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Patent Searching and Data


Title:
LIGHT METAL PROFILE WITH INTEGRATED BASE SHEET METAL FOR PRODUCING AN ACOUSTICALLY OPTIMIZED DIFFRACTION EDGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/078196
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a method for producing a soundproof wall in accordance with the preamble of the main claim, for use in railway and road transport. The invention aims at producing a soundproof wall top in the form of a resonator in accordance with De 195 09 678, which should easily be adapted to exigencies concerning building and acoustics and economical to produce. Therefor, the inventive top consists of an assembly of mutually nested individual sheets to form cells. The hollow vertical intervals are, in particular cylindrical in shape, arranged in boxes whereof the cross-section profile is in particular trapezoidal and identical. The differences in height of the hollow intervals are adapted to the distribution of the acoustic spectrum to be isolated. Additionally, curvilinear slots are cut out with an increased width, slightly more than the thickness of the material, which prevents the nested sheets from bending, sloping or interlocking if the slot are too wide.

Inventors:
WAECHTER ANDREAS (DE)
BERNDL ARMIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/000901
Publication Date:
August 25, 2005
Filing Date:
January 29, 2005
Export Citation:
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Assignee:
DB NETZ AG (DE)
METALLINDUSTRIEWERK STAAKEN GM (DE)
WAECHTER ANDREAS (DE)
BERNDL ARMIN (DE)
International Classes:
E01F8/00; G10K11/172; (IPC1-7): E01F8/00
Foreign References:
DE202004002363U12004-04-22
DE19509678C11996-05-30
DE19509678C11996-05-30
Attorney, Agent or Firm:
Zinken-sommer, Rainer (Patentabteilung Völckerstrasse 5, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung, der Hohlraumresonatoren mit verschieden abgestimmten Impedanzen aufweist und deren Resonanzfrequenz der abzuschattenden Frequenz des Schalls entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlraumresonatoren als einseitig offene Hohlräume unterschiedlicher Länge ausgefertigt sind, die aus Einzelblechen mit unterschiedlicher Höhe bestehen und die Einzelbleche kammartige Schlitze aufweisen, mit denen sie gegenseitig ineinander gesteckt sind.
2. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Unterboden aus abgekanteten Einzelblechen einer Resonatorwand besteht und die Resonatorwand unter einem trapezförmig verlaufenden Querschnitt eines länglichen Körpers einen in einem Abkantwinkel verlaufenden Resonanzboden aufweist.
3. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterboden der Resonatorwand kleine Spalten zur Entwässerung bzw. Selbstreinigung der einseitig offenen Hohlräume aufweist.
4. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberkante des Aufsatzes mit einer Oberkante der Schallschutzwand abschließt.
5. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallele und senkrechte zur Schallschutzwand angeordnete Einzelbleche (7,8), die den Hohl raumresonator bilden, Schlitze (9) mit einem wellenförmigen Verlauf aufweisen.
6. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die effektive Breite (12) der Schlitze (9) der Dicke der zu steckenden Bleche (10) entspricht.
7. Aufsatz auf eine Schallschutzwand zur Schallabschattung nach einem oder beiden der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (9) das zu steckende Blech (10) an mehreren Druck punkten (13) stützt und sich ergebende Stützpunktflächen eine Länge von mindestens 1% bis 10 % einer Länge des Schlitzes (9) aufweisen.
Description:
Leichtmetallprofil mit integrierten Bodenblech zur Gestaltung einer akustisch optimierten Beugungskante Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Ausführungsart einer Schallschutzwand nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches zur Anwendung im Bereich von Schiene und Straße.

Seit vielen Jahren werden Schallschutzwände für die Dämmung von Geräuschen angewendet, die insbesondere durch Schienenverkehr und Straßenverkehr entstehen. Die Wirkung der Schallschutzwand beruht hierbei auf einer Unterbrechung des direkten Schallweges vom Schallerzeuger zum Schallempfänger, insbesondere Anwohner. Zusätzlich muss die Schallschutz- wand so hoch ausgeführt werden, dass auch um die Oberkante der Schallschutzwand gebeugte Schallwellen einen Schallempfänger, der sich nahe am Schallerzeuger befindet, nicht erreichen können.

Dies bedeutet, dass eine Schallschutzwand nach dem Stand der Technik so hoch ausgefertigt sein muss, dass sie sowohl den Schallerzeuger als auch zusätzlich einen Bereich oberhalb des Schallerzeugers überdeckt. Nachteil von Schallschutzwänden ist demzufolge, dass sie nicht nur Schallwege unterbrechen sondern auch Sichtwege über Schienenwege oder Straßen hinweg sowie zusätzlich einen Lichteinfall in angrenzende Grundstücke und Gebäude reduzieren. Insbesondere bei Anwohnern, deren Gebäude nahe an einem Schienenweg oder einer Straße liegen, kann eine Schallschutzwand zu erheblichen Beeinträchtigungen der Wohnqualität führen.

