DE1264021B - Schalldaemmende Wandung - Google Patents

Description

• Schalldämmende Wandung Die Schalldämmung einer Wand wird bekanntlich vor allem durch die Massenträgheit beeinflußt. Dennoch entsprechen die Dämmwerte in den seltensten Fällen dem Trägheitswiderstand der Wand, weil andere Faktoren, wie z. B. die Biegesteife der Wand, die Dämmung herabsetzen. Für Einfachwände gilt demnach, daß für eine Erhöhung der mittleren Schalldämmung um 6 db das Wandgewicht wenigstens verdoppelt werden muß.
• Gewichtserhöhung zur Verbesserung der Schalldämmung ist oft unerwünscht. In solchen Fällen wendet man mehrschalige Wände an, die bei gleicher Schalldämmung leichter sind, aber mehr Raum beanspruchen. Auch bei der mehrschaligen Wand ist aber selbstverständlich die Schalldämmung um so größer, je größer das Gewicht und somit die Schalldämmung der Einzelschale ist.
• Das Massengesetz als obere Grenze der mit einer einfachen Schale erzielbaren Schalldämmung gilt zwar für homogene Wände, ist aber keinesfalls allgemein gültig: Es gilt z. B. dann nicht, wenn eine gleichphasige Erregung der Wand keine gleichphasige Wandschwingung zur Folge hat.
• Eine gegenphasige Schwingung einzelner Teile der Wandfläche gegeneinander kann trotz gleichphasiger Erregung z. B. dann erreicht werden, wenn man die Wandmasse ungleichmäßig über die Fläche verteilt, so daß einzelne Teile der Wandfläche unterschiedliche Eingangsimpedanzen haben. Bei gegenphasiger Schwingung einzelner Wandteile ist die Schallabstrahlung einer Wand trotz gleicher Schwingungsamplitude geringer als die einer homogenen, gleichphasig schwingenden Wand, weil sich die abgestrahlten Schallkomponenten zum Teil gegenseitig auslöschen.
• Gegenphasige Schwingung läßt sich auch durch mit der Wand verbundenen Resonatoren erzielen. Man kann z. B. die Wand mit geeignet dimensionierten Hohlräumen versehen, so daß sie zum Teil als einschalige Wand schwingt, wobei jeder als mechanischer Serienkreis angeordnete Resonator in Resonanz genau gegenphasig zur erregenden Kraft schwingt. Diese Erkenntnis liegt der Erfindung zugrunde.
• Resonatoren, die zum Zweck der Schallschluckung Verwendung finden, sind bekannt. Solche Resonatoren müssen weitgehend an den Wellenwiderstand der Luft angepaßt werden und weisen daher bei optimaler Auslegung einen Eingangswiderstand von etwa 60 bis 80 Rayl auf. Eine verbesserte Schalldämmung kann dadurch jedoch nicht erreicht werden.
• Hohe Dämmung bei geringem Gewicht soll gemäß der Erfindung mittels einer schalldämmenden Wandung mit durch Perforation zum Raum hin geöffneten Kammern dadurch erreicht werden, daß die Kammern als Helmholtz-Resonatoren mit einem im Bereich unterhalb von etwa 40 akustischen Ohm liegenden Eingangswiderstand ausgebildet sind und steife Wandungen aufweisen, die starr miteinander verbunden sind. Somit soll, entgegen bekannten Forderungen, der Eingangswiderstand der Resonatoren im Resonanzfall kleiner als 40 Rayl sein.
• Für die Schallschluckung sind die Resonatoren damit unter Umständen unwirksam.
• Durch den Erfindungsgegenstand kann die Schalldämmung im Bereich der Resonanzfrequenz der Resonatoren um etwa 20 db und im Mittel über den gesamten bauakustischen Frequenzbereich um etwa 6 bis 8 db verbessert werden.
• Zur Erzielung einer möglichst breitbandigen Wirksamkeit der schalldämmenden Wandung ist erforderlich, den Eingangswiderstand Z der Resonatoren entsprechend möglichst klein zu halten.
• Es bedeutet M die effektive Masse der Luftpfropfen im Resonatorhals, F die Federung des Resonatorvolumens.
• Demnach sollen das Federvolumen, d. h. der auf ein Loch in der Deckplatte entfallende Resonatorhohlraum und die einzelnen Resonatoröffnungen möglichst groß sein. Dem sind jedoch Grenzen gesetzt, da die Eigenfrequenz f von der Größe des Resonatorraumes und der Resonatoröffnung entsprechend abhängig ist. Demnach errechnet sich der Eingangswiderstand Z unter Berücksichtigung aller erwähnten Forderungen -wie folgt: Da bei Eigenfrequenz größte Schalldämmung eintritt, kommt es zur Erzielung einer möglichst großen Wirkung auf die Frequenzwahl an. Hierbei kann entweder eine maximale Dämmungsverbesserung bei einer bestimmten Frequenz angestrebt werden oder aber größte Dämmwirkung über den gesamten Frequenzbereich, z. B. durch verschieden abgestimmte Resonatoren. Dies kann erreicht werden durch unterschiedliche Volumen der Resonatorkammern oder durch eine unterschiedliche Anzahl oder Größe der Öffnungen je Kammer, wobei die genannten Merkmale auch kombiniert angewandt werden können.
