WO1998050905A1 - Method for selectively controlling sound radiation - Google Patents

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WO1998050905A1 PCT/CH1998/000135 CH9800135W WO9850905A1 WO 1998050905 A1 WO1998050905 A1 WO 1998050905A1 CH 9800135 W CH9800135 W CH 9800135W WO 9850905 A1 WO9850905 A1 WO 9850905A1
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Robert H. Van Ligten
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Rieter Automotive (International) Ag
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Abstract

The invention relates to a method for selectively controlling the sound field (3) radiated from an active sound source (1) by means of several μ/4 resonators (2), i.e. to prevent sound radiation of a predetermined frequency f0. To this end, several μ/4 resonators (2) are so fitted to the active sound source (1)that their openings (6) are adjacent to the surface (9) of the sound source (1). The air pressure fluctuations and air currents produced by the active sound source (1) on its surface (9) interact with the openings (6) of the μ/4 resonators (2). Predetermined frequencies f0 are eliminated from the radiated sound field by appropriate selection of the μ/4 resonators.

Description

Verfahren zur selektiv kontrollierten SchallabstrahlungProcess for selectively controlled sound radiation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Verhin- derung der Abstrahlung mindestens einer vorgegebenen Frequenz f0 eines von einer aktiven Schallquelle (1) abgestrahlten Schallfeldes (3) sowie eine Vorrichtung dafür.The invention relates to a method for selectively preventing the radiation of at least one predetermined frequency f 0 of a sound field (3) emitted by an active sound source (1) and to a device therefor.
Es ist das allgemeine Bestreben der modernen Fahrzeug- und Maschinenindustrie, die von den Fahrzeugen oder Maschinen erzeugten Geräusche zu eliminieren oder wenigstens zu verringern. Dazu werden heute die Karosserie- resp. Gehäuseteile mit einer Schallisolation versehen, welche in der Regel in Form eines Feder-Masse-Systems aufgebaut sind. Bei diesen Systemen wird an das lärmerzeugende Karosserie- oder Gehäuseteil eine Deckschicht mit relativ hohem Flächengewicht (eine Schwerschicht aus Septum®, o.dgl.) federnd aufgebracht. Als Federsysteme, resp. Vibrationsentkoppler werden gummielastische Materialien, Vliese oder Schäume verwendet. Solche Feder-Masse-Systeme können in stark verschmutzenden Umgebungen nur beschränkt eingesetzt werden und erhöhen das Gewicht der Karosserie- und Gehäuseteile in unerwünschter Weise.It is the general endeavor of the modern vehicle and machine industry to eliminate or at least reduce the noise generated by the vehicle or machine. Today, the body resp. Provide housing parts with sound insulation, which are usually constructed in the form of a spring-mass system. In these systems, a cover layer with a relatively high basis weight (a heavy layer made of Septum® or the like) is spring-applied to the noise-producing body or housing part. As spring systems, resp. Vibration decouplers use rubber-elastic materials, nonwovens or foams. Such spring-mass systems can only be used to a limited extent in heavily polluting environments and undesirably increase the weight of the body and housing parts.
In der WO 96/23294 (deren Inhalt explizit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung sein soll) ist deshalb ein schall- absorbierendes System beschrieben worden, welches aus einer Vielzahl röhrchenförmiger Resonatoren aufgebaut ist. Die Schallöffnungen dieser Resonatoren grenzen an eine ge ein- same Fläche und sind derart angeordnet, dass die von dieser Fläche reflektierten Schallwellen mit den von den einzelnen Röhrchen um eine halbe Wellenlänge phasenverschobenen Schallwellen in einem möglichst grossen Flächenbereich, im folgenden auch Wechselwirkungszone genannt, destruktiv interferieren. Um eine gute Absorption in einem möglichst breiten Frequenzbereich zu erzielen, wird in dieser WO 96/23294 vorgeschlagen, mehrere Resonatoren mit unterschiedlicher Länge, d.h. mit unterschiedlicher Resonanzfrequenz ineinander verschachtelt anzuordnen.WO 96/23294 (the content of which should explicitly form part of the present application) has therefore described a sound-absorbing system which is constructed from a large number of tubular resonators. The sound openings of these resonators border on a common surface and are arranged in such a way that the sound waves reflected from this surface interfere destructively with the sound waves phase-shifted by half a wavelength from the individual tubes in a surface area as large as possible, hereinafter also referred to as interaction zone . In order to achieve good absorption in the broadest possible frequency range, WO 96/23294 proposes using several resonators of different lengths, ie to be nested within each other at different resonance frequencies.
