NO138262B - Lyddempende anordning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en lyddempende anordning, særlig for demping av lyd ved lav frekvens, hvor anord-

ningen muliggjør gjennomstrømming av gass samtidig som lyddemp-

ing foregår ved interferensvirkning.

Det er kjent lyddempende konstruksjoner av ulik type.

Blant annet er det kjent å utforme lyddempere slik at den

ønskete lyddemping oppnås ved interferensvirkning. Dette har derved foregått slik at både gass og lyd er ført langs to eller flere baner med ulik banelengde for deretter å sammenføres igjen hvorved forskjellen i banelengde mellom et par baner er et odde heltaEsmultiplum av halve bølgelenden hos den lyd som skal dempes. Derved oppnås utslettelse eller demping av lyden ved interferensvirkning.

Ved demping av lavfrekvent lyd, som har en bølgelengde

på ca. 1-10 ra, blir imidlertid bølgelengdeforskjellen betydelig og følgelig den lyddempende anordning plasskrevende og uformelig.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere

denne ulempe og å frembringe en lyddempende anordning som er enkel i konstruksjon, mindre i størrelse enn tidligere kjente anordninger av tilsvarende type og egnet for lyddemping av for eksempel kjøretøyer,, kompressorer, byggelementer og likn-

ende. Et særlig aspekt ved oppfinnelsen vedrører en slik anord-

ning for lyddemping av byggeelementer, såsom et lyddempende løftningselement i boliger, hvor elementet muliggjør innslipp av frisk luft i boligrommet, men utestenger støy, særlig lav-

frekvent sådann, såsom trafikkstøy.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse oppnås ved en anordning av den innledningsvis-angitte type som kjennetegnes ved at den er utstyrt med en inngangsåpning for innslipp av gass og lyd, en utgangsåpning for utslipp av gass og dempet lyd,

og mellom disse en første bane som muliggjør passasje av gass

og lyd, og en andre bane, som er avdelt ved hjelp av en lydgjennomslippende og stort sett gassugjennomslippende skillevegg, idet forskjellen i banelengde mellom den første og den andre bane er et odde heltallsmultiplum av halve bølgelengden hos den dempete lyd.

Derved bør, for maksimal demping, skilleveggens trans-misjonsegenskaper være slik at lydintehsiteten hos den lyd, . som har passert den første bane, er stort sett lik intensiteten hos den lyd, som har passert den andre bane, innen interferens foregår.

Ifølge oppfinnelsen har således lengden av den ene av banene med ulik lengde blitt nedbrakt til omtrent 0 ved at den er blitt erstattet med skilleveggen. Derved oppnås en kompaktere konstruksjon.

Det er mulig å fremstille anordningen ifølge oppfinnelsen med flere inngangsåpninger, men av hensiktsmessige: grunner foretrekkes det å ha bare en inngangsåpning hvis tverrshittsdimensjon fortrinnsvis utgjør høyst 1/4 av den minste bølgelengde hos den lyd som skal dempes. I frekvensområdet opp til 400 Hz innebærer dette en tverrsnittsdimensjon på ca. 2-3 dm. Ved denne dimen-sjonering blir den lyddempende anordnings funksjon uavhengig av lydens innfallsvinkel mot anordningen.

I sin enkleste utforming består den første bane i anordningen ifølge oppfinnelsen av en eneste kanal, noe som sammen med den skilleveggsutstyrte andre bane således muliggjør demping eller utsettelse av bare en eneste frekvens. For utsgttelse eller demping av lyd med flere ulike frekvenser foretrekkes det derfor å utforme den.første bane som flere kanaler, som er innbyrdes uavhengige og fortrinnsvis parallelle og som har ulike lengder som er tilpasset de respektive frekvenser. Tilsvarende resultat kan stort sett også oppnås på en enklere måte ved å utforme den første bane som to relativt brede delspalter, som er forbundet med hverandre ved den ene ende ved hjelp av en skråstilt, spalteformet åpning, hvor den totale banelengde langs den ene kant av spaltene er lengre enn langs den andre kant. Disse forskjeller i den totale banelengde er, slik som i det førstnevnte tilfelle avpasset slik at de medfører utslettelse eller demping av ikke ønskelig lyd med ulike frekvenser i sammarbeid med lyd som overføres via den andre, mem-branutstyrte bane.

