EP2203728A2 - Sound absorber - Google Patents

Sound absorber

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EP2203728A2
EP2203728A2 EP08841320A EP08841320A EP2203728A2 EP 2203728 A2 EP2203728 A2 EP 2203728A2 EP 08841320 A EP08841320 A EP 08841320A EP 08841320 A EP08841320 A EP 08841320A EP 2203728 A2 EP2203728 A2 EP 2203728A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sound
porous
different
sound absorber
absorber according
Prior art date
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EP08841320A
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German (de)
French (fr)
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EP2203728B1 (en
Inventor
Frank Zickmantel
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SilenceResearch GmbH
Original Assignee
SilenceResearch GmbH
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Publication date
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Publication of EP2203728A2 publication Critical patent/EP2203728A2/en
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Publication of EP2203728B1 publication Critical patent/EP2203728B1/en
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162Selection of materials
    • G10K11/168Plural layers of different materials, e.g. sandwiches
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84Sound-absorbing elements
    • E04B2001/8457Solid slabs or blocks
    • E04B2001/8461Solid slabs or blocks layered

Definitions

  • the invention relates to a Sch ⁇ ll ⁇ bsorber with the features of
  • porous materials are suitable for damping rooms.
  • Typical building materials can be found, for example, in acoustic ceilings.
  • the flow resistance of the porous absorber must therefore be selected that the sound wave can penetrate into this and the forced by the airborne sound particle motion is damped by friction in the material structure of the absorber. Excessively high flow resistances lead to reflection at the front layer of the absorber, whereas too low a penetration of the absorber without frictional losses.
  • Porous sound absorbers usually have a homogeneous, sound-absorbing layer. But there are also wedge-shaped structures, for example, for lining low-reflection rooms. Wedge-shaped structures are achieved by - to the space boundary surfaces - homogeneous rising flow resistance. The mixing ratio of air to fiber material, which forms the porous material, then grows steadily in the direction of the space boundary surface. The aim is to achieve uniformly high sound absorption over the entire frequency range. It is also possible to realize a wedge-shaped structure with the aid of foams in a simple manner approximately. It is known to thread fibrous or porous cubes in the wall towards increasing size and density of vertical wires. Between the individual distances are provided in this known solution.
  • foams could also be arranged in layers in order to realize a wedge-shaped structure, wherein from layer to layer in the direction of the space boundary surface the amount of material could increase and the pores in the material could decrease. From layer to layer, attention should then be paid to adapted flow conditions in order to minimize sound reflections at boundary layers and thus to approach the ideal wedge-shaped structure. The input impedances of the different layers would then be similar.
  • a sound absorber which comprises porous material consisting of fibers.
  • the fibers may be made of plastic or metal.
  • Porous material to be absorbed with the sound but may also consist of other materials such as foams, as the document DE 402751 1 C l can be seen. It is essential that it is an open-pored system. The sound should be able to penetrate into the porous material and be converted here into heat.
  • the porous material having closed pores include.
  • plate resonators In order to avoid a large volume of construction, alternatively so-called plate resonators are used.
  • a plate resonator is in the Publication DE 1 021 31 07 Al described.
  • the plate resonator known therefrom comprises a swingably mounted metal plate. The principle is based on the fact that the plate is set in motion, so that sound is converted into kinetic energy of the plate. Behind such a plate, a damping medium, such as air or other damping material is arranged. Here, the kinetic energy of the plate is converted into heat. Corresponding frequencies are absorbed in accordance with the set resonance frequency of such a plate resonator. It succeeds so to be able to absorb low frequencies despite low depth. However, such a plate resonator only absorbs certain frequencies according to the set resonance frequency. In addition, the plate resonator is relatively expensive due to the metal plate.
  • plate resonators are combined, for example, with foam materials, as can be found in the document WO 96/26331 Al.
  • the plate resonator is then adjusted so that low frequencies are filtered out.
  • the high frequencies are filtered out by the porous material.
  • a relatively large spectrum of frequencies is absorbed.
  • an additional cost of materials is required, which causes costs and increases the space requirement.
  • Helmholtz resonators are used. These include a perforated plate with a volume behind. It takes a relatively large volume of air behind a perforated plate to absorb low frequencies can. A Helmholtz resonator therefore consumes a relatively large amount of space. Also, a single Helmholtz resonator can only absorb a set relatively small frequency range. A Helmholtz resonator is apparent from the document DE 891 61 79 U l or from the document EP 1 5701 38 Al. Instead of perforated plates are also used in a Helmholtz resonator plates or films with micropores, as is known from the document DE 1 01 51 474 Al. There is an additional absorption at the edges of the micropores. This improves the effect of a Helmholtz resonator.
  • a sound absorber which comprises two different porous materials.
  • One of the two porous materials is chosen so that the sound absorber is mechanically stable.
  • the second porous material is chosen so that it is particularly inexpensive. So the manufacturing costs should be reduced.
  • this solution has the problem of having to provide a high depth, in order to absorb even low frequencies can.
  • a sound absorber which has a plurality of porous layers or regions. No air gaps remain between the porous layers or areas. The transition from a porous layer to an adjacent porous layer is accompanied by an impedance discontinuity. This means that the input impedance or the input resistance of a porous region is different from the
  • Input impedance of an adjacent porous region so clearly different that in this way low frequencies below 600 Hz, preferably below 500 Hz are absorbed. In particular, will Sound with a frequency of less than 600 Hz at least 50%, preferably at least 80% absorbed.
  • the invention is achieved so that at least 50% of the sound with frequencies in the particular region of interest between ca. 200 to approx. 700 Hz is absorbed, preferably at least 80%.
  • This information applies throughout the entire frequency range mentioned.
  • sound is absorbed with all audible frequencies from 250 Hz to at least 80%. In particular, this succeeds even with a maximum of 1 0 cm thick, surface mounted on a wall or ceiling claimant absorber.
  • the claimed absorber comprises in one embodiment, no other components such as plates and the like.
  • a different sound propagation velocity in different porous layers or a different input resistance is regularly present when the densities, the flow resistances or the porosities of two porous layers or regions are different. If a porous layer differs from another porous layer only by the density, porosity or flow resistance, then the two porous layers necessarily have a different input resistance. Other parameters such as compression hardness and tensile strength of a porous layer also affect the input impedance.
  • thermal frictional effect in the porous material is desired, especially to absorb even higher frequencies.
  • the thermal frictional effect which forms the basis of conventional porous sound absorbers, is according to the invention but only one column of the absorptive mechanism of action. Above all, the effect known in physics as refraction is exploited. At the boundary layer between two materials of different input resistances, for example due to a different density or different flow resistances, an impedance jump occurs. This leads to a phase jump of the sound wave, so that a sound absorption effect is made possible.
  • An absorber according to the present invention thus consists of at least two, preferably at least three, porous layers or regions which are different. It is essential that the boundary layer between the layers or areas be such that they are connected to an impedance discontinuity.
  • the impedance jumps are suitable to choose large, in order to absorb low frequencies well.
  • an impedance jump may not be so great that sound no longer passes from one material to the other material.
  • Regularly a large impedance jump is achieved when the densities of two adjacent porous layers or regions differ widely, preferably by at least 20 kg / m 3 or when the flow resistances differ widely, preferably by at least 5 kPa s / m 2 .
  • the present invention abandons the idea of uniformly absorbing a frequency spectrum.
  • the problem is the low frequencies. To absorb high frequencies is relatively easy and inexpensive. By or the impedance jumps can be achieved that low frequencies can be absorbed very well. The greater an impedance jump, the lower the frequencies that can be absorbed.
  • a sound absorber according to the present invention consists of several different porous layers or regions, so that different sized impedance jumps occur. This ensures that low frequencies are absorbed broadband. There are several different layers with boundary layers that are always the same
  • Foams have the advantage of having a rigid skeletal structure. Overall, such a rigid skeleton structure, it is additionally excited to vibrate. This causes additional absorption.
  • Such an entry region usually comprises openings through which the sound can pass into the porous material.
  • the entrance area may be formed by a plate or foil with holes or a perforation. This is adjacent to the material with the relatively large input resistance. Behind this, there is one or more porous areas with lower input resistance.
  • a sound absorber for this reason at the beginning of the absorber to a semi-closed porous material. Fully open-pore materials are then spatially located behind the semi-closed porous material. The desired absorption of low frequencies is achieved particularly well.
  • the various porous layers or regions are preferably pressed together in the claimed sound absorber.
  • they are housed, for example, in a suitably sized box or housing.
  • the box or the housing is at an entrance side for Sound sealed with a porous or holey surface.
  • the porous layers are then under pressure and thus pressed in the box.
  • a box or housing which is acoustically permeable not only from a front side, but also laterally, so that sound can also easily penetrate laterally into the porous material.
  • edge diffraction effects are exploited, which additionally provide for absorption.
  • the sound absorption is further optimized.
  • an embodiment of the invention in which are provided in a box or housing front and side holes for the penetration of sound waves.
  • porous layers are preferably not only stacked on top of each other, but also laterally against an already existing layer system.
  • impedance jumps This ensures that sound which penetrates laterally into a box is absorbed not only due to edge absorption, but also as a result of phase jumps on boundary layers.
  • the porous system consists of a plurality of cubes, cuboids or the like, which are adjacent to each other and one above the other.
  • the materials of the cubes etc. are chosen such that large impedance jumps between the boundary layers in the sense of the present invention are present at least regularly. This ensures that sound that moves through the porous material is constantly confronted with large impedance jumps. Irrespective of the angle at which or from which side sound penetrates into the absorber, it always passes through boundary layers with large impedance jumps. This allows variable geometries of the absorber. Its shape can then be adapted to the shape of niches and the like.
  • FIG. 1 is intended to illustrate why porous absorber according to the prior art must have a high overall depth in order to absorb even low frequencies satisfactorily.
  • the dotted line a) shows the wavelength of a sound wave having a low frequency, which strikes a space boundary surface 2 after passing through a porous layer 1.
  • the maximum speed of sound lies outside of the porous layer 1 acting as a sound absorber.
  • the low frequency is hardly absorbed.