Es ist das Ziel all dieser Vorrichtungen, ein störendes, d.h. bereits bestehendes Schallfeld in einem breiten Frequenzbereich Δf von bspw. 200 - 6000 Hz wirksam zu reduzieren.It is the goal of all of these devices to be a disturbing, i.e. to effectively reduce the existing sound field in a wide frequency range Δf of, for example, 200 - 6000 Hz.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schallabstrahlung eines schwingenden und/oder vibrierenden flächigen Bauteils, d.h. einer aktiven Schallquelle, selektiv zu beeinflussen und insbesondere die primäre Schallabstrahlung einer vorbestimmten Schallfrequenz fQ selektiv zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Verfahren gemass Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.In contrast, it is an object of the present invention to selectively influence the sound radiation of a vibrating and / or vibrating flat component, ie an active sound source, and in particular to selectively prevent the primary sound radiation of a predetermined sound frequency f Q. According to the invention, this object is achieved by the method according to claim 1 and a device having the features of claim 4.
Das erfindungsgemässe Verfahren sieht vor, direkt auf einer flächigen Schallquelle, in der Regel eine Verkleidung, wie bspw. eine flächige Abschirmung, eine Träger- oder Gehäuseplatte resp. eine Maschinenkapselung oder -wandung angebrachte und in geeigneter Weise dimensionierte und gestaltete λ/4-Resonatoren zu verwenden, so dass die gewünschte Wellenlänge nicht im abgestrahlten Schallfeld auftritt. In angeregtem Zustand schwingt oder vibriert die flächige Schallquelle und emittiert ein der Anregungsfrequenz, seinen Konturen und seiner Beschaffenheit entsprechendes vorgegebenes Frequenzspektrum. Durch die schwingende Schallquelle werden einerseits auf deren Oberfläche Druck- Schwankungen und Luftströmungen erzeugt, die als hörbaresThe inventive method provides, directly on a flat sound source, usually a cladding, such as a flat shield, a carrier or housing plate, respectively. to use a machine encapsulation or wall and suitably dimensioned and designed λ / 4 resonators so that the desired wavelength does not occur in the emitted sound field. In the excited state, the flat sound source oscillates or vibrates and emits a predetermined frequency spectrum corresponding to the excitation frequency, its contours and its nature. The vibrating sound source creates pressure fluctuations and air currents on its surface, which are audible
Schallfeld in die Umgebung abgestrahlt werden. Andererseits bilden sich gleichzeitig in den λ/4-Resonatoren stehende Wellen aus, die mit den auf der Oberfläche erzeugten Luftströmungen wechselwirken. Insbesondere werden dadurch im Mündungsbereich der λ/4-Resonatoren Luftdruckschwankungen ausgeglichen, deren Frequenzen der Wellenlänge λ entspre- chen. Eine Abstrahlung von Schallwellen mit dieser Wellenlänge λ resp. Frequenz f wird dadurch verhindert.Sound field to be emitted into the environment. On the other hand, standing waves are formed in the λ / 4 resonators, which interact with the air currents generated on the surface. In particular, this compensates for air pressure fluctuations in the mouth region of the λ / 4 resonators, the frequencies of which correspond to the wavelength λ. chen. A radiation of sound waves with this wavelength λ resp. This prevents frequency f.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens u fasst mehrere direkt auf der Schallquelle angeordnete λ/4-Resonatoren, deren Mündungsöffnungen an die gemeinsame Schallquellenoberfläche angrenzen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen diese λ/4-Resonatoren gleiche Länge auf und sind derart angeordnet, dass deren Mündungsöffnungen um mindestens den Radius der Wechselwirkungszone, jedoch nicht mehr als das Doppelte dieses Radius voneinander beabstandet sind. Als Faustregel gilt, dass die Fläche der Wechselwirkungszone etwa in der Grössenordnung vom 15- bis 25-fachen der Querschnittsflache des λ/4-Reso- nators liegt.The device according to the invention for carrying out the method u comprises a plurality of λ / 4 resonators arranged directly on the sound source, the mouth openings of which adjoin the common surface of the sound source. In a preferred embodiment, these λ / 4 resonators have the same length and are arranged such that their mouth openings are spaced apart from one another by at least the radius of the interaction zone, but not more than twice this radius. As a rule of thumb, the area of the interaction zone is about 15 to 25 times the cross-sectional area of the λ / 4 resonator.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens liegen in der Einfachheit der Hilfsmittel, die bei der praktischen Anwendung zu kostengünstigen Ausführungsformen führt. Insbesondere können damit störende Schallquellen mit einem vorgegebenen schmalen Frequenzbereich Δf praktisch ausgeschaltet werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Lärmreduktion von gleichlaufenden Maschinen wie bspw. elektrischen Transformatoren oder konstant laufenden An- triebseinheiten jeder Art. Als besonders vorteilhaft zeigt sich dessen Anwendung bei Spinnereimaschinen oder Turbinen, die Geräusche vorwiegend in einem bestimmten Frequenzbereich abstrahlen, also Pfeiffgeräusche, ein Sirren oder Brummen erzeugen. Insbesondere kann mit der vorliegenden Erfindung dem bei herkömmlichen Isolationsanordnungen auftretenden Resonanzeinbruch durch die selektive Verhinderung der Schallabstrahlung der Resonanzfrequenz wirksam begegnet werden.The advantages of the method according to the invention lie in the simplicity of the aids, which leads to inexpensive embodiments in practical use. In particular, disturbing sound sources with a predetermined narrow frequency range .DELTA.f can be practically eliminated. This method is particularly suitable for reducing the noise of synchronous machines such as electrical transformers or constantly running drive units of all kinds. Its use in spinning machines or turbines which emit noise predominantly in a certain frequency range, that is to say whistle noise, is particularly advantageous Generate whirring or humming. In particular, the present invention can effectively counteract the resonance dip occurring in conventional insulation arrangements by selectively preventing the sound radiation of the resonance frequency.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge- mässen Vorrichtung zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens;The invention will be explained in more detail below with reference to the figures. Show it: 1 shows a schematic representation of a device according to the invention to explain the mode of operation of the method according to the invention;
Fig. 2 ein Diagramm des frequenzabhängigen Schalldrucks eines von einer erfindungsgemässen Vorrichtung abgestrahlten Schallfeldes.2 shows a diagram of the frequency-dependent sound pressure of a sound field emitted by a device according to the invention.
Vorerst soll die Funktionsweise der erfindungsgemäss ver- wendeten λ/4-Resonatoren näher erläutert werden. Es erweist sich als wichtig, dass die Öffnungen der λ/4-Resonatoren 2 an einer gemeinsamen Fläche 9 liegen. Im folgenden soll mit ZQ die charakteristische Impedanz der Luft bezeichnet werden. Die Schallimpedanz im Bereich des Bodens 5 wird im folgenden mit Zτ bezeichnet und umfasst in diesem vereinfachten Modell alle Schallenergieverluste im Innern des Resonators, (wobei Zτ proportional zum Qualitätsfaktor Q ist) . Für eine vorgegebene Länge 1 und eine vorgegebenen Querschnittsflache S2 des λ/4-Resonators 2 bildet sich auf der gemeinsamen Oberfläche 9 der Schallquelle 1 eine Wechselwirkungszone S-L resp. 7 aus, in welcher die von der Schallquelle erzeugte Schallwelle mit der im Resonator 2 gebildeten stehenden Welle destruktiv interferiert. Diese Wechselwirkungszone Sχ resp. 7 ist auch als "äquivalente Absorptionsflache" bekannt. Bei einer 100% Absorption wird im wesentlichen die Schallimpedanz im Bereich der Wechselwirkungszone S- der charakteristischen Impedanz ZQ der Luft entsprechen. Setzt man ausserdem voraus, dass im Falle einer 100% Absorption im Mündungsbereich 6 der λ/4-Reso- natoren 2 der Schalldruck und der Teilchenfluss kontinuierlich sind, lässt sich folgende einfache Gleichung aufstellen: sι/s2 = zτ/zo-For now, the mode of operation of the λ / 4 resonators used according to the invention will be explained in more detail. It proves to be important that the openings of the λ / 4 resonators 2 lie on a common surface 9. In the following, Z Q is used to denote the characteristic impedance of the air. The sound impedance in the area of the floor 5 is referred to below as Z τ and in this simplified model comprises all sound energy losses inside the resonator (where Z τ is proportional to the quality factor Q). For a given length 1 and a given cross-sectional area S 2 of the λ / 4 resonator 2, an interaction zone SL or respectively forms on the common surface 9 of the sound source 1. 7, in which the sound wave generated by the sound source destructively interferes with the standing wave formed in the resonator 2. This interaction zone S χ resp. 7 is also known as an "equivalent absorption area". With 100% absorption, the sound impedance in the area of the interaction zone S- will essentially correspond to the characteristic impedance Z Q of the air. If one also assumes that in the case of 100% absorption in the mouth region 6 of the λ / 4 resonators 2 the sound pressure and the particle flow are continuous, the following simple equation can be established: s ι / s 2 = z τ / z o -
Dies gilt, wie in der genannten WO 96/23294 dargestellt, nicht nur für senkrecht zur Fläche stehende Resonatoren, sondern auch für an dieser Fläche anliegende Resonatoren. Wenn diese Gleichung nicht erfüllt ist, besteht keine 100% Absorption. Wenn man also eine Vorrichtung mit hohem Absorptionsvermögen konstruieren will, sind die Parameter S-^ S2 und Zτ nicht frei wählbar und müssen aufeinander abgestimmt werden. Darüberhinaus bestimmt die gewünschte Bandbreite des Frequenzgangs den Wert von Zτ. Für einen 84mm tiefen und 14mm Innendurchmesser aufweisenden λ/4-Resonator mit einem Flächenverhältnis von S-^Sj = 50, weist der Fre- quenzgang, resp. die Absorptions-Charakteristik eine Bandbreite von lediglich 5.1% auf.As shown in WO 96/23294, this applies not only to resonators perpendicular to the surface, but also for resonators on this surface. If this equation is not met, there is no 100% absorption. So if you want to design a device with a high absorption capacity, the parameters S ^ S 2 and Z τ cannot be freely selected and must be coordinated with one another. In addition, the desired bandwidth of the frequency response determines the value of Z τ . For a 84mm deep and 14mm inside diameter λ / 4 resonator with an area ratio of S ^ S j = 50, the frequency response, respectively. the absorption characteristics have a bandwidth of only 5.1%.
Es erweist sich als wünschenswert, Zτ und damit die Energieverluste im Resonator in kontrollierbarer Weise einstellen zu können. Dies kann durch das Einsetzen von weichen, d.h. viskoelastischen, geschlossenporigen Schäumen oder andere wärmetauschende Materialien im Bodenbereich der λ/4-Reso- natoren erzielt werden, wobei vom Fachmann alle Materialien gewählt werden können, welche bei hohen Druckschwankungen zu Energiedissipationen führen.It proves to be desirable to be able to adjust Z τ and thus the energy losses in the resonator in a controllable manner. This can be achieved by using soft, ie viscoelastic, closed-pore foams or other heat-exchanging materials in the bottom area of the λ / 4 resonators, it being possible for a person skilled in the art to choose all materials which lead to energy dissipation in the event of high pressure fluctuations.
Nimmt man bspw. einen Resonator 2, für welchen das Flächenverhältnis S-j^/32 = 25 ist, dann ergibt sich für eine 100% Absorption ein I pedanzverhältnis ZT/ZQ = 25. Da ZQ der charakteristischen Impedanz der Luft entspricht, also einen Wert von ca. 400 Ns/m3 aufweist, beträgt die erforderliche Schallimpedanz Zτ im Bodenbereich ca. 25 * 400 Ns/m3. Leider sind derartig hohe Impedanzwerte heute nur schwierig zu realisieren.If one takes, for example, a resonator 2 for which the area ratio S- j ^ / 3 2 = 25, then an impedance ratio Z T / Z Q = 25 results for 100% absorption. Since Z Q is the characteristic impedance of the air corresponds, i.e. has a value of approx. 400 Ns / m 3 , the required sound impedance Z τ in the floor area is approx. 25 * 400 Ns / m 3 . Unfortunately, such high impedance values are difficult to achieve today.
In einer Weiterbildung des vorliegenden Verfahrens wird darüberhinaus von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, dass bei der Resonanzfrequenz für das Impedanzverhältnis ZT/ZQ im Bodenbereich 5 und das Impedanzverhältnis Z0/ZMünd im Mün- dungsbereich 6 folgende Beziehung gilt: Zτ/Zo = Zo/Z ündIn a development of the present method, use is also made of the knowledge that the following relationship applies to the resonance frequency for the impedance ratio Z T / Z Q in the base area 5 and the impedance ratio Z 0 / Z mouth in the mouth area 6: Z τ / Z o = Z o / Z ünd
Dies führt zu der Einsicht, dass anstelle einer Erhöhung der Energieverluste im Bodenbereich 5 des λ/4-Resonators 2, ebensogut die Energieverluste im Mündungsbereich 6 desselben erhöht werden können.This leads to the insight that instead of increasing the energy losses in the bottom area 5 of the λ / 4 resonator 2, the energy losses in the mouth area 6 of the same can be increased as well.
Für obiges Beispiel, bei welchem S /S2 = 25 gewählt worden ist, ergibt sich damit ein Impedanzverhältnis Z0/ZMünd = 25, resp. ZMünd = 1/25 * ZQ = 1/25 * 400 Ns/m3. Dieser Wert entspricht etwa dem Strömungswiderstand, resp. der Schallimpedanz eines grobmaschigen Gitters (Fliegengitter) und kann damit in einfacher Weise, d.h. industriell realisiert werden.For the above example, in which S / S 2 = 25 has been selected, this results in an impedance ratio Z 0 / Z mouth = 25, respectively. Z mouth = 1/25 * Z Q = 1/25 * 400 Ns / m 3 . This value corresponds approximately to the flow resistance, respectively. the sound impedance of a coarse-mesh grille (fly screen) and can thus be implemented in a simple manner, ie industrially.
Grundsätzlich könnte man jedoch an jeder Stelle des Resonators durch den Einbau geeigneter Luftströ ungswiderstände die gewünschten Energiedissipationen herbeiführen.In principle, however, one could bring about the desired energy dissipation at any point of the resonator by installing suitable air flow resistances.
Die in Figur 1 dargestellte flächige Schallquelle 1 trägt einen nach unten offenen λ/4-Resonator 2, dessen Mündungsöffnung 6 unmittelbar an die flächige Schallquelle 1 angrenzt. Beim Schwingen der flächigen Schallquelle 1 werden Wellenfronten 8 gebildet, die beidseitig der Schallquelle 1 Druckwellenfelder 3 resp. 4 erzeugen. Gleichzeitig wird in den λ/4-Resonatoren 2 eine stehende Welle ausgebildet mit einem Schalldruckmaximum im Bereich des Bodens 5 und mit einem Schalldruckminimum im Bereich der Mündungsöffnung 6. Im Bereich dieser Mündungsöffnung 6 sind die Strömungsge- schwindigkeiten der Luft am grössten. Die Frequenz dieser Luftströmungsschwankungen entspricht der Frequenz der im λ/4-Resonator ausgebildeten stehenden Wellen. Die durch die aktive Schallquelle 1 erzeugten Luftdruckschwankungen interferieren in der Wechselwirkungszone 7 mit der am λ/4- Resonatorboden 5 reflektierten Welle. Dabei kompensieren sich die phasenverschoben Wellen. Demgegenüber wird das Schallfeld 4 auf der Rückseite der in Figur 1 dargestellten Schallquelle 1 ungehindert abgestrahlt.The flat sound source 1 shown in FIG. 1 carries a downwardly open λ / 4 resonator 2, the mouth opening 6 of which directly adjoins the flat sound source 1. When the planar sound source 1 vibrates, wave fronts 8 are formed, the pressure wave fields 3 and 2 on both sides of the sound source. 4 generate. At the same time, a standing wave is formed in the λ / 4 resonators 2 with a sound pressure maximum in the area of the base 5 and with a sound pressure minimum in the area of the mouth opening 6. The flow velocities of the air are greatest in the area of this mouth opening 6. The frequency of these air flow fluctuations corresponds to the frequency of the standing waves formed in the λ / 4 resonator. The air pressure fluctuations generated by the active sound source 1 interfere in the interaction zone 7 with the wave reflected on the λ / 4 resonator base 5. The phase-shifted waves compensate each other. In contrast, it will Sound field 4 radiated unhindered on the back of the sound source 1 shown in Figure 1.
Wesentlich für die wirksame Funktionsweise des vorliegenden Verfahrens ist die Ausbildung von Bereichen, in denen ein destruktiver Wellenausgleich stattfindet. Die Ausdehnung dieser Bereiche, im folgenden Wechselwirkungszonen 7 genannt, hängt mit der jeweiligen Schallöffnungsfläche und dem Qualitätsfaktor der λ/4 Resonatoren zusammen. Für die optimale Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist also darauf zu achten, dass die einzelnen Wechselwirkungszonen möglichst flächendeckend verteilt sind und gleichzeitig nicht wesentlich überlappen.The formation of areas in which destructive wave compensation takes place is essential for the effective functioning of the present method. The extent of these areas, hereinafter referred to as interaction zones 7, is related to the respective sound opening area and the quality factor of the λ / 4 resonators. For the optimal implementation of the method according to the invention, care must therefore be taken that the individual interaction zones are distributed as widely as possible and at the same time do not substantially overlap.
Für eine flächige Schallquelle mit einem breitbandig abstrahlenden Frequenzbereich zeigt Figur 2 in schematischer Weise die Druckabhängigkeit der abgestrahlten Frequenzen. Dabei entspricht die Kurve 11 dem Verhalten eines Schall- felds 4, wie es von einer Schallquelle ohne λ/4-Resonatoren abgestrahlt wird, während die Kurve 12 den frequenzabhängigen Verlauf eines Schallfeldes 3 darstellt, bei welchem die Abstrahlung der Frequenz fQ erfindungsgemäss verhindert wurde. Aus dieser Figur 2 ist die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens deutlich erkennbar. Die selektive Abstrahlungsverhinderung, resp. Frequenzfilterung zeigt sich in dieser Darstellung als Einbruch in der Schalldruckverteilung des abgestrahlten Schallfelds für Schallwellen der Frequenz f0, welche der Resonanzfrequenz des aufgesetzten λ/4-Resonators entspricht.For a flat sound source with a broadband radiating frequency range, FIG. 2 shows schematically the pressure dependence of the emitted frequencies. Curve 11 corresponds to the behavior of a sound field 4, as it is emitted by a sound source without λ / 4 resonators, while curve 12 represents the frequency-dependent course of a sound field 3, in which the emission of the frequency f Q was prevented according to the invention . The mode of operation of the method according to the invention can be clearly seen from this FIG. The selective radiation prevention, resp. Frequency filtering is shown in this representation as a drop in the sound pressure distribution of the emitted sound field for sound waves of frequency f 0 , which corresponds to the resonance frequency of the λ / 4 resonator.
Die verwendeten λ/4-Resonatoren lassen sich in einfacher Weise industriell fertigen. Insbesondere können diese in bekannter Weise extrudiert werden, bspw. als extrudierte Platten mit röhrchenartigen Vertiefungen. Je nach Anwen- dungsbereich lassen sich diese Resonatoren auch mit Hilfe der Tiefzieh- oder Spritzgiesstechnik herstellen. In einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Luftströmung im Mündungsbereich der λ/4-Resonatoren 2 und die Luftdruckschwankungen im Bodenbereich derselben kontrolliert. Dies kann bspw. durch die Verwendung von viscoelastischem Material im Bodenbereich und/oder eine luftströ ungsbehindernde Gestaltung des Mündungsbereichs der λ/4-Resonatoren 2 erreicht werden.The λ / 4 resonators used can be manufactured industrially in a simple manner. In particular, these can be extruded in a known manner, for example as extruded plates with tube-like depressions. Depending on the area of application, these resonators can also be manufactured using deep-drawing or injection molding technology. In a further development of the method according to the invention, the air flow in the mouth area of the λ / 4 resonators 2 and the air pressure fluctuations in the bottom area thereof are checked. This can be achieved, for example, by using viscoelastic material in the base area and / or by designing the mouth area of the λ / 4 resonators 2 to prevent air flow.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zur selektiven Verhinderung der Abstrahlung einer vorgegebenen Schallfrequenz ist in erster Linie für Anwendungen geeignet, in denen das störende und zu modifizierende Schallfeld durch einen besonderen und schmalen Frequenzbereich ausgezeichnet sind. Es versteht sich aber, dass sich das erfin- dungsgemässe Verfahren auch dazu eignet, mehrere Frequenzen und insbesondere ein Frequenzband mit einer gewissen Bandbreite aus einem bestimmten Schallfeld zu eliminieren, indem mehrere Sätze ineinander verschachtelter und/oder gruppenweise angeordneter λ/4-Resonatoren verwendet werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere für alle Maschinen, welche mit konstanter Geschwindigkeit laufen, d.h. Lärmquellen darstellen, die einen genau definierten schmaleren Frequenzbereich aufweisen. Solche Maschinen können beispielsweise Getriebe, Zahnriemen oder Ventilatoren aufweisen. Die bevorzugte Anwendung der Erfindung ist bei Spinnereimaschinen, Turbinen, elektrischen Antrieben und Motoren, Transformatoren, Getrieben, etc. zu sehen. Ein besonderer Anwendungsbereich ist in der Fahrzeugaku- stik, insbesondere im Automobil- oder Eisenbahnbau, zu sehen. So kann diese erfindungsgemässe Vorrichtung in allen doppelwandigen Bauteilen, bspw. in den Fahrzeugtüren, Motorhauben, Hohlprofilen etc. eingefügt sein. The method according to the invention and the device for selectively preventing the emission of a predetermined sound frequency are primarily suitable for applications in which the disturbing and to be modified sound field is distinguished by a special and narrow frequency range. However, it goes without saying that the method according to the invention is also suitable for eliminating a plurality of frequencies and in particular a frequency band with a certain bandwidth from a specific sound field by using a plurality of sets of λ / 4 resonators which are nested and / or arranged in groups . The device according to the invention is particularly suitable for all machines which run at constant speed, i.e. Represent noise sources that have a precisely defined narrower frequency range. Such machines can have, for example, gears, toothed belts or fans. The preferred application of the invention can be seen in spinning machines, turbines, electric drives and motors, transformers, gearboxes, etc. A special area of application can be seen in vehicle acoustics, particularly in automobile or railway construction. Thus, this device according to the invention can be inserted in all double-walled components, for example in the vehicle doors, bonnets, hollow profiles, etc.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur selektiven Verhinderung der Abstrahlung mindestens einer vorgegebenen Frequenz f0 eines von einer aktiven Schallquelle (1) abgestrahlten Schallfeldes (3) mit Hilfe mehrerer auf der Schallquelle (1) voneinander beabstandet angeordneten λ/4-Resonatoren (2) , deren Mündungsöffnungen (6) zur Oberfläche (9) der Schallquelle (1) benachbart liegen, welche λ/4-Resona- toren (2) die von der aktiven Schallquelle (1) erzeugten Luftdruckschwankungen und Luftströmungen auf der Oberfläche (9) dieser Schallquelle (1) im Bereich der Wechselwirkungszonen (7) der λ/4-Resonatoren (2) für eine vorbestimmte Frequenz f0 ausgleichen und damit in diesem Bereich eine Schallabstrahlung mit dieser Frequenz f0 verhindern.1. A method for the selective prevention of the radiation of at least one predetermined frequency f 0 of a sound field (3) emitted by an active sound source (1) with the aid of a plurality of λ / 4 resonators (2) arranged at a distance from one another on the sound source (1), the mouth openings of which (6) are adjacent to the surface (9) of the sound source (1), which λ / 4 resonators (2) the air pressure fluctuations and air flows generated by the active sound source (1) on the surface (9) of this sound source (1) equalize in the area of the interaction zones (7) of the λ / 4 resonators (2) for a predetermined frequency f 0 and thus prevent sound radiation with this frequency f 0 in this area.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Frequenz f0 eine Vielzahl λ/4-Resonatoren (2) gleicher Länge verwendet wird, um die Abstrahlung eines bestimmten Frequenzbandes Δf eines von der aktiven Schallquelle (1) abgestrahlten Schallfeldes (3) selektiv zu verhindern.2. The method according to claim 1, characterized in that a plurality of λ / 4 resonators (2) of the same length is used for each frequency f 0 in order to emit a specific frequency band Δf of a sound field (3) emitted by the active sound source (1) ) to prevent selectively.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die aktive Schallquelle (1) in den einzelnen λ/4-Resonatoren (2) erzeugten Luftströmungen im Mündungsbereich derselben gebremst werden, um die Resonanzbreite der einzelnen λ/4-Resona- toren (2) zu beeinflussen.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the air currents generated by the active sound source (1) in the individual λ / 4 resonators (2) are braked in the mouth region thereof by the resonance width of the individual λ / 4 Influence resonators (2).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die aktive Schallquelle (1) in den einzelnen λ/4-Resonatoren (2) erzeugten Luftdruckschwankungen im Bodenbereich derselben ge- dämpft werden, um die Resonanzbreite der einzelnen λ/4- Resonatoren (2) zu beeinflussen.4. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the air pressure fluctuations generated by the active sound source (1) in the individual λ / 4 resonators (2) in the bottom region thereof are damped to influence the resonance width of the individual λ / 4 resonators (2).
5. Vorrichtung zur selektiven Verhinderung der Abstrahlung mindestens einer vorgegebenen Frequenz f0 eines von einer aktiven Schallquelle (1) abgestrahlten Schallfeldes (3) , wobei auf der Schallquelle (1) mehrere voneinander beabstandete λ/4-Resonatoren (2) angeordnet sind, deren Mündungsöffnungen (6) an die Oberfläche (9) der Schallquelle (1) angrenzen.5. Device for the selective prevention of the radiation of at least one predetermined frequency f 0 of a sound field (3) emitted by an active sound source (1), wherein on the sound source (1) a plurality of λ / 4 resonators (2) spaced apart are arranged, the Adjoin mouth openings (6) on the surface (9) of the sound source (1).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnungen (6) der einzelnen λ/4-Reso- natoren (2) um mindestens den Radius der dazugehörigen Wechselwirkungszonen (7) und um nicht mehr als das6. The device according to claim 5, characterized in that the mouth openings (6) of the individual λ / 4 resonators (2) by at least the radius of the associated interaction zones (7) and by no more than that
Doppelte dieses Radius voneinander beabstandet sind, wobei dieser Radius etwa λ/4 beträgt.Double this radius are spaced apart, this radius being approximately λ / 4.
7. Vorrichtung nach einem der Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der vorgegebenen Frequenzen f0 mehrere auf der Schallquelle (1) angeordnete λ/4- Resonatoren (2) mit gleicher Länge vorgesehen sind.7. Device according to one of claims 5 or 6, characterized in that for each of the predetermined frequencies f 0 several λ / 4 resonators (2) arranged on the sound source (1) are provided with the same length.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen λ/4-Resonatoren (2) in ihrem Bodenbereich ein viscoelastisches und/oder wärmetauschendes Material aufweisen.8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the individual λ / 4 resonators (2) have a viscoelastic and / or heat-exchanging material in their bottom region.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen λ/4-Resonatoren (2) in ihrem Mündungsbereich ein leicht luftströmungshem- mendes Material aufweisen, dessen Luftströmungwiderstand zwischen 5 bis 100 Ns/m3 liegt. 9. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the individual λ / 4 resonators (2) have a slightly airflow-inhibiting material in their mouth region, the airflow resistance of which is between 5 to 100 Ns / m 3 .
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