NO142042B - Lyddempningsanordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en lyddempende

plate som i det minste består av et dekksjikt og et dermed forbundet kjernesjikt, som har hulrom.

Lydabsorberende materialer består ifølge teknikkens

stand av åpencellede fiber- eller skumstoffer, hvis struktur hemmer de av lyden tilveiebragte vekselbevegelser for luften,

og som således omvandler lydenergi ved viskos friksjon til varme.

Ved inngangen i et slik åpenporet stoff går ikke lyden over fra

et medium til et annet, men forblir i luften. Den kan derfor lett trenge inn ved tilstrekkelig stor porøsitet, som ved de fleste lyddempningsstoffer ligger over 95 %.

Det krav som er basert på denne mekanisme, nemlig at lyddempningsstoffer må ha åpne porer, har mange anvendelsestek-

niske ulemper som resultat. Lyddempningsplater tilsmuåser lett,

kan ikke vaskes, suger vann, olje og andre væsker og blir derved uvirksomme, kan ikke males osv. Da lyddempningsplater på grunn av sin porøsitet samtidig er varmeisolasjonsplater, dannes det i platenes indre ofte kondensvann som så drypper ned (tak i svømmehaller). Disse ulemper forsøker man å unngå, idet man til-dekker platenes synlige sider med tynne kunststoffer. Derved blir imidlertid lydens inntregning i det lyddempende stoff vanske-liggjort. Tildekningsfolien reflekterer en del av lyden, og desto mer jo høyere frekvensen er, jo tykkere folien er og jo tettere den ligger an mot lyddempningsstoffet. Kravet til mekanisk fasthet for foliene fører derved bestandig til utilfredsstill-

ende kompromisser. Fordelaktig er denne anordning bare for ab-sorbsjonen av lave frekvenser, som ved hjelp av resonansvirkning kan økes noe i forhold til ikke tildekkede dempningsstoffer.

Prinsipielt finnes det en andre mulighet for lydabsorbsjon, nemlig energiomvandlingen ved hjelp av den av lyd forår-sakede deformasjon av faste legemer. Denne erkjennelse er ikke ny, men blir i lengre tid "benyttet til absorbsjon av væske- og legemslyd. For lyd-forplantning i luft var dette inntil nu ikke mulig fordi de store inn-gangsmotstander i faste legemer praktisk talt umuliggjorde inntrengning av luftlyd. Et mediums inngangsmotstand Z for lydbølger er gitt ved produktet av tettheten p og lydhastigheten c

Da selv de letteste faste stoffer som f. eks. kunststoff-skum, har en tetthet p som er minst om faktoren 10 høyere enn tettheten til luft,blir bare derved inngangsmotstanden til det faste lege-me ZF minst om faktoren 10 større enn bølgemotstanden ZL for luft. Det fremkommer derved en refleksjonsfaktor r på overflaten som i alle tilfeller er større enn Ved alle hårdskum med lukkede celler, som f. eks. polysty-renskum, er dessuten strukturens stivhet så høy at også lydhastigheten Cp i det faste stoff er vesentlig større enn lydhastigheten i luft, slik at forholdet er enda mer ugunstig. Dessuten er ved de kjente hårdskum de indre tap så små at det ved deformasjonen ikke kan oppnås noen nevneverdig lydabsorbsjon. Mykskum med lukkede celler, særlig nettdannet polyetylen-skuro, gir en bedre utgangsbasis. De indre tap er høye, særlig ved skyvedeformasjon, og strukturstivheten er liten. Den oppnåbare mini-male tetthet pp er fremdeles ca. 20 ganger større enn for luft, men til gjengjeld er lydhastigheten Cp omtrent sammenlignbar med deri for luft. Benytter man et slikt skum med Zp = 20 ZL som lydabsorberer, så er resultatet fremdeles svakt. Regnemessig fremkommer for loddrett lydinnfall altså en lydabsorbsjonsgrad a på bare 19 %, som riktignok blir noe større ved skrått lydinnfall, men fremdeles ikke er tilfredsstillende. Skumstoff med lukkede celler blir derfor ikke benyttet for lydabsorb-sj onsformål. Det har nå vist seg at mykskum med lukkede celler noe overraskende kan anvendes for lydabsorbsjon hvis lyddempnings-platene er strukturert på en bestemt måte. Følgelig er det blitt foreslått en lyddempende plate, som i det minste består av et dekksjikt og et dermed forbundet kjernesjikt, som har hulrom ogT hvor det karakteristiske ved denne fremgår åv patentkravéne. Ved en lyddempende plate av denne typen ef refleksjonsfaktoren til det homogene skum redusert ved den'spesielle utformingen, • dvs. tilpasningen til den omgivende luft forbedret på en:slik • måte at det oppnås foretrukkede skyvedeformasjoner som fører tii<*>' Figur i-4 viser særlig fordelaktige utførelser for lyddempningsariordningen ifølge oppfinnelsen, sett i tverrsnitt. Figur 1' visér: mykskumdékksjiktet 1, som ikke ligger an mot undérlågét: med-hele flaten, men avstøttesJpunkt- eller linjeformet mot kjernesjiktet 2 som har avstandshbldefe 4. De~ mellom^mykskumsjiktét l ihed lukkede celler og veggen 3 anordnede stive avstandsholdere' 4ckan f.eks. hå en celiéstruktur. Lydtrykket ;for eh innfallende lydbølge forårsaker*ved-denne anordning i til-legg til kompresjonen av skumsjiktet en tvungen bøyning mellom anleggspunktene eller anleggslinjene. Inngangsimpedansen for

