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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lärmdämpfung und insbesondere eine
kompakte Vorrichtung zur Lärmdämpfung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Internationale Publikation Nr. WO-A-99/10608 betrifft die Bereitstellung
einer Vorrichtung, die funktioniert, um Lärm zu dämpfen, der in ein Gebäude durch
einen natürlichen
Belüftungsdurchlass,
wie beispielsweise ein Fenster, gelangt, und die den Bewohnern jenes
Gebäudes
gestattet, sich der Vorteile der natürlichen Belüftung zu erfreuen, während sie
nicht unerwünschten
Lärmpegeln ausgesetzt
sind.
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Die
Internationale Anmeldung offenbart die Verwendung von Anordnungen
aus Lambda-Viertel-Resonatoren,
die um einen Belüftungsdurchlass angeordnet
sind, speziell ein teilweise verriegeltes Fenster. Typischerweise
sind die Resonatoranordnungen um den Belüftungsdurchlass herum positioniert.
Beispielsweise werden sie in 3 der WO-A-99/10608
an der Außenwand
eines zu belüftenden
Raumes um ein Fenster herum in einer Anordnung befestigt gezeigt,
in der der Resonator, der auf die niedrigste Frequenz abgestimmt
wird, der Wand/dem Durchlass am nächsten ist, und die Resonatoren,
die auf die höchste
Frequenz abgestimmt werden, sind am weitesten vom Durchlass weg
angeordnet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Konstruktion
und Funktion der Anordnung, um eine verbesserte Vorrichtung zur
Lärmdämpfung bereitzustellen,
die ebenfalls bei anderen Anwendungen eingesetzt werden kann. Beispielsweise
wird die Mehrzahl der Wohnungen in Australien eher natürlich belüftet als
abgedichtet und klimatisiert. Als Folge davon enthalten die Gebäudefassaden
stationäre
Entlüftungen.
In anderen Gebäuden zeigen
diese stationären
Entlüftungen
jeweils eine Größe von annähernd 250
mm mal 170 mm mit einer typischen offenen Fläche für die Belüftung von weniger als 10 %.
Die Gesamtfläche
der stationären
Entlüftung
ist eine normale Ziegellänge
mal zwei Ziegelhöhen.
Jeder Raum in einer typischen Wohnung enthält mindestens zwei Entlüftungen,
die in den Wänden
angeordnet sind, die die Gebäudehülle bilden. Die
Entlüftungen
sind wichtig, um die menschliche Behaglichkeit im Inneren der Wohnung
durch Bereitstellen einer angemessenen Belüftung aufrechtzuerhalten, um
einen zufriedenstellenden Luftstrom durch die Wohnung zu sichern,
um das Schimmelwachstum zu verhindern, und um zu gestatten, dass
die von den Möbeln
emittierten Gase entweichen. Es ist wünschenswert, die Entlüftung so
zu verbessern, dass der Luftstrom aufrechterhalten oder verbessert
wird, aber eine Schallübertragung
verringert wird.
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Das
US 3353626 offenbart einen
schallabsorbierenden Belüftungskanal.
Ein Durchflussdurchgang wird definiert, der Kammern aufweist, die
vom Durchgang abzweigen, die vom Durchgang getrennt sind. Jede Kammer
umfasst eine schmale Schicht aus porösem schallabsorbierendem Material.
Dieses Patent betrifft eher die Absorption als die Dämpfung des
Schalls und erfordert ein schallabsorbierendes Material.
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Das
WO 9718549 offenbart einen Resonator für die Dämpfung des Schalls in einem
Kanal, der längs
des inneren Umfanges des Kanals angeordnet ist. Der Resonator definiert
Hohlräume,
die so ausgewählt
werden, dass eine Lärmdämpfung des
Schalls in Kanälen
mit einer vorgegebenen Frequenz bewirkt wird.
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Ein
weiteres Problem, das durch den Erfinder aufgezeigt wird, ist der
Lärm, der
durch die Klimatisierung in Büros
erzeugt wird. Die meisten Büros weisen
Hängedecken
auf. Bei einer beliebten Konstruktion erstrecken sich längliche
schmale Austritte längs
der Seiten der Leuchtstoffarmaturen (große rechteckige Kästen, die
typischerweise zwei Lichtrohre, Fassungen und Nebenanlagen enthalten).
Der Lärm
vom Klimaanlagengebläse
und regenerierter Lärm
von den dazugehörenden
Systembauteilen wird durch den Luftaustritt in das Büro darunter übertragen.