For også å begrense overføringen av lyd med høyere frekvenser

er det hensiktsmessig å utstyre anordningen innvendig med lydabsorberende materiale, såsom mineralull, glassull, skumgummi eller liknende. Det lydabsorberende materiale anbringes derved •i på veggene til den første og den andre bane, idet det også er hensiktsmessig å anbringe lydabsorberende materiale på selve skilleveggen for å avpasse lydoverføringen via den første bane til den som foregår via den andre bane.

Lydoverføringen gjennom skilleveggen avpasses ved hensiktsmessig valg av materiale og tykkelse. Fortrinnsvis består skilleveggen av en membran av gummi eller plast, men også andre materialer, såsom metall, omfattes av oppfinnelsen.

Fortrinnsvis er dessuten skilleveggen eller membranen gassugjennomslippende, men meget god lyddemping kan oppnås også

i det tilfelle membranen ikke bare muliggjør passasje av lyd,

men også muliggjør en viss passasje av gass. Membranen eller skilleveggen kan således ha en viss gassgjennomslippelighet,

for eksempel i form av perforeringer, uten at dette medfører noen nevneverdig negativ innvirkning på de lyddempende egen-

skaper.

Det innses åt skilleveggens gjennonslippelighet selvfølgelig ikke får være så stor at den negativt innvirker på anordningens lyddempende evne, og i samsvar med det som er sagt ovenfor skal gjennornslippeligneten være slik at lydintensiteten for lyd som

er blitt overført henholdsvis den første og den andre bane er stort sett like. I denne forbindelse skal det noteres at skilleveggens gjennomslippelighet ikke bare avhenger av størrelsen og antallet på skilleveggens perforeringer, men også av det even-

tuelle isolasjonsmateriale som skilleveggen er bekledt med. Gen-

erelt kan det sies at den totale innvirkning av isolasjonsmateri-

alet og perforeringer på skilleveggens gjennomslippelighet får være slik at den gassmengde som passerer den andre bane. er høyst halvparten, fortrinnsvis høyst 1/10, av den gassmengde som pass-

erer den første bane.

For at oppfinnelsen skal bli bedre forstått vil den neden-

for bli ytterligere forklart under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori:

Fig. 1 viser et vertikalt enderiss av anordningen ifølge oppfinnelsen, hvor snittet er tatt langs hénholdsvis linjen A-A i fig. 2 og linjen B-B i fig. 3. Fig. 2 viser et vertikalt sidesnitt av anordningen ifølge fig. 1. Fig. 3 viser et vertikalt sidesnitt av en annen utfør-elsesform av anordningen i fig. 1, hvor den første bane er utstyrt med en skråstilt, spalteformet åpning. Fig. 4 viser et vertikalt endesnitt av en alternativ ut-førelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, hvor den første bane er oppdelt i flere kanaler.

Den i fig. 1 og 2 viste prinsipielle utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen har form av en kasse 1 som er utstyrt med en inngangsåpning 2 for gass og lyd og en utgangsåpning 3 for gass og dempet lyd. Kassen 1 er innvendig utstyrt med.en mellomvegg 4 som har en åpning 5 nær sin ene ende. Derved defineres den første bane, som således løper fra inngangsåpningen 2 opp til åpningen 5 og strømmen av gass og lyd avbøyes 180° for deretter å strømme ned til utgangsåpningen 3. Som vist i fig. 2 kan åpningen 5, ifølge en enkel utførelsesform av oppfinnelsen, være utformet som en horisontal, rettlinjet spalte. Derved oppnås bare utslettelse eller demping av lyd med en bølge-lengde eller frekvens. For at demping av flere ulike bølgelengder eller frekvenser skal oppnås, kan den spalteformete åpning 5 skråstilles, slik som vist i fig. 3, hvorved den totale banelengde for den første bane 2-5-3 blir lengre langs den ene side (den høyre i fig.- 3) enn langs den andre (den venstre i fig. 3).

