NO763015L - - Google Patents

Description

Lyddemper.

Oppfinnelsen vedrorer en lyddemper for anvendelse særlig i lyddode rom, og den består av flere lydslukende elementer.

Såkalte lyddode rom trenges for akustiske målinger, for bånd-opptak, men også som forsoksrom for zoologiske undersokelser. Deresoppgave er fremskaffelsen av en akustisk forstyrrelsesfri omgivelse eller kopieringen av det akustisk ubegrensete rom (såkalt frifelt). Det oppnåes derved at lydbolger som stoter på romveggene absorberes så fullstendig som mulig der ved an-bringelse av egnete lyddempere. Som vanlig krav til slike lyddempere gjelder en absorpsjon på minst 99 % av den lydenergi som opptrer i et frekvensområde som er så bredt som mulig og under alle innfallsvinkler.

Disse hoye krav kan bare oppnåes ved den samtidige oppfyllelse av folgende delkrav: Liten refleksjon ved inntreden av lydbolgene i démperen, til-strekkelig utbrédelsesdempning av lydbolgene innenfor demperen for å forhindre en gjenopptreden av de lydandeler som reflek-teres på bakveggen og unngåelsen av en jevn, glatt absorpsjons-flate på romsiden for å unngå samlende refleksjon ved strei-fende lydinnfall. Losningen av de forste to deloppgavene blir særlig vanskelig ved den nedre frékvensgrense av anvendelses-området, og da spesielt fordi ved lave frekvenser adskiller de karakteristiske akustiske data hos aKLe kjente absorpsjonsmaterialer seg spesielt sterkt fra de karakteristiske akustiske data for luft og således lett gir opphav til sterke refleksjoner på forsiden av demperen,<p>g for det andre, fordi til-strekkelig utbredelsesdempninger i demperens indre ved lave frekvenser lett forer til uokonomiske byggedypder for demperen. Derfor lar kvaliteten til en lyddemper for anvendelse i lyd-

dode rom seg karakterisere ved kombinasjonen av trekkene:

lav nedre grensefrekvens ved liten byggedypde. Derunder er det vanlig å definere den frekvens som nedre grensefrekvens, hvorved lydoppslukningsgraden overskrider verdien 99 %, dvs. refleksjonsfaktoren ligger under verdien 0,1.

Det er kjent lyddempere for losning av de stilte oppgaver som består av kileformete elementer hvis materiale er lydabsorbe-rende og som er anordnet tett ved siden av hverandre ved rora-veggen med kilespissene rettet mot rommets indre. Den aktuelle tilpasning av demperen til luftens akustiske karakteristika skjer her ved en gradvis tilvekst av den med absorpsjonsmateriale belagte flateandel med tiltagende inntrengning i demperen. Ulempene ved denne kjente losning ligger i de hoye frem-stillingskostnader.til kileabsorbatorene, i den mekaniske omfintlighet hos deres kilespisser som vender mot rommet og i den relativt hoye anvendelse av lydabsorpsjonsmateriale.

En annen kjent utforelse benytter en lydslukningsinnretning bestående av meget porose, trangporede lydslukningslegemer, som er slik anordnet ved romveggene,at deres tverrsnittsflater tiltar i retning av rombegrensningen, hvorved lydslukningslege-mene har forskjellige storrelser, som er slik fordelt at de storre legemene alltid er nærmere rombegrensningen enn de mindre. De lydslukningslegemer som er åpenbart ved dette løsnings-forslaget består av kompakte legemer av lydslukningsmateriale oppstilt på tråder som i det vesentlige har formen av ternin-ger eller av trinnpyramider.