  • the fast maximum 3 lies within the porous layer 1, as the dashed line b) illustrates. Sound with the wavelength b) is therefore absorbed optimally. From this it is clear that a porous absorber must be very thick or must have a large overall depth if the absorption is based solely on the porosity of the material 1 and also low frequencies are to be absorbed.
  • FIG. 2 shows a first embodiment.
  • a porous absorber layer 1a ie a region of porous material
  • the input resistance is therefore small.
  • a porous absorber layer 1 b with small pores.
  • the input resistance of this absorber layer is large.
  • an impedance jump with which an absorption of low frequencies below 500 Hz is achieved.
  • a layer I a is present, which has large pores.
  • a layer I c with medium-sized pores and a medium input resistance.
  • Figure 3 shows another structure of the various aforementioned porous layers 1 a, 1 b and 1 c, which are pressed against a wall 2 by a housing, not shown.
  • a plate which is anchored, for example by means of rods in the wall. If, as in the case of FIG. 3, sound can enter through the plate, then the plate is provided with bores.
  • the porous layers are arranged exclusively parallel to the wall 2.
  • the entry region begins with a layer 1 b, which is provided with small pores and has a greater input resistance or input impedance compared to the layers I a and 1 c arranged behind it in the direction of the wall.
  • FIG. 4 shows a further possible embodiment.
  • the various porous layers I a, I b and I c lie horizontally one above the other and are pressed against a wall 2.
  • the sound also
  • the sound is particularly reliably passed through many different boundary layers with impedance jumps.
  • Such an embodiment is preferable when, for example, a sound absorber is to be placed behind an object such as a cabinet, since in such an arrangement, entry from the front is obstructed by the object.
  • Figure 5 shows an embodiment in which the absorbing region consists of a plurality of porous rectangles 1 a, 1 b and 1 c, which are arranged one above the other and next to each other so that in each
  • a corresponding housing in which the porous rectangles are located, is then preferably designed such that sound can enter the housing from the front, from both sides, from above and from below. However, it can also satisfy an anchored plate again to fix the porous areas and visually shield.
  • Figure 6 illustrates a particularly preferred embodiment, which is arranged behind a cabinet 4.
  • the various porous areas I a, I b and I c are vertically aligned, adjacent to a wall 2 and reach to the bottom on which the cabinet 4 stands. If sound penetrates laterally as indicated by the arrows 5 into the porous regions I a, I b or I c, then the sound passes through interfaces with impedance jumps which cause the absorption of low frequencies. If the sound penetrates from above along the arrow 6, sound does not necessarily pass through
  • the claimed sound absorber is used, for example, in modern interior design. Especially in the age of increased communication needs and high levels of telecommunications, human speech is the major source of disability at work. The optimization of the room acoustics of office administration or open-plan offices must therefore take place under the aspects of the human language spectrum.
  • FIG. 7 a shows the typical male and female speech spectrum of humans. It becomes clear that high sound pressure levels in the frequency range between approx. 100 and approx. 700 Hz occur, which can be extensively damped with the absorber according to the invention already at depths of 20 cm, but also of only 1 0 cm.
  • FIG. 7b illustrates the perception of the human spectrum as a function of the masking threshold of 60 dB. Accordingly, it is especially in rooms where sound is generated by human voices as in open - plan offices or banks on it, sound with frequencies from approx. 200 Hz until at least approx. To absorb 700 Hz extensively. This is achieved by the claimed absorber and is even superior to a plate resonator in this particularly interesting frequency range.
  • Figure 8 shows an embodiment in which the various porous layers I a, I b, I c rest on a perforated, suspended ceiling 7, which is mounted below a ceiling 8 with suspensions 9.
  • the sound absorber can be installed in partitions, but also on the front of furniture pieces in a particularly inconspicuous manner. It can be attached to walls or ceilings, such as behind perforated panels that are attached to the wall or ceiling and that press the various porous areas against a wall or ceiling. It can be installed in lintel areas or buildings, as its shape can be adapted very variably to the available space. It can be housed inconspicuously behind thermally functional wall or ceiling elements.
  • FIG. 9 shows results achieved with a sound absorber according to the invention in comparison to a plate resonator.
  • the measurements were carried out in a reverberation room with statistical sound incidence according to DIN EN ISO 354. In statistical sound incidence, it is assumed that the sound pressure incident on a measuring microphone or on a boundary surface of all angles of incidence is the same and also independent of location.
  • Curve a) shows the measured result for a porous cover plate resonator, the structure of which is shown in FIG.
  • the plate resonator shown in FIG. 10 comprises a porous covering layer 10 with a thickness of 0.03 m, a length-specific flow resistance of 4.7 kPas / m 2 and a density of 20 kg / m 3 .
  • a metal plate 11 with a thickness of 0.001 m and a density of 7800 kg / m 3 .
  • a porous layer 12 with a thickness of 0.07 m, a length-specific flow resistance of 11, 5 kPas / m 2 and a density of 40 kg / m 3 arranged.
  • the porous layer 12 adjoins a reverberant wall 13.
  • the other curve shown in FIG. 9 relates to a sound absorber according to the invention, the basic structure of which is shown in FIG.
  • the sound absorber consists of five different porous foam layers 14, 15, 16, 17 and 18, which adjoin a reverberant wall 13.
  • both the plate resonator and the absorber according to the invention were housed in a same housing 19, which consisted of a sheet steel frame with small perforated front.
  • Curve b) in FIG. 9 illustrates the absorption as a function of the frequency for a sound absorber according to the invention with impedance jumps between the individual layers, the individual layers 14, 15, 16, 17 and 18 having the following properties:
  • Air permeability> 350 mmWS Density 76 kg / m 3
  • Tensile strength 1 31 kPa
  • the air permeability represents a measure of the flow resistance.
  • the layer 1 5 is not an open-pored foam, but a semi-closed one.
  • the plate resonator (curve a) is still slightly superior to the sound absorber according to the invention. This changes however already from frequencies of approx. 1 50 Hz. In the area of the largest Publasst, however, the absorber according to the invention is superior to the plate resonator, and in most cases very clearly.
  • the absorber according to the invention can therefore not only cheaper compared be made for Pl ⁇ ttenreson ⁇ tor. It is also much better suited to absorbing in rooms such sounds caused by human speech.
  • the sound absorber according to the invention succeeded in absorbing the sound of more than 80%, even at low frequencies of less than 500 HZ.

Abstract

To provide an inexpensive, slender sound absorber, it has a plurality of porous layers or regions of different densities or different flow resistances. Of significance are the boundary surfaces between the different, porous layers, which are accompanied by changes in impedance. Homogenized and adapted flow resistance conditions should be avoided. Although the thermal frictional effect in the porous material is desired, in particular to absorb higher frequencies, according to the present invention it only forms one element of the absorptive working mechanism. In addition, the effect known in physics as refraction is used. At the boundary layer between two materials of different density or different flow resistance there is an abrupt change in impedance. This leads to a phase shift of the sound wave, and so a sound absorbing effect is made possible. By contrast with exclusively porous absorber layers with homogeneously or steadily increasing flow resistances, frequently changing transitions and porous materials having different, respectively suitable, direct impedances allow much higher degrees of sound absorption to be achieved in the range of low frequencies, in particular between 100 Hz and 500 Hz.

Description

Schαllαbsorber Schαllαbsorber
Die Erfindung betrifft einen Schαllαbsorber mit den Merkmalen desThe invention relates to a Schαllαbsorber with the features of
Oberbegriffs, zum Beispiel bekannt aus der Druckschrift DE 24 37 947 OS.Generic term, for example, known from the document DE 24 37 947 OS.
Es ist bekannt, dass sich offenporige Materialien zur Bedämpfung von Räumen eignen. Typische Bausubstanzen finden sich bspw. in Akustikdecken wieder. Dabei ist das Anpassungsverhältnis eines porösen sogenannten λ/4 - Absorbers gemäßIt is known that porous materials are suitable for damping rooms. Typical building materials can be found, for example, in acoustic ceilings. Here, the adaptation ratio of a porous so-called λ / 4 - absorber according to
800 < Ξ*d < 2400 Pa*s/m zu berücksichtigen, um mindestens 80 % Schallabsorption zu erzielen. Ein800 <Ξ * d <2400 Pa * s / m to achieve at least 80% sound absorption. One
Körper, der sich mit einer Geschwindigkeit relativ zu einem gasförmigen oder flüssigen Medium bewegt, erfährt einen Strömungswiderstand in Form einer der Bewegungsrichtung entgegengesetzt wirkende Kraft, ü- stellt den längenspezifischen Strömungswiderstand und d die Schichtdicke des Absorbers dar. Der Strömungswiderstand des porösen Absorbers muss demnach so gewählt werden, dass die Schallwelle in diesen eindringen kann und die durch den Luftschall erzwungene Teilchenbewegung durch Reibung in der Materialstruktur des Absorbers gedämpft wird . Zu hohe Strömungswiderstände führen dabei zur Reflexion an der Frontschicht des Absorbers, zu niedrige hingegen zu einer Durchdringung des Absorbers ohne Reibungsverluste.Body moving at a speed relative to a gaseous or liquid medium undergoes a flow resistance in the form of a force opposing the direction of movement, represents the length-specific flow resistance and d the thickness of the absorber. The flow resistance of the porous absorber must therefore be selected that the sound wave can penetrate into this and the forced by the airborne sound particle motion is damped by friction in the material structure of the absorber. Excessively high flow resistances lead to reflection at the front layer of the absorber, whereas too low a penetration of the absorber without frictional losses.