Som vist i fig. 1 er mellomveggen 4 utstyrt med en åpning

6 også ved sin andre ende, dvs. den ende som vender bort fra enden som er utstyrt med åpningen 5. Åpningen 6 er utstyrt med en membran 7 som dekker åpningen helt. Derved defineres den andre bane 2-7-3, som sperres av membranen 7, som er stort sett gassugjennomslippende, dvs. den kan enten være helt gassugjennomslippende eller den kan oppvise en viss gassgjennomslippelighet, for eksempel som følge av at den er perforert, slik som vist i fig. 1 og 4. Ved å dimensjonere den første bane 2-5-3 og den andre bane 2-7-3 slik at de har en forskjell i bølgelengde på et odde heltallsmultiplum av halve bølgelengden hos den lyd som ønskes dempet, oppnås det når den forlater utgangsåpningen 3 utslettelse eller demping av lyden.

Den ovenfor beskrevne konstruksjon er i første rekke be-regnet for demping av lavfrekvent lyd med en frekvens på opp til 400 Hz, såsom trafikkstøy, som er vanskelig å dempe på

annen måte, for eksempel med lydabsorberende materiale. For

imidlertid også å begrense anordningens overføring av lyd méd

høyere frekvenser, er det hensiktsmessig å bekle kassen 1 inn-

vendig med lydabsorberende materiale 8, såsom mineralull eller glassull.

Som vist i fig. 1 og 2 er dessuten anordningen ifølge oppfinnelsen ved bruk for boligformål fortrinnsvis utstyrt med et hull 16 i den vegg som omfatter utgangsåpningen 3. Dette hull er til for å hindre at sirkulasjonen av luft langs den-første bane 2-5-3 stoppes av stillestående, varm romluft, som har en tendens til å samles i den øvre del av spalten 2-5-3 ved åpn-

ingen 5, og istedenfor ved skorsteinseffekt å sikre at luften sirkulerer på ønsket måte. Hullet 16 behøver ikke ha noen om-fattende dimensjoner for at den ønskete effekt skal oppnås,

idet en diameter i størrelsesorden 2 cm er tilstrekkelig. Hind-ret luftsirkulasjon som følge av en stillestående propp av varm luft har tidligere utgjort et betydelig problem, som ved hjelp av den ovenfor beskrevne forhåndsregel nå har funnet sin løsning. Det kan tillegges at hullet 16 ikke har noen merkbar innvirkning på anordningens lyddempende egenskaper.

I fig. 4 er det vist en ytterligere, foretrukket utfør-elsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen. For oversiktens-

skyld vises anordningen i denne figur ikke med noe lydabsorber-

ende materiale, men det vil innses at det selvfølgelig også er mulig å utstyre denne anordning med sådant, på samme måte som ved anordningen ifølge fig. 1.

Med samme henvisningsbetegnelser som i tidligere figurer

for tilsvarende deler består således anordningen i fig. 4 av en kasse 1 med en inngangsåpning 2, en utgangsåpning 3, en mellomvegg 4 samt en membran 7. For imidlertid å utslette eller dempe lyd med flere ulike frekvenser, er i anordningen ifølge

fig. 4 den første bane oppdelt i to kanaler 9, 10 og 11, 12 ved

at det er anordnet en ytterligere mellomvegg 13 mellom mellom-

veggen 4 og kassens 1 yttervegger. Åpningen 5 i fig. 1 oppdeles derved i to åpninger 14 og 15, dvs. en for hver kanal 9, 10

-respektivt 11, 12.

Det vil innses at det er mulig, og i mange tilfeller også hensiktsmessig, ved innføring av ytterligere mellomvegger å dele opp den første bane i fler enn to kanaler. For enkelhetsskyld

vises imidlertid bare en oppdeling i to kanaler i fig. 4.

For å belyse oppfinnelsen ytterligere gis det nedenfor

noen belysende, men ikke begrensende utførelseseksempler.

Eksempel 1

Det ble fremstilt en anordning som tilsvarte den ifølge fig.

1 og 3. Derved ble kassens 1 vegger konstruert av 22 mm spon-

2

plate hvorved de ble saget til 16 mm dybde i 0,5 dm flater for senkning av koinsidensfrekvensen. Kassens 1 bredde var 400

mm og dens høyde 800 mm. Tykkelsen var ca. 2 dm og inngangs- og utgangsåpningene hadde hver en størrelse på ca. 2x3 dm. Mellomveggen 4 besto av en 22 mm sponplate. I åpningen 6 ble det mon-tert en membran av nitrilgummi med en tykkelse på 0,5 mm. Sprekk-ene i den således fremstilte anordning ble tettet ved at fugemasse og lydabsorberende materiale (glassull) med en tykkelse på 20-25 mm ble anordnet på innerveggene for å begrense overføringen av høyfrekvent lyd. På membranen ble det anordnet et sjikt av 50-

55 mm tykt lydabsorberende materiale (glassull).