In einigen Fällen
werden Entlüftungen
angrenzend an die Leuchtarmaturen bereitgestellt, die nicht mit
den Klimatisierungskanälen
verbunden sind, sondern einfach einen Luftrückweg für die Luft gestatten, die in
den Deckenraum eintritt. Derartige Entlüftungen wirken ebenfalls als
ein Lärmübertragungsweg
und gestatten, dass sich insbesondere Stimmen von einem Büro zu einem
anderen fortpflanzen.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorangehend diskutierten
Probleme anzusprechen und verbesserte Vorrichtungen zur Lärmdämpfung bereitzustellen.
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Daher
wird in einem ersten breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung zur Lärmdämpfung entsprechend
dem als Anhang beigefügten
Patentanspruch 1 bereitgestellt.
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Die
Vorrichtung kann für
spezielle Anwendungen optimiert werden, beispielsweise für die natürliche Belüftung in
Wohnungen, wie es in der Einführung
diskutiert wird.
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Daher
weist bei einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung zur Lärmdämpfung außerdem ein zweites Lärmdämpfungselement
auf, das eine Anordnung von Lambda-Viertel-Resonatoren aufweist;
wobei
die zweite Anordnung eine Vielzahl von Reihen von Rohren aufweist,
die eine Öffnungsbreite
w und eine Länge
L aufweisen, wobei die Reihen parallel nebeneinanderliegend angeordnet
sind, wobei die Anordnung Rohre mit unterschiedlichen Öffnungsbreiten
und Längen
umfasst, so dass mindestens einige der Reihen von Rohren in jeder
Anordnung auf eine unterschiedliche Resonanzfrequenz zu den anderen
der Reihen von Rohren in jener Anordnung abgestimmt sind;
wobei
die zwei Anordnungen durch den Spalt oder den Belüftungsdurchlass
mit einer Breite H getrennt sind, der sich von einer Anordnung zur
entgegengesetzten Anordnung erstreckt; und
worin die Öffnung geknickt
oder gebogen ist, so dass keine direkte Sichtlinie durch die Öffnung senkrecht zur
Vorderfläche
der Vorrichtung vorhanden ist.
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Stationäre Entlüftungen
in Gebäuden
liefern einen Luftübertragungsweg
für den
Lärm. Durch
Ersetzen der konventionellen Entlüftung durch eine Dämpfungsvorrichtung
muss der Lärm,
der in das Gebäude
durch die Entlüftung
gelangt, mit der Vorrichtung „in
Wechselwirkung stehen".
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Die
vorliegende Erfindung gestattet ebenfalls den Einbau einer Anordnung
von Entlüftungen
in eine Wand, wo eine bedeutende Luftbewegung erforderlich ist und
die thermische Behaglichkeit von hoher Priorität ist; in diesem Fall können mehrere
Vorrichtungen zur Lärmdämpfung nebeneinanderliegend verwendet
werden.
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Das
Vorhandensein des Knicks und der Dämpfungsvorrichtung liefert
einen indirekten Schallweg von der Außenseite zur Innenseite des
Gebäudes über die
stationäre
Entlüftung,
d.h., der Luftweg zwischen dem Eintritt und dem Austritt der Dämpfungsvorrichtung
ist nicht geradlinig. Das verringert den Schall, der durch die Vorrichtung
gelangt, indem ein Mehrfachsperren-Beugungseffekt bewirkt wird. Der
winkelige Durchlass bedeutet ebenfalls, dass die offenen Öffnungen
der Rohre winkelig sind. Das liefert zwei bedeutende Vorteile. Erstens
weist die winkelige Öffnung
eine größere Querschnittsfläche als ein
konventioneller Rohrdurchlass auf, wodurch die Nutzfläche vergrößert wird,
die für
den gewünschten Streumechanismus
benutzt wird. Zweitens wird mit Bezugnahme auf den ersten Effekt
das flüchtige
Eintreten des Schalls, der durch die offenen Öffnungen der Rohre gelangt,
durch den winkeligen Durchlass vermindert. Der Streumechanismus
ist beim normalen Eintreten des Schalls am wirksamsten und am wenigsten
wirksam beim flüchtigen
Eintreten. Die winkeligen Öffnungen
liefern eine verbesserte Leistung beim flüchtigen Eintreten. Das Fehlen
einer direkten Sichtlinie durch die Sperre weist ebenfalls positive
Begleiterscheinungen betreffs der Gebäudesicherheit auf.