In DE 195 09 678 wird als Lösung dieses Problems eine Schallschutzwand mit einem Aufsatz in der Form eines Resonators beschrieben, der es ermöglicht, die Sicht mindernden Höhen von Schallschutzwänden zu reduzieren. Die wesentliche Verbesserung der Wirkung einer Schallschutzwand gelingt hierbei, indem eine schalldämmende Konstruktion in Form von Hohlraumresonatoren an der Oberkante der Schallschutzwand angebracht wird. Die Länge der Resonanzräume der einzelnen Hohlraumresonatoren ist dabei auf das Spektrum der zu reduzierenden Geräusche abgestimmt.

Hohlraumresonatoren sind aus mehreren klassischen Versuchen bekannt und werden in der Literatur insbesondere unter dem Begriff Helmholzresonator,

"Kundtsches Rohr"oder"Quincke'sches Resonanz-Rohr"beschrieben. Die Höhe h eines Hohlraumresonators beträgt danach h = ? J4 der zu dämmenden Schall-Wellenlänge k.

Bei gleicher Höhe h aller Hohlraumresonatoren ist gemäß h = X/4 und mit der Schallschnelle c = . *f die Absorptionsfrequenz f des Aufsatzes nur auf einen Ton abgestimmt, d. h. der Aufsatz wirkt schmalbandig. Um demzufolge Geräusche eines breiten Frequenzspektrums dämmen zu können, müssen die Hohlraumresonatoren entsprechend der Breite des Schallspektrums unterschiedliche Höhen aufweisen. Dabei werden die Töne niedriger Frequenz durch Hohlraumresonatoren mit großer Höhe h und die Töne hoher Frequenz durch solche mit kleiner Höhe h gedämmt. Hierbei ist es unwesentlich, ob die Hohlraumresonatoren mit unterschiedlicher Bauhöhe willkürlich innerhalb des Flächenverbundes angeordnet sind oder in der Reihenfolge ihrer Höhe angeordnet werden.

Nach DE 195 09 678 Anspruch 3 und Fig. 3 weist der Aufsatz langgestreckte, nebeneinanderliegende Hohlraumresonatoren auf, die nach oben offen sind.

Eine konkrete Ausführungsform der Hohlraumresonatoren ist jedoch nicht angegeben. Üblicherweise bestehen diese Hohiraumresonatoren aus Hohlprofilen mit rundem oder insbesondere rechteckigem Querschnitt. Die Hohlprofile weisen unterschiedliche Längen auf und werden gemäß Fig. 3 der Länge nach geordnet zu einem kastenartigen Aufsatz zusammengefügt. Hierbei ist entweder jedes einzelne Hohlprofil mit einem eigenen Boden versehen oder die Hohlprofile weisen ein gemeinsames Bodenblech auf, auf das sie aufgesetzt werden.

Nachteil dieser Ausführungsform von DE 195 09 678 Anspruch 3 ist jedoch, dass die Herstellung des Aufsatzes zeitaufwendig und kostenintensiv ist, da der Aufsatz aus vielen unterschiedlichen Einzelstücken zusammengefügt werden muss.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung einen Aufsatz auf eine Schallschutzwand in der Form eines Resonators nach DE 195 09 678 bereitzustellen, der einfach an bauliche und akustische Anforderungen angepasst sowie kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß besteht der Aufsatz aus einem wabenförmigen Flächen- verbund aus ineinander gesteckten Einzelblechen. Die vertikal angeordneten Hohlräume sind insbesondere in Zylinderform in Kassetten mit insbesondere trapezförmigen und gleichbleibenden Querschnittsprofil angeordnet. Die unterschiedliche Höhe der Hohlräume ist auf die Verteilung des erwarteten zu dämmenden Schallspektrums abgestimmt. Die Unterteilung der Querschnitts- flächen erfolgt in Längsrichtung vorteilhaft in 15 bis 20 Streifensegmente, wobei insbesondere mit 18 Segmenten eine sehr gute Schalldämmung erzielt wurde.

Für ein Resonatorelement kann die Breite (Bauteillänge parallel zur Schallschutzwand) bis zu 50 % größer sein als die Länge (Bauteillänge quer zur Schallschutzwand), wobei ein Optimum mit einem Länge zu Breite Verhältnis von 4 : 5 gefunden wurde.