skumsjiktet blir derved redusert. Sålenge tykkélsénD til dekksjiktet 1 ikke er liten i forhold tii avstanden A til anleggene, sålenge altså D og A er av samme størreisesorden, er denne'bøyning forbundet med betydelige skyvedeformasjoner, slik at de ønskede indre tap opptrer. Derved danner dekksjiktet 1 sammen med det bakenforliggende lufthulrom i kjernesjiktet 2 tvangsmessig en resonator, hvis egenfrekvens er avhengig av massen og bøyestiv-heten til skumsjiktet i og av dybden til kjernesjiktet 2. Reso-natorvirkningen kan være ønsket hvis det skal absorberes lavfre-kvent lyd. Vanligvis forlanges imidlertid bredbåndvirkning, som ved mykskummet, f.eks. polyetylenskum, opptrer vidtgående tvangsmessig på grunn av den høyere indre dempning. Det kan være fordelaktig å oppnå en mer jevn absorbsjon i et bredt frekvensområde ved at man varierer avstanden A mellom hosliggende anlegg stedlig systematisk eller statistisk.

Derved fordeler resonansfrekvensene seg over et bredt frekvensområde.

Fig. 2 viser en ytterligere fordelaktig utførelse for lyddempningsanordningen. Til reduksjon av inngangsimpedansen til platen og dermed til reduksjon av refleksjonsfaktoren r, er det isteden for de stive avstandsholdere anordnet ettergivende, likeledes av mykskum bestående avstandsholdere 4. Mellom dekksjiktet 1 og veggen 3 befinner det seg følgelig et av mykskumsøyler, henholdsvis mykskum-steg 4. oppbygget kjernesjikt 2, f. eks. en analogt til strekkmetal-let ved hjelp av slisser og forlengelser fremstilt mykskumcelleut-forming. Steg eller søyler er vanligvis gunstigere enn et homogent skumsjikt, fordi i disse lyden forplanter seg i form av strekkbølger som har en mindre utbredelseshastighet enn tetthetsbølgene i homogent medium. Lydhastigheten cp i ligning 3 blir derved mindre og tilpasningen bedre.

I ovennevnte forstand kan det være gunstig å avvike fra kjernesjiktets 2 regelmessige struktur og fordele anleggspunktene for dekksjiktet 1 statistisk. Fig. 3 viser en tilsvarende konstruert anordning som omfatter et løst samroenbundet sjikt av skumstoffgranulat 5 som kjernesjikt 2. Som skumstoffgranulat kan til dette formål benyttes skumstoffavfall.

Den tolags lyddempningsanordning blir ifølge en hensikts-messig utforming for oppfinnelsen av håndteringsgrunner og for å unngå inntrengning av vann i hulrommene kasjert med en folie på baksiden.

Det har særlig vist seg fordelaktig med kasjeringen ved hjelp av et papirsjikt, fordi lyddempningsanordningen så kan klebes med vanlige dispersjonsklebemidler. Ved polyetylen, som foruten andre kjente mykskum med romvekter under 50 kp/m , som f. eks. polybutylen eller polyetylen og polybutylen inneholdende blandingspoly-merisater, gummilignende mykskum eller lignende, er særlig egnet som skum med lukkede celler, i henhold til foreliggende oppfinnelse, er-påkasjering av vilkårlige materialer ved hjelp av flammekasjering meget enkelt, mens i andre tilfeller en sammenklebning kan være mer gunstig. Ved polyetylen f. eks. bereder klebning som kjent vanske-ligheter.

Særlig stor virkning får man hvis lyddempningsånordninger av den beskrevne type kobles flere etter hverandre, som vist på fig. H, hvorved de kobles slik at dekksjiktet 1 og avstandsholderen 2 . følger etter hverandre i kontinuerlig veksel. Ved målinger har man kunnet fastslå at utbredelseshastigheten for lyden i en slik anordning kan reduseres til en femtedel av lydbølgehastigheten, slik at den beskrevne anordning i sammenligning med en konvensjonell, åpenporet ab-sorberingsinnretning ved samme virkning bare nødvendiggjør en femtedel av dennes sjikttykkelse.