Poröse Schallabsorber weisen üblicherweise eine homogene, Schall absorbierende Schicht auf . Es gibt aber auch keilförmige Strukturen, beispielsweise zur Auskleidung reflexionsarmer Räume. Keilförmige Strukturen werden durch - zu den Raumbegrenzungsflächen hin - homogen ansteigende Strömungswiderstände erreicht. Das Mischverhältnis aus Luft zu Fasermaterial, welches das poröse Material bildet, wächst dann in Richtung Raumbegrenzungsfläche stetig an . Dabei wird eine gleichmäßig hohe Schallabsorption über den gesamten Frequenzbereich angestrebt. Es ist auch möglich, eine keilförmige Struktur mit Hilfe von Schaumstoffen auf einfache Weise näherungsweise zu realisieren . So ist bekannt, faserige oder poröse Würfel in zur Wand hin zunehmender Größe und Dichte an senkrechten Drähten aufzufädeln . Zwischen den einzelnen sind bei dieser bekannten Lösung Abstände vorgesehen .Porous sound absorbers usually have a homogeneous, sound-absorbing layer. But there are also wedge-shaped structures, for example, for lining low-reflection rooms. Wedge-shaped structures are achieved by - to the space boundary surfaces - homogeneous rising flow resistance. The mixing ratio of air to fiber material, which forms the porous material, then grows steadily in the direction of the space boundary surface. The aim is to achieve uniformly high sound absorption over the entire frequency range. It is also possible to realize a wedge-shaped structure with the aid of foams in a simple manner approximately. It is known to thread fibrous or porous cubes in the wall towards increasing size and density of vertical wires. Between the individual distances are provided in this known solution.
Verschiedene Schaumstoffe könnten zur Realisierung einer keilförmigen Struktur auch schichtförmig hintereinander angeordnet werden, wobei von Schicht zu Schicht in Richtung Raumbegrenzungsfläche die Materialmenge zunehmen und die Poren in dem Material abnehmen könnten . Von Schicht zu Schicht wäre dann auf angepasste Strömungsverhältnisse zu achten, um Schallreflexionen an Grenzschichten zu minimieren und sich so der idealen keilförmigen Struktur anzunähern . Die Eingangsimpedanzen der verschiedenen Schichten wären dann ähnlich .Various foams could also be arranged in layers in order to realize a wedge-shaped structure, wherein from layer to layer in the direction of the space boundary surface the amount of material could increase and the pores in the material could decrease. From layer to layer, attention should then be paid to adapted flow conditions in order to minimize sound reflections at boundary layers and thus to approach the ideal wedge-shaped structure. The input impedances of the different layers would then be similar.
Aus den Druckschriften „Mechel, F . ( 1 995) Schallabsorber Band 2, Innere Schallfelder, Strukturen . Hirzel Verlag Stuttgart - Leipzig" sowie „Mechel, F . ( 1 998) Schallabsorber Band 3, Anwendungen . Hirzel Verlag Stuttgart - Leipzig" ist bekannt ist, wie eine Eingangsimpedanz eines porösen Schallabsorber vor schallharter Rückwand bestimmt werden kann . Insbesondere zur Absorption tiefer Frequenzen werden enorme Bautiefen des aus porösem Material bestehenden Absorbers auf Grund der langen Wellenlängen benötigt, da am meisten Energie umgewandelt werden kann, wenn das Absorptionsmaterial im Schnellemaximum der Schallwelle bei λ/4 gemäß Figur 1 eingreifen kann. Für den technischen Innenausbau muss daher bereits bei der Rohbauplanung ein erheblich größeres Volumen berücksichtigt werden, so dass im Extremfall durch die Verwendung poröser Materialien nur noch die Hälfte als Nutzvolumen zur Verfügung steht.From the publications "Mechel, F. (1 995) Sound absorber volume 2, internal sound fields, structures. Hirzel Verlag Stuttgart - Leipzig "as well as" Mechel, F. (1 998) Sound absorber volume 3, applications Hirzel publishing house Stuttgart - Leipzig "is well-known how an entrance impedance of a porous sound absorber can be determined before reverberant rear wall. In particular, for the absorption of low frequencies enormous depths of the existing porous material absorber due to the long wavelengths are needed because most energy can be converted when the absorption material can intervene in the fast maximum of the sound wave at λ / 4 of Figure 1. Therefore, a considerably larger volume must already be taken into account for the technical interior design during the shell construction planning so that in an extreme case only half of the usable volume is available through the use of porous materials.
Im gewerblichen Innenausbau steht die Kostenoptimierung an erster Stelle. Um Kosten einzusparen, werden heutzutage bereits Rohbauhöhen von Gebäudeetagen reduziert, so dass oftmals Akustikdecken mit unzureichender Abhanghöhe installiert werden müssen. Dies führt zwangsläufig zu Entwicklungsansätzen von Schallabsorbern, welche auch bei deutlich reduzierter Bautiefe einen großen Absorptionskoeffizienten bis zu tiefen Frequenzen aufweisen .In commercial interior design, cost optimization comes first. In order to save costs, today shell heights of building floors are already reduced, so that often acoustic ceilings with insufficient slope height must be installed. this leads to inevitably to development approaches of sound absorbers, which have a large absorption coefficient up to low frequencies even with significantly reduced depth.
Aus der Druckschrift DE 295 02 964 U l ist ein Schallabsorber bekannt, der poröses, aus Fasern bestehendes Material umfasst. Die Fasern können aus Kunststoff oder Metall bestehen . Poröses Material, mit dem Schall absorbiert werden soll, kann aber auch aus anderen Materialien wie Schäumen bestehen, wie der Druckschrift DE 402751 1 C l zu entnehmen ist. Wesentlich ist, dass es sich um ein offenporiges System handelt. Der Schall soll in das poröse Material eindringen können und hier in Wärme umgewandelt werden.From the document DE 295 02 964 U l a sound absorber is known which comprises porous material consisting of fibers. The fibers may be made of plastic or metal. Porous material to be absorbed with the sound, but may also consist of other materials such as foams, as the document DE 402751 1 C l can be seen. It is essential that it is an open-pored system. The sound should be able to penetrate into the porous material and be converted here into heat.
Je länger die Wellenlänge von Schall ist, um so größer muss die Tiefe eines solchen Absorbers sein, um auch tiefe Frequenzen erfolgreich absorbieren zu können . Um auch tiefe Frequenzen absorbieren zu können, ist ein großes Bauvolumen eines solchen Schallabsorbers erforderlich, wie der DE 402751 1 C l zu entnehmen ist. Es müssen dann relativ dicke Absorber eingesetzt werden . Zum einen wird so der zur Verfügung stehende Raum reduziert. Zum anderen sind solche Absorber vergleichsweise teuer, da relativ viel Material eingesetzt werden muss.The longer the wavelength of sound, the greater the depth of such an absorber must be in order to absorb even low frequencies successfully. In order to absorb even low frequencies, a large volume of such a sound absorber is required, as DE 402751 1 C l can be seen. It must then be used relatively thick absorber. On the one hand, this reduces the available space. On the other hand, such absorbers are relatively expensive, since a relatively large amount of material must be used.
Um mit kleinen Bautiefen dennoch breitbandig und vor allem auch tiefe Frequenzen absorbieren zu können, wird gemäß der DE 402751 1 Cl vorgeschlagen, einen hybriden Schallabsorber bereitzustellen, der neben einem konventionellen, passiven Absorber ein elektronisches System umfasst, mit dem Schall gedämpft wird . Es wird also ein technisch hoher Aufwand betrieben, der außerdem eine Stromversorgung erfordert.In order to still be able to absorb broadband and, above all, low frequencies with small depths, it is proposed, according to DE 402751 1 C1, to provide a hybrid sound absorber which, in addition to a conventional, passive absorber, comprises an electronic system with which sound is attenuated. So it is operated a technically high cost, which also requires a power supply.
Aus den Druckschriften DE 41 1 3628 C2 sowie DE 2408028 Al gehen Schallabsorber hervor, die poröses Material, welche geschlossene Poren aufweisen, umfassen .From the documents DE 41 1 3628 C2 and DE 2408028 Al sound absorbers emerge, the porous material having closed pores include.
Um ein großes Bauvolumen zu vermeiden, werden alternativ sogenannte Plattenresonatoren eingesetzt. Ein solcher Plattenresonator wird in der Druckschrift DE 1 021 31 07 Al beschrieben . Der hieraus bekannte Plattenresonator umfasst eine schwingfähig gelagerte, aus Metall bestehende Platte. Das Prinzip beruht darauf, dass die Platte in Bewegung gesetzt wird, also Schall in kinetische Energie der Platte umgesetzt wird . Hinter einer solchen Platte ist ein dämpfendes Medium, wie zum Beispiel Luft oder ein anderes dämpfendes Material angeordnet. Hier wird die Bewegungsenergie der Platte in Wärme umgesetzt. Entsprechend der eingestellten Resonanzfrequenz eines solchen Plattenresonators werden entsprechende Frequenzen absorbiert. Es gelingt so, trotz geringer Bautiefe tiefe Frequenzen absorbieren zu können . Allerdings absorbiert ein solcher Plattenresonator nur bestimmte Frequenzen entsprechend der eingestellten Resonanzfrequenz. Außerdem ist der Plattenresonator aufgrund der Metallplatte relativ teuer.In order to avoid a large volume of construction, alternatively so-called plate resonators are used. Such a plate resonator is in the Publication DE 1 021 31 07 Al described. The plate resonator known therefrom comprises a swingably mounted metal plate. The principle is based on the fact that the plate is set in motion, so that sound is converted into kinetic energy of the plate. Behind such a plate, a damping medium, such as air or other damping material is arranged. Here, the kinetic energy of the plate is converted into heat. Corresponding frequencies are absorbed in accordance with the set resonance frequency of such a plate resonator. It succeeds so to be able to absorb low frequencies despite low depth. However, such a plate resonator only absorbs certain frequencies according to the set resonance frequency. In addition, the plate resonator is relatively expensive due to the metal plate.
Um bei einem Plattenresonator zusätzlich zu niedrigen Frequenzen auch hohe Frequenzen zu absorbieren, werden Plattenresonatoren beispielsweise mit Schaumstoffmaterialien kombiniert, wie der Druckschrift WO 96/26331 Al zu entnehmen ist. Der Plattenresonator wird dann so eingestellt, dass tiefe Frequenzen herausgefiltert werden. Die hohen Frequenzen werden durch das poröse Material herausgefiltert. Zwar wird bei einer solchen Lösung ein relativ großes Spektrum an Frequenzen absorbiert. Allerdings ist ein zusätzlicher Materialaufwand erforderlich, der Kosten verursacht und den Platzbedarf vergrößert.In order to absorb in a plate resonator in addition to low frequencies and high frequencies, plate resonators are combined, for example, with foam materials, as can be found in the document WO 96/26331 Al. The plate resonator is then adjusted so that low frequencies are filtered out. The high frequencies are filtered out by the porous material. Although in such a solution a relatively large spectrum of frequencies is absorbed. However, an additional cost of materials is required, which causes costs and increases the space requirement.