Nach Anspruch 5 werden die Schlitze erfindungsgemäß kurvenförmig bei vergrößerter Schlitzbreite (geringfügig größer als die Materialstärke) ausgeschnitten. Dies verhindert, dass sich bei zu großen Schlitzenbreiten die gesteckten Bleche biegen, neigen und klappern. Die ineinander gesteckten Bleche bilden somit ein enges Netz von rechteckigen Hohlräumen und stützen sich nach Montage an mindestens 4 Punkten in der Idealposition, ohne dass die beim flächigen Kontakt erzeugten Reib-und Klemmkräfte auftreten. Bei vertikaler Ausrichtung der Bleche sind drei punktförmige Kontakte zur Fixierung ausreichend, während weitere punktförmige Kontakte die Ausrichtung durch Haftung stabilisieren.

Da sich die Bleche gegenseitig an Punktauflagen in der Idealposition stützen erhält die Wabenstruktur aus gesteckten Blechen eine sehr hohe Präzision bezüglich Ausrichtung und Wabengröße und bildet auch bei Witterungs- einflüssen insbesondere Sturm einen festen Verbund.

Mit diesem Verfahren von kurvenförmigen Schnitten in insbesondere doppelter Breite des zu steckenden Materials werden die genannten negativen Begleiterscheinungen, wie Verklemmen, Verbiegen und Verkanten bei zu engen Schlitzen und Klappern, Neigen und Schwingen bei zu weiten Schlitzen jeweils vermieden.

Diese Verfahrensweise zur Herstellung von wellenförmig verlaufenden Schlitzen führt vorteilhaft zu einer hohen Montagefreundlichkeit sowie zu einer störungsfreien Montage des Resonators, das störendes Verklemmen und Verkanten während des Zusammensteckens wird minimiert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Zeichnung mit 4 Figuren erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 modellhaft einen Aufsatz für eine Schallschutzwand, der aus ineinander gesteckten Blechen besteht, Fig. 2 schematisch einen U-förmigen Rahmen mit zwei tragenden Stegen zur Aufnahme der einzelnen Bleche des Aufsatzes, Fig. 3 schematisch parallel zur Wand verlaufende Bleche, wobei die Breite des ersten und letzten Bleches eingezeichnet sind und die übrigen in Stufen abnehmen, das untere Ende ist abgekantet, Fig. 4 schematisch geschlitzte quer zur Wand verlaufende Bleche, die als Teiler auf die längs laufenden Bleche aufgesteckt werden, Fig. 5 schematisch einen Schlitz im sinusförmigen Verlauf mit 4 Druckpunkten und senkrecht dazu eingesteckten Blech.

In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel besteht nach Fig. 1 der Aufsatz aus einem U-förmigen Rahmen 2 nach Fig. 2 mit zwei tragenden Stegen, in die parallel zur Schallschutzwand verlaufende Bleche 3 von oben eingesteckt werden. Hierbei wird vorteilhaft das Blech mit der größten Länge an der Schallschutzwand sowie mit zunehmendem Abstand von der Schallschutz- wand die folgenden Bleche mit geringerer Länge angebracht.

Die parallel zur Schallschutzwand verlaufende Bleche 3 sind nach Fig. 3 an ihrem unteren Ende mit einem Abkantwinkel 6 abgekantet, so dass eine Bodenplatte 1 als unterer Abschluss des Resonators entsteht. Insbesondere weist die Bodenplatte 1 Löcher bzw. Schlitzen auf, um eine Entwässerung zu gewährleisten.

Somit entfallen Montagearbeiten zur Befestigung einer eigenständigen Bodenplatte. Die Bodenplatte wird hierbei durch Abkanten aus einem überlangen Seitenblech 3 hergestellt, das parallel zur Wand verläuft. Der Abkantwinkel variiert von 90"bis 90'+ alpha, wobei alpha je nach Anzahl der Resonanzelemente im erforderlichen Trapezquerschnitt eingestellt wird, so dass ein nach unten abgeschlossener Resonator entsteht.

Daraufhin werden senkrecht zur Schallschutzwand verlaufende trapezförmige Bleche 7 nach Fig. 4 in die parallel zur Schallschutzwand verlaufenden Bleche 3 von oben eingesteckt. Hierzu sind sowohl die senkrecht zur Schallschutzwand verlaufenden trapezförmigen Bleche 7 als auch die die parallel zur Schallschutzwand verlaufenden Bleche 3 an den entsprechenden Stellen geschlitzt, wobei die die senkrecht zur Schallschutzwand verlaufenden trapezförmigen Bleche 7 von unten und die parallel zur Schallschutzwand verlaufenden Bleche 3 von oben insbesondere bis zur Hälfte der Blechbreite geschlitzt sind. Grundsätzlich ist auch eine andere Verteilung von Schlitzlängen möglich, jedoch ist darauf zu achten, dass die Summe beider Schlitzlängen der Blechbreite am Ort der Steckverbindung entspricht. Um Fertigungsfehler zu vermeiden wird die gleichmäßige Verteilung der Schlitzbreiten auf zwei verschiedene Bleche bevorzugt. Somit entsteht ein Verbund aus über Kreuz gesteckten Blechen.