Ulempene ved dette løsningsforslaget er: Store utformnings-kostnader for det nodvendige store antall av lydslukningslege-mene, hoye montasjeomkostnader for de på tråder oppstilte lydslukningslegemer, anordningens ømfintlighet mot beroring, da tråder som er slynget sammen praktisk talt ikke mere vinnes fra hverandre uten å odelegge lydslukningslegemet, lydabsorp-sj onsmaterialets hoye snittflateandel med tilsvarende hoy stov-uttomning av det i snittflaten odelagte absorpsjonsmateriale og til slutt igjen stort materialforbruk. Videre er lydsluk-ningslegemets tillatelige materialtetthet så lav, at også de

enkelte lydslukningslegemer utgjor omfintlige gjenstander.

Til slutt er det gjentatte ganger foreslått å belegge romveggene med skikt av lydslukningsmateriale parallelle med veggene, slik at materialtettheten av de enkelte skikt med tiltagende avstand fra veggen stadig blir mindre, og således en tiltagende tilpasning skjer til luftens akustiske data. Dette forslaget kunne ikke praktiseres da uokonomisk hoye konstruksjonsdypder oppstår for demperen og dessuten sterke refleksjoner opptrer ved små glansvinkler.

De nevnte ulemper overvinnes ifolge oppfinnelsen ved at lyd-slukningselementene foran romveggen er anordnete rorskall av i og for seg kjent lydslukningsmateriale. Den særlige fordel overfor den kjente kiledemper ligger, i å unngå jevntflatete flanker av dempningselementene, hvorved rettete refleksjoner utelukkes.Undersokelser av spredningsforholdene til rorskall av lyddempningsmaterialet overfor innfallende lydbolger har vist at tilbakespredningstverrsnittet til slike skall, som er et mål for den reflekterte energiandel, avtar sterkt mot lave frekvenser, når skallenes akustiske overflateimpedans er storre enn luftens bolgemotstand, hvilket er en egenskap hos alle kjente absorpsjonsmaterialer. Ved hoye frekvenser avtar tilbakespredningstverrsnittet likeledes sterkt når rorskallenes inngangsimpedans nærmer seg luftens bolgemotstand. Det er likeledes en kjent egenskap hos mange absorpsjonsmaterialer. Ved valget av skallgeometri i demperen ifolge oppfinnelsen be-nyttes dermed bedre den karakteristiske impedans' kjente fre-kvensopptreden for lyddempningsmaterialene.

Videre kan lyddemperens rorskall være slik anordnet i flere skikt at den av rorskallene dekkete flateandel av de enkelte skikt avtar henimot rommets indre. Det kan oppnåes ved nedsettelse av ror skallenes antall og/eller ved nedsettelse av skall-tverr snittet og/eller ved nedsettelse av skallenes veggtykkelse. Mens tilpasningen av det fremre skiktet skjer til luftens akustiske egenskaper bare gjennom et utvalg meget lose materialer eller over tynne kilespisser hos de kjente lyddempere, hvilket forer til deres bekjente mekaniske omfintlighet, kan tilpasningen gjores gjennom antall skikt, tverrsnittsvalget og valget av rorskallenes veggtykkelser for å oppnå god tilpasning. Dermed lar også tettere absorpsjonsmaterialer seg anvende, da lyden som er trengt inn i en tynn skallvegg i skallets indre sorger for en impedanstilpasning.

Lyddemperens rorskall bor fortrinnsvis være festet på minst

ett skikt av i og for seg kjent lydslukningsmateriale. Gjennom det nevnte skikt kan de enkelte rekkenes rorskall allerede være forbundet med hverandre ved prefabrikering.

Rorskallenes tverrsnitt kan være runde, elliptiske eller polygo-nale, om nodvendig også kombinert, f .eks. runde nrot rommet og plane for å ligge bedre an mot veggsiden.

For å utelukke en rettet refleksjon foretas videre fortrinnsvis folgende tiltak:

Rorskallene kan være stablet kileformig,

Rorskallenes akser kan stå parallelt til hverandre,

Aksene til de på hverandre folgende skikt av rorskallene kan innta en vinkel med hverandre,

Rorskallene i de enkelte skikt kan være anordnet uregelmessig

i forhold til hverandre.

