Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption von Körper-, Hydro- und/oder Luftschall an einem in Schwingungen versetzbaren Körper.

Ein großes Problem bei der Konstruktion von Maschinengehäusen und ähnlichen, zur Lagerung rotierender Bauteile dienender Gehäuse, die einer hohen Temperatur, insbesondere von mehr als 5O ⁰ C ausgesetzt sind, besteht in der Dämpfung von Körperschall, der von den eine Kraft- und Geschwindigkeitsanregung übertragenden Bauteilen ausgeht, sich auf das Gehäuse überträgt und zu einer starken Schallabstrahlung sowohl in Luft als auch in Flüssigkeiten führt. Da der beispielsweise von einer Welle über deren Lagerung auf das Gehäuse übertragene Körperschall mit üblichen Maßnahmen kaum in den Griff zu bekommen ist, werden häufig sehr aufwendige Konstruktionen zur Absorption oder auch zur Dämmung der Schallentwicklung eingesetzt.

Auch durch Flüssigkeits- oder Gasströme kann es an den Wandungen von Behältern, Maschinen oder dergleichen zur Entstehung von lauten Geräuschen kommen, die häufig nur sehr schwer zu dämmen oder zu absorbieren sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Absorption von Körper-, Hydro- und Luftschall zu schaffen, welche mit möglichst einfachen Mitteln eine effektive Absorption des Körperschalls ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch eine Schallbeaufschlagung oder eine Kraft- oder Geschwindigkeitsanregung eines Körpers entstehen Biegewellen, die den Körper, wenn auch nur in sehr geringem Maße, verformen und damit zu der Schallabstrahlung durch den Körper führen. Das erfindungsgemäße Gewebe mit den Kettdrähten und den Schussdrähten sowie den dazwischen gebildeten Poren und insbesondere den Reibstellen, an denen sich eine Reibung innerhalb des Gewebes einstellt, erzeugt, zusammen mit der sich durch die Anbringung des Gewebes an dem Körper ergebenden Reibung zwischen dem Gewebe und dem Körper, eine hohe Dämpfung dieses Körperschalls. Des weiteren ergibt sich an der Oberfläche des erfindungsgemäß vorgesehenen Gewebes ein sogenannter akustischer Kurzschluss, bei dem die durch die Schwingungen angeregten Druckwellen innerhalb und an der Oberfläche des Gewebes ausgeglichen werden.

Der für die Dämpfung mitverantwortliche Verlustfaktor in dem Gewebe entsteht durch Reibung an den Berührungsstellen der Drähte. Bei einer Biegung des Gewebes entstehen Schub- und Dehnkräfte. Schwingungen im Gewebe werden durch Reibung in Wärme umgewandelt.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen in deren geringer Dicke, der hohen spezifischen Masse und der hohen Temperaturbeständigkeit .

In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gewebe mittels einer Adhäsionsschicht an dem Körper angebracht ist. Durch eine solche Adhäsionsschicht wird ein hoher Verlustfaktor für den durch die Schwingungen des Körpers erzeugten Körperschall erzielt, was zu einer weiteren Dämpfung führt .

Eine sehr gute schalldämmende Wirkung wird erzielt, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Adhäsionsschicht ein Klebemittel ist. Ein derartiges Klebemittel kann insbesondere in flüssiger bzw. pastöser Form vorliegen und sehr einfach auf die Oberfläche der Wandung des Körpers oder auch auf das Gewebe aufgebracht werden, so dass das Gewebe auf sehr einfache Art und Weise an dem Körper angebracht werden kann.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Adhäsionsschicht eine mit einer Klebeschicht versehene Kunststofffolie ist. Dies stellt insbesondere bei sehr glatten und ebenen Oberflächen eine weitere Vereinfachung hinsichtlich der Anbringung des Gewebes an dem Körper dar.

Des weiteren kann vorgesehen sein, dass die Adhäsionsschicht auf Silikonbasis hergestellt ist. Es hat sich gezeigt, dass derartige, auf Silikonbasis hergestellte Adhäsionsschichten einen besonders hohen Verlustfaktor erzeugen.

Alternativ zu der Verbindung des Gewebes mit dem Körper mittels der Adhäsionsschicht kann das Gewebe mittels Verschweißen, Ver- schrauben, Vernieten oder Verpressen an dem Körper angebracht sein.

Eine zusätzliche Versteifung und ein höherer Verlustfaktor ergibt sich, wenn an der von dem Körper abgewandten Seite des Gewebes ein eine glatte Oberfläche aufweisendes Blech angebracht ist. -A -

Dabei kann vorgesehen sein, dass das eine glatte Oberfläche aufweisende Blech mittels einer Adhäsionsschicht an dem Gewebe angebracht ist. Eine derartige Adhäsionsschicht erhöht den durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugten Verlustfaktor.