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Um
zu sichern, dass die Leistung der Vorrichtung zufriedenstellend
ist, bevorzugt man bei der Mehrzahl der Rohre in den Anordnungen,
dass jedes Verhältnis
des äquivalenten
Durchmessers (D) des einzelnen Rohres zu seiner Länge (L)
(„die
Skala") die folgende
Relation erfüllt: D/L<0,25.
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Für ein quadratisches
Rohr D = 2w/n, worin w die Seitenbreite des quadratischen Rohres
ist.
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Diese
Beziehung basiert auf Experimenten seitens des Erfinders, die die
Messungen des Frequenzganges der einzelnen Rohre der sich verändernden
Skala einschließen.
Es wurde ermittelt, dass für
Rohre, die nicht diese Beziehung erfüllen, der Qualitätsfaktor
(Q) eines jeden der Rohre nicht hoch genug war, um als eine Streuvorrichtung
am wirksamsten zu sein.
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Man
bevorzugt, dass, wenn die Vorrichtung in einem Gebäude installiert
wird, die Vorrichtung so angeordnet wird, dass die Rohre mit kleineren Öffnungsbreiten
auf der Seite der Vorrichtung angeordnet werden, die zur Außenseite
des Gebäudes
hin liegt. Rohre mit größeren Öffnungsbreiten
sollten in Richtung der Seite angeordnet werden, die der Innenseite
des Gebäudes
am nächsten
ist. Daher sollen die Rohre in der Reihenfolge der ansteigenden Länge (oder Öffnungsbreite)
von der Seite angeordnet werden, die der Außenseite des Gebäudes am nächsten ist.
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Es
wird bevorzugt, dass Rohre mit gleichen Öffnungsbreiten einander gegenüberliegend
auf jeder Seite der geknickten Belüftungsöffnung angeordnet werden.
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Es
wurde jedoch ermittelt, dass Rohre mit äquivalenten Durchmessern (D),
die größer sind
als die Breite des Belüftungsdurchlasses
(H), wo sie angeordnet werden, nicht Rohre auf gegenüberliegenden
Seiten des Belüftungsdurchlasses
erfordern. Daher, wenn die Relation D>H gilt, müssen dann die Rohre jenes Durchmessers
nur auf einer Seite des Belüftungsdurchlasses
angeordnet werden, d.h., in einem der Dämpfungselemente.
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Die
Breite der Belüftungsöffnung wird
ebenfalls den kleinsten äquivalenten
Rohrdurchmesser in der Anordnung bestimmen.
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Die
Leistung der Rohre, die auf hohe Frequenzen abgestimmt sind, ist
für die
Abmessungen des Belüftungsdurchlasses
am empfindlichsten, da kürzere
Wellenlängen
eingeschlossen sind. Der Abstand von den gegenüberliegenden offenen Enden der
einzelnen Rohre, die auf höhere
Frequenzen abgestimmt sind, wo der Streumechanismus nützlich ist,
ist viel kürzer
als für
die Rohre, die auf niedrigere Frequenzen abgestimmt sind, was aus
der Ableitung der Gesamtenergie eines einzelnen Rohrhohlraumes gezeigt
werden kann.
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Da
die Rohre, die auf die höchste
Frequenz abgestimmt sind, die kürzeste
Wellenlänge
aufweisen, wird die Leistung dieser Rohre durch die Breite des Belüftungsdurchlasses
bestimmt. Es wird bevorzugt, dass die Länge des kleinsten Rohres daher
die folgende Relation erfüllen
sollte: L>H/2.
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Obgleich
erwartet würde,
dass Rohre, die nicht die vorangehend angeführte Relation erfüllen, bestimmte
gewünschte
Streueffekte erzeugen, würde
nicht erwartet, dass sie so wirksam funktionieren.
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Um
die Kompaktheit der Vorrichtung zu verbessern, kann das Rohr mit
der größten Öffnungsbreite
einen anfänglichen
geradlinigen Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfassen, der
sich unter einem rechten Winkel erstreckt. Die folgenden Kriterien
müssen
für das
geknickte Rohr erfüllt
werden, um eine wirksame Leistung zu bringen: D>H.
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Die
Länge des
Rohres, die senkrecht zur Haupt- oder Anfangslänge verläuft, muss kleiner sein als
die anfängliche
gerade Länge
des Rohres.