En annen fordel av anordningen ifolge oppfinnelsen ligger i at ved fortetningen mellom rorskallene', særlig i de siste skiktene for veggen og hulrommet mellom skallene hhv. mellom skallene og veggen, oppstår på enkel måte en Helmholtz-resonator, som som kjent påvirker den lavfrekvensete absorpsjonsopptreden fordel-aktig. Det er derfor gjort slik at fortetningene mellom stadig nabostående rorskall er avstemt sammen med mellomrommene mellom rorskallene og/eller mellomrommet mellom rorskallene og bakveggen til Helmholtz-resonatorer.

I en videre foretrukken utforelse er det gjort slik at skiktene

av lyd-slukningsmaterialet befinner seg mellom de enkelte skiktene til en mer-skiktsdemper og særlig mellom det siste skiktet og veggen. Disse skiktene av absorpsjonsmateriale, som kan kombine- . res med rorskallene ifolge oppfinnelsen, gir på den ene side den fordel, at Helmholtz-resonatoren som danner seg mellom veggen og det siste skikt av rorskall blir dempet og dermed mer bredspektret. For det andre oppstår gjennom en sådan kombinasjon mulig-heten for materialbesparelse.Anordningen av absorpsjons-

skikt mellom ror skallskiktene har den fordel at også meget dype grensefrekvenser kan absorberes. I dette tilfelle oppstår mellom absorpsjonsskiktene ytterligere resonanskretser, med hvis avstemning grensefrekvenser kan forskyves nedover. De mellom to absorpsjonsskikt liggende rorskall overtar da funk-sjonen av avstandsholdere og en resonanskretsdempning.

En ytterligere utforelsesform er utformet slik at i minst en del av rorskallenes vegger befinner åpninger seg, særlig i form av slisser, som forbinder rorskallenes indre rom med det ytre skal-let. Åpningene skal være sådanne at luftens svingemasser danner Helmholtz-resonatorer i rorskallenes indre rom. Dermed kan likeledes på meget enkel måte særlig det lavfrekvensete forlopet til refleksjonsfaktorens frekvenskurve påvirkes på onsket måte.

I en ytterligere variant bor materialtettheten tilta fortrinnsvis utenifra og innover innen for rorskallenes vegg. Dermed oppnåes at tilpasningen av de akustiske absorpsjonsdata til luftens karakteristiske data og lydbolgenes brytning i rorskallenes indre rom påvirkes i gunstig retning. Denne onskede egenskap hos rorskallene lar seg oppnå ved kjente fabrikasjonsmeto-der for rorskall uten noen vanskelighet. Dermed er også en tilpasning innenfor de enkelte strukturelementer mulig, som ifolge teknikkens stand, dvs. ved kiledemperen og ved terningdemperen, bare er gjennomforlig med store anstrengelser - og med hoye om-kostninger .

Videre detaljer ved oppfinnelsen fremgår fra tegningene og den folgende beskrivelse:

Det vises

fig. 1 til 4 perspektiver av lyddemperen ifolge oppfinnelsen;

fig. 5 et diagram som gjengir refleksjonsfaktoren R i avhengighet av frekvensen til en provet demper.

Lyddemperen ifolge oppfinnelsen består hovedsakelig av rorfor-mete lydslukningselementer 3, som - som det fremgår av fig. 1, 2 og 4 - er anordnet parallelt eller - som det fremgår av fig. 3

- også i vinkel til hverandre. Herunder kan de i varmeteknikken allerede lenge kjente rorskall i de enkelte rekkene likeledes stå i vinkel til hverandre. Det kan forefinnes én rekke, det kan eventuelt imidlertid også alt etter behov, forefinnes flere rekker 3a, 3b og 3c. Mellom rorskallenes enkelte skikt kan skikt 2 av i og for seg kjent lydslukningsmateriale være anordnet, som bl.a. også kan tjene til feste av rorskallene 3 i de enkelte

