in 12 gezeigten)
System 200 verwendet wird, umfaßt das schalldämpfende
Material 330, das in den (in 15 gezeigten)
System 300 verwendet wird, zwei Arten von schalldämpfenden
Strukturen.
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Die erste Art schalldämpfender
Struktur ist die gewickelte verformte (d. h. ringförmige) schalldämpfende
Struktur 332, die benachbart zu und hinter dem Lautsprecher 320 plaziert
ist. Die gewickelte Struktur 332 ist vielschichtig und
kann zum Beispiel aus einem oder mehreren der in 2–11 gezeigten und weiter oben beschriebenen
schalldämpfenden
Materialien gefertigt werden. Die Struktur 332, wie in 15 gezeigt, ist aus einer
länglichen
Rollenstruktur – ähnlich der
in 6 und 7 gezeigten – gefertigt. Die zweite Art
der schalldämpfenden
Struktur, die gefaltete Struktur 334, füllt bevorzugt den Rest des
Gehäuses 310.
Die Struktur 334 wird ebenfalls in Schichten verformt,
aber die Schichten der Struktur 334 werden, ähnlich der
Struktur 110, bevorzugt durch Falten in der elastischen
Bahn gebildet. In beiden vielschichtigen Strukturen 332 und 334 füllt ein
komprimierbares Material, wie etwa Luft, den Raum zwischen den Schichten.
Die von der inneren Oberfläche 311 des
Gehäuses
(z. B. am Punkt 312) entfernte Schichtdichte ist bevorzugt
höher als
die zur inneren Oberfläche 311 benachbarte
Schichtdichte (z. B. am Punkt 313).
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Obwohl das Lautsprechersystem 300 nur
zwei schalldämpfende
Strukturen 332 und 334 zeigt, wird deutlich, daß gemäß dieser
Erfindung jede beliebige Anzahl von Strukturen verwendet werden
kann. Ungeachtet der Anzahl von verwendeten Strukturen sind die
Teile der Bahn(en) auch bevorzugt im größt möglichen Maß im wesentlichen parallel
zu oder folgen den Umrissen der inneren Oberfläche 311 des Gehäuses und/oder
der Rückseite
des Lautsprechers 320. Es sollte auch klar sein, daß die in 12–15 gezeigten
speziellen Anordnungen der schalldämpfenden Materialien nach Wunsch
verändert
werden können.
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Die innere Oberfläche 311 des Gehäuses kann
jede Form, einschließlich
einer im wesentlichen ellipsenförmigen,
im wesentlichen kugelförmigen,
im wesentlichen zylinderförmigen,
im wesentlichen vieleckigen Form und jede Kombination davon haben,
ist aber bevorzugt im wesentlichen kugelförmig.
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Neben seinem Einsatz in Lautsprechersystemen
kann das schalldämpfende
Material gemäß dieser Erfindung
verwendet werden, um andere Arten von schalldämpfenden Strukturen, wie etwa
schalldämpfende Platten,
herzustellen. Schalldämpfende
Platten können
nützlich
sein, um Geräusche
in im wesentlichen geschlossenen Räumen, wie etwa in Aufnahmeräumen und
in Bereichen, die unerwünschten
Störgeräuschen ausgesetzt
sind, zu absorbieren. Eine schalldämpfende Platte 400 ist
in 16 und 17 gezeigt und ist gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung aufgebaut. Die Platte 400 umfaßt einen
Rahmen 410 und schalldämpfendes Material 420,
das bevorzugt mit jedem geeigneten Mittel, wie etwa Klammern oder
Klebstoff, am Rahmen 410 befestigt ist. Das Material 420 ist
das gleiche schalldämpfende
Material, das weiter oben unter Bezug auf 1–11 beschrieben wurde. Daher
enthält
das schalldämpfende
Material 420 mindestens eine elastische Bahn und ist vielschichtig
angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann ein Rahmen
zur Herstellung der schalldämpfenden
Platte verwendet werden, der nicht eben ist. In diesem Fall kann
die Oberfläche
der Platte vergrößert werden.
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Auf diese Weise wird deutlich, daß ein schalldämpfendes
Material für
allgemeine Zwecke zur Verfügung
gestellt wird. Neben der Verwendung in Lautsprechersystemen und schalldämpfenden
Platten kann das schalldämpfende
Material überall
verwendet werden, wo eine schalldämpfende Wirkung gewünscht wird. Fachleute
werden erkennen, daß diese
Erfindung mit anderen als den beschriebenen Ausführungsformen genutzt werden
kann, welche zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung beschrieben
werden, und diese Erfindung ist nur durch die folgenden Patentansprüche beschränkt.