Alternativ werden sogenannte Helmholtz-Resonatoren eingesetzt. Diese umfassen eine gelochte Platte mit einem dahinter befindlichen Volumen. Es ist ein relativ großes Luftvolumen hinter einer gelochten Platte erforderlich, um tiefe Frequenzen absorbieren zu können . Ein Helmholtz-Resonator verbraucht also wiederum relativ viel Platz. Auch kann ein einzelner Helmholtz-Resonator nur einen eingestellten relativ kleinen Frequenzbereich absorbieren. Ein Helmholtz-Resonator geht aus der Druckschrift DE 891 61 79 U l oder aber aus der Druckschrift EP 1 5701 38 Al hervor. Anstelle von gelochten Platten werden bei einem Helmholtz-Resonator auch Platten oder Folien mit Mikroporen eingesetzt, wie aus der Druckschrift DE 1 01 51 474 Al bekannt ist. Es ergibt sich eine zusätzliche Absorption an den Rändern der Mikroporen . Dadurch wird die Wirkungsweise eines Helmholtz- Resonators verbessert.Alternatively, so-called Helmholtz resonators are used. These include a perforated plate with a volume behind. It takes a relatively large volume of air behind a perforated plate to absorb low frequencies can. A Helmholtz resonator therefore consumes a relatively large amount of space. Also, a single Helmholtz resonator can only absorb a set relatively small frequency range. A Helmholtz resonator is apparent from the document DE 891 61 79 U l or from the document EP 1 5701 38 Al. Instead of perforated plates are also used in a Helmholtz resonator plates or films with micropores, as is known from the document DE 1 01 51 474 Al. There is an additional absorption at the edges of the micropores. This improves the effect of a Helmholtz resonator.
Aus der Druckschrift DE 7427551 U ist ein Schallabsorber bekannt, der zwei verschiedene poröse Materialien umfasst. Eine der beiden porösen Materialien ist so gewählt, dass der Schallabsorber mechanisch stabil ist. Das zweite poröse Material ist so gewählt, dass es besonders preiswert ist. So sollen die Herstellungskosten reduziert werden. Nach wie vor besteht bei dieser Lösung das Problem, eine hohe Bautiefe vorsehen zu müssen, um auch tiefe Frequenzen absorbieren zu können .From the document DE 7427551 U a sound absorber is known which comprises two different porous materials. One of the two porous materials is chosen so that the sound absorber is mechanically stable. The second porous material is chosen so that it is particularly inexpensive. So the manufacturing costs should be reduced. As before, this solution has the problem of having to provide a high depth, in order to absorb even low frequencies can.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen preiswerten Schallabsorber bereitzustellen, der trotz geringer Bautiefe breitbandig Schall zu absorbieren vermag und zwar vor allem auch tiefe Frequenzen.It is an object of the invention to provide a low-cost sound absorber, which is able to absorb sound broadband sound despite low depth and, above all, low frequencies.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Schallabsorber gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .The object of the invention is achieved by a sound absorber having the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Schallabsorber bereitgestellt, der eine Mehrzahl an porösen Schichten oder Bereichen aufweist. Zwischen den porösen Schichten oder Bereichen verbleiben keine Luftspalte. Der Übergang von einer porösen Schicht zu einer benachbarten porösen Schicht geht mit einem Impedanzsprung einher. Dies bedeutet, dass die Eingangsimpedanz bzw. der Eingangswiderstand eines porösen Bereiches sich von derTo achieve the object, a sound absorber is provided which has a plurality of porous layers or regions. No air gaps remain between the porous layers or areas. The transition from a porous layer to an adjacent porous layer is accompanied by an impedance discontinuity. This means that the input impedance or the input resistance of a porous region is different from the
Eingangsimpedanz eines benachbarten porösen Bereiches derart deutlich unterscheidet, dass hierdurch tiefe Frequenzen unterhalb von 600 Hz, vorzugsweise unterhalb von 500 Hz absorbiert werden . Insbesondere wird Schall mit einer Frequenz von weniger als 600 Hz zu wenigstens 50%, vorzugsweise zu wenigstens 80% absorbiert.Input impedance of an adjacent porous region so clearly different that in this way low frequencies below 600 Hz, preferably below 500 Hz are absorbed. In particular, will Sound with a frequency of less than 600 Hz at least 50%, preferably at least 80% absorbed.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird so erreicht, dass wenigstens 50% des Schalls mit Frequenzen im besonders interessierenden Bereich zwischen ca . 200 bis ca . 700 Hz absorbiert wird, vorzugsweise wenigstens 80%. Diese Angabe bezieht sich durchgehend auf den gesamten genannten Frequenzbereich . Vorzugsweise wird Schall mit sämtlichen hörbaren Frequenzen ab 250 Hz zu wenigstens 80% absorbiert. Insbesondere gelingt dies selbst mit einem nur maximal 1 0 cm dicken, flächig an einer Wand oder Decke angebrachten anspruchsgemäßen Absorber.In one embodiment of the invention is achieved so that at least 50% of the sound with frequencies in the particular region of interest between ca. 200 to approx. 700 Hz is absorbed, preferably at least 80%. This information applies throughout the entire frequency range mentioned. Preferably, sound is absorbed with all audible frequencies from 250 Hz to at least 80%. In particular, this succeeds even with a maximum of 1 0 cm thick, surface mounted on a wall or ceiling claimant absorber.
Abgesehen von einem Gehäuse für die porösen Schichten bzw. Bereiche umfasst der anspruchsgemäße Absorber in einer Ausführungsform keine weiteren Bauteile wie Platten und dergleichen .Apart from a housing for the porous layers or areas, the claimed absorber comprises in one embodiment, no other components such as plates and the like.
Ist die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in einer porösen Schicht anders im Vergleich zur angrenzenden porösen Schicht, so liegt ein Impedanzsprung vor.If the sound propagation velocity in a porous layer is different compared to the adjacent porous layer, then there is an impedance discontinuity.
Eine unterschiedliche Schallausbreitungsgeschwindigkeit in verschiedenen porösen Schichten bzw. ein unterschiedlicher Eingangswiderstand liegt regelmäßig dann vor, wenn die Dichten, die Strömungswiderstände oder die Porositäten von zwei porösen Schichten oder Bereichen unterschiedlich sind . Unterscheidet sich eine poröse Schicht von einer anderen porösen Schicht nur durch die Dichte, Porosität oder den Strömungswiderstand, so weisen die beiden porösen Schichten zwingend einen unterschiedlichen Eingangswiderstand auf. Weitere Parameter wie Stauchhärte und Zugfestigkeit einer porösen Schicht wirken sich ebenfalls auf die Eingangsimpedanz aus.A different sound propagation velocity in different porous layers or a different input resistance is regularly present when the densities, the flow resistances or the porosities of two porous layers or regions are different. If a porous layer differs from another porous layer only by the density, porosity or flow resistance, then the two porous layers necessarily have a different input resistance. Other parameters such as compression hardness and tensile strength of a porous layer also affect the input impedance.
Je größer ein Impedanzsprung ist, um so tiefer sind die Frequenzen, die als Folge des Impedanzsprungs absorbiert werden . Von Bedeutung sind also die Grenzflächen zwischen den unterschiedlichen, porösen Schichten, die mit sprunghaften Änderungen der Eingangswiderstände einhergehen.The greater an impedance jump, the deeper the frequencies absorbed as a result of the impedance jump. So important are the Interfaces between the different, porous layers, which are accompanied by sudden changes in the input resistances.
Zwar wird ein thermischer Reibungseffekt im porösen Material erwünscht und zwar vor allem, um auch höhere Frequenzen zu absorbieren . Der thermische Reibungseffekt, der die Grundlage bei konventionellen porösen Schallabsorbern bildet, ist erfindungsgemäß aber nur eine Säule des absorptiven Wirkungsmechanismus. Es wird vor allem auch der in der Physik als Brechung bekannte Effekt ausgenutzt. An der Grenzschicht zwischen zwei Materialien unterschiedlicher Eingangswiderstände beispielsweise aufgrund einer unterschiedlichen Dichte oder unterschiedlicher Strömungswiderstände kommt es zu einem Impedanzsprung . Dies führt zu einem Phasensprung der Schallwelle, so dass ein Schallabsorptionseffekt ermöglicht wird . Bei häufig wechselnden Übergängen und porösen Materialien mit jeweils geeignet unterschiedlichen Eingangswiderständen können im Gegensatz zu ausschließlich porösen Schichten mit homogenen oder stetig steigenden Eingangswiderständen deutlich höhere Schallabsorptionsgrade im Bereich tiefer Frequenzen - insbesondere zwischen auch zwischen 200 Hz und 700 Hz - erzielt werden .Although a thermal friction effect in the porous material is desired, especially to absorb even higher frequencies. The thermal frictional effect, which forms the basis of conventional porous sound absorbers, is according to the invention but only one column of the absorptive mechanism of action. Above all, the effect known in physics as refraction is exploited. At the boundary layer between two materials of different input resistances, for example due to a different density or different flow resistances, an impedance jump occurs. This leads to a phase jump of the sound wave, so that a sound absorption effect is made possible. In frequently changing transitions and porous materials, each with suitably different input resistances, in contrast to exclusively porous layers with homogeneous or steadily increasing input resistances, significantly higher sound absorption levels in the range of low frequencies can be achieved, in particular between 200 Hz and 700 Hz.
Ein Absorber gemäß der vorliegenden Erfindung besteht also aus wenigstens zwei, vorzugsweise aus wenigstens drei porösen Schichten oder Bereichen, die unterschiedlich sind . Wesentlich ist, dass die Grenzschicht zwischen den Schichten oder Bereichen so sind, dass diese mit einem Impedanzsprung verbunden sind . Die Impedanzsprünge sind geeignet groß zu wählen, um tiefe Frequenzen gut absorbieren zu können .An absorber according to the present invention thus consists of at least two, preferably at least three, porous layers or regions which are different. It is essential that the boundary layer between the layers or areas be such that they are connected to an impedance discontinuity. The impedance jumps are suitable to choose large, in order to absorb low frequencies well.