Lyddempningsanordningen ifølge oppfinnelsen kan fordelaktig også utføres absorberende fra begge sider., slik dette f. eks. er nød-vendig ved anvendelsen som lyddemperkulisse. I dette tilfelle blir i samsvar med fig. 5 anordningen bygget opp symmetrisk. Mellom to plater 1 av mykskum er det igjen anordnet et kjernesjikt 2. I kjernesjiktet 2 befinner det seg av.standsholdere 4. I midtplanet kan det derved som avstivende element 6 innlegges en plate eller et gitter.

Lyddempningsanordningen kan fra materialsiden og med hensyn til oppbyggingen under hensyntagen til oppfinnelsens trekk varieres vidtgående og tilpasses de forskjellige formål. Således ligger f. eks.den foretrukkede størrelse for plater hvis akustiske virkning skal begynne ved ca. 300 Hz som nedre grensefrekvens ved en dekksjikt-tykkelse på 5 mm og en kjernesjikttykkelse på 25 mm.

Ved lyddemperkulisser fremkommer ved de samme betingelser den dobbelte tykkelse, nemlig 2 ganger 5 mm for dekksjiktene og ca.

5u mm kjernesjikttykkelse.

Den på begge sider absorberende utformede, symmetrisk opp-byggede plate kan også benyttes som lydabsorberende vegg eller som lydbeskyttelsesgjerde. Herved kan lyddempningen. økes ved at det i alle tilfeller nødvendige avstivende innlegg i midtplanet velges pass-ende tungt.

Ved kasjering på baksiden av lyddempningsanordningen med en tung folie eller med en blikkplate, kan lyddempningen økes slik at platen kan benyttes som byggemateriale for lyddempende hetter på ma-skiner eller lignende. Ved hetter av denne art blir det vanligvis krevet en lyddempning på ca. 20 decibel, noe som er oppnåelig med et bøyemykt sjikt, f. eks. en gummiplate, allerede med en flatevekt på 3 kp/m 2. Et absolutt krav er dessuten den lyddempende utkledning av innsiden, hvortil lyddempningsanordningen med lukkede celler er meget velegnet fordi den er fullstendig uømfintlig f. eks. mot oljetil-smussing.

Por byggingen av lyddempende hetter er det konstruktivt gunstig at veggmaterialet står til rådighet som banevare, som er av-stivet i tverretning, slik at det er mulig med en støttefri legging over større bredder, mens banen kan rulles opp i lengderetning. Et eksempel for oppbyggingen av et slikt lydabsorberende og lyddempende veggmateriale er et ca. 5mm tykt mykskumdekksjikt i forbindelse med et ca. 20mm tykt mykskumkjernesjikt, som er bygget opp av granulat.

Det kan dessuten være anordnet strekkmetall og en l,5mm tykk gummifolie som til vektøkning er fylt med tungspat. Strekkmétallet overtar derved funksjonen til den i en retning stiv og i den andre retning bøyelig armering. Strukturen til strekkmétallet tillater ved lavere belastninger også at det gis avkall på kjernesjiktet, fordi det oppfyller de struktur-krav som stilles til kjernesjiktet. Derved kan oppbyggingen forenkles, og lyddempningsanordningen består i dette tilfellet bare av ca. 20mm mykskumdekksjikt, strekkmetall med en maske-bredde som er større enn lOmm og en gummifolie.

Claims (8)

1. Lydempende plate, som i det minste består av et dekksjikt (1) og et dermed forbundet kjernsjikt (2), som har hulrom, karakterisert ved at dekksjiktet (1)

   er av mykskum med lukkede celler og med en romvekt under 50 kp/m , at dekksjiktet (1) er forbundet med kjernesjiktet (2) over forbindelsesstedene med en totaloverflate på mindre enn 2/3 av dekksjiktets (1) overflate, og at avstanden mellom hosliggende forbindelsessteder er.mindre enn den tidobbelte tykkelsen (D) til dekksjiktet (1).
2. 2. Plate ifølge krav 1,karakterisert ved at forbindelsesstedene er punktformede.
3. 3. Plate ifølge krav 1, karakterisert: ved at forbindelsesstedene er båndformet.
4. 4. Plate ifølge noen av de foregående kravene, karakterisert ved at kjernesjiktet (2) består av mykskum med lukkede celler.
5. 5. Plate ifølge krav 1, karakterisert ved at kjernesjiktet (2) består av skumstoffgranulat (5), og at granulatets (5) gjennomsnittlige partikkeldiameter er av samme størrelsesorden som dekksjiktets (1) tykkelse (D)'.
6. 6. Plate ifølge noen av de foregående kravene med støttesjikt for kjernesjiktet, karakterisert ved at flere dekksjikt (1) og kjernesjikt (2) er anordnet etter hverandre på et felles støttesjikt.
7. 7. Plate ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at, dekksjiktet (1) av mykskum med lukkede celler er anordnet ved et dekksjikts (2) begge sider for å oppnå en dobbelsidig virkning.
8. 8. Plate ifølge krav 7,karakterisert ved at en stiv plate (6) er anordnet som avstivningselement i kjernesjiktets (2) midtplan.