Den ovenfor beskrevne lyddempende anordning ble innmontert i en vegg i et lydlaboratorium slik at inngangsåpningen 2

og utgangsåpningen 3 befant seg på hver sin side av veggen, og de lyddempende egenskaper ble målt. Ved målingene ble det oppnådd et midtreduksjonstall (Rm) for anordningen på 33 dB og et reduksjonstall ( R^ 100-500 Hz) på 26 dB. Også veggen hvor anordningen var innmontert hadde en R^-verdi på 26 dB.

Eksempel 2

I dette eksempel ble det anvendt en lyddempende anordning som tilsvarte den ifølge fig. 1 og 3, utstyrt med en gassgjennom-slippende 0,5 mm tykk membran av nitrilgummi med målene 20 cm x 10 cm. Kassens ene yttervegg besto av en 0,9 mm tykk galvanisert plate som var utstyrt med fillepapp av typen Dempison fra Icopal, Malmø. Kassens øvrige vegger besto av 19 mm sponplate. Kassens innervegger var kledt med 30 mm tykk glassullisolasjon av typen Gullfiber Akutex (tetthet ca. 55 kg/m <3>). Membranen var bare be-lakt med isolasjon (ca. 75 mm tykk) på "romsiden". Arealet av den spalte som dannet den første bane var 40 cm 2, og tversnitts-bredden var 4 0 mm. Anordningen hadde en totalhøyde på 1,2 m og en totalbredde på 0,3 m. Inngangsåpningen 2 og utgangsåpningen

3 hadde hver et areal på ca. 200 cm 2. Anordningen var foran utgangsåpningen 2 (romsiden) utstyrt med en luke som kunne

åpnes og stenges.

Den ovenfor beskrevne lyddempende anordning ble innmontert i en vegg i et lydlaboratorium slik at inngangsåpningen

2 og utgangsåpningen 3 befant seg på hver sin side av veggen, og de lyddempende egenskaper ble målt, dels med åpen luke, dels med stengt luke. Ved målingene ble det oppnådd et middelreduksjonstall (R ) m på 35,5 dB ved åpen luke og 37,5 dB ved stengt luke. Videre ble det oppnådd en luftlydisoleringsindeks (Ia ^ ^) på 37 dB både med åpen og stengt luke. De enkelte måleresultater fremgår av tabell 1.

Eksempel 3

I dette eksempel ble det anvendt en anordning som tilsvarte anordningen i eksempel 2 med den forskjell at membranen var perforert med fem hull med en diameter på 10 mm, noe som ga et "åpent areal" hos membranen på ca. 2%. Ved måling i lydlaboratorium ble det oppnådd et middelreduksjonstall (R m) på 35,6 dB med åpen luke og 37,1 dB med stengt luke. Luftlydisoler-ingsindeksen (Ia ^ab) var 38 dB og 36 dB med henholdsvis åpen og stengt luke. De enkelte måleresultater fremgår av tabell 2.

Av forsøksresultatene fremgår det at anordningen ga meget god lydreduksjon også i det tilfelle membranen var perforert.

Selv om skilleveggen i eksemplet ovenfor besto av en gummimembran, innses det at skilleveggen kan bestå av ulike andre materialer, såsom plast, plater ni-.ri., med samme eller tilsvarende lydgjennomslippende egenskaper.

Det er tydelig at anordningen ifølge oppfinnelsen har

en meget god lyddempende evne,og, for eksempel ved innmon-tering i boliger, som luftningselement, muliggjøres innslipp av frisk luft i boligrommet uten at lydnivået i dette heves sammenliknet med det som foreligger uten luftningselement og med stengte vinduer. At dette innebærer en stor fordel innses lett med hensyn til de betydelige støyproblemer som for tiden finnes i storbyene.

I de tilfeller den gass som passerer gjennom den lyddempende anordning ifølge oppfinnelse er- forurenset, kan anordningen utstyres med i og for seg kjente midler for filtrering av gassen, slik at forurensningene fjernes. Dette er av inter-esse for eksempel ved luftningselementer for boliger i stor-byer hvor atmosfæren inneholder sotpartikler eller andre for-urensninger.