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Bei
einer Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Lärmdämpfung für die Dämpfung des
Lärms bereitgestellt,
der längs
einer Entlüftung
mit einer Breite hindurchgeht, wobei die Anordnung eine Vielzahl
von Reihen von Rohren mit einer Öffnungsbreite
w und einer Länge
L aufweist, wobei die Reihen parallel nebeneinanderliegend angeordnet
sind, und wobei jede Anordnung Rohre umfasst, die unterschiedliche Öffnungsbreiten
und Längen
aufweisen, so dass mindestens einige der Reihen von Rohren in jeder
Anordnung auf eine unterschiedliche Resonanzfrequenz zu den anderen
Reihen von Rohren in jener Anordnung abgestimmt sind;
wobei
eine Platte entgegengesetzt der Anordnung angeordnet ist, die eine Öffnung oder
einen Belüftungsspalt
mit einer Breite H dazwischen definiert,
worin die Rohre und
der Belüftungsspalt
die folgende Relation erfüllen: w>H.
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Die
vorangehende Ausführung
der vorliegenden Erfindung liefert einen Lärmdämpfer, der besonders für das Dämpfen von
Gebläselärm in Klimatisierungskanälen und
-austritten geeignet ist. Die Rohre sind typischerweise in der Reihenfolge
der ansteigenden Frequenz vom oberen Ende des Kanals aus angeordnet,
der der Lärmquelle
(dem Klimatisierungsgebläse)
am nächsten
ist.
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Bei
dieser Ausführung
sollten die Rohre auf den Gebläselärm abgestimmt
sein, der typischerweise niedrigere dominierende zu dämpfende
Frequenzen erzeugt. Das bedeutet, dass größere Rohrbreiten erforderlich
sind. Tatsächlich
können
bei bestimmten Anwendungen Rohrbreiten genutzt werden, die viel
größer sind
als jene, die in 9 bis 11 veranschaulicht
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Eine
spezifische Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird jetzt nur als Beispiel und mit Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines ersten Lärmdämpfungselementes
für eine
Verwendung bei der natürlichen
Belüftung
eines Gebäudes;
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2 eine
Schnittdarstellung längs
der Linien II-II, die in 1 gezeigt werden;
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3 eine
Schnittdarstellung längs
der Linien III-III, die in 1 gezeigt
werden, die modifiziert wurde, um den Querschnitt aller Rohre der
Vorrichtung zu zeigen;
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4 eine
Draufsicht eines zweiten Lärmdämpfungselementes,
das so konfiguriert ist, dass es mit dem ersten Lärmdämpfungselement
zusammenwirkt, das in 1 bis 3 gezeigt
wird;
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5 eine
Schnittdarstellung längs
der Linien V-V, die in 4 gezeigt werden;
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6 eine
schematische perspektivische Darstellung, die die Lärmdämpfungselemente
aus 1 bis 5 zeigt, die in einem Hohlraum
in einer Ziegelwand installiert sind;
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7 eine
Schnittdarstellung durch die Lärmdämpfungselemente,
die in einer Ziegelwand befestigt sind, wobei die Elemente in einer
entgegengesetzten Konfiguration zu der angeordnet sind, die in 6 gezeigt
wird;
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8 eine
schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführung einer
Vorrichtung zur Lärmdämpfung für eine Verwendung
zum Reduzieren des Lärms,
der längs
einer Entlüftung durch
einen Luftaustritt an einer oder angrenzend an eine Leuchtstoffarmatur
in einem Hängedeckengittersystem
hindurch;
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9 eine
Vorderansicht der Rohre des in 8 gezeigten
Dämpfers,
wobei eine Platte entfernt wurde;
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10 eine
Draufsicht des in 9 gezeigten Dämpfers,
die insbesondere einen Luftweg veranschaulicht;
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11 eine
Seitenansicht, die den Dämpfer zeigt;
und
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12 eine
Schnittdarstellung eines Dämpfermoduls,
angrenzend an eine Leuchtarmatur installiert.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Mit
Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen 1 bis 3 ein
erstes Lärmdämpfungselement 10,
das die vorliegende Erfindung verkörpert. Das Lärmdämpfungselement
weist eine Anordnung von parallelen Reihen von Resonatorhohlräumen oder
Rohren mit offener Seite nebeneinanderliegend auf. Alle Rohre in
jeder Reihe sind von der gleichen Größe. Die Anordnung umfasst eine
erste Reihe 12 von drei quadratischen Rohren 12a von
annähernd 50
mm im Quadrat (d.h., 50 mm × 50
mm). Angrenzend an jene Reihe ist eine zweite Reihe 14 von
fünf quadratischen
Rohren 14a vorhanden, von denen jedes einen Querschnitt
von annähernd
30 mm × 30 mm
aufweist. Als nächstes
ist eine Reihe 16 von sechs quadratischen Rohren 16a vorhanden,
die annähernd
26 mm im Quadrat sind, gefolgt von weiteren sieben Reihen 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 von
quadratischen Rohren, jeweils eine Anordnung mit einem zusätzlichen
Rohr, verglichen mit dem angrenzenden vorherigen Rohr in der Anordnung,
wobei eine Reihe 30 von dreizehn Rohren 30a mit
einem Querschnitt von 9,7 mm × 9,7
mm den Abschluss bildet. Die Höhe
h des Dämpfers,
gemessen längs
der Reihen, beträgt
etwa 150 mm, und da eine jede Reihe aus quadratischen Rohren von
gleicher Seitenbreite besteht, bestimmt die Anzahl der Rohre in
einer Reihe die Breite eines jeden Rohres und umgekehrt.