Für die Montage der zu steckenden Bleche kommt der Schlitzbreite höchste Bedeutung zu. Die Schlitzbreite entspricht der Blechdicke zuzüglich einem Zuschlag delta, um Verkanten und Verklemmen zu verhindern. Bei einer Schlitzbreite, die exakt der Blechbreite entspricht, delta = 0, kommt es auf Grund von Materialtoleranzen zu Verklemmungen in einem Schlitz oder durch Verspannungen zwischen zwei benachbarten Schlitzen, so dass die Blechkanten aufeinander schleifen und beim Ineinanderstecken so hohen Druck auf die obere Kante ausüben, dass die obere Blechkante eingedrückt und damit das Wabensystem während der Montage beschädigt wird. Abhilfe schaffen Überbreiten der Schlitze durch einen Zuschlag delta > 0. Diese Überbreite hat wiederum Nachteile, da die jeweils über Kreuz gesteckten Bleche keine Haftung mehr zueinander haben und der ganze Verbund im gesteckten Zustand mechanisch instabil wird. Die Bleche können sich gegeneinander bewegen und klappern und dadurch auch die akustische Funktion mindern.

Fig. 5 zeigt das Schneideprinzip der Schlitze mit Hilfe eines Lasers. Die Kurvenbahnen werden in Abhängigkeit von der Länge des Schlitzes so berechnet, dass der Kurvenzug mindestens 1 Sinuswellenlänge bei sehr kurzen Schlitzen, üblicherweise 2 volle Sinuswellenlängen abfährt. Bei langen Schlitzen kann man auch zusätzliche Wellenzüge abfahren. Die Position des Schneidewerkzeuges wird am Ausgangspunkt der ersten Schnittlinie um das 1,5-fache der Blechdicke verschoben und dann der Kurvenverlauf parallel zur ersten Schnittlinie des Schlitzes abgefahren.

Vorteil dieser Schlitzbearbeitungsweise ist, dass zur Montage ausreichend Platz in den Schlitzen vorhanden ist, um die einzelnen Bleche zu stecken und nach der Montage alle Bleche durch punktförmige Kontakte passgenau ausgerichtet sind, wobei die genannten Montagenachteile wie Klemmen, Schleifen Verkratzen und Verbiegen oder Klappern und Wackeln vermieden werden.

Wird stattdessen die zweite Schnittkurve gegenüber der ersten Schnittkurve um eine halbe Phase verschobenen entstehen kreisartige Schnitte, die in ihrer Form auf einer Schnur aufgereihten Kugeln ähneln. Hierbei liegen sich die Druckpunkte beider Seiten direkt gegenüber, so dass teilweise wieder Reib- und Kratzeffekte verursacht werden.

Wird anstatt des sinusförmigen Verlaufes ein sägezahnförmiger Verlauf verwendet, entstehen wiederum unerwünschte nahezu punktförmige Kontaktedie scharfkantig sind und die die Metalloberfläche beim Stecken verkratzen können. Kratzer müssen jedoch vermieden werden, da diese eine Materialschwächung herbeiführen und somit beschleunigte Alterungsprozesse, insbesondere Korrosion, hervorrufen.

Die anfangs beschriebene Methode der sinusförmigen Schlitze führt zu besten Montageergebnissen. Abweichend von den sinusförmigen Schnittkurven sind auch noch Abwandlungen der beschriebenen Schnittkurven möglich.

Die gewellte Schneidetechnik zur Minderung von Reibung und Verkanten kann vorzugsweise bei längeren Steckverbindungen angewendet werden, deren Schnitte größer als insbesondere 30 mm sind. Dabei werden die Druckstellen so gestaltet, dass die Bleche an den Druckstellen exakt in die Schlitze passen ohne Überbreiten im Materialausschnitt.

Bezugszeichenliste 1 Bodenplatte 2 U-förmiger Rahmen mit zwei tragenden Stegen 3 parallel zur Schallschutzwand verlaufendes Blech 4 Schlitz in Blech 3 zur Aufnahme der tragenden Stege 2 5 Abkantung von Blech 3 6 Abkantwinkel 7 senkrecht zur Schallschutzwand verlaufendes trapezförmiges Blech 8 Blech mit Schlitz 9 9 Schlitz mit wellenförmigem Verlauf 10 eingestecktes Blech 11 maximale Breite des Schlitzes 9 12 effektive Breite des Schlitzes 9 13 Druckpunkt