For å regulere den gjennomstrømmende gass kan dessuten anordningen ifølge oppfinnelsen utstyres med spjeldo;.ganer som kan varieres fra stengt til åpen stilling, hvorved gassgjennom-strømningen gradvis varieres fra 0 til maksimal mengde. Et slikt spjeldorgan kan være meget enkelt utformet og bare bestå av en luke som kan åpnes fremfor inngangsåpningen 2 i den lyddempende anordning.

Endelig kan anordningen ifølge oppfinnelsen også utstyres med oppvarmingsorganer, såsom elektriske motstandsspiraler, for oppvarming av den gjennomstrømmende gass. Dette er ønskelig for eksempel ved innslipp av kald luft vinterstid gjennom et luftningselement i en bolig.

Claims (16)

1. Lyddempende anordning, særlig for demping av lyd med lav frekvens, hvor anordningen muliggjør gjennomstrømning av gass samtidig som lyddemping foregår ved interferensvirkning, karakterisert ved at anordningen er utstyrt med en inngangsåpning (2) for innslipp av gass og lyd, en utgangsåpning (3) for utslipp av gass og dempet lyd, og-mellom disse en første bane (2-5-3, 2-9-10-3, 2-11-12-3) som muliggjør passasje av gass og lyd, og en andre bane (2-7-3) som er avdelt ved hjelp av en lydgjennomslippende og stort sett gassugjennomslippende skillevegg (7), idet forskjellen i bølgelengde mellom den første og den andre bane er et odde heltallsmultiplum av halve bølgelengden hos den dempete lyd.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at inngangsåpningens (2) tverrsnittsdimensjon er høyst 1/4 av den lengste bølgelengde hos den lyd som skal dempes.

3. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første bane (2-9-10-3, 2-11-12-3) er oppdelt i flere innbyrdes uavhengige kanaler (9,10;11,12) med ulik lengde, slik at det oppnås demping av lyd med flere frekvenser.

4. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første bane (2-5-3) består av to delspalter som er forbundet ved hjelp av en skråstilt, spalteformet åpning (5), slik at den totale banelengde langs den ene kanten av spalten er lengre enn langs den andre kant.

5. Anordning i samsvar med et av kravene 1-4, karak-terisert ved at veggene for den første bane (2-5-3, 2-9-10-3, 2-11-12-3) er utstyrt med lydabsorberende materiale (8) .

6. Anordning i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at den andre banes (2-7-3) vegger er utstyrt med lydabsorberende materiale (8).

7. Anordning i samsvar med et av kravene 1-6, karak-terisert ved at skilleveggen (7) er utstyrt med lydabsorberende materiale (8).

8. Lyddempende anordning i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at skilleveggen (7) er perforert.

9. Lyddempende anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at perforeringen har en diameter på 10 mm.

10. Lyddempende anordning i samsvar med et av kravene 1-9, karakterisert ved at skilleveggen (7) er en membran av gummi eller plast.

11. Anordning i samsvar med krav 10, karakterisert ved at gummien er nitrilgummi.

12. Lyddempende anordning i samsvar med et av kravene 1-11, karakterisert ved at den ved sin øvre ende er utstyrt med et hull (16) i den vegg som omfatter utgangsåpningen (3) for forbedret gassirkulasjon langs den første bane (2-5-3, 2-9-10-3, 2-11-12-3).

13. Anordning i samsvar med et av kravene 1-12, karakterisert ved at banelengdeforskjellen mellom den første bane (2-5-3, 2-9-10-3, 2-11-12-3) og den andre bane (2-7-3) er slik at stort sett lyd med en frekvens på opp til 400 Hz dempes.

14. Anordning i samsvar med et av kravene 1-13, karakterisert ved at den er utstyrt med filterorganer for filtrering av gjennomstrømmende gass.

15. Anordning i samsvar med et av kravene 1-14, karakterisert ved at den er utstyrt med spjeldorganer for regulering av strømningen av gjennomstrømmende gass.

16. Anordning i samsvar med et av kravene 1-15, karakterisert ved at den er utstyrt med oppvarmingsorganer for oppvarming av gjennomstrømmende gass.