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Mit
Bezugnahme auf 2 kann man sehen, dass die Rohre
kegelförmig
verlaufen, so dass das offene Ende der Rohre breiter ist als ihre
geschlossenen Enden. Das Lärmdämpfungselement 10 wird
in einem einzigen Stück
aus einem Kunststoffmaterial geformt, obgleich andere geeignete
Materialien verwendet werden könnten,
und die Konizität
der Rohre ermöglicht,
dass die Vorrichtung leichter aus der Form freigegeben wird.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung durch das Lärmdämpfungselement entlang der
Linien III-III, woraus gesehen werden kann, dass die Länge der Rohre
in jeder Reihe variiert. Die Rohre, die relativ größere Öffnungsbreiten
aufweisen, sind im allgemeinen länger
als die Rohre, die eine kürzere Öffnungsbreite
aufweisen.
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3 veranschaulicht
ebenfalls, dass die offenen Seiten der Rohre in der Anordnung einen
ersten geradlinigen Seitenabschnitt 32, der durch die Reihen
der Rohre 12 und 14 definiert wird, und einen zweiten
Seitenabschnitt 34 definieren, der durch die offenen Seiten
der Reihen 16 bis 30 definiert wird. Der zweite
Seitenabschnitt verläuft
unter einem Winkel von etwa 240 Grad relativ zum ersten Seitenabschnitt 32.
Das größte Rohr 12a umfasst
einen anfänglichen
oder ersten Rohrabschnitt 12b, der geradlinig ist, und
einen zweiten Abschnitt 12c, der senkrecht zum ersten Abschnitt
verläuft.
Das vergrößert die
wirksame Länge
L des Rohres, während
die Vorrichtung kompakt bleibt.
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4 und 5 zeigen
ein zweites Lärmdämpfungselement 40,
das so geformt und konfiguriert ist, dass es mit dem in 1 bis 3 gezeigten Lärmdämpfungselement
zusammenwirken kann. Dieses Lärmdämpfungselement
definiert ebenfalls eine Reihe von parallelen Reihen von Rohren
mit quadratischem Querschnitt, die nebeneinanderliegend angeordnet
sind. Jedoch anders als bei dem in 1 bis 3 gezeigten
Element erstrecken sich die Rohre nicht über die gesamte Länge des
Elementes. Statt dessen definiert der erste Teil des Elementes 40 nur
eine flache Platte 42. Angrenzend an das Ende der flachen
Platte befindet sich eine Anordnung von zehn Reihen von Rohren,
deren offenen Seiten eine Ebene 44 definieren, die unter
einem Winkel von etwa 120 Grad mit Bezugnahme auf die flache Platte 42 verläuft. Die
Anordnung von Rohren weist vier Reihen 46, 48, 50, 52 von
dreizehn Rohren mit einem quadratischen Querschnitt von 9,7 mm × 9,7 mm
und einer allmählich
zunehmenden Tiefe auf. Ihnen folgt eine Reihe 54 von zwölf quadratischen
Rohren mit einem Querschnitt von annähernd 12 mm × 12 mm, eine
Reihe 56 von neun Rohren mit einem Querschnitt von annähernd 16
mm × 16
mm, gefolgt von den Reihen 58, 60, 62, 64 von
zehn, elf, zwölf
und bzw. dreizehn Rohren mit allmählich abnehmenden Durchmessern.
Die Längen
der fünf
Rohre nehmen allmählich
ab, wie in 5 gesehen werden kann.