Ein Impedanzsprung darf allerdings nicht so groß sein, dass Schall nicht mehr von dem einen Material in das andere Material gelangt. Regelmäßig wird ein großer Impedanzsprung erreicht, wenn die Dichten von zwei aneinander grenzenden, porösen Schichten oder Bereichen sich stark unterscheiden und zwar vorzugsweise um wenigstens 20 kg/m3 oder wenn sich die Strömungswiderstände stark unterscheiden und zwar vorzugsweise um wenigstens 5 kPa s/m2. Mit der vorliegenden Erfindung wird der Gedanke verlassen, ein Frequenzspektrum gleichmäßig absorbieren zu wollen. Problematisch sind die tiefen Frequenzen . Hohe Frequenzen zu absorbieren, ist relativ einfach und preiswert möglich . Durch den oder die Impedanzsprünge kann erreicht werden, dass tiefe Frequenzen besonders gut absorbiert werden können . Je größer ein Impedanzsprung ist, um so tiefere Frequenzen können absorbiert werden .However, an impedance jump may not be so great that sound no longer passes from one material to the other material. Regularly a large impedance jump is achieved when the densities of two adjacent porous layers or regions differ widely, preferably by at least 20 kg / m 3 or when the flow resistances differ widely, preferably by at least 5 kPa s / m 2 , The present invention abandons the idea of uniformly absorbing a frequency spectrum. The problem is the low frequencies. To absorb high frequencies is relatively easy and inexpensive. By or the impedance jumps can be achieved that low frequencies can be absorbed very well. The greater an impedance jump, the lower the frequencies that can be absorbed.
Das Vorsehen eines Impedanzsprungs steht im Widerspruch zu den aus dem Stand der Technik bekannten herrschenden Meinungen : Demnach ist bei unterschiedlichen, porösen Materialien auf möglichst geringe Unterschiede von Eingangsimpedanzen zu achten, um Reflexionen an Grenzschichten zu minimieren, um so zu guten Absorptionsergebnissen zu gelangen .The provision of an impedance jump is in contradiction to the prevailing opinions known from the prior art: Accordingly, care must be taken with different porous materials to minimize differences in input impedances to minimize reflections at boundary layers, so as to achieve good absorption results.
Bevorzugt besteht ein Schallabsorber nach der vorliegenden Erfindung aus mehreren verschiedenen porösen Schichten oder Bereichen, so dass unterschiedlich große Impedanzsprünge auftreten. So wird erreicht, dass tiefe Frequenzen breitbandig absorbiert werden . Gibt es mehrere verschiedene Schichten mit Grenzschichten, die stets den gleichenPreferably, a sound absorber according to the present invention consists of several different porous layers or regions, so that different sized impedance jumps occur. This ensures that low frequencies are absorbed broadband. There are several different layers with boundary layers that are always the same
Impedanzsprung zeigen, so wird der Absorptionseffekt in Bezug auf eine Frequenz bzw. ein schmales Frequenzband verstärkt. Gibt es unterschiedliche Impedanzsprünge, also Impedanzsprünge, die unterschiedlich groß sind, so wird das Spektrum verbreitert, welches infolge der Impedanzsprünge absorbiert wird .Show impedance jump, the absorption effect is amplified in relation to a frequency or a narrow frequency band. If there are different impedance jumps, ie impedance jumps that are different in size, the spectrum that is absorbed as a result of the impedance jumps is broadened.
Es ist so möglich, tiefe Frequenzen und zwar vor allem auch die besonders interessierenden Frequenzen von ca . 200 bis ca . 700 Hz mit einem lediglich 1 0 cm dicken System gut zu absorbieren . Da im Übrigen übliches poröses Material bereitgestellt wird, werden auch höhere Frequenzen durch einen anspruchsgemäßen Schallabsorber gut absorbiert. Insgesamt gelingt so eine breitbandige Schallabsorption, mit der vor allem auch die tiefen Frequenzen selbst bei Bautiefen von lediglich 1 0 cm absorbiert werden. Als besonders geeignetes poröses Material haben sich PU-Schäume herausgestellt, die unterschiedlich porös und unterschiedlich dicht sind . Es können auch halbgeschlossen PU-Schäume eingesetzt werden. Ein halbgeschlossenes poröses Material weist offene sowie geschlossene Poren auf . Es handelt sich vor allem um PU-Schäume auf Basis von Polyester oder Polyether mit variabler Zellstruktur, Stauchhärte, Dichte, Luftdurchlässigkeit und Zugfestigkeit.It is possible, low frequencies and especially the most interesting frequencies of approx. 200 to approx. 700 Hz with a mere 1 0 cm thick system to absorb well. Moreover, since conventional porous material is provided, even higher frequencies are well absorbed by a claimed sound absorber. Overall, this achieves a broadband sound absorption, with which especially the low frequencies are absorbed even at depths of only 1 0 cm. As a particularly suitable porous material PU foams have been found that are different porous and different density. Half-closed PU foams can also be used. A semi-closed porous material has both open and closed pores. These are mainly PU foams based on polyester or polyether with variable cell structure, compression hardness, density, air permeability and tensile strength.
Besonders bevorzugt werden lediglich Schäume, nicht aber faserige Materialien zur Bereitstellung von porösem Material eingesetzt. Schäume weisen den Vorteil auf, eine starre Skelettstruktur zu haben . Liegt insgesamt eine solche starre Skelettstruktur vor, so wird diese zusätzlich zur Schwingung angeregt. Dies bewirkt eine zusätzliche Absorption .It is particularly preferred to use only foams but not fibrous materials for providing porous material. Foams have the advantage of having a rigid skeletal structure. Overall, such a rigid skeleton structure, it is additionally excited to vibrate. This causes additional absorption.
Von Vorteil ist es, zunächst poröses Material mit einem relativ hohenIt is advantageous, initially porous material with a relatively high
Eingangswiderstand dort vorzusehen, wo der Schall in den Absorber eintritt. Ein solcher Eintrittsbereich umfasst in der Regel Öffnungen, durch die der Schall in das poröse Material hinein gelangen kann . Der Eintrittsbereich kann durch eine Platte oder Folie mit Löchern oder eine Perforierung gebildet sein . Hieran grenzt das Material mit dem relativ großen Eingangswiderstand an . Dahinter gibt es dann einen oder mehrere poröse Bereiche mit niedrigerem Eingangswiderstand .Provide input resistance where the sound enters the absorber. Such an entry region usually comprises openings through which the sound can pass into the porous material. The entrance area may be formed by a plate or foil with holes or a perforation. This is adjacent to the material with the relatively large input resistance. Behind this, there is one or more porous areas with lower input resistance.
Beispielsweise weist ein Schallabsorber aus diesem Grund eingangs des Absorbers ein halbgeschlossenes poröses Material auf. Vollständig offenporige Materialien sind dann räumlich hinter dem halbgeschlossenen porösen Material angeordnet. Die angestrebte Absorption von tiefen Frequenzen wird so besonders gut erreicht.For example, a sound absorber for this reason at the beginning of the absorber to a semi-closed porous material. Fully open-pore materials are then spatially located behind the semi-closed porous material. The desired absorption of low frequencies is achieved particularly well.
Die verschiedenen porösen Schichten oder Bereiche sind beim anspruchsgemäßen Schallabsorber vorzugsweise aneinander gepresst. Um die porösen Schichten oder Bereiche aneinander zu pressen, werden diese beispielsweise in einem entsprechend dimensionierten Kasten oder Gehäuse untergebracht. Der Kasten bzw. das Gehäuse wird an einer Eintrittsseite für Schall mit einer porösen oder löchrigen Fläche verschlossen. Die porösen Schichten befinden sich dann unter Druck und damit gepresst in dem Kasten .The various porous layers or regions are preferably pressed together in the claimed sound absorber. To press the porous layers or areas together, they are housed, for example, in a suitably sized box or housing. The box or the housing is at an entrance side for Sound sealed with a porous or holey surface. The porous layers are then under pressure and thus pressed in the box.
Durch den Pressdruck wird erreicht, dass die Skelettstrukturen der einzelnen porösen Schichten gegeneinander schwingen . Hierdurch wird ein zusätzlicher Schallabsorptionseffekt erzielt.By pressing pressure is achieved that the skeletal structures of the individual porous layers oscillate against each other. As a result, an additional sound absorption effect is achieved.
Um die Schallabsorption weiter zu optimieren, wird ein Kasten oder Gehäuse vorgesehen, der bzw. das nicht nur von einer Frontseite, sondern auch seitlich akustisch durchlässig ist, so dass Schall auch seitlich leicht in das poröse Material eindringen kann. So werden Kantenbeugungseffekte ausgenutzt, die zusätzlich für eine Absorption sorgen . Die Schallabsorption wird so weiter optimiert.In order to further optimize the sound absorption, a box or housing is provided which is acoustically permeable not only from a front side, but also laterally, so that sound can also easily penetrate laterally into the porous material. Thus, edge diffraction effects are exploited, which additionally provide for absorption. The sound absorption is further optimized.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der in einem Kasten oder Gehäuse vorne und seitlich Löcher für das Eindringen von Schallwellen vorgesehen sind . Insbesondere in einem solchen Fall werden bevorzugt poröse Schichten nicht nur übereinander gestapelt, sondern auch seitlich gegen ein bereits vorhandenes Schichtsystem. Hier wird wiederum auf große Impedanzsprünge geachtet. Dadurch wird erreicht, dass Schall, der seitlich in eine Box eindringt, nicht nur aufgrund von Kantenabsorption absorbiert wird, sondern eben auch infolge von Phasensprüngen an Grenzschichten .Particularly preferred is an embodiment of the invention, in which are provided in a box or housing front and side holes for the penetration of sound waves. In particular, in such a case, porous layers are preferably not only stacked on top of each other, but also laterally against an already existing layer system. Here again attention is paid to large impedance jumps. This ensures that sound which penetrates laterally into a box is absorbed not only due to edge absorption, but also as a result of phase jumps on boundary layers.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht das poröse System aus einer Vielzahl von Würfeln, Quadern oder dergleichen, die nebeneinander und übereinander liegen. Die Materialien der Würfel etc. sind so gewählt, dass große Impedanzsprünge zwischen den Grenzschichten im Sinne der vorliegenden Erfindung zumindest regelmäßig vorhanden sind . So wird erreicht, dass Schall, der sich durch das poröse Material bewegt, ständig mit großen Impedanzsprüngen konfrontiert wird . Unabhängig davon, unter welchem Winkel oder von welcher Seite Schall in den Absorber eindringt, so passiert dieser in jedem Fall Grenzschichten mit großen Impedanzsprüngen . Dies erlaubt variable Geometrien des Absorbers. Seine Form kann dann auch an die Form von Nischen und dergleichen angepasst werden.In one embodiment of the invention, the porous system consists of a plurality of cubes, cuboids or the like, which are adjacent to each other and one above the other. The materials of the cubes etc. are chosen such that large impedance jumps between the boundary layers in the sense of the present invention are present at least regularly. This ensures that sound that moves through the porous material is constantly confronted with large impedance jumps. Irrespective of the angle at which or from which side sound penetrates into the absorber, it always passes through boundary layers with large impedance jumps. This allows variable geometries of the absorber. Its shape can then be adapted to the shape of niches and the like.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the figures.
Figur 1 soll verdeutlichen, warum poröse Absorber nach dem Stand der Technik über eine hohe Bautiefe verfügen müssen, um auch tiefe Frequenzen zufriedenstellend absorbieren zu können . Die punktierte Linie a) zeigt die Wellenlänge einer Schallwelle mit tiefer Frequenz, die nach Passieren einer porösen Schicht 1 auf eine Raumbegrenzungsfläche 2 trifft. Das Schallschnellemaximum liegt außerhalb der als Schallabsorber wirkenden porösen Schicht 1 . Die tiefe Frequenz wird kaum absorbiert. Bei höheren Frequenzen bzw. kürzeren Wellenlängen liegt schließlich das Schnellemaximum 3 innerhalb der porösen Schicht 1 , wie die gestrichelte Linie b) verdeutlicht. Schall mit der Wellenlänge b) wird daher optimal absorbiert. Hieran wird deutlich, dass ein poröser Absorber sehr dick sein bzw. eine große Bautiefe aufweisen muss, wenn die Absorption lediglich auf der Porosität des Materials 1 beruht und auch tiefe Frequenzen absorbiert werden sollen .Figure 1 is intended to illustrate why porous absorber according to the prior art must have a high overall depth in order to absorb even low frequencies satisfactorily. The dotted line a) shows the wavelength of a sound wave having a low frequency, which strikes a space boundary surface 2 after passing through a porous layer 1. The maximum speed of sound lies outside of the porous layer 1 acting as a sound absorber. The low frequency is hardly absorbed. At higher frequencies or shorter wavelengths, finally, the fast maximum 3 lies within the porous layer 1, as the dashed line b) illustrates. Sound with the wavelength b) is therefore absorbed optimally. From this it is clear that a porous absorber must be very thick or must have a large overall depth if the absorption is based solely on the porosity of the material 1 and also low frequencies are to be absorbed.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform . Im vorderen Eintrittsbereich für Schall ist eine poröse Absorberschicht I a (also ein Bereich aus porösem Material) mit großen offenen Poren vorhanden. Der Eingangswiderstand ist daher klein. Dahinter und seitlich befindet sich eine poröse Absorberschicht 1 b mit kleinen Poren . Der Eingangswiderstand dieser Absorberschicht ist groß. Zwischen der vorderen Schicht I a und der dahinter liegenden Schicht 1 b tritt daher ein Impedanzsprung auf, mit dem eine Absorption von tiefen Frequenzen unterhalb von 500 Hz erzielt wird . In Richtung Wand ist hinter der Schicht I b mit den kleinen Poren wieder eine Schicht I a vorhanden, die große Poren aufweist. Hieran schließt sich eine Schicht I c mit mittelgroßen Poren und einem mittelgroßen Eingangswiderstand an . Dahinter befindet sich wiederum eine Schicht I b, die kleine Poren aufweist und die an eine Wand 2 angrenzt. Es gibt damit vier Impedanzsprünge in horizontaler und zwei Impedanzsprünge in vertikaler Richtung . Sämtliche Impedanzsprünge bewirken eine Absorption tiefer Frequenzen zwischen 1 00 und 500 Hz. Mit einem derartigen Aufbau ist es daher möglich, auch tiefe Frequenzen von 1 00 Hz bis 500 Hz gut absorbieren zu können .FIG. 2 shows a first embodiment. In the front entrance area for sound, there is a porous absorber layer 1a (ie a region of porous material) with large open pores. The input resistance is therefore small. Behind and to the side is a porous absorber layer 1 b with small pores. The input resistance of this absorber layer is large. Between the front layer I a and the underlying layer 1 b therefore occurs an impedance jump, with which an absorption of low frequencies below 500 Hz is achieved. In the direction of the wall behind the layer I b with the small pores again a layer I a is present, which has large pores. This is followed by a layer I c with medium-sized pores and a medium input resistance. Behind it is again a layer I b, which has small pores and which is adjacent to a wall 2. There are thus four impedance jumps in horizontal and two impedance jumps in the vertical direction. All impedance jumps cause absorption of low frequencies between 1 00 and 500 Hz. With such a structure, it is therefore possible to be able to absorb even low frequencies of 1 00 Hz to 500 Hz well.
Figur 3 zeigt einen anderen Aufbau der verschiedenen vorgenannten porösen Schichten 1 a, 1 b und 1 c, die gegen eine Wand 2 durch ein nicht dargestelltes Gehäuse gepresst sind . In solchen Fällen genügt aber zur Anbringung bereits eine Platte, die beispielsweise mit Hilfe von Stangen in der Wand verankert ist. Soll wie im Fall der Figur 3 Schall durch die Platte hindurch eintreten können, so ist die Platte mit Bohrungen versehen . Die porösen Schichten sind ausschließlich parallel zur Wand 2 angeordnet. Der Eintrittsbereich beginnt mit einer Schicht 1 b, die mit kleinen Poren versehen ist und einen größeren Eingangswiderstand bzw. Eingangsimpedanz aufweist im Vergleich zu den dahinter in Richtung Wand angeordneten Schichten I a und 1 c.Figure 3 shows another structure of the various aforementioned porous layers 1 a, 1 b and 1 c, which are pressed against a wall 2 by a housing, not shown. In such cases, but sufficient for attachment already a plate which is anchored, for example by means of rods in the wall. If, as in the case of FIG. 3, sound can enter through the plate, then the plate is provided with bores. The porous layers are arranged exclusively parallel to the wall 2. The entry region begins with a layer 1 b, which is provided with small pores and has a greater input resistance or input impedance compared to the layers I a and 1 c arranged behind it in the direction of the wall.
Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform . Die verschiedenen porösen Schichten I a, I b und I c liegen horizontal übereinander und sind gegen eine Wand 2 gepresst. In diesem Fall ist es günstig, wenn der Schall (auch) von oben und/ oder unten in die porösen Schichten eintreten kann, da dann der Schall besonders zuverlässig durch viele verschiedene Grenzschichten mit Impedanzsprüngen hindurch geleitet wird . Eine derartige Ausführungsform ist zu bevorzugen, wenn ein Schallabsorber beispielsweise hinter einem Gegenstand wie einem Schrank platziert werden soll, da bei einer derartigen Anordnung ein Eintritt von vorne durch den Gegenstand behindert wird .FIG. 4 shows a further possible embodiment. The various porous layers I a, I b and I c lie horizontally one above the other and are pressed against a wall 2. In this case, it is favorable if the sound (also) can enter from above and / or below in the porous layers, since then the sound is particularly reliably passed through many different boundary layers with impedance jumps. Such an embodiment is preferable when, for example, a sound absorber is to be placed behind an object such as a cabinet, since in such an arrangement, entry from the front is obstructed by the object.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der absorbierende Bereich aus einer Vielzahl von porösen Rechtecken 1 a, 1 b und 1 c besteht, die übereinander und nebeneinander so angeordnet sind, dass in jederFigure 5 shows an embodiment in which the absorbing region consists of a plurality of porous rectangles 1 a, 1 b and 1 c, which are arranged one above the other and next to each other so that in each
Richtung eine Mehrzahl von Impedanzsprüngen auftritt. Unabhängig davon, von welcher Seite Schall eintritt, so durchläuft dieser in jedem Fall eine Mehrzahl von Grenzschichten, an denen Impedanzsprünge auftreten, die zur Absorption von tiefen Frequenzen führen . Auch ein solcher Aufbau ist für eine Unterbringung in Nischen besonders gut geeignet. Ein entsprechendes Gehäuse, in dem sich die porösen Rechtecke befinden, ist dann vorzugsweise so gestaltet, dass Schall von vorne, von beiden Seiten, von oben und von unten in das Gehäuse hinein gelangen kann . Es kann aber auch wieder eine verankerte Platte genügen, um die porösen Bereiche zu fixieren und optisch abzuschirmen .Direction a plurality of impedance jumps occurs. Regardless of which side of the sound enters, it always passes through a plurality of boundary layers, at which impedance jumps occur that lead to the absorption of low frequencies. Such a structure is also for an accommodation in niches particularly well suited. A corresponding housing, in which the porous rectangles are located, is then preferably designed such that sound can enter the housing from the front, from both sides, from above and from below. However, it can also satisfy an anchored plate again to fix the porous areas and visually shield.