rekker. Skiktet 2 skal dog minst være anbragt mellom grunnskik-tet 3a til rorskallene og romveggen 1. Rorskallene kan ha forskjellige tverrsnitt D og veggtykkelser S. Som det fremgår av fig. 1 kan rorene i de enkelte skikt være stablet slik at en kileformig konstruksjon oppstår. De kan ved fortetninger 5 umiddelbart berore hverandre, men kan også ha uregelmessige avstan-der A fra hverandre. På rorenes vegg kan særlig på romsiden forefinnes åpninger 6, hvorved rorveggene kan være perforert eller - som fig. 4 viser - slisset. Alle disse utformninger har den fordel at de overfor de kjente absorbatorer unngår rettete refleksjoner og særlig absorberer lavfrekvente lydbolger bedre og mere bredspektret. Som eksempel på virkningen til demperen ifolge oppfinnelsen tjener diagrammet i fig. 5. Det viser den målte refleksjonsfaktor R i avhengighet av frekvensen i det nedre kritiske frekvensområde for en demper bestående av tre skikt rorskall i kileformet anordning, kombinert-med et 12 cm tykt absorpsjonsskikt umiddelbart foran veggen.

De anvendte rorskallene besto av glassfibre med veggtykkelser på ca. 3 cm. Skalloppbygningens konstruksjonsdypde utgjorde" ca. 55 cm. Den nedre grensefrekvensen ble fastslått med 100 herts. Til slutt skal det ytterligere vises til at foruten de rent tekniske fordeler, ved anvendelsen av rorskall, som fin- ner anvendelse i varmeteknikken, består også okonomiske fordeler.

Claims (12)

1. Lyddemper for anvendelse spesielt i lyddode rom, bestående av flere lydslukende elementer, karakterisert ved at de lydslukende elementer er rorskall (3) anordnet foran romveggen (1).

2. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at rorskallene (3) er anordnet i flere lag (3a, 3b, 3c ...), fortrinnsvis sådan at den av rorskallene (3) belagte flateandel av de enkelte lag avtar mot rommets indre.

3. Lyddemper ifolge krav 1 eventuelt 2, karakterisert ved at rorskallene (3) er festet på minst ett jevnt skikt (2) av i og for seg kjent lydslukende materiale..

4. Lyddemper ifolge krav 1-3, karakterisert ved at tverrsnittet av rorskallene (3) er rund^ elliptiskt eller polygonalt.

5. Lyddemper ifolge krav 1-4, karakterisert ved at rorskallene (3) er oppstilt kileformig.

6. Lyddemper ifolge krav 1-5, karakterisert ved at rorskallenes akser står parallelt til hverandre.

7. Lyddemper minst ifolge krav 1, karakterisert ved at aksene til de på hverandre folgende lag (3a, 3b, evt. 3c ...) til rorskallene (3) står i vinkel til hverandre.

8. Lyddemper minst ifolge krav 1, karakterisert ved at rorskallene (3) i de enkelte lag (3a, 3b, 3c ...) er anordnet uregelmessig til hverandre.

9. Lyddemper minst ifolge ett av kravene 1-8, Karakterisert ved at innsnevringene mellom de nabostående rorskall (3) sammen med mellomrommene (A) mellom rorskallene og/eller mellomrommet mellom rorskallene og bakveggen er avstemt til Helmholtz-resonatorer.

10.. Lyddemper ifolge krav 2, karaiterisert ved at skiktene (2) av lydslukende materiale er anordnet mellom de enkelte lagene (3a, 3b, 3c ...) til en flerlags-demper, og særlig mellom det siste laget *(a) og veggen.

11. Lyddemper ifolge minst ett av kravene 1-10, karakterisert ved at i veggene til minst en del av rorskallene (3) befinner det seg åpninger, særlig i form av slisser (6), som forbinder rorskallenes (3) indre rom med ytterrommet.

12. Lyddemper ifolge minst ett av kravene 1-11, karakterisert ved at materialtettheten innenfor rorskallenes(3) vegg tiltar utenfra og innover.