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6 und 7 veranschaulichen
die zwei Lärmdämpfungselemente,
die zusammengebaut wurden, um eine Vorrichtung zur Lärmdämpfung zu bilden,
die in einer genormten stationären
Entlüftung einer
australischen Wohnung passt. In den meisten älteren Gebäuden ist die Gesamtfläche der
stationären
Entlüftung
eine normale Ziegellänge
mal zwei Ziegelhöhen,
was annähernd
250 mm lang × 170
mm hoch ist. Die Abmessungen der Entlüftung und die Tiefe der Wand 68 bestimmen
ebenfalls die Tiefe der Vorrichtung zur Lärmdämpfung. Deutlich ist jedoch, dass
die Abmessungen des Lärmdämpfers der
vorliegenden Erfindung reguliert werden können, um sich an Entlüftungen
mit unterschiedlichen Abmessungen anzupassen, vorausgesetzt, dass
bestimmte nachfolgend detailliert diskutierte Vorschriften für einen
maximalen Wirkungsgrad befolgt werden.
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Die
Lärmdämpfungselemente
sind in einem Gehäuse 70 eingeschlossen
und zu den angrenzenden Ziegelsteinen mit einer geeigneten Dichtungsmasse 72 abgedichtet.
Roste 74 werden über
den Hohlräumen
angeordnet, um das Eindringen von Fremdsubstanzen in die Vorrichtung
zur Lärmdämpfung zu
verhindern, aber um gleichzeitig einen relativ ungehinderten Luftstrom
zu gestatten. Wie gesehen werden kann, wenn die zwei Lärmdämpfungselemente 10 und 40 im
Hohlraum angeordnet sind, definieren sie eine winkelige oder geknickte Öffnung zwischen
sich. Die Öffnung
definiert einen Luftstromweg 73.
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Die
Wirkung des geknickten Luftweges im Dämpfer bewirkt nur einen indirekten
Schallweg von der Außenseite
des Gebäudes
in die Innenseite des Gebäudes über die
stationäre
Entlüftung.
Das verringert den Schallweg, der durch die Vorrichtung verläuft, indem
ein Mehrfachsperren-Ablenkungseffekt bewirkt wird, da der Schall
durch die Rohre zerstreut wird, die als Lambda-Viertel-Dämpfer wirken.
Ebenfalls bedeutet der winkelige Durchlass, dass die offenen Öffnungen
der Rohre winkelig sind. Das bringt zwei bedeutende Vorteile. Erstens
weist die winkelige Öffnung
eine größere Querschnittsfläche als
eine konventionelle Rohröffnung
auf, wodurch die Nutzfläche
vergrößert wird,
die für
den gewünschten
Streumechanismus benutzt wird. Zweitens, mit Bezugnahme auf den
ersten Effekt, wird das flüchtige
Eintreten des Schalls, der die offenen Öffnungen der Rohre passiert,
durch den winkeligen Durchlass verringert. Der Streumechanismus
ist beim normalen Eintreten des Schalls am wirksamsten und am wenigsten
wirksam beim flüchtigen
Eintreten. Die winkeligen Öffnungen
liefern eine verbesserte Leistung beim flüchtigen Eintreten. Das Fehlen
einer direkten Sichtlinie durch die Sperre zeigt ebenfalls positive
Auswirkungen mit Bezugnahme auf die Gebäudesicherheit.
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Es
soll bemerkt werden, dass die Vorrichtung durch Verteilen oder Zerstreuen
der Schallwellen funktioniert, eher als dass sie absorbiert werden. Durch
Benutzung einer Anzahl von Reihen von Rohren mit unterschiedlichen Öffnungsbreiten
und Hohlraumlängen
kann eine Dämpfung über einen
breiten Bereich von Frequenzen erhalten werden.
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Es
wurde ermittelt, dass es eine Anzahl von bedeutenden Kriterien gibt,
die die Bauteile der Vorrichtung zur Lärmdämpfung erfüllen sollten, um eine optimale
Lärmdämpfung bereitzustellen.
Erstens sollte das Verhältnis
des äquivalenten
Durchmessers D eines jeden einzelnen Rohres zu seiner Länge (die Skala)
die folgende Beziehung erfüllen: D2<0,25.
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Für ein quadratisches
Rohr D = 2w/√n,
worin w die Seitenbreite des quadratischen Rohres ist.
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Diese
Beziehung basiert auf Experimenten seitens des Erfinders, die die
Messungen des Frequenzganges der einzelnen Rohre der sich verändernden
Skala einschließen.
Es wurde ermittelt, dass für
ein Rohr, das nicht diese Beziehung erfüllt, der Qualitätsfaktor
(Q) eines jeden der Rohre nicht hoch genug war, um als eine Streuvorrichtung
am wirksamsten zu sein.
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Es
wurde ebenfalls ermittelt, dass die Rohre vorzugsweise so angeordnet
werden sollten, dass die kleineren Hohlräume mit kleineren Öffnungsbreiten
auf der Seite der Vorrichtung angeordnet werden sollten, die zur
Außenseite
des Gebäudes
hin liegt, in dem sie installiert werden sollten. Die Rohre mit
der größten Öffnungsbreite
sollten in Richtung der Seite angeordnet werden, die der Innenseite
des Gebäudes
am nächsten
ist. Daher sollten die Rohre in der Reihenfolge der ansteigenden
Länge (oder Öffnungsbreite)
von der Seite angeordnet werden, die der Außenseite des Gebäudes am
nächsten
ist.
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Es
wurde ebenfalls ermittelt, dass Rohre mit gleichen Öffnungsbreiten
vorzugsweise einander gegenüberliegend
auf jeder Seite des geknickten Belüftungsdurchlasses 73 angeordnet
werden sollten.
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Die
zweite wichtige Beziehung, die zu betrachten ist, ist die Breite
H des Belüftungsdurchlasses 73,
verglichen mit den Öffnungsbreiten
der Rohre. Es wurde ermittelt, dass Rohre mit äquivalenten Durchmessern, die
größer sind
als die Breite H des Belüftungsdurchlasses,
wo sie angeordnet sind, nicht Rohre auf gegenüberliegenden Seiten des Belüftungsdurchlasses
erfordern. Mit anderen Worten, wenn D größer ist als H, dann müssen die
Rohre nur auf einer Seite des Belüftungsdurchlasses angeordnet
werden. Da die Rohre 12 und 14 einen äquivalenten
Durchmesser aufweisen, der größer ist
als H, besteht daher keine Forderung, dass gegenüberliegende Rohre vorhanden
sein müssen.
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Es
besteht ebenfalls eine Forderung betreffs der kleinsten Rohrbreite
und der Breite des Belüftungsdurchlasses
H, die ermittelt werden kann, indem die Frequenz des Schalls in
Betracht gezogen wird, auf die die Rohre abgestimmt werden. Die
Leistung der Rohre, die auf hohe Frequenzen abgestimmt werden, ist
betreffs der Abmessungen des Belüftungsdurchlasses
am empfindlichsten, da kürzere
Wellenlängen
eingeschlossen sind. Die Abstände
von den oder zwischen den gegenüberliegenden offenen
Enden der einzelnen Rohre, die auf höhere Frequenzen abgestimmt
sind, wo der Streumechanismus nützlich
ist, sind viel kürzer
als für
die Rohre, die auf niedrigere Frequenzen abgestimmt sind. Das kann
aus der Ableitung der Gesamtenergie eines einzelnen Rohrhohlraumes
demonstriert werden. Da die Rohre, die auf die höchste Frequenz abgestimmt sind,
die kürzeste
Wellenlänge
aufweisen, wird die Leistung dieser Rohre durch die Breite des Belüftungsdurchlasses
bestimmt. Daher sollte die Länge des
kleinsten Rohrdurchmessers vorzugsweise die folgende Beziehung erfüllen: L>H/2.
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Zu
bemerken ist, dass noch erwartet wird, dass Rohre, die nicht die
vorangehende Beziehung erfüllen,
bestimmte gewünschte
Streueffekte erzeugen. Es wird jedoch nicht erwartet, dass sie eine
wirksame Leistung zeigen.
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Um
die Kompaktheit der Vorrichtung zu verbessern, ist das Rohr 12 mit
dem größten Durchmesser
rechtwinkelig. Um eine wirksame Leistung für das geknickte Rohr zu bringen,
ist D>H.
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Die
Länge des
Rohres, die senkrecht zur Haupt- oder Anfangslänge verläuft, muss kleiner sein als
die anfängliche
gerade Länge
des Rohres.
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Deutlich
ist die vorangehend beschriebene Vorrichtung eine Vorrichtung, um
den Lärm
in einem Hohlraum von spezieller Größe zu dämpfen. Die Abmessungen und
die Längen
der verschiedenen Rohre können
verändert
werden, um eine Dämpfungsvorrichtung
herzustellen, die für
das Dämpfen
des Lärms
durch Hohlräume
unterschiedlicher Längen geeignet
ist, wobei man an die vorangehend dargelegten Relationen denken
muss.
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8 bis 12 veranschaulichen
einen Lärmdämpfer für eine Verwendung
angrenzend an eine Leuchtarmatur für das Dämpfen des Lärms von der Klimatisierung
oder Luftversorgung für
Büros.