• Die erfindungsgemäße Wandung kann auch dadurch gebildet werden, daß ein Bauelement, bestehend aus einem rostartigen Gitterwerk und einer perforierten Abdeckplatte mit einer Wand, Decke od. dgl. starr verbunden wird. Durch eine Befestigung an der Deckenunterseite kann der Trittschallschutz verbessert werden.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung und deren Erläuterung zu entnehmen. Es zeigt F i g. 1 ein plattenförmiges Bauelement zum Anbringen an einer bestehenden Wand in schräger Teilansicht, F i g. 2 ein wandbildendes, plattenförmiges Bauelement mit einseitig angeordneten Helmholtz-Resonatoren in gleicher Ansicht, F i g. 3 ein Bauelement entsprechend F i g. 2, jedoch mit beiderseits angeordneten Helmholtz-Resonatoren, F i g. 4 Meßergebnisse, die mit dem Erfindungsgegenstand erzielt wurden.
• Das Bauelement entsprechend F i g. 1 besteht aus einer perforierten Platte 1 a und einem einseitig angeordneten rostartigen Gitterwerk 1 b. Die Löcher 1 c können entsprechend der gewünschten bzw. geforderten Schalldämmverbesserung gleiche oder unterschiedliche Größe aufweisen; sie können mehr oder weniger systematisch angeordnet sein; es können auch mehrere Löcher auf einem Gitterfeld vorgesehen sein. Die Gitterzellen können gleich oder unterschiedlich groß sein. Die Form der Zellen kann beliebig sein, z. B. vieleckig, entsprechend' einer Honigwabe.
• Das Bauelement soll möglichst wenig Masse aufweisen und kann entsprechend dem Verwendungszweck aus dünnem Blech, Kunststoff, Hartpapier, Gips, aus durch Bindemittel versteiftem Faserstoff oder faserverstärktem Kunststoff hergestellt sein. Es kann auch ganz oder teilweise aus Schaumkunststoff bestehen.
• Das Bauelement nach F i g. 1 kann an bestehenden Wänden ein- oder beiderseitig angebracht sein. Das Bauelement nach F i g. 2 ist mit einer weiteren Schale 2 versehen und damit selbständig wandbildend. Da die Schale 2 nicht perforiert ist, sind alle durch die Verbindung mit der Schale 2 entstandenen Helmholtz-Resonatoren nur einseitig nach der perforierten Abdeckplatte 1a gerichtet.
• In F i g. 3 dagegen ist die Schale 2 a perforiert. Die Perforation der Platte la und die der Schale 2a stehen derart in Relation zueinander, däß die Resonatorkammern jeweils nur an einer Seite, entweder über die Löcher 1c der Platte la oder diejenigen der Schale 2a, mit dem Außenraum in Verbindung stehen.
• In F i g. 4 sind die Dämmwerte, die mit dem Erfindungsgegenstand - entsprechend der stark ausgezogenen Kurve - und zum Vergleich mit einer bekannten, nicht gebohrten Wand - entsprechend der gestrichelten Kurve - erzielt wurden, graphisch in einem Koordinatensystem wiedergegeben. Die Versuchswand war mit Bohrungen von 5 mm Durchmesser versehen. Auf der Ordinate ist das Schalldämmaß in Dezibel, auf der Abszisse die Schallfrequenz f in Hertz aufgetragen. Durch diesen Vergleich ist die gemäß der Erfindung erzielte Schalldämmverbesserung, die insbesondere laut Versuch im Bereich von 200 bis 2500 Hz sehr ausschlaggebend ist, deutlich veranschaulicht. Wie bereits erwähnt, können durch eine entsprechende Konstruktion, z. B. Veränderung der Resonatorvolumen und der Löcher, die in F i g. 4 angegebenen Werte gegebenenfalls entsprechend den jeweils gestellten Forderungen verändert werden, d. h., die dargestellte Kurve kann, wenn erforderlich, z. B. durch verschieden abgestimmte Resonatoren abgeflacht oder in einen höheren oder niedrigeren Frequenzbereich mit maximaler Dämmungsverbesserung bei einer bestimmten Frequenz verschoben werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schalldämmende Wandung mit durch Perforation zum Raum hin geöffneten Kammern, d a -durch gekennzeichnet, daß die Kammern als Hehnholtz-Resonatoren mit einem im Bereich unterhalb etwa 40 akustische Ohm liegenden Eingangswiderstand ausgebildet sind und steife Wandungen aufweisen, die starr miteinander verbunden sind.
2. 2. Wandung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern wechselweise nach der einen und der anderen Seite hin geöffnet sind.
3. 3. Wandung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren verschieden abgestimmt sind, etwa durch unterschiedliche Öffnungen und/oder Kammervolumen.
4. 4. Wandung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aus einer Wand, Decke od. dgl., mit der ein Bauelement, bestehend aus einem rostartigen Gitterwerk und einer perforierten Abdeckplatte, starr verbunden ist.
5. 5. Wandung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zum Teil aus Schaumkunststoff gefertigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 350 513; Slawin, Industrielärm und seine Bekämpfung, Berlin, 1960, S. 274/275.