Um auf andere Art und Weise oder auch zusätzlich zu den vorgenannten Weiterbildungen eine geringere Schallabstrahlung bzw. Körperschalldämpfung zu erreichen, kann des weiteren vorgesehen sein, dass mehrere Lagen des Gewebes vorgesehen sind.

Um auch dabei einen noch höheren Verlustfaktor innerhalb der Vorrichtung zu erzielen, ist es des weiteren vorteilhaft, wenn die einzelnen Lagen des Gewebes mittels jeweiliger Adhäsionsschichten miteinander verbunden sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Materialschichten vorgesehen sein, wobei der E-Modul der Materialschichten zunimmt, je weiter die Materialschicht von der Wandung des Körpers entfernt ist. Durch eine solche Erhöhung des E-Moduls der von dem Körper weiter entfernten Materialschichten ergibt sich eine weiter verbesserte Dämpfung.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn der Körper als ein Gehäuse ausgebildet ist, insbesondere als ein Gehäuse, in dem eine Welle drehbar gelagert ist.

Alternativ dazu ist auch eine Anwendung denkbar, in welcher der Körper als ein in einer Flüssigkeit oder in einem Gasstrom angeordnetes Gebilde, insbesondere als Platte, ausgebildet ist, da der oben beschriebene Effekt hinsichtlich der Absorption des Körperschalls auch in Flüssigkeiten oder Gasen stattfindet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absorption von Körperschall an einem Gehäuse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gewebe der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus Fig. 2;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 8 einen Schnitt durch das Gewebe der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung zur Verdeutlichung des in dem Gewebe ablaufenden akustischen Kurzschluss- Prozesses; Fig. 10 eine weitere vergrößerte Darstellung zur Verdeutlichung des in dem Gewebe ablaufenden Reibungs-Prozesses;

Fig. 11 eine weitere vergrößerte Darstellung zur Verdeutlichung des in dem Gewebe ablaufenden akustischen Kurzschluss- Prozesses;

Fig. 12 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absorption von Körperschall mit einer in einer Flüssigkeit angeordneten Platte; und

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absorption von Körperschall mit einer in einem Gasstrom angeordneten Platte.

Fig. 1 zeigt auf sehr schematische Art und Weise einen Teil eines einen Körper 1 bildenden Gehäuses 1, in dem eine Welle 2 drehbar gelagert ist. Zur Lagerung der Welle 2 dienen jeweilige Lager 3, die in an sich bekannter Weise ausgebildet sein können und im vorliegenden Fall in jeweiligen Außenwandungen 4 des Gehäuses 1 untergebracht sind. Die beiden Außenwandungen 4, in denen sich die Lager 3 befinden, sind mit einer weiteren Außenwandung 5 miteinander verbunden. Der dargestellte Aufbau des Gehäuses 1 ist jedoch als rein beispielhaft anzusehen und es wäre selbstverständlich auch möglich, die Lager 3 auf andere Art und Weise in dem Gehäuse 1 zu lagern. Bei dem Gehäuse 1 handelt es sich vorzugsweise um ein gegossenes Gehäuse, insbesondere um ein Getriebegehäuse. Allerdings kann es sich bei dem Gehäuse 1 auch um eine geschweißte, geschraubte oder auf anderer Art und Weise verbundene Konstruktion handeln. Durch Schwingungen der Welle 2, die sich über die Lager 3 auf die Wandungen 4 und 5 des Gehäuses 1 übertragen, entsteht an dem Gehäuse 1 Körperschall in Form von Biegewellen, der je nach Frequenz und Amplitude der Schwingung stark Luftschall abstrahlt. Zur Absorption des Körperschalls dient eine Vorrichtung 6, die in ihrer einfachsten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ein Gewebe 7 aufweist, welches mittels einer Adhäsionsschicht 8 im vorliegenden Fall an der Wandung 5 des Gehäuses 1 angebracht ist.

Die Adhäsionsschicht 8 kann ein Klebemittel, also insbesondere ein flüssiges oder viskoses Klebemittel oder auch eine Klebefolie, also eine mit einer Klebeschicht versehene Kunststofffolie, oder eine spezielle Dämpfungsfolie mit einer Klebe- beschichtung sein und ist vorzugsweise auf Silikonbasis hergestellt .

Alternativ zu der Verwendung der Adhäsionsschicht 8 kann das Gewebe 7 auch mittels Verschweißen (insbesondere Punktschweißen) , Verschrauben, Vernieten oder Verpressen an dem Gehäuse 1 angebracht sein.

In jedem Fall ist das Gewebe 7 derart an dem Gehäuse 1 angebracht, dass bei einer Schallbeaufschlagung des Gehäuses 1 eine Reibung innerhalb des Gewebes 7 sowie zwischen dem Gewebe 7 und dem Gehäuse 1 stattfindet.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Gewebes 7 dargestellt. Dieses weist Kettdrähte 9 und im Wesentlichