EP0742322A1 - Schalldämpfungsvorrichtung - Google Patents

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EP0742322A1
EP0742322A1 EP96105780A EP96105780A EP0742322A1 EP 0742322 A1 EP0742322 A1 EP 0742322A1 EP 96105780 A EP96105780 A EP 96105780A EP 96105780 A EP96105780 A EP 96105780A EP 0742322 A1 EP0742322 A1 EP 0742322A1
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damping device
absorber
spacer element
foam
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Metzeler Schaum GmbH
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    • E04B2001/848—Solid slabs or blocks with acoustical cavities, with or without acoustical filling the cavities opening onto the face of the element

Definitions

  • the invention relates to a sound damping device, in particular for attachment to space-limiting surfaces.
  • Flat-shaped sound damping devices are also known, which are also attached to walls and ceilings of acoustic rooms.
  • Such flat sound attenuation devices include a porous absorber and a Helmholtz resonator.
  • the invention has for its object to provide a sound attenuation device of the type mentioned, which takes up little space in the depth of the room and has a sound-absorbing effect over a broadband frequency range. In addition, it should be easy and inexpensive to manufacture.
  • a sound damping device in particular for attachment to space-limiting surfaces, is proposed with a first damping element for low sound frequencies and a second damping element for high sound frequencies, the first damping element being a plate absorber arranged at a distance from a wall surface and the second damping element has a porous absorber arranged on the plate absorber.
  • This inventive design of a sound damping device avoids space-consuming wedge structures.
  • the sound damping device according to the invention is constructed in a particularly simple manner from two damping elements, the first damping element being used to absorb sound frequencies below 500 Hz.
  • the second damping element arranged on the first damping element damps sound frequencies above it by means of friction and other energy losses.
  • the sound attenuation device according to the invention is characterized by a compact design and in particular by a smooth surface. Space losses are kept low. When used in wind tunnel systems, the flow losses previously caused by the wedge structures are reduced by the configuration according to the invention.
  • the spacer is frame-shaped and the plate absorber arranged on the spacer encloses a cavity with the wall or ceiling surface.
  • the plate absorber consists of a flexible material. This further improves sound absorption in the low frequency range.
  • the plate absorber is a closed plastic film, in particular a film made of polyurethane.
  • the thickness of the plate absorber is between 20 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • a thickness of the plate absorber of 25 ⁇ m to 50 ⁇ m has proven to be particularly advantageous.
  • the spacer element consists of foam, in particular of an open-cell synthetic foam, such as polyurethane or melamine resin foam.
  • the thickness of the spacer element is approximately 100 mm.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a lateral covering is provided for the spacer element.
  • This envelope is advantageously made of sheet metal.
  • the porous absorber consists of foam, in particular an open-cell synthetic foam, such as polyurethane or melamine resin foam.
  • a perforated film is provided on the surface of the porous absorber facing the sound. Such a film does not impair the absorption characteristics of the sound attenuation device for high frequencies.
  • a perforated area proportion of the perforated film of 20 to 80% is advantageous.
  • a perforation area ratio of 30 to 50% has proven to be particularly advantageous.
  • the porous absorber is essentially cuboid and has a thickness of approximately 130 mm.
  • Figure 1 shows a sound damping device 1, which is attached to a space-defining surface 6 (wall or ceiling).
  • the sound damping device 1 comprises two damping elements.
  • the first damping element for low sound frequencies has a frame-shaped spacer element 2 and a plate absorber 3 arranged on the spacer element 2.
  • the spacer element 2 is attached to the space-limiting surface 6, for example by gluing.
  • a cavity 5 filled with air is enclosed with the space-limiting surface 6.
  • the spacer element 2 consists of a foam, in particular an open-cell foam, such as, for example, polyurethane or melamine resin foam.
  • the plate absorber 3 consists of a flexible material, advantageously of a plastic film.
  • This inventive design of the first damping element attenuates sound frequencies below approximately 500 Hz through the flexible plate absorber 3 and the cavity 5 lying towards the space-limiting surface 6.
  • the spacer element 2 can be laterally surrounded by a sheath 7.
  • This covering 7, which can be, for example, a thin metal or sheet metal strip or the like, further improves the absorption quality of the first damping element and delimits it from adjacent further sound damping devices.
  • the second damping element of the sound damping device 1 is attached directly to the plate absorber 3, for example by gluing, and essentially comprises a porous absorber 4 made of foam, in particular made of an open-cell synthetic foam such as polyurethane or melamine resin foam.
  • the porous absorber 4 can have a film 8 provided with holes 9 on its surface facing the sound.
  • the proportion of perforated area of this perforated film 8 is 20 to 80%.
  • a perforation area ratio of 30 to 50% has proven to be particularly advantageous.
  • the thickness of the spacer element 2 is approximately 100 mm, that of the porous absorber 4 approximately 130 mm. Since the plastic film serving as plate absorber 3 is a maximum of only 200 ⁇ m, advantageously only 50 ⁇ m thick, the entire soundproofing device has a thickness of only about 230 mm. Thus, compared to the otherwise usual about 1 m long substructures, a clear gain in space is associated, so that the acoustic rooms to be damped offer more space by equipping them with sound damping devices according to the invention, or can be built smaller from the outset.
  • the sound damping device according to the invention can be used in wind tunnel systems, since the flat, the flow losses are kept low parallel to the surface running parallel to the surface.
  • the sound damping device dampens sound in a broadband frequency range in accordance with the results of a measurement series shown below.
  • the degree of sound absorption was determined in accordance with DIN 52212.
  • the thickness of the porous absorber 4 made of Basotect was 130 mm
  • the thickness of the plate absorber 3 was 50 ⁇ m
  • the thickness of the enclosed cavity 5 was 100 mm.
  • the test area was 9.8 m 2
  • the measured reverberation room had a volume of 210 m 3 .
  • the sound absorption coefficient ⁇ s was measured over the frequency f in Hz.
  • the sound absorption coefficient is ⁇ s over a wide frequency range from 200 Hz to 5000 Hz consistently greater than 1. Only below approximately 180 Hz does the degree of sound absorption drop below 1.

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Abstract

Es wird eine Schalldämpfungsvorrichtung zum Bedämpfen von akustischen Räumen vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung (1) umfaßt ein an einer Wand oder Decke eines zu bedämpfenden Raumes angeordnetes rahmenförmiges Abstandselement (2) mit einem auf dem Abstandselement (2) angeordneten und mit der Wand (6) einen Hohlraum (5) einschließenden Plattenabsorber (3). Auf dem Plattenabsorber (3) ist ein poröser Absorber (4) angeordnet. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung dämpft Schall über einen breitbandigen Frequenzbereich und eignet sich durch ihre flache Ausführung insbesondere zur Verwendung in Windkanalanlagen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schalldämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen.
  • Zur Bedämpfung von akustischen Räumen wie beispielsweise Tonstudios aber auch Windkanalanlagen sind Schalldämpfungsvorrichtungen zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen wie Wänden und Decken bekannt.
  • Zur Schalldämpfung werden bisher aufwendige Keilstrukturen mit etwa 60 bis 120 cm langen Keilen verwendet, die an Wänden und Decken von zu bedämpfenden Räumen angebracht werden. Diese vorwiegend aus Schaumstoff bestehenden Keile ragen entsprechend ihrer durch die Schallwellenlängen bedingten Länge etwa 1 m weit in den Raum hinein.
  • Es sind auch flachausgebildete Schalldämpfungsvorrichtungen bekannt, die ebenfalls an Wänden und Decken von akustischen Räumen angebracht werden. Derartige flache Schalldämpfungsvorrichtungen umfassen einen porösen Absorber und einen Helmholtz-Resonator.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalldämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in der Raumtiefe wenig Platz verbraucht und über einen breitbandigen Frequenzbereich schalldämpfend wirkt. Darüber hinaus soll sie einfach und kostengünstig herstellbar sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Schalldämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen, mit einem ersten Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen und einem zweiten Dämpfungselement für hohe Schallfrequenzen vorgeschlagen, wobei das erste Dämpfungselement einen durch ein Abstandselement beabstandet zu einer Wandfläche angeordneten Plattenabsorber und das zweite Dämpfungselement einen auf dem Plattenabsorber angeordneten porösen Absorber aufweist. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Schalldämpfungsvorrichtung werden platzaufwendige Keilstrukturen vermieden. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung ist besonders einfach aus zwei Dämpfungselementen aufgebaut, wobei das erste Dämpfungselement zur Absorption von unterhalb von 500 Hz liegenden Schallfrequenzen dient. Das auf dem ersten Dämpfungselement angeordnete zweite Dämpfungselement dämpft darüberliegende Schallfrequenzen durch Reibungs- und andere Energieverluste. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise und insbesondere durch eine glatte Oberfläche aus. Raumverluste werden dadurch gering gehalten. Bei einer Verwendung in Windkanalanlagen werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung die bisher durch die Keilstrukturen bedingten Strömungsverluste verringert.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist das Abstandselement rahmenförmig ausgebildet und der auf dem Abstandselement angeordnete Plattenabsorber schließt mit der Wand- oder Deckenfläche einen Hohlraum ein. Die Ausgestaltung der Schalldämpfungsvorrichtung mit einem zur raumbegrenzenden Fläche hin liegenden Hohlraum bewirkt eine besonders gute Dämpfung von tiefen Schallfrequenzen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Plattenabsorber aus einem biegeweichen Material. Dadurch wird die Schalldämpfung im tiefen Frequenzbereich weiter verbessert.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Plattenabsorber eine geschlossene Kunststoffolie, insbesondere eine Folie aus Polyurethan.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke des Plattenabsorbers zwischen 20 µm und 200 µm. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Dicke des Plattenabsorbers von 25 µm bis 50 µm.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Abstandselement aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff.
  • In Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke des Abstandselements etwa 100 mm.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß eine seitliche Umhüllung für das Abstandselement vorgesehen ist. Diese Umhüllung ist vorteilhafterweise aus Blech.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht der poröse Absorber aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist auf der schallzugewandten Fläche des porösen Absorbers eine gelochte Folie vorgesehen. Durch eine derartige Folie werden die Absorptionscharakteristika der Schalldämpfungsvorrichtung für hohe Frequenzen nicht beeinträchtigt. Dabei ist ein Lochflächenanteil der gelochten Folie von 20 bis 80 % vorteilhaft. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Lochflächenanteil von 30 bis 50 %.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der poröse Absorber im wesentlichen quaderförmig und weist eine Dicke von etwa 130 mm auf.
  • Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher dargestellt und erläutert.
    • Figur 1
    zeigt in schematischer, nicht maßstabsgerechter Darstellung einen Querschnitt durch eine an einer raumbegrenzenden Fläche angeordneten erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung, und
    Figur 2
    zeigt ein Balkendiagramm, das den mit einer erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung erreichten Schallabsorptionsgrad in Abhängigkeit der Frequenz wiedergibt.
  • Figur 1 zeigt eine Schalldämpfungsvorrichtung 1, die an einer raumbegrenzenden Fläche 6 (Wand oder Decke) angebracht ist. Die Schalldämpfungsvorrichtung 1 umfaßt zwei Dämpfungselemente.
  • Das erste Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen weist ein rahmenförmiges Abstandselement 2 sowie einen auf dem Abstandselement 2 angeordneten Plattenabsorber 3 auf. Das Abstandselement 2 ist an der raumbegrenzenden Fläche 6 beispielsweise durch Verkleben angebracht. Durch das rahmenförmige Abstandselement 2 und dem darauf (beispielsweise durch Verkleben) angeordneten Plattenabsorber 3 wird mit der raumbegrenzenden Fläche 6 ein mit Luft gefüllter Hohlraum 5 eingeschlossen. Das Abstandselement 2 besteht aus einem Schaumstoff, insbesondere einem offenzelligen Schaumstoff, wie beispielsweise Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff. Der Plattenabsorber 3 besteht aus einem biegeweichen Material, vorteilhafterweise aus einer Kunststoffolie. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des ersten Dämpfungselements werden Schallfrequenzen unterhalb von etwa 500 Hz durch den biegeweichen Plattenabsorber 3 und den zur raumbegrenzenden Fläche 6 liegenden Hohlraum 5 gedämpft. Das Abstandselement 2 kann, wie in der Figur dargestellt, seitlich von einer Umhüllung 7 umgeben sein. Durch diese Umhüllung 7, die beispielsweise ein dünner Metall- oder Blechstreifen oder dergleichen sein kann, wird die Absorptionsqualität des ersten Dämpfungselements weiter verbessert, und es erfolgt eine Abgrenzung gegenüber angrenzenden weiteren Schalldämpfungsvorrichtungen.
  • Das zweite Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung 1 ist direkt auf dem Plattenabsorber 3, beispielsweise durch Verkleben, angebracht und umfaßt im wesentlichen einen porösen Absorber 4 aus Schaumstoff, insbesondere aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff wie Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff. Auf seiner dem Schall zugewandten Fläche kann der poröse Absorber 4, wie dargestellt, eine mit Löchern 9 versehene Folie 8 aufweisen. Der Lochflächenanteil dieser gelochten Folie 8 beträgt 20 bis 80 %. Als besonderes vorteilhaft hat sich ein Lochflächenanteil von 30 bis 50 % erwiesen.
  • In dem zweiten Dämpfungselement der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung werden oberhalb von 500 Hz liegende Schallfrequenzen durch Reibungs- und andere Energieverluste in dem porösen Absorber 4 bedämpft.
  • Die Dicke des Abstandselements 2 beträgt etwa 100 mm, die des porösen Absorbers 4 etwa 130 mm. Da die als Plattenabsorber 3 dienende Kunststoffolie maximal nur 200 µm, vorteilhafterweise nur 50 µm dick ist, verfügt die gesamte Schalldämpfungsvorrichtung über eine Dicke von nur etwa 230 mm. Damit ist, verglichen mit den sonst üblichen etwa 1 m langen Teilstrukturen ein deutlicher Raumgewinn verbunden, so daß die zu bedämpfenden akustischen Räume durch eine Ausstattung mit erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtungen mehr Platz bieten, bzw. von vornherein kleiner gebaut werden können. Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung in Windkanalanlagen bietet sich an, da durch die ebene, parallel zur raumbegrenzenden Fläche verlaufende Oberfläche die Strömungsverluste gering gehalten werden.
  • Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung dämpft entsprechend der nachfolgend wiedergegebenen Ergebnisse einer Meßreihe Schall in einem breitbandigen Frequenzbereich. Bei dieser Meßreihe wurde der Schallabsorptionsgrad nach DIN 52212 bestimmt. Die Dicke des porösen Absorbers 4 aus Basotect betrug 130 mm, die Dicke des Plattenabsorbers 3 betrug 50 µm und die Dicke des eingeschlossenen Hohlraums 5 betrug 100 mm. Die Prüffläche betrug 9,8 m2, der ausgemessene Hallraum hatte ein Volumen von 210 m3. Gemessen wurde der Schallabsorptionsgrad αs über der Frequenz f in Hz.
    f in Hz 100 125 160 200 250 315
    αs 0,64 0,86 0,93 1,31 1,34 1,29
    f in Hz 400 500 630 800 1000 1250
    αs 1,21 1,19 1,10 1,09 1,04 1,01
    f in Hz 1600 2000 2500 3150 4000 5000
    αs 1,03 1,04 1,05 1,09 1,12 1,15
  • Wie aus diesem Meßergebnis ersichtlich ist, ist der Schallabsorptionsgrad αs über einen breiten Frequenzbereich von 200 Hz bis 5000 Hz durchweg größer als 1. Erst unterhalb von etwa 180 Hz fällt der Schallabsorptionsgrad unterhalb von 1. Diese Meßergebnisse sind in Figur 2 in einem Balkendiagramm graphisch dargestellt, wobei auf der Abszisse die Frequenz in Hz und auf der Ordinate der Schallabsorptionsgrad αs aufgetragen sind.