Figur 6 verdeutlicht eine besonders bevorzugte Ausführungsform, die hinter einem Schrank 4 angeordnet ist. Die verschiedenen porösen Bereiche I a, I b und I c sind vertikal ausgerichtet, grenzen an eine Wand 2 an und reichen bis zum Boden, auf dem der Schrank 4 steht. Dringt Schall seitlich wie durch die Pfeile 5 angedeutet in die porösen Bereiche I a, I b oder I c ein, so durchläuft der Schall Grenzflächen mit Impedanzsprüngen, die die Absorption von tiefen Frequenzen bewirken . Dringt der Schall von oben entlang des Pfeiles 6 ein, so durchläuft Schall zwar nicht zwangsläufigFigure 6 illustrates a particularly preferred embodiment, which is arranged behind a cabinet 4. The various porous areas I a, I b and I c are vertically aligned, adjacent to a wall 2 and reach to the bottom on which the cabinet 4 stands. If sound penetrates laterally as indicated by the arrows 5 into the porous regions I a, I b or I c, then the sound passes through interfaces with impedance jumps which cause the absorption of low frequencies. If the sound penetrates from above along the arrow 6, sound does not necessarily pass through
Grenzflächen mit Impedanzsprüngen . Dafür ist die Strecke bis zum Erreichen des Boden sehr lang, so dass dann aus diesem Grund tiefe Frequenzen absorbiert werden . Bei einem solchen Aufbau kann ein besonderes Gehäuse entfallen, da die porösen Bereiche an der Rückseite des Schranks befestigt werden können .Interfaces with impedance jumps. But the distance to reach the bottom is very long, so that then low frequencies are absorbed for this reason. With such a structure, a special case can be omitted because the porous portions can be fixed to the back of the cabinet.
Der anspruchsgemäße Schallabsorber wird beispielsweise im modernen Innenausbau verwendet. Insbesondere im Zeitalter des gestiegenen Kommunikationsbedarfs und hoher Telekommunikation ist die menschliche Sprache als Hauptstörfaktor für die Leistungsminderung am Arbeitsplatz verantwortlich . Die Optimierung der Raumakustik von Büro- Verwaltungs- oder Großraumbüros muss daher unter den Aspekten des menschlichen Sprachspektrums erfolgen .The claimed sound absorber is used, for example, in modern interior design. Especially in the age of increased communication needs and high levels of telecommunications, human speech is the major source of disability at work. The optimization of the room acoustics of office administration or open-plan offices must therefore take place under the aspects of the human language spectrum.
Figur 7a zeigt hierbei das typische männliche und weibliche Sprachspektrum des Menschen auf . Es wird deutlich, dass hohe Schalldruckpegel im Frequenzbereich zwischen ca .1 00 und ca . 700 Hz auftreten, welche mit dem erfindungsgemäßen Absorber bereits bei Bautiefen von 20 cm, aber auch von lediglich 1 0 cm umfangreich gedämpft werden können. Figur 7b verdeutlicht die Wahrnehmung des menschlichen Spektrums in Abhängigkeit von der Mithörschwelle von 60 dB. Demnach kommt es bei vor allem in Räumen, in denen Schall durch menschliche Stimmen erzeugt wird wie in Großraumbüros oder Banken darauf an, Schall mit Frequenzen ab ca . 200 Hz bis wenigstens ca . 700 Hz umfangreich absorbieren zu können . Dies leistet der anspruchsgemäße Absorber und ist in diesem besonders interessierenden Frequenzbereich sogar einem Plattenresonator überlegen.FIG. 7 a shows the typical male and female speech spectrum of humans. It becomes clear that high sound pressure levels in the frequency range between approx. 100 and approx. 700 Hz occur, which can be extensively damped with the absorber according to the invention already at depths of 20 cm, but also of only 1 0 cm. FIG. 7b illustrates the perception of the human spectrum as a function of the masking threshold of 60 dB. Accordingly, it is especially in rooms where sound is generated by human voices as in open - plan offices or banks on it, sound with frequencies from approx. 200 Hz until at least approx. To absorb 700 Hz extensively. This is achieved by the claimed absorber and is even superior to a plate resonator in this particularly interesting frequency range.
Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der die verschiedenen porösen Schichten I a, I b, I c auf einer perforierten, abgehängten Unterdecke 7 aufliegen, die unterhalb einer Decke 8 mit Aufhängungen 9 befestigt ist.Figure 8 shows an embodiment in which the various porous layers I a, I b, I c rest on a perforated, suspended ceiling 7, which is mounted below a ceiling 8 with suspensions 9.
Aufgrund der schlanken Bautiefe kann der Schallabsorber in Trennwände, aber auch an Frontseiten von Möbelstücken besonders unauffällig eingebaut werden . Er kann an Wänden oder Decken angebracht sein, so zum Beispiel hinter gelochten Platten, die an der Wand oder Decke befestigt sind und die die verschiedenen porösen Bereiche gegen eine Wand oder eine Decke pressen. Er kann in Sturzbereichen oder Gebäudenischen eingebaut sein, da seine Form sehr variabel an den zur Verfügung stehenden Raum angepasst werden kann . Er kann sehr unauffällig hinter thermisch funktionellen Wandoder Deckenelementen untergebracht sein .Due to the slim construction depth, the sound absorber can be installed in partitions, but also on the front of furniture pieces in a particularly inconspicuous manner. It can be attached to walls or ceilings, such as behind perforated panels that are attached to the wall or ceiling and that press the various porous areas against a wall or ceiling. It can be installed in lintel areas or buildings, as its shape can be adapted very variably to the available space. It can be housed inconspicuously behind thermally functional wall or ceiling elements.
Figur 9 zeigt Ergebnisse, die mit einem erfindungsgemäßen Schallabsorber erzielt wurde im Vergleich zu einem Plattenresonator. Die Messungen wurden in einem Hallraum mit statistischem Schalleinfall nach DIN EN ISO 354 durchgeführt. Beim statistischen Schalleinfall geht man davon aus, dass der auf ein Messmikrofon oder auf eine Begrenzungsfläche auftreffende Schalldruck von allen Einfallswinkeln gleich groß und zudem ortsunabhängig ist.FIG. 9 shows results achieved with a sound absorber according to the invention in comparison to a plate resonator. The measurements were carried out in a reverberation room with statistical sound incidence according to DIN EN ISO 354. In statistical sound incidence, it is assumed that the sound pressure incident on a measuring microphone or on a boundary surface of all angles of incidence is the same and also independent of location.
Beide Schallabsorber wurden bei gleichen Abmessungen und unter gleicher Raumpositionierung untersucht. Auch die Anzahl und Positionen der Mikrofone zur Mittelung der Nachhallzeiten wurden gleich belassen. Somit sind relative Messfehler, z.B. aufgrund von Eigenmoden des Raumes nahezu ausgeschlossen und ein direkter Vergleich der Schallabsorber möglich.Both sound absorbers were examined with the same dimensions and with the same spatial positioning. Also, the number and positions of the microphones for averaging the reverberation times were left the same. Consequently are relative measurement errors, for example, due to eigenmodes of the room almost impossible and a direct comparison of the sound absorbers possible.
Die Kurve a) zeigt das gemessene Ergebnis für einen Plattenresonator mit poröser Deckschicht, dessen Aufbau in Figur 10 gezeigt wird. Der in Figur 10 gezeigte Plattenresonator umfasst eine poröse Deckschicht 10 mit einer Dicke von 0,03 m, einem längenspezifischen Strömungswiderstand von 4,7 kPas/m2 und einer Dichte von 20 kg/m3. Unterhalb der Deckschicht 10 befindet sich eine Metallplatte 11 mit einer Dicke von 0,001 m und einer Dichte von 7800 kg/m3. Unterhalb der Metallplatte ist eine poröse Schicht 12 mit einer Dicke von 0,07 m, einem längenspezifischen Strömungswiderstand von 11 ,5 kPas/m2 und einer Dichte von 40 kg/m3 angeordnet. Die poröse Schicht 12 grenzt an einer schallharten Wand 13 an.Curve a) shows the measured result for a porous cover plate resonator, the structure of which is shown in FIG. The plate resonator shown in FIG. 10 comprises a porous covering layer 10 with a thickness of 0.03 m, a length-specific flow resistance of 4.7 kPas / m 2 and a density of 20 kg / m 3 . Below the cover layer 10 is a metal plate 11 with a thickness of 0.001 m and a density of 7800 kg / m 3 . Below the metal plate is a porous layer 12 with a thickness of 0.07 m, a length-specific flow resistance of 11, 5 kPas / m 2 and a density of 40 kg / m 3 arranged. The porous layer 12 adjoins a reverberant wall 13.
Die andere in Figur 9 gezeigte Kurve bezieht sich auf einen erfindungsgemäßen Schallabsorber, dessen grundsätzlicher Aufbau in Figur 11 gezeigt wird. Der Schallabsorber besteht aus fünf unterschiedlichen porösen Schaumstoffschichten 14, 15, 16, 17 und 18, die an eine schallharte Wand 13 grenzen.The other curve shown in FIG. 9 relates to a sound absorber according to the invention, the basic structure of which is shown in FIG. The sound absorber consists of five different porous foam layers 14, 15, 16, 17 and 18, which adjoin a reverberant wall 13.
Beide Absorber, also sowohl der Plattenresonator als auch der erfindungsgemäße Absorber waren in einem gleichen Gehäuse 19 untergebracht, welches aus einem Stahlblechrahmen mit kleinperforierter Front bestand.Both absorbers, so both the plate resonator and the absorber according to the invention were housed in a same housing 19, which consisted of a sheet steel frame with small perforated front.
