PL185933B1

PL185933B1 - Urządzenie do pochłaniania i tłumienia fal dźwiękowych

Info

Publication number: PL185933B1
Application number: PL97332825A
Authority: PL
Inventors: Klaus Pfaffelhuber; Stefan Lahner; Thomas Ruhe; Gerhard Koeck
Original assignee: Faist Automotive Gmbh & Co Kg
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 2003-09-30
Also published as: KR100381740B1; ATE230887T1; JP3553614B2; EP0931309A1; CZ294793B6; HUP0001117A3; DE29617845U1; WO1998016915A1; US6305494B1; HUP0001117A2; PL332825A1; JP2001507470A; KR20000049116A; DE59709111D1; CZ132299A3; ES2185987T3; PT931309E; EP0931309B1

Abstract

1. Urzadzenie do pochlaniania i tlu- mienia fal dzwiekowych wyposazone w uklad tlumienia i pochlaniania drgan za- opatrzony w umieszczona od strony zródla fal dzwiekowych wykonana z aluminium albo ze stopu aluminium podatna na drgania cienka powloke o grubosci nie niniejszej niz 0,004 mm i nie wiekszej niz 0,35 mm, znamienne tym, ze cienka podatna na drgania powloka (1) przykrywa uklad ko- mór rezonansowych (2). FIG. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pochłaniania i tłumienia fal dźwiękowych wyposażone w układ tłumienia i pochłaniania drgań zaopatrzony w umieszczoną od strony źródła fal dźwiękowych cienką powłokę podatną na drgania.

185 933

Urządzenie tego rodzaju jest znane ze stanu techniki z patentu EP-A-0 557 597. W tym znanym rozwiązaniu dwie warstwy aluminiu są umieszczone w ustalonym odstępie względem siebie i są ze sobą połączone wykonanym również z aluminium uchwytem dystansowym wykonanym w kształcie zębów piły. Z patentu DE-A-3 313 001 jest znane urządzenie, w którym warstwa tworzywa spienionego o nierównej powierzchni jest przykryta folią o grubości 30 um. Porowata powierzchnia pochłania fale dźwiękowe o wysokich częstotliwościach, natomiast niskie częstotliwości są pochłaniane przez tworzącą membranę folię aluminiową,

Z patentów EP-0 454 949 A2, DE-GM 92 15 132 są znane inne rozwiązania pochłaniających i tłumiących fale dźwiękowe urządzeń, w których porowata włóknina albo zaopatrzone w otwarte pory spienione tworzywo, zwłaszcza polipropylen, są ukształtowane w taki sposób, że wspólnie z warstwą nośną albo z pokrywą silnika tworzą tzw. rezonatory Helmholtza. W jednym z tych znanych rozwiązań system komór wykonany z poliuretanu jest przykryty folią poliuretanową, rozciągniętą wzdłuż tworzących komory ścianek ze spienionego tworzywa.

Z patentu DE-OS 36 01 204 jest znany stosowany jako osłona komory silnika w samochodach materiał dźwiękochłonny wykonany z włókna z tworzywa sztucznego albo z odpornych na obciążenia cieplne włókien nieorganicznych, przykładowo z włókien bazaltowych. Materiał ten jest pokryty od strony silnika folią aluminiową, odbijającą częściowo promieniowanie cieplne.

Z patentów EP-0 439 046 A2, GB-PS 482 747 jest znane rozwiązanie, w którym zewnętrzną powierzchnię warstwy izolacyjnej pokrywa się falistą blachą aluminiową w celu uzyskania osłony termicznej elementów narażonych na działanie płomieni.

Celem wynalazku jest opracowanie ulepszonego urządzenia do pochłaniania i tłumienia fal dźwiękowych o prostej i łatwej do wykonania konstrukcji, które może być stosowane w możliwie szerokim zakresie jako osłona źródeł dźwięku i źródeł ciepła i przez długi okres czasu będzie zachowywało zdolność skutecznego tłumienia i pochłaniania dźwięku. Materiał stosowany do produkcji urządzenia według wynalazku powinien być łatwy do odzyskania w procesie recyclingu, aby uniknąć zanieczyszczenia środowiska.

Cel ten zrealizowano według wynalazku przez opracowanie urządzenia opisanego w zastrzeżeniu patentowym 1 i w zastrzeżeniach zależnych. Korzystne rozwiązania według wynalazku są przedstawione w opisie rysunku.

W rozwiązaniu według wynalazku cienka podatna na drgania warstwa składa się z powłoki aluminiowej o grubości od 0,004 mm do 0,35 mm, zwłaszcza od 0,0045 mm do 0,020 mm. Okazuje się, że mimo stosowania materiałów znacznie sztywniejszych od tworzyw sztucznych, w tym przypadku aluminium, warstwa aluminium o podanej wyżej grubości spełnia wymagania, jeżeli jest wykonana w sposób zapewniający podatność na drgania akustyczne. Jako podatność na drgania akustyczne rozumie się powstawanie w cienkościennej warstwie pod wpływem fal dźwiękowych drgań, których amplituda zależy od oscylacyjnego stopnia swobody, jaki uzyskuje folia umocowana na elementach konstrukcji. „Cienka drgająca folia” przenosi drgania akustyczne padające na zewnętrzną stronę folii do komory powietrznej znajdującej się po drugiej stronie folii. Jednocześnie następuje zmniejszenie się ciśnienia akustycznego, co w efekcie jest korzystne dla skuteczności tłumienia dźwięku.

Cienka warstwa aluminium korzystnie przykrywa system komór rezonansowych zgodnie z zasadą Helmholtza. Dla określonych zakresów tłumionych częstotliwości folia może być na co najmniej części swej powierzchni wyposażona w otwory.

Korzystnym rozwiązaniem według wynalazku jest wykonanie systemu komór za pomocą głębokiego tłoczenia folii aluminiowej. W tym przypadku oraz w innych rozwiązaniach według wynalazku zaleca się, aby jedna strona folii aluminiowej była pokryta warstwą tworzywa termoplastycznego. Tworzywem termoplastycznym, z którego jest wykonana warstwa powlekająca folię powinien być polipropylen (stosowany może być także poliester, polietylen oraz podobne materiały). Zaleca się stosowanie warstwy tworzywa termoplastycznego o grubości tego samego rzędu, co warstwa aluminium. Folia wielowarstwowa złożona z warstwy aluminium i warstwy tworzywa termoplastycznego może być kształtowana przez głębokie tłoczenie zachowując jednocześnie wystarczającą podatność na drgania wywoływane przez fale dźwiękowe.

185 933

Folia aluminiowa może również przykrywać element porowaty wykonany przykładowo z włókniny aluminiowej. Ważne jest, aby folia aluminiowa nie utraciła swojej podatności na drgania akustyczne. Podatność ta może zostać zmniejszona pod wpływem włókien aluminiowych. Stosowanie konstrukcji wykonanej w całości z aluminium jest korzystne ze względu na odzyskiwanie wykorzystanego materiału.

Tworzywo termoplastyczne powleka folię aluminiową zwłaszcza po stronie przeciwnej do strony, na którą padają fale akustyczne. Tworzywo termoplastyczne powlekające aluminium może być wykorzystane jednocześnie jako materiał łączący folię wielowarstwową z wykonanym z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego włóknem szklanym wspornikiem, za pomocą którego urządzenie pochłaniające fale dźwiękowe jest mocowane przez spawanie do konstrukcji pojazdu albo agregatu.

Folia wielowarstwowa według wynalazku złożona z warstwy aluminium i warstwy tworzywa termoplastycznego może być również korzystnie mocowana za pomocą klejenia do skierowanej do wnętrza komory silnika powierzchni pokrywy silnika, przykładowo w samochodzie. Pokrywy silników narażone na wibracje wywoływane przez emitowane przez silnik fale dźwiękowe same również są źródłem drgań. Dzięki połączeniu za pomocą folii termoplastycznej podatnej na drgania folii aluminiowej z pokrywą silnika, wykonaną zwłaszcza z metalu, wytłumia się drgania tej pokrywy. Ponieważ częstotliwości drgań własnych cienkiej folii aluminiowej oraz blachy pokrywy silnika znacznie się różnią urządzenie według wynalazku skutecznie spełnia rolę elementu pochłaniającego i tłumiącego fale dźwiękowe.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku w przekroju poprzecznym; fig. 2 - inne rozwiązanie według wynalazku, w którym urządzenie jest zaopatrzone w głęboko tłoczoną wielowarstwową folię złożoną z warstwy aluminium i warstwy tworzywa termoplastycznego; fig. 3 - inne rozwiązanie według wynalazku, w którym urządzenie jest zaopatrzone w dwie warstwy folii aluminiowej, w przekroju; fig. 4 - pojazd w widoku z boku i w częściowym przekroju w miejscu komory silnikowej; fig. 5 - folię wielowarstwową, złożoną z warstwy aluminium i warstwy tworzywa termoplastycznego w przekroju poprzecznym; fig. 6 - inne rozwiązanie według wynalazku w przekroju poprzecznym; fig. 7 - inne urządzenie według wynalazku wyposażone w system komór rezonansowych połączonych ze sobą za pomocą kanałów; fig. 8 - inna wersja urządzenia według wynalazku w przekroju poprzecznym; fig. 9 - rozwiązanie według fig. 8 w przekroju wzdłuż linii C-C; fig. 10 - inne korzystne rozwiązanie według wynalazku w przekroju poprzecznym.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 1, na wsporniku 4 jest umocowany element 3 o strukturze porowatej wykonany z wełny aluminiowej zaopatrzony w komory 2 wykonane w kształcie podłużnych zagłębień o różnych przekrojach poprzecznych i różnych głębokościach. Komory 2 są zakryte osadzoną na górnych powierzchniach ścianek zagłębień folią aluminiową o grubości 0,01 mm. Ponieważ folia 1 drga pod wpływem padających na nią fal dźwiękowych, zakryte folią 1 komory 2 działają jak komory rezonansowe. Przez odpowiedni dobór wielkości komór rezonansowych i drgających powierzchni folii 1 urządzenie według wynalazku może pochłaniać fale dźwiękowe w szerokim zakresie częstotliwości.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig. 2 urządzenie tłumiące jest wyposażone w układ kanałów 11 uzyskanych za pomocą operacji głębokiego tłoczenia folii wielowarstwowej składającej się z podatnej na drgania folii aluminiowej 1 i umieszczonej pod nią warstwy wykonanej z polipropylenu folii termoplastycznej 8. Dna 20 najniżej położonych komór są połączone z wykonanym z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego matą szklaną wspornikiem 4, przykładowo za pomocą spawania. W przedstawionym rozwiązaniu komory 2 nie są przykryte od zewnątrz. Dzięki zróżnicowanej wielkości i głębokości komór 2 uzyskuje się efekt pochłaniania fal dźwiękowych w szerokim zakresie częstotliwości.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 3 wspornik 4 jest przestrzennie ukształtowaną powłoką która przykładowo tworzy ściankę działową pojazdu albo tablicę przyrządów. Na jednej stronie wspornika 4 jest umieszczony system pochłaniających wysyłane przez silnik pojazdu fale dźwiękowe komór, które są wykonane z głęboko wytłoczonej wielowarstwowej folii la składającej się z warstwy aluminium i warstwy tworzywa termoplastycznego i są

185 933 zakryte folią aluminiową 1. Folia 1 może być również laminowana warstwą tworzywa termoplastycznego. Fala dźwiękowa padająca na opisywany układ pochłaniający powoduje powstanie w komorach 2 rezonansu akustycznego. Ponieważ folia wielowarstwowa 1 a jest również podatna na drgania, uzyskuje się rozszerzenie pasma pochłanianych częstotliwości.

W rozwiązaniu przedstawionym na fig.4 pojazd 5 jest wyposażony w system komór 11 umocowany od strony komory silnika 12 na ściance działowej 7 oddzielającej tę komorę i pomieszczenie dla pasa/erów 13. Na dr^ll^t^j stronie pokrywy siinika 6 jest umocowtaiy za pomocą klejenia wielowarstwowy element złożony z folii aluminiowej 1 powleczonej wykonaną z polipropylenu folią 8. Folia aluminiowa 1 jest umieszczona na stronie A folii wielowarstwowej (fig.5) i jest skierowana do wnętrza komory silnika 12. Folia 8 wykonana z tworzywa termoplastycznego jest umieszczona na stronie B folii wielowarstwowej i jest umocowana od strony blachy pokrywy silnika 6. Dzięki takiemu rozwiązaniu powstaje układ drgający składający się z folii aluminiowej 1 i blachy pokrywy silnika 6. Ponieważ jednak częstotliwości drgań folii 1 i pokrywy silnika 6 są różne, następuje wytłumienie drgań pokrywy silnika 6. Zaletą urządzeń tłumiących i izolujących 10 i 11 jest możliwość stosowania ich w szerokim zakresie do izolacji silników będących jednocześnie źródłem ciepła. Dzięki temu uzyskuje się możliwość zmniejszenia przestrzeni komory silnika bez jednoczesnego pogorszenia skuteczności tłumienia drgań za pomocą urządzenia według wynalazku, również w przypadku emitowania przez silnik dużych ilości ciepła.

W rozwiązaniu opisanym na fig.6 wykonany zwłaszcza z włókniny aluminiowej albo innego materiału, który może być łatwo odzyskiwany w procesie recyclingu, porowaty element 3 jest wyposażony w wykonane w kształcie rurek komory 2, które są ustawione pod różnymi kątami względem wspornika 4 i są zakryte podatną na drgania folią aluminiową 1.

W rozwiązaniu według fig. 8 podatna na drgania folia aluminiowa 1 zakrywa od góry porowaty element 3 w taki sposób, że cienka aluminiowa folia 1 może drgać pod wpływem fal dźwiękowych, co jednocześnie wprawia w drgania powietrze znajdujące się w komorach

2. Drgania powiehza przechodzą nas-Ttępnie przez ustawione popizeecznie kamały 2a i 2b o różnych długościach. Dzięki takiemu rozwiązaniu układu komór uzyskuje się pochłanianie fal dźwiękowych w szerokim zakresie częstotliwości.

W innym rozwiązaniu według wynalazku przedstawionym na fig. 10 wspornik 4 jest wykonany za pomocą głębokiego tłoczenia miską z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego matą szklaną. Na wewnętrznej stronie 4a miski wspornika są umieszczone w kierunku prostopadłym do płaszczyzny wspornika 4 wykonane w kształcie płytek wsporniki dystansowe 14, na których jest naciągnięta podatna na drgania cienka folia aluminiowa 1 o grubości 0,1 mm. Wewnętrzną, skierowana w stronę wspornika 4, strona folii 1 jest pokryta warstwą tworzywa termoplastycznego (polipropylenu) i umocowana za pomocą spawania albo klejenia do krawędzi 4b wspornika 4 oraz do swobodnych końców 14a wsporników dystansowych 14. Dzięki takiemu połączeniu aluminiowa powłoka 1 tworzy membranę. Przestrzeń między wspornikiem 4 i folią aluminiową 1 tworzy komory rezonansowe 2. Wsporniki dystansowe 14 są wykonane z tego samego materiału, co wspornik 4 i wspornik 4 oraz wsporniki 14 są korzystnie wykonane jako jeden element w operacji odlewania wtryskowego.

185 933

FIG. 5

Mi -8- 1

Mn

FIG. 6

FIG. 7

185 933

Ljl

FIG. 8

Λ

^2 k <3 ^2b

FIG. 9

FIG. 10

185 933

FIG. 1 'j ΥΥγγ yl Λ77Ζ7 Z/ Z/7/77 JLz? ////7^'/Τ/ΤΖ 2 -rrY

FIG. 2

/////777/7777.

<•20

11*81 gswsss

•20 U

FIG. 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do pochłaniania i tłumienia fal dźwiękowych wyposażone w układ tłumienia i pochłaniania drgań zaopatrzony w umieszczoną od strony źródła fal dźwiękowych wykonaną z aluminium albo ze stopu aluminium podatną na drgania cienką powłokę o grubości nie mniejszej niż 0,004 mm i nie większej niż 0,35 mm, znamienne tym, że cienka podatna na drgania powłoka (1) przykrywa układ komór rezonansowych (2).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ komór rezonansowych tworzy system głęboko tłoczonych komór (11).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w system komór (11) utworzony z powłoki aluminiowej (1) za pomocą głębokiego tłoczenia.
4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że położona przeciwnie do kierunku (A), z którego dochodzą fale dźwiękowe, strona (B) powłoki aluminiowej (1) jest pokryta cienką warstwą (8) tworzywa termoplastycznego.
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że grubość wykonanej z tworzywa termoplastycznego warstwy (8) jest tego samego rzędu wielkości, jak grubość powłoki aluminiowej (1).
6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że warstwa (8) jest wykonana z polipropylenu.
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że grubość podatnej na drgania folii aluminiowej jest nie mniejsza niż 0,0045 mm i nie większa niż 0,020 mm.
8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że cienka powłoka aluminiowa (1) zakrywa porowaty wykonany z aluminium element (3).
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że element porowaty (3) jest wykonany z włókniny aluminiowej.
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że wykonana z tworzywa sztucznego warstwa (8) jest połączona za pomocą spawania ze wspornikiem (4).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że wspornik (4) jest wykonany z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego mata szklaną.
12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powłoka aluminiowa (1) jest umocowana za pomocą klejenia do wewnętrznej powierzchni pokrywy silnika (6) pojazdu (5).
13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powłoka aluminiowa (1) jest umocowana na skierowanej do wnętrza komory silnika (12) stronie (8) ścianki (7) dzielącej komorę silnika (12) kabinę pasażerską (13) pojazdu (5).
14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że laminat składający się z powłoki aluminiowej (1) oraz z warstwy tworzywa termoplastycznego (8) tworzy osadzoną na wykonanym w kształcie miski wsporniku (4) membranę połączoną z krawędzią (4a) wspornika oraz z uformowanymi w kształcie żeber wspornikami dystansowymi (14) wykonanymi z tego samego materiału, co wspornik (4), przykładowo z tworzywa termoplastycznego wzmocnionego matą szklaną i tworzącego z wspornikiem (4) jeden element i że między aluminiową powłoką (1), wspornikiem (4) i wspornikami (14) są utworzone komory wypełnione powietrzem.