HU209404B - Wall protecting against noise - Google Patents

Description

A találmány tárgya zajvédő fal, adott esetben sajátmeghajtású járművektől eredő zajok tompítására.

A sajátmeghajtású járművek zajszintje, melyek robbanó vagy villamos motorral vannak ellátva, magasabb, mint a csak vontatott, vagy lejtőn lefelé gördülő járműveké. Lejtőn lefelé gördülő járművekkel találkozhatunk például úgynevezett csatolódombok esetében, aholis a vagonokat a lejtőn legördítik, hogy azokból egy vonatszerelvényt állítsanak össze. A sajátmeghajtású járműveknél függetlenül attól, hogy azok sínen futó járművek, vagy sem, a motor szükségszerű zajképződéséhez hozzáadódik a kerekek által okozott zaj is, mely a síneken illetve az úttesten keletkezik a kerekekre ható gyorsító és fékező erők következtében.

Kísérletek történtek arra, hogy mind a motor, mind a kerekek által előidézett zajártalmat csökkentsék a közlekedési utak mentén, különösen azokon a szakaszokon, melyek lakott települések mellett vezetnek. E célból e helyeken zajvédő berendezéseket telepítettek, hogy a lakott településekre zúduló zajokat olyan alacsony szintre szorítsák le, amennyire ez csak lehetséges. A legegyszerűbb intézkedésnek tekinthető, - az esetben ha elég hely illetve terület áll rendelkezésre, hogyha a közlekedési útvonal mentén mindkét oldalon foldhányással falakat létesítenek. A hangforrásokat idealizáltan pontszerű hangforrásnak tekintve, zajtompítás csak olyan esetben alakul ki, ahol a zajvédelmi eszköz az észlelési pont és a hangforrás közé kerül elhelyezésre. Minthogy az említett foldhányással létrehozott falak szükségszerűen kis emelkedési szöggel rendelkeznek, megfelelő magasságú fal kialakításához - annak érdekében, hogy a kívánt zajvédelem létrejöjjön - nagy alapterületre van szükség. Ilyen nagy területek különösen ott, ahol nagy szükség van a zajvédelemre, tehát a sűrűn lakott területek esetében, általában nem állnak rendelkezésre.

Egy másik lehetséges intézkedés, ha a közlekedési útvonal mindkét oldalán magasnövésű növényeket ültetnek. Ez a megoldás azonban csak azesetben hatékony, ha a növények levelei kihajtanak.

A természetes zajvédelmi objektumokon kívül ismertek különböző zajvédő falak is. Az ilyen zajvédő falak kialakíthatók támoszlopokból, melyek között fából készült elemek vannak elrendezve. Ezeknek az elemeknek zajtompítása, kis tömegükre tekintettel csekély, a hanghullámokat viszont csak kismértékben verik vissza.

Ismertek a közlekedési felülettel ferdén, szöget bezáróan felállított lamellákból álló betonpanelek, melyek rendkívül jó zajtompító tulajdonsággal rendelkeznek, egyidejűleg azonban visszaverik a hangot. Az egyes panelek elrendezése pedig olyan, hogy a zajt nem felfelé, hanem lefelé, az úttest irányába verik vissza.

A faelemek helyettesítésére ismertek olyan zajelnyelő elemek, amelyeknél egy, például perforált alumínium házban ásványi gyapotot vagy más hasonló anyagot helyeznek el.

A találmány feladata egy olyan zajvédő fal létrehozása, amely egyrészről csekély helyigényű, ezért elhelyezése a sűrűn lakott területeken sem okoz nehézséget, másrészről nagy zajelnyelő tulajdonsággal rendelkezik, miáltal a zajokat csak kismértékben veri vissza és hangtompító tulajdonsága különösen kedvező. A falelem egyes rétegei távolságának variálásával a zajelnyelés mértéke a hangforrás frekvenciasávjának megfelelően optimalizálható.

A feladat megoldása a találmány szerint egy zajvédő fal, adott esetben sajátmeghajtású járművektől eredő zajok tompítására, különösen sínenfutó forgalmi eszközök esetében, aholis a közlekedési útvonal mentén hidraulikus kötőanyagokból és adalékanyagokból például sóderből, zúzalékból előállított falelemek vannak felépítve, melyeknek az időközönként megjelenő zajforrás felé fordított felülete strukturált, aholis a falelemek e strukturált felülete legalábbis részben egy attól távolságot tartó gáz- és/vagy folyadékporózus és átengedő hangszigetelő réteggel van burkolva, amely kis tömegsűrűségű és mely tömegsűrűség érték legfeljebb a falelemek tömegsűrűség értékének a fele.

