SE515765C2 - Dubbelväggig konstruktion och sätt att tillverka densamma - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 m un! m -1 m m 2 Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstad- komma en i förhållande till känd teknik vidareutvecklad dubbelväggig konstruktion med förbättrade ljuddämpande egenskaper. Uppfinningen har också till ändamål att an- visa ett sätt att tillverka en uppfinningsenlig dubbel- väggig konstruktion. Dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av efterföljande beskrivning, uppnås medelst en dubbelväggig ljuddämpande konstruktion, en ljuddämpare och ett tillverkningssätt med de särdrag som anges i efterföljande självständiga patentkrav.

Ytterligare utmärkande drag hos och fördelar med uppfinningen framgår av de underordnade patentkraven och efterföljande beskrivning.

Den dubbelväggiga konstruktionen är avsedd att dämpa ljud som utbreder sig i riktning från innerröret mot höljet.

En fördel med att låta densiteten hos det ljuddämp- ande elementet i den uppfinningsenliga dubbelväggskonst- ruktionen vara ökande i riktning radiellt utåt från innerrörets centrumaxel ligger i att den dubbelväggiga konstruktionens ljuddämpande egenskaper förbättras. Jäm- förande tester av uppfinningsenliga dubbelväggiga konst- ruktioner med radiellt ökande densitet och dubbelväggiga konstruktioner, vilkas ljuddämpande isolering har kons- tant densitet, har utförts. Metoden som använts för test- erna är ”standard ISO 7235", vilken är välkänd för fack- mannen. Testerna visade att en förbättrad ljuddämpning med från någon enstaka dB upp till så mycket som l0 dB erhålls i frekvensområdet 100-1500 Hz, i vilket den allra största förbättringen uppnås mellan 200 och 1000 Hz, där skillnaden är 4-10 dB.

Genom att, enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, låta det ljuddämpande elementet innefatta två eller flera skikt av ljuddämpande material, kan ele- mentet på ett tillverkningstekniskt enkelt sätt ges en ökande densitet i riktning radiellt utåt från innerrörets 10 15 20 25 30 35 3 centrumaxel. Exempelvis kan skikten utgöras av olika material med olika densitet.

En fördel med att enligt en utföringsform av upp- finningen anordna en rörformig cylinder, vilken är styv och ljudgenomsläpplig, mellan och koaxialt med två intill varandra liggande skikt av ljuddämpande material ligger i att ett skikt av ljuddämpande material kan pålindas utan att densiteten hos det innanför liggande skiktet påver- kas. Ljudgenomsläppligheten medger överföring av ljud i en radiell riktning från den dubbelväggiga konstruktion- ens centrumaxel.

I en utföringsform utgörs ett eller flera skikt av en rörskål. En rörskål kan ha cirkulärt tvärsnitt eller bestå av exempelvis två rörskàlshalvor med halvcirkel- format tvärsnitt. Användningen av rörskålar underlättar arbetet vid hopmontering av dubbelväggskonstruktionen.

I ett annat föredraget utförande utgörs ett eller flera skikt av ett ljuddämpande material, vilket är lindat minst ett varv kring innerrörets utvändiga mantel- yta. På så vis möjliggörs variation av densiteten i det ljuddämpande materialet på ett enkelt sätt, genom att den hårdhet med vilken varje skikt lindas kan varieras.

Enligt ytterligare ett annat utförande av uppfin- ningen omfattar det ljuddämpande elementet ett material med en densitetsgradient, varigenom endast ett skikt och endast ett lindningsvarv eller lager kring innerrörets utvändiga mantelyta erfordras.

Genom att linda ett ljuddämpande material ett fler- tal varv kring innerröret kan lindningens hårdhet varie- ras för åstadkommande av en densitetsgradient. Medelst den flervarviga lindningen undviks dessutom en genomgåen- de skarv, vilket kan vara önskvärt för att uppnå ytter- ligare förbättrade ljuddämpande egenskaper.

Det ljuddämpande elementet är med fördel utformat i ett eftergivligt material för underlättande av arbetet vid dess montering i dubbelväggskonstruktionen_ Dessutom är det möjligt att på ett enkelt sätt åstadkomma varia- lO 15 20 25 30 35 m om! (N -1 en :n 4 tioner i densiteten hos elementet i lindningstempot vid tillverkningen av dubbelväggiga konstruktioner med linda- de ljuddämpande element. Företrädesvis utformas det ljud- dämpande elementet i ett fibermaterial, såsom mineralull.

Med ett fibermaterial medges ästadkommande av ett ljud- dämpande element och därmed en dubbelväggig ljuddämpande konstruktion med làg vikt. Detta är självfallet en fördel i samband med längre ljuddämpande dubbelväggiga konstruk- tioner i form av hela kanaler, eftersom exempelvis montagearbetet underlättas.

Om den dubbelväggiga konstruktionen har ett inner- rör, som enligt en föredragen utföringsform är utformat att vara ljudgenomsläppligt och är försett med perfore- ringar, kan ljudet i kanalen bättre överföras till det ljuddämpande elementet för effektivare dämpning. Enligt ett utförande är perforeringarna fördelade över inner- rörets väsentligen hela vägg.

Sättet att tillverka den uppfinningsenliga dubbel- väggiga konstruktionen uppvisar fördelar som svarar mot fördelarna hos själva dubbelväggskonstruktionen, i synnerhet vad gäller rationell framställning av densamma.

Kort beskrivning av ritninqarna Uppfinningen och dess mànga fördelar kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade schematiska ritningar, som i exemplifierande syfte visar nägra för närvarande föredragna utförings- former.

Fig 1-8 åskådliggör en utföringsform av en dubbel- väggig ljuddämparkonstruktion och dess ingående delar, samt hopsättning av densamma, där fig 1 visar ett perforerat innerrör och ett ljud- dämpande element för uppbyggnad av en dubbelväggig ljud- dämparkonstruktion, fig 2 visar innerröret och det pä dess utvändiga mantelyta fastgjorda ljuddämpande elementet, lO l5 20 25 30 35 m -ß en -1 en :n 5 fig 3 visar innerröret och det därpå fastgjorda ljuddämpande elementet, vilket lindats ett varv kring innerröret, fig 4 visar innerröret och det därpå fastgjorda ljuddämpande elementet, vilket lindats ett flertal varv kring innerröret, fig 5 visar innerröret med det fullständigt pålinda- de ljuddämpande elementet, fig 6 visar innerröret med det därpå lindade ljud- dämpande elementet delvis inskjutet i ett yttre hölje, fig 7 visar innerröret med det därpå lindade ljud- dämpande elementet helt inskjutet i höljet, och fig 8 visar ett tvärsnitt av den dubbelväggiga konstruktionen i fig 7.

Fig 9-13 visar tvärsnitt genom den uppfinningsenliga dubbelväggskonstruktionen enligt alternativa utförings- former.

Beskrivning av föredragna utföringsformer En dubbelväggig ljuddämpande konstruktion 1 och dess framställning enligt en föredragen utföringsform av upp- finningen framgår av fig 1-8. I det visade, icke begräns- ande exemplet utgörs den dubbelväggiga konstruktionen av en ljuddämpare för användning i ett ventilationskanal- system. Ljuddämparen 1 innefattar ett innerrör 10, ett ljuddämpande element 20, lock 40. första och en andra öppen ände 11, 12 ett yttre hölje 30 samt två änd- Innerröret 10 har cirkulärt tvärsnitt och en (se fig 1). Exem- pelvis kan innerröret 10 tillverkas genom spiralfalsning av ett band av tunnplåt. Innerröret 10 är försett med perforeringar 13, och dess utvändiga mantelyta 14 är företrädesvis täckt av en luftgenomsläpplig väv (ej visad). Det ljuddämpande elementet 20 utgörs av en rek- tangulär skiva eller bana. Skivan 20 består av ett efter- givligt, ljuddämpande material, såsom mineralull, och har en första och en andra kortsida 21, 22. lO 15 20 25 30 35 m I; U1 »a m m 6 Av fig 2 och 3 framgår att det ljuddämpande element- et 20 längs sin ena kortsida 21 hålls på plats på inner- rörets 10 utvändiga mantelyta 14 på så vis att kortsidan 21 är parallell med innerrörets 10 centrumaxel C. Detta kan exempelvis åstadkommas med hjälp av klämmor eller gafflar (ej visade) som avlägsnas efter fullbordad lind- ning. Därefter roteras innerröret 10 i en riktning R på så vis att det ljuddämpande elementet 20 lindas upp kring innerröret 10. Det ljuddämpande elementets 20 bredd B är något mindre än innerrörets 10 längd L, varför innerröret 10 vid sina båda ändar ll, 12 kommer att sticka ut ett stycke utanför det pålindade ljuddämpande elementet 20.

Elementet 20 pålindas symmetriskt relativt innerrörets 10 båda ändar 11, 12. Av fig 3 framgår vidare att den efter- givliga ljuddämpande skivans 20 första kortsida 21 trycks ihop inunder början av nästkommande lindningsvarv, vari- genom en relativt mjuk övergång mellan skivans 20 lind- ningsvarv àstadkommes.

I fig 3 och 4 visas hur man under lindningsfasen applicerar en kraft F på det ljuddämpande elementet 20 i dess längdriktning. Under lindningsfasen trycks skivan 20 ihop mer och mer, varigenom dess pålindade varv ges en allt högre densitet. Av fig 4 och 5 framgår att det ljud- dämpande elementet 20 har pålindats på så sätt att för varje varv eller lager minskar tjockleken och ökar densi- teten i riktning radiellt utåt från innerrörets 10 centrumaxel C. Vid fullbordad pålindning hålls elementet 20 längs sin andra kortsida 22 fast mot det närmast innanför liggande lagret av elementet 20 tills innerröret 10 och elementet 20 förs in i det yttre höljet 30.

I fig 6 och 7 visas höljet 30, som har cirkulärt tvärsnitt och en första och en andra ände 31, 32. Höljet 30 kan, i likhet med innerröret 10, exempelvis tillverkas genom spiralfalsning av ett band av tunnplåt. Innerröret 10 och det därpå lindade, ljuddämpande elementet 20 förs tillsammans in i höljet 30, som tillsluts vid sina båda ändar 31, 32 med hjälp av ändlocken 40 för färdigställan- lO 15 20 25 30 35 en må Qfl w 7 de av ljuddämparen 1. Alternativt kan ett av ändlocken 40 monteras pä höljet 30 redan innan innerröret 10 och det ljuddämpande elementet 20 införs (ej visat).

I fig 8 visas ett tvärsnitt av den ovan beskrivna ljuddämparen 1. I fig 9-13 visas tvärsnitt genom dubbel- väggiga ljuddämparkonstruktioner enligt alternativa ut- föringsformer av uppfinningen. Var och en av dessa utför- ingsformer innefattar innerröret lO, det ljuddämpande elementet 20 och det yttre höljet 30. Utformningen av det ljuddämpande elementet 20 skiljer sig àt, men det har i samtliga utföringsformer en densitet som ökar radiellt utät från innerrörets 10 centrumaxel C i enlighet med uppfinningen.

I den uppfinningsenliga dubbelväggskonstruktion som visas i fig 9 består elementet 20 av två koaxiala, spirallindade skikt 21, 22 av ljuddämpande material. Det inre skiktet 21 närmast innerröret 10 är lösare lindat än det yttre skiktet 22 och får därmed lägre densitet än det (förutsatt att materialen i olindat tillstànd har Skikten 21, senare lika densitet). 22 kan utgöras av samma mate- rial eller av olika material med exempelvis olika densi- tet. Mellan det inre skiktet 21 och det yttre skiktet 22, och koaxialt med dessa, är en rörformig cylinder 23 pla- cerad. Cylindern 23, vilken har väsentligen samma längd som bredden pà vartdera av skikten 21,22, utgörs av exempelvis metalltràdnät. Tràdnätets maskor är före- trädesvis omkring 10x10 mm stora. Tack vare cylindern 23, som är styv, kan det yttre skiktet 22 pälindas utan att det inre skiktets 21 densitet påverkas.

I fig lO och 11 visas tvärsnitt av en dubbelväggs- konstruktion med ett ljuddàmpande element 20, vars skikt 25a (fig io) cirkulärt tvärsnitt eller av rörskålshalvor 24b, 25b, 25c (fig 11) närmast innerröret 10 anordnade rörskàlarna 24a-c har med 24c, utgörs av så kallade rörskàlar 24a, med halvcirkelformat tvärsnitt. De lägre densitet än de närmast det yttre höljet 30 anord- nade rörskàlarna 25a-c. Varje skikt i utföringsformerna 10 15 20 25 30 35 m .nl m w m m 8 enligt fig 10 och 11 kan alternativt utgöras av en isolermatta, vilken lindas ett varv kring innerrörets 10 utvändiga mantelyta. Enligt icke visade varianter på de i fig 10 och 11 visade utföringsformerna är rörskålen 24a respektive rörskålshalvorna 24b, 24c på sin insida klädda med en väv, vilken bildar innerröret 10.

Enligt fig 12 kan ett inre lindat skikt 26 kombine- ras med ett yttre skikt 27 vilket utgörs av en rörskål.

I utföringsformen som visas i fig 13 är det ljud- dämpande elementet 20 bildat av ett lager av en isoler- matta 28 som lindats ett varv kring innerröret 10. Iso- lermattan 28 har i sig själv en densitetsgradient i en sådan riktning att då mattan 28 lindas kring innerröret 10 åstadkommes ett ljuddämpande element 20 med en från innerrörets 10 centrumaxel C radiellt utåt ökande densi- tet.

Enligt en icke visad variant på den i fig 13 visade utföringsformen utgörs isolermattan 28 av en rörskål, alternativt två eller flera rörskålsdelar, med inbyggd densitetsgradient. Rörskålens 28 insida är klädd med en väv, vilken bildar innerröret 10.

Praktiska försök med uppfinningsenliga dubbelväggiga konstruktioner har gett mycket goda resultat. Tester av dubbelväggskonstruktioner utformade i enlighet med utför- ingsformerna i fig 9 respektive fig 12 samt av en konven- (SLGU 900-200-100, Lindab AB) ISO 7235. ljuddämparen har en dämpande isolering med konstant den- tionell ljuddämpare har ut- förts enligt en standard, Den konventionella sitet. Testerna visade att en förbättrad ljuddämpning med från någon enstaka dB upp till 10 dB erhålls i frekvens- området 100-1500 Hz med de uppfinningsenliga dubbelvägg- iga konstruktionerna. I detta område uppnås störst för- bättring mellan 200 och 1000 Hz, 4-10 dB.

Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till där skillnaden är några som exempel valda utföringsformer, men det inses att modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen 10 l5 20 25 30 35 en -Å en -e c» Qfl 9 såsom den definieras i efterföljande patentkrav. Exempel- Vidare kan olika kombi- neras till ytterligare alternativa utföringsformer av den vis kan flera skikt än två användas. typer av skikt, såsom rörskålar och lindningar, dubbelväggiga konstruktionen. Det ljuddämpande elementet skulle också kunna innefatta fler än en isolermatta eller rörskål av det slag som i sig själv har en densitets- gradient. Vidare kan valet av material för olika skikt i det ljuddämpande elementet varieras för åstadkommande av den önskvärda densitetsgradienten. Exempelvis kan en dubbelväggig konstruktion eller ljuddämpare utformas med fyra skikt av följande material: melamin (10 kg/m3), polyester (22 kg/m3), glasull (20-30 kg/m3) och stenull (80 kg/m3) i nämnd ordning räknat inifrån innerrörets mantelyta. Melaminskiktet eliminerar behovet av ett sär- skilt skyddande skikt, innerröret. Vid lindning av glasull och polyesterull kan säsom en fiberduk eller väv, på densiteten hos dessa material ökas med upp till ca 50-lOO%.

Materialvalet för dubbelväggskonstruktionens inner- rör respektive hölje är inte kritiskt.

De i den dubbelväggiga konstruktionen ingående ele- menten kan ha ickecirkulärt tvärsnitt, såsom ovalt eller rektangulärt. Exempelvis kan innerröret vara cirkulärt och höljet rektangulärt. I detta fall kan rörskålsdelar, såsom rörskålshalvor med invändigt halvcirkelformat respektive utvändigt rektangulärt tvärsnitt, användas. En dubbelväggig konstruktion behöver inte vara rak som i de i exemplifierande syfte visade utföringsformerna.

I det föregående har beskrivits en ljuddämparkonst- ruktion som är försedd med ändlock, men inom ramen för uppfinningen ligger också längre dubbelväggiga konstruk- tioner, som inte förses med lock vid sina ändar utan ut- gör hela ventilationskanaler.

Vidare kan det sätt på vilket ett ljuddämpande mate- rial lindas på innerröret varieras genom att det ljud- dämpande materialet antingen spirallindas eller är utfor- l0 m uni m w e» m l0 mat som ett eller flera smalare band, som lindas längs en skruvlinje i ett eller flera lager. Själva pälindningen kan ske genom att innerröret roteras, genom att det ljud- dämpande materialet lindas kring ett stillastående inner- rör eller genom att materialet lindas kring ett roterande rör.

Den mellanliggande, rörformiga cylinder, som används i utföringsformen enligt fig 9, kan utgöras av exempelvis ett trädnät av metall eller annat styvt material eller av ett perforerat, exempelvis spiralfalsat, rör.

Det ska vidare påpekas att den uppfinningsenliga dubbelväggiga konstruktionen är tillämpbar pà andra system än ventilationskanalsystem, såsom ljuddämpare för fordon, kompressorer och liknande.

Claims (23)

lO 15 20 25 30 35 f RJK c ÅÉ ' -Û I? I VN' . I I I t. 11 PATENTKRAV

1. Dubbelväggig konstruktion, vilken innefattar ett (10), (30), avstånd från och som innesluter innerröret (20) (30), ett yttre hölje som är anordnat på (lO), och ett som är anordnat innerrör rörformigt ljuddämpande element (10) och höljet t e c k n a d av att det rörformiga elementet k ä n n e - (20) ökande densitet i riktning radiellt utåt från innerrörets (10) (C).

2. Konstruktion enligt krav l, (20) ljuddämpande material. mellan innerröret har centrumaxel vid vilken nämnda rörformiga element innefattar minst två skikt av

3. Konstruktion enligt krav 1 eller 2, vid vilken (20) som är styv och ljudgenomsläpplig nämnda rörformiga element innefattar minst en rör- (23), och som är anordnad mellan och koaxialt med två intill formig cylinder varandra liggande skikt av ljuddämpande material.

4. Konstruktion enligt krav 2 eller 3, vid vilken åtminstone ett av nämnda skikt av ljuddämpande material utgörs av minst en rörskäl.

5. Konstruktion enligt något av kraven 2-4, vid vilken åtminstone ett av nämnda skikt av ljuddåmpande material är lindat minst ett varv kring innerrörets (10) utvändiga mantelyta.

6. Konstruktion enligt något av kraven l-5, vid vilken det rörformiga elementet (20) omfattar minst en rörskål.

7. Konstruktion enligt krav 1, vid vilken det rör- (20) densitetsgradient och som är lindat kring innerrörets (10) nämnda material. formiga elementet omfattar ett material som har en utvändiga mantelyta för bildande av ett lager av

8. Konstruktion enligt krav 7, vid vilken nämnda material är spiralformigt lindat.

9. Konstruktion enligt krav 7, vid vilken nämnda material är skruvlinjeformigt lindat. lO l5 20 25 30 35 (N ml (H mq (F (ln l2

10. Konstruktion enligt krav 1, vid vilken det rör- (20) lindat ett flertal varv kring innerrörets formiga elementet omfattar ett material, som är (10) utvändiga mantelyta.

11. Konstruktion enligt krav 5 eller 10, vid vilken nämnda material är spiralformigt lindat.

12. Konstruktion enligt krav 5 eller 10, vid vilken nämnda material är skruvlinjeformigt lindat.

13. Konstruktion enligt något av föregående krav, vid vilken det ljuddämpande elementet (20) huvudsakligen består av ett eftergivligt material.

14. Konstruktion enligt något av föregående krav, (20) företrädesvis mineralull. vid vilken det ljuddämpande elementet huvudsakligen består av ett fibermaterial,

15. Konstruktion enligt något av föregående krav, (10) vara ljudgenomsläppligt. vid vilken innerröret huvudsakligen är utformat att

16. Konstruktion enligt något av föregående krav, vid vilken innerröret (10) (13).

17. Konstruktion enligt något av föregående krav, (10) är försett med perforeringar vid vilken innerröret huvudsakligen är utformat i tunnplåt.

18. Ljuddämpare för ventilationskanalsystem, k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar en dubbelväggig konstruktion enligt något av föregående krav.

19. Sätt att tillverka en dubbelväggig konstruktion, (10), som anordnas på avstånd från och som innesluter (io), som anordnas mellan innerröret vilken innefattar ett innerrör (30), innerröret (20) ett yttre hölje och ett rörformigt ljuddämpande element (10) och höljet (30), k ä n n e t e c k n a t av (20) (10) på så vis att elementets att det ljuddämpande elementet anbringas utanpå (20) ökar i riktning radiellt utåt från innerrörets (C), densitet (10) innerröret centrumaxel och lO l5 (h .Q GH Ö\ GH 13 (10) (20) att innerröret med det därpå anbragta ljud- dämpande elementet (30).

20. Sätt enligt krav 19, (20) det ljuddämpande elementet innesluts i det yttre höljet vid vilket det ljuddämpande (10) först görs fast på inner- (20) utgörs av ett material som därefter lindas kring inner- elementet anbringas utanpå innerröret (20) (10), och genom att det ljuddämpande elementet genom att röret rörets (10) utvändiga mantelyta.

21. Sätt enligt krav 20, vid vilket nämnda material lindas spiralformigt.

22. Sätt enligt krav 20, vid vilket nämnda material lindas skruvlinjeformigt.

23. Sätt enligt något av kraven 20-22, vid vilket under lindningen en motkraft (F) appliceras på nämnda (20) ges en densitet som är ökande i riktning radiellt utåt (10) material på så vis att det ljuddämpande elementet från innerrörets centrumaxel (C).