Claims (19)

  1. Schalldämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Anbringen an raumbegrenzenden Flächen, mit einem ersten Dämpfungselement für tiefe Schallfrequenzen und einem zweiten Dämpfungselement für hohe Schallfrequenzen, wobei das erste Dämpfungselement einen durch ein Abstandselement (2) beabstandet zu einer raumbegrenzenden Fläche (6) angeordneten Plattenabsorber (3) umfaßt und das zweite Dämpfungselement einen auf dem Plattenabsorber (3) angeordneten porösen Absorber (4) aufweist.
  2. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (2) rahmenförmig ausgebildet ist und daß der auf dem Abstandselement (2) angeordnete Plattenabsorber (3) mit der raumbegrenzenden Fläche (6) einen Hohlraum (5) einschließt.
  3. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenabsorber (3) aus biegeweichem Material besteht.
  4. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenabsorber (3) eine geschlossene Kunststoffolie ist.
  5. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie eine Polyurethanfolie ist.
  6. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Plattenabsorbers (3) zwischen 20 µm und 200 µm beträgt.
  7. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Plattenabsorbers (3) 25 µm bis 50 µm beträgt.
  8. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (2) aus Schaumstoff besteht.
  9. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (2) aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, insbesondere aus Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff besteht.
  10. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Abstandselements (2) etwa 100 mm beträgt.
  11. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Abstandselement (2) seitlich umgebende Umhüllung (7) vorgesehen ist.
  12. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (7) aus Blech ist.
  13. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Absorber (4) aus Schaumstoff besteht.
  14. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Absorber (4) aus einem offenzelligen Kunstschaumstoff, insbesondere aus Polyurethan- oder Melaminharzschaumstoff besteht.
  15. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der schall-zugewandten Fläche des Plattenabsorbers (4) eine gelochte Folie (8) vorgesehen ist.
  16. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte Folie (8) einen Lochflächenanteil von 20 bis 80 % aufweist.
  17. Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochflächenanteil 30 bis 50 % beträgt.
  18. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Absorber (4) im wesentlichen quaderförmig ist.
  19. Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des porösen Absorbers (4) etwa 130 mm beträgt.
EP96105780A 1995-05-08 1996-04-11 Schalldämpfungsvorrichtung Expired - Lifetime EP0742322B1 (de)

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