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In
den modernsten Büros
basiert die Decke auf einem Hängegittersystem, über dem
die Leuchtarmaturen, die Klimatisierungskanäle und andere Versorgungen
angeordnet sind. In vielen Büros
sind Luftaustrittsöffnungen
oder Entlüftungen
angrenzend an Leuchtstoffarmaturen angeordnet (siehe 8 und 12).
Das führt
dazu, dass Lärm
von der Klimatisierungsanlage in die Büros gelangt. In bestimmten
Fällen
sind Entlüftungen
angrenzend an die Leuchtarmaturen vorhanden, die nicht mit den Klimatisierungskanälen verbunden
sind, sondern einfach einen Rückluftweg
gestatten, damit die Luft aus dem Büro austreten kann. Derartige
Entlüftungen
wirken ebenfalls als ein Lärmübertragungsweg
und gestatten insbesondere, dass sich Stimmen von einem Büro zu einem
anderen fortpflanzen.
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9 bis 12 veranschaulichen
eine weitere Vorrichtung 100 zur Lärmdämpfung, speziell für das Dämpfen von
Lärm, der
durch Luftaustrittsöffnungen
in Büros
und dergleichen erzeugt wird.
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Der
Dämpfermodul
weist zehn Anordnungen von Rohren auf. Die erste Reihe 102 von
zehn Rohren weist einen rechteckigen Querschnitt auf, und die restlichen
neun Stränge
weisen einen im allgemeinen quadratischen Querschnitt auf, wobei
der zweite Strang von Rohren in der Anordnung achtzehn Rohre aufweist
und der unterste Strang von Rohren annähernd fünfzig Rohre mit einem Querschnitt
von annähernd
10 mm × 10
mm. Der Lärmdämpfer ist
annähernd
280 mm hoch × 560
mm lang. Die Tiefe der Rohre des Dämpfers variiert, wie es in 11 gesehen
werden kann, wobei das Rohr, das die größte Breite aufweist, die größte Tiefe
zeigt. Eine ebene Metallplatte 120 liegt zu den Rohren
im Dämpfer
hin und ist 20 mm davon beabstandet, wobei ein Kanal oder Luftdurchgang
dazwischen definiert wird.
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Der
Dämpfer
kann mit dem Kanalsystem über
einen genormten Entlüftungsschlitz 122 angrenzend
an eine Leuchtarmatur 124 verbunden werden, und er kann
mit dem Klimatisierungssystem des Büros verbunden werden.
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Viele
der Kriterien, die bei der ersten Ausführung der Vorrichtung zur Lärmdämpfung angewandt werden,
werden ebenfalls beim zweiten Dämpfermodul
angewandt, obgleich es infolge der Raumbegrenzungen und insbesondere
der Leuchtarmatur erforderlich ist, dass alle Rohre des Dämpfers miteinander ausgerichtet
sind. Da nur eine Anordnung von Lambda-Viertel-Dämpfern längs einer Seite des Luftdurchganges
vorhanden ist, müssen
die Rohre alle die Relation w>H
erfüllen.
Die Rohre werden ebenfalls in der Reihenfolge der zunehmenden Frequenz
vom oberen Ende des Kanals angeordnet, der der Geräuschquelle
(dem Klimatisierungsgebläse)
am nächsten
ist.
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Es
gibt ebenfalls einige Unterschiede zwischen dieser zweiten Ausführung und
der ersten Ausführung.
Die Rohre sollten auf den Gebläselärm abgestimmt
werden, der typischerweise niedrigere zu dämpfende dominierende Frequenzen
erzeugt. Das bedeutet, dass größere Rohrbreiten
erforderlich sind. Tatsächlich
können
bei bestimmten Anwendungen Rohrbreiten genutzt werden, die viel
größer sind als
jene, die in 9 bis 12 veranschaulicht
werden.
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Ein
geradliniger Durchlass kann bereitgestellt werden, weil bei Deckenentlüftungen
kein Sicherheitsproblem auftritt. Ebenfalls ist der Sperreffekt,
der durch die winkelige Ausführung
des Durchlasses hervorgerufen wird, für die niedrigen Frequenzen
nicht wichtig, die typischerweise durch Gebläse erzeugt werden.
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Es
wird von den Fachleuten erkannt werden, dass zahlreiche Veränderungen
und/oder Abwandlungen der Erfindung vorgenommen werden können, wie
sie in den spezifischen Ausführungen
gezeigt wird, ohne dass man vom Bereich der Erfindung abweicht,
wie er durch die als Anhang beigefügten Patentansprüche definiert
wird. Die vorliegenden Ausführungen
sollen daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als
einschränkend
betrachtet werden.