Ezzel a megoldással a zajforrás és a védendő objektum közé egy nagy fajsúlyú elem került elrendezésre. A zajvédelem jóllehet egyrészről annál jobb, minél nagyobb tömegű elem van a zajforrás és a zajnak kitett hely között elrendezve, másrészről viszont a nagy fajsúlyú anyagból készült falelemek, melyeket például betonból építettek, különösen erős zajvisszaverődést idéznek elő, ezért egy, lényegében nem a falelemen fekvő porózus anyagból készült réteggel segíthetjük elő a zajok különösen kedvező szétszórását. Ha a hangforrás által kibocsájtott zajok e porózus rétegen áthatolnak, a rendkívül jó szétszóró hatás következtében a zaj más különböző irányokból ütközik a falelemnek. Itt egyrészről már energiává alakul, másrészről egy csekély része visszaverődik, ahol is a strukturált felület egyrészről mint egy különösen nagy kiterjedt felület, fogadja a zajokat, másrészről pedig a visszaverődési szögben különösen kedvező szórást idéz elő. A falelemek és az azok előtt elrendezett rétegek különböző faj súlya következtében rendkívül egyszerű módon kialakított zajvédő falat létesíthetünk, amely mind a tompítás mind a visszaverődés szempontjából kimagaslóan jó mérési értékeket mutat, minthogy hangelnyelő képessége igen kedvező.

Jóllehet a falelem előtt elrendezett réteg különböző anyagokból, mint például nyitott pórusos szervetlen, de szerves habanyagokból előállítható, különösen kedvező ha szervetlen rostokkal van kiképezve. A rostok a felütköző hangok hatására rezgésbe jönnek, miáltal erőátvitel alakul ki a többi rostok irányába, aholis a rendezetlenül elhelyezkedő rostok következtében, mint például ahogy azok egy rendezetlen rostú fliesben helyezkednek el, a zaj elnyelés különböző frekvenciájú hangok esetében is nagyon kedvezően alakul.

Ha több hangszigetelő réteg kerül elrendezésre, ahol előnyösen két réteg között egy közbülső tér például egy rés kerül kialakításra, különösen jó hangelnyelő viszonyokat alakíthatunk ki, mindenképpen elérhető az elnyelési maximum eltolása.

Amennyiben a hangszigetelő réteg legalább két kü2

HU 209 404 Β lönböző rétegből kerül kialakításra, előnyösen két különböző rostokból álló anyagból, különösen egyszerű módon jön létre a különböző frekvenciájú zajok tompítása, a különböző fajsúlyú rostok alkalmazása, vagy a rostok különböző összesajtolási sűrűsége következtében létrejövő eltérő lengési viszonyok miatt. Amennyiben a hangszigetelő réteg zajforrás felé eső felülete folyadékzáró réteggel van bevonva, úgy a szigetelőréteg kedvező tulajdonságai akkor sem változnak, ha ezt a felületet eső veri, minthogy a nedvesség bejutását a rétegbe megakadályoztuk. Ellenkező esetben a nedvesség bejutva a porózus rétegbe, adott alacsony hőmérséklet esetén ott megfagyna, miáltal órákra, napokra vagy akár hetekre kedvezőtlenül befolyásolná a réteg hatékonyságát.

Ha a folyadékzáró réteg a hangszigetelő rétegen fekszik, de azzal nincs anyagkötési kapcsolatban, megakadályozható, hogy a porózus réteg membránként hasson, miáltal egy különösen kedvező feladatmegosztás jön létre a folyadéktaszítás és a hangtompítás vonatkozásában.

Amennyiben a hangszigetelő réteg vagy rétegek egy formatartó felfogóelemben vannak elrendezve, amely mind a zajfonás mind a falelem irányában áttörésekkel rendelkezik, úgy egyrészről biztosítható az igényelt mechanikai stabilitás, amely a nagy sebességgel elhaladó járművek, különösen vonatok miatt szükséges, másrészről a porózus réteg hatékonysága is lényegében változatlan marad.