Die Kurve b) in Figur 9 verdeutlicht die Absorption in Abhängigkeit von der Frequenz für einen anspruchsgemäßen Schallabsorber mit Impedanzsprüngen zwischen den einzelnen Schichten, wobei die einzelnen Schichten 14, 15, 16, 17 und 18 folgende Eigenschaften aufweisen:Curve b) in FIG. 9 illustrates the absorption as a function of the frequency for a sound absorber according to the invention with impedance jumps between the individual layers, the individual layers 14, 15, 16, 17 and 18 having the following properties:
14 poröse Schicht mit Dicke = 0,02 m14 porous layer with thickness = 0.02 m
Luftdurchlässigkeit > 350 mmWS Dichte = 76 kg/m3 Air permeability> 350 mmWS Density = 76 kg / m 3
Stauchhärte = 9,00 kPa Zugfestigkeit = 1 94 kPαCompression hardness = 9.00 kPa Tensile strength = 1 94 kPα
1 5 poröse Schicht mit Dicke = 0,02 m Luftdurchlässigkeit > 350 mmWS1 5 porous layer with thickness = 0.02 m air permeability> 350 mmWS
Dichte = 76 kg/m3 Stauchhä rte = 4, 77 kPa Zugfestigkeit = 47 kPaDensity = 76 kg / m 3 compression hardness = 4, 77 kPa tensile strength = 47 kPa
1 6 poröse Schicht mit Dicke = 0,02 m1 6 porous layer with thickness = 0.02 m
Luftdurchlässigkeit = 320 mmWS Dichte = 75 kg/m3 Stauchhä rte = 8, 81 kPaAir permeability = 320 mmWS Density = 75 kg / m 3 Stiff hardness = 8, 81 kPa
Zugfestigkeit = 21 1 kPaTensile strength = 21 1 kPa
1 7 poröse Schicht mit Dicke = 0,02 m1 7 porous layer with thickness = 0.02 m
Luftdurchlässigkeit = 230 mmWS Dichte = 23 kg/m3 Stauchhä rte = 4, 36 kPa Zugfestigkeit = 1 31 kPaAir permeability = 230 mmWS Density = 23 kg / m 3 Stiff hardness = 4, 36 kPa Tensile strength = 1 31 kPa
1 8 poröse Schicht mit Dicke = 0,02 m Luftdurchlässigkeit 350 mmWS Dichte = 75 kg/m3 1 8 porous layer with thickness = 0.02 m air permeability 350 mmWS density = 75 kg / m 3
Stauchhä rte = 9,08 kPa Zugfestigkeit = 1 95 kPaCompression hardness = 9.08 kPa tensile strength = 1 95 kPa
Die Luftd urchlässigkeit stellt ein Maß für den Strömungswiderstand dar. Im Unterschied zu den übrigen Schichten handelt es sich bei der Schicht 1 5 nicht um einen offenporigen Schaum, sondern um einen halbgeschlossenen .The air permeability represents a measure of the flow resistance. In contrast to the other layers, the layer 1 5 is not an open-pored foam, but a semi-closed one.
Bei sehr tiefen F requenzen unterha lb von 1 40 Hz ist der Plattenresonator (Kurve a) dem erfindungsgemäßen Schallabsorber zwar noch etwas überlegen . Dies ändert sich aber bereits ab Frequenzen von ca . 1 50 Hz. Im Bereich der größten Sprachlasst ist dagegen der erfindungsgemäße Absorber dem Plattenresonator überlegen und zwar meistens sehr deutlich . Der erfindungsgemäße Absorber kann also nicht nur preiswerter im Vergleich zum Plαttenresonαtor hergestellt werden . Er ist darüber hinaus auch sehr viel besser geeignet, um in Räumen solchen Schall zu absorbieren, der durch die menschliche Sprache verursacht wird . Durch den erfindungsgemäßen Schallabsorber gelang eine Absorption des Schalls von mehr als 80% auch bei tiefen Frequenzen von weniger als 500 HZ.At very low frequencies below 1b of 1 40 Hz, the plate resonator (curve a) is still slightly superior to the sound absorber according to the invention. This changes however already from frequencies of approx. 1 50 Hz. In the area of the largest Sprachlasst, however, the absorber according to the invention is superior to the plate resonator, and in most cases very clearly. The absorber according to the invention can therefore not only cheaper compared be made for Plαttenresonαtor. It is also much better suited to absorbing in rooms such sounds caused by human speech. By the sound absorber according to the invention succeeded in absorbing the sound of more than 80%, even at low frequencies of less than 500 HZ.
Insgesamt wird Schall im interessierenden Frequenzbereich mit dem erfindungsgemäßen Schallabsorber nach Kurve b) am besten absorbiert. Die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Schallabsorbers entsprechend der Kurven b) sind im Vergleich zum Plattenresonator entsprechend Kurve a) deutlich geringer, da keine relativ teure Metallplatte benötigt wird .Overall, sound is best absorbed in the frequency range of interest with the sound absorber according to the invention according to curve b). The cost of the inventive sound absorber according to the curves b) are compared to the plate resonator according to curve a) significantly lower, since no relatively expensive metal plate is needed.
Poröse, homogen aufgebaute Schallabsorber mit einer Dicke von 1 0 cm können im Vergleich dazu nicht annähernd so gute Absorptionswerte erreichen wie der untersuchte Plattenresonator gemäß Kurve a) sowie der erfindungsgemäße Schallabsorber gemäß Figur b) . Porous, homogeneously constructed sound absorbers with a thickness of 1 0 cm, in comparison, can not reach nearly as good absorption values as the investigated plate resonator according to curve a) and the sound absorber according to the invention according to FIG.

Claims

Ansprüche claims
1 . Schαllαbsorber mit porösem Material zur Dämmung von Schall, gekennzeichnet durch aneinander grenzende Bereiche ( I a, I b, 1 c) des porösen Materials, die sich durch unterschiedliche Eingangsimpedanzen, durch unterschiedliche Schallausbreitungsgeschwindigkeiten, unterschiedliche Dichten, unterschiedliche Porositäten und/ oder unterschiedliche Strömungswiderstände unterscheiden und/ oder bei denen es einen Impedanzsprung zwischen zwei aneinander grenzenden Bereichen ( I a, I b, I c) gibt.1 . Schαllαbsorber with porous material for the insulation of sound, characterized by adjacent regions (I a, I b, 1 c) of the porous material, which differ by different input impedances, by different sound propagation velocities, different densities, different porosities and / or different flow resistance and / or where there is an impedance discontinuity between two adjacent regions (I a, I b, I c).
2. Schallabsorber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichten von zwei aneinander grenzenden Bereichen ( I a, I b, I c) des porösen Materials um wenigstens 20 Kilogramm/Kubikmeter und/oder sich die Strömungswiderstände von zwei aneinander grenzenden Bereichen ( I a, I b, I c) des porösen Materials um wenigstens 5 Kilopascal -Sekunde/ Quadratmeter unterscheiden .2. A sound absorber according to claim 1, characterized in that the densities of two adjacent areas (I a, I b, I c) of the porous material by at least 20 kilograms / cubic meter and / or the flow resistance of two adjacent areas ( I a, I b, I c) of the porous material differ by at least 5 kilopascals-seconds / square meter.
3. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinander grenzenden, aus porösem Material gebildeten Bereiche ( I a, I b, I c) so sind, dass es wenigstens zwei verschiedene Grenzflächen zwischen den Bereichen ( I a, I b, I c) gibt, die unterschiedlich große Impedanzsprünge aufweisen .3. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the adjoining, formed from porous material areas (I a, I b, I c) are such that there are at least two different interfaces between the areas (I a, I b , I c), which have different sized impedance jumps.
4. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bautiefe des Schallabsorbers kleiner als 20 cm, vorzugsweise kleiner als 1 0 cm ist.4. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the overall depth of the sound absorber is less than 20 cm, preferably less than 1 0 cm.
5. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material durch Schaumstoffe und zwar bevorzugt durch PU-Schaumstoffe gebildet ist. 5. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the porous material is formed by foams and preferably by PU foams.
6. Schαllαbsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich benachbart zum Eintrittsbereich für Schall in den Schallabsorber hinein einen höheren Strömungswiderstand aufweist im Vergleich zu einem angrenzenden, dahinter liegenden porösen Bereich, der weiter entfernt vom Eintrittsbereich für Schall angeordnet ist.6. Schαllαbsorber according to any one of the preceding claims, characterized in that a region adjacent to the inlet region for sound in the sound absorber has a higher flow resistance in comparison to an adjacent, underlying porous area, which is located further away from the entrance area for sound.
7. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Bereiche ( I a, I b, I c) aneinander gepresst sind .7. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the porous regions (I a, I b, I c) are pressed against each other.
8. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Eintrittsbereich für Schall durch eine Frontseite sowie durch weitere seitliche Eintrittsbereiche für Schall, wobei der Eintrittsbereich durch die Frontseite vorzugsweise durch eine gelochte Platte gebildet ist.8. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized by an inlet region for sound through a front side and through further lateral inlet regions for sound, wherein the inlet region is preferably formed by the front side by a perforated plate.
9. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Bereiche ( I a, I b, I c), die aus porösem Material bestehen, übereinander sowie nebeneinander angeordnet sind .9. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that different regions (I a, I b, I c), which consist of porous material, are arranged one above the other and side by side.
1 0. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Eintrittsbereich für Schall in den Schallabsorber hinein bis zur gegenüberliegenden Begrenzungsfläche des Schallabsorbers der Strömungswiderstand nicht stetig ansteigt.1 0. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that from an inlet region for sound in the sound absorber into the opposite boundary surface of the sound absorber, the flow resistance does not increase steadily.
1 1 . Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kein Luftspalt zwischen zwei aneinandergrenzenden grenzenden Bereichen ( I a, I b, I c) des porösen Materials verbleibt.1 1. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that no air gap remains between two adjoining bordering regions (I a, I b, I c) of the porous material.
1 2. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material ( I a, I b, I c) offene Poren und/ oder hαlbgeschlossene Poren umfαsst. 3. Schαllαbsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser hinter einem Schrank (4) angeordnet ist. 4. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen porösen Bereiche ( I a, I b, I c) vertikal hinter einem Möbelstück (4) von der Oberseite des Möbelstücks bis zum Boden verlaufen und Schall von oben und von der Seite in diese Bereiche eindringen kann . 5. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser auf einer abgehängten Unterdecke (7) aufliegt. 6. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die vorhandenen Impedanzsprünge so groß sind, dass Schall mit Frequenzen unterhalb von 600 Hz, vorzugsweise unterhalb von 500 Hz zu wenigstens 50%, vorzugsweise zu wenigstens 80% absorbiert wird . 1 2. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the porous material (I a, I b, I c) open pores and / or closed pores. 3. Schαllαbsorber according to any one of the preceding claims, characterized in that it is arranged behind a cabinet (4). 4. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the different porous areas (I a, I b, I c) run vertically behind a piece of furniture (4) from the top of the piece of furniture to the floor and sound from above and from the Page can penetrate into these areas. 5. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that it rests on a suspended ceiling (7). 6. Sound absorber according to one of the preceding claims, characterized in that the or the existing impedance jumps are so large that sound at frequencies below 600 Hz, preferably below 500 Hz to at least 50%, preferably at least 80% is absorbed.
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