Ha a felfogóelem falelem felőli felülete egy kerettel rendelkezik, akkor a felfogóelem zaj visszaverő felülete különösen kedvezően alakítható ki.

Amennyiben a zajvédő fal felső peremén gallérszerűen kiképzett zajvédő elemmel, különösen interferencia zajvédő elemmel rendelkezik, akkor különösen kedvező zajcsökkentés érhető el a zajvédő fal felső szakaszán az odaérkező, egyvonalúan teqedő zajok vonatkozásában. Az interferencia zajvédő elemek egy bizonyos frekvenciára, illetve egy bizonyos frekvenciatartományra vannak kialakítva, aholis a zaj megfelelő visszaverőse esetén egy fél hullámhosszal eltolt zaj keletkezik, tehát a zaj nem nyelődik el, hanem egy azonos vagy közel azonos frekvenciájú, de fél hullámhosszal eltolt zaj az alapzajt kioltja.

Amennyiben a gallérszerű zajvédőelem felfelé és a zajforrás irányában úgy van kialakítva, hogy az a vízszintessel 30° és 50° közötti szöget zár be, különösen sínen futó járművek esetében azon részét a zajoknak, mely nem a zajvédőfalnak ütközik, különösen alacsony értéken lehet tartani. A jármű és a függőleges zajvédő fal között egy karbantartási tér van, amely lehetővé teszi, hogy ott a karbantartó személyzet természetes tartásban tudjon közlekedni, azesetben is, ha éppen vonat halad el a pályán.

Amennyiben a falelemek zajforrás felé eső felülete strukturált és/vagy a felületre felvitt, vagy az elé szerelt strukturált elemmel van ellátva, az ott bár kismértékben meglévő és továbbvezetett zaj elirányításra és ezzel szétszórásra kerül.

Ha a falelemek között tartóoszlopok vannak elrendezve, különösen acélból, például kettős T profilú tartóoszlopok, akkor ezekhez a falelemek gumielasztikus, hangtompító tulajdonságú anyagok közbeiktatásával vannak csatlakoztatva. Ezek az anyagok készülhetnek például gumiból, polipropilénből, szilikonkaucsukból, vagy lehet poliuretánhab is. A zajvédő fal így egyedi, a lengések szempontjából egymástól független szakaszokra van bontva, miáltal a zaj vezetése hosszirányban éppen a zajvédő fal útján ki van zárva. Ez a kiviteli alak csak rövidebb zajvédő falak esetében is jelentőséggel bír, minthogy a jármű előtt haladó légpárna a zajvédő szakaszba való bekerülésekor változik, miáltal további zaj emisszió keletkezik, amely a vonal mentén elhelyezkedő zajtompító anyagok következtében csak csekély mértékben kerülnek továbbításra.

Ha a falelemek belenyúlnak egy zúzalékágyba, akkor a zajvezetés a tömörített anyag miatt elkerülhető, jóllehet csapadék következtében egy csekély zajvezetés a falelemhez csatlakozó alapban fellép.

Amennyiben a falelemek magassága a közlekedés síkjához viszonyítva legalább 1,40 m és 1,60 m között van és sínen fotó járművek esetén a zajvédő fal távolsága a jármű hosszirányú középvonalától a magasság legalább 1,5-szeresétől annak 3-szorosáig terjed, közutak esetében pedig az út szélén van elrendezve, úgy különösen sínhez kötött forgalom esetében rendkívül jó optimalizálás alakítható ki a zajvédelelem, a zaj visszaverődési szöge, valamint a közlekedési vonal és a zajvédő fal által határolt kezelési tér között.

Különösen kedvező optimalizálás érhető el a zajvédelem és egy a sínenfotó járműben ülő személy érzékelése között, ha a zajvédő fal magassága úgy van meghatározva, hogy a járműben ülő személy látószöge a szemhorizontvonal alatt 10° és 15° között van.

A találmányt rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra egy zajvédő fal metszetben, amely egy vasúti felépítménnyel párhuzamosan van elrendezve,

2. ábra egy zajvédő fal horizontális keresztmetszete egy tartóoszlop környezetében.

Az 1. ábrán bemutatott 1 zajvédő fal a zúzalék nélküli 3 sínekkel ellátott 2 felépítménnyel párhuzamosan van elrendezve. A 4 falelem betonból van felépítve és 120 mm vastagságú. Két 4 falelem között vannak a 2. ábrán szemléltetett 5 tartóoszlopok elrendezve, melyek a falelemeket függőleges helyzetben tartják. Az 5 tartóoszlopok betonból készült 6 alapban vannak elrendezve, aholis - a lengésátviteleket megakadályozandó - nincs anyagkötésű kapcsolat a 6 alap és a zúzalék nélküli felépítmény között. A 4 falelem mindkét oldalról egy 7 zúzalékággyal van körülvéve és ebből körülbelül 1,70 m magasságra emelkedik ki. A falelemek távolsága a sínenfotó jármű hossztengelyétől 3,12 m. A 7 zúzalékágy fölött a 4 falelemen egy 8 hangszigetelő réteg van elrendezve. Ennek a 8 hangszigetelő rétegnek a vastagsága 4 cm és 5 cm távolságra a 4 falelemtől azzal párhuzamosan van elrendezve és szögvasak közbeiktatásával oldható csavarokkal van ahhoz rögzítve. A 8 hangszigetelő réteg 9 felfogóelemmel van ellátva,

HU 209 404 Β amint ez a 2. ábrából kitűnik. A 8 hangszigetelő rétegnek a hangforrás felé eső oldala el van látva egy 10 folyadékzáró réteggel, amely készülhet például műanyagfóliából, vagy műanyaggal ellátott impregnált papírból; ez a 10 folyadékzáró réteg egy további 11 üvegszállal kiképzett réteghez csatlakozik, mely réteget egy ásványi rostokból, mint például nagyolvasztósalakból készült rostokból előállított 12 réteg követ. A gumigranulátból készült rostokból előállított 12 réteg követ. A gumigranulátból készült lapok is jól beváltak. A 9 felfogóelem zajforrás felőli oldala 13 áttörésekkel van ellátva, a 4 falelem felé eső oldalán pedig 23 egy kerettel rendelkezik. Az áttörések helyett kifeszíthető háló is alkalmazható, minek következtében a felfogóelemre jutó zaj különböző irányokba verődik vissza. A falelemnek a 8 hangszigetelő réteg felé eső 14 felülete strukturált, amely juta felvitelével és lehúzásával vagy söprűvel történő áthúzással alakítható ki. A 4 falelemek zajforráshoz viszonyított túloldala is strukturált. Ez lehet egy felvitt réteg, mely készülhet például műanyaggal modifikált betonból, de kivitelezhető a falelem elé függesztett strukturált elemek útján is. Két tartóoszlop közötti távolság 5 m. A kettős T formájában kiképzett 5 tartóoszlop a 4 falelemet egyik oldalon polipropilénből készült beragasztott 16 szigetelő szalag közbeiktatásával tartja, a másik oldalon a 4 falelem és az 5 tartóoszlop szárai közé műanyagból előállított 17 ékpár, gumialapanyagú körkeresztmetszetű 18 zsinór és szilikonkaucsukból kiképzett 19 gittelés van beiktatva.

Amint az 1. ábrából kitűnik a 4 falelem a felső szakaszán egy felfelé és a zajforrástól kifelé nyúló 20 védőelemmel van ellátva, amely az adott esetben interferenciazajvédő elemként van kiképezve. Ezen interferencia-zajvédő elem helyett lehetséges egy kihajló 21 betongallért is kialakítani (az 1. ábrán szaggatott vonallal jelezve), amely a vízszintes síkkal 45°-os szöget zár be és fölfelé, valamint a zajforrás irányában van elrendezve.

Az 1 zajvédő fal összmagassága a járműben ülő 22 személy részére a szemhorizont alatt 15°-os a látószöget biztosít.

Az 1 zajvédő fal egy 24 korláttal van ellátva, mely arra szolgál, hogy a kezelőszemélyzet részére egy elhaladó vonatszerelvény esetében veszély nélküli haladást vagy tartózkodást biztosítson.

A falelem tömegsűrűsége a beton tömegsűrűségének felel meg, és értéke 2,300 és 2,500 kg/m³. Ezzel szemben a hangszigetelő réteg tömegsűrűsége az ásványi rostokénak felel meg, értéke 100 kg/m³. Az ásványi rostok helyett, alkalmazhatók ásványi rostok szervetlen vagy szerves kötőanyaggal keverve. A rostok állhatnak természetes vagy iparilag előállított szerves anyagokból, mint például fából, polipropilénből stb.

Egy vasútvonal mentén kísérleti célból különböző módon kiképzett zajvédő falakat állítottak fel. A strukturált felülettel ellátott zajvédő fal, amely elé hangszigetelő réteget szereltek és ezen kívül rendelkezett felső peremén egy megfelelően kiképzett védőgallérral egy körülbelül 10 dB-lel jobb zajtompítást eredményezett, mint egy strukturálatlan zajvédő fal, amely azonban nem volt ellátva sem hangszigetelő réteggel sem védőgallérral.

A hangszigetelő réteg alkalmazása azzal az előnnyel is jár, hogy mélyfrekventáltságú lengés tartományokban igen kedvező abszorpciós értékkel rendelkezik.

Claims (15)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Zajvédő fal, adott esetben sajátmeghajtású járművektől eredő zajok tompítására, különösen sínenfutó forgalmi eszközök esetében, aholis a közlekedési útvonal mentén hidraulikus kötőanyagokból és adalékanyagokból például sóderből, zúzalékból előállított falelemek vannak felépítve, melyeknek az időközönként megjelenő zajforrás felé fordított felülete strukturált, azzal jellemezve, hogy a falelemek (4) e strukturált felülete (14) legalábbis részben egy attól távolságot tartó gáz- és/vagy folyadékporózus és átengedő hangszigetelő réteggel (8) van burkolva, amely kis tömegsűrűségű és mely tömegsűrűségérték legfeljebb a falelemek tömegsűrűségértékének a fele.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a hangszigetelő réteg (8) különösen szervetlen rostokból van előállítva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a hangszigetelő réteg (8) legalább két, előnyösen különböző anyagrostokból készült rétegből (11, 12) van kialakítva.
4. 4. Az 1-3. igénypontok szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy több hangszigetelő réteg (8) egy vagy több réteggel (11, 12) van ellátva, aholis legalább két réteg között egy közbülső tér, például rés van kialakítva.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a hangszigetelő réteg (8) zajforrás felé néző felülete egy folyadékzáró réteggel (10) van például burkolás útján ellátva.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a folyadékzáró réteg (10) közvetlenül a hangszigetelő rétegen (8), de anyagkapcsolat nélkül fekszik.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a rétegek egy formatartó felfogóelemben (9) vannak rögzítve, amely a zajforrás felé néző felületén áttörésekkel (13) van ellátva.
8. 8. A 7. igénypont szemti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a felfogóelem (9) a falelem felőli oldalán egy kerettel (23) rendelkezik.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a zajvédő fal a felső részén kinyúló betongallérral (21) rendelkezik, mely előnyösen interferencia zajvédő elemként (20) van kialakítva.
10. 10. A 9. igénypont szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a kinyúló betongallér (21) a zajforrás irányában felfelé, a vízszinteshez 30° és 50° közötti szögben van kialakítva.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a falelemek (4) zajforrás felé néző felülete (14) struktúrával és/vagy burko4

    HU 209 404 B lattal, illetve elé függesztett strukturált elemmel van ellátva.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a falelemek (4) különösen acél, előnyösen kettős T profilú tartóoszlopok (5) között vannak elrendezve, mely tartóoszlopokhoz zajtompító gumielasztikus anyagokból, előnyösen gumiból, polipropilénből, szilikonkaucsukból, poliuretánhabból készült elemek (16, 17, 18, 19) közbeiktatásával vannak a falelemek csatlakoztatva.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a falelem (4) mindkét oldalával egy zúzalékágyba (7) van ágyazva.
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti zajvédő fal, azzal jellemezve, hogy a falelem (4) a közlekedés síkjához viszonyítottan legalább 1,40 m és 1,60 m közötti magassággal van kialakítva és a jármű

    5 hosszirányú középvonalától legalább a magasság másfélszeresétől a magasság háromszorosáig terjedő távolságra, közutak esetében pedig az út szélén van elrendezve.
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti zaj10 védő fal, azzal jellemezve, hogy a zajvédő fal összmagassága úgy van meghatározva, hogy a járműben ülő személy látószöge a szemhorizontvonal alatt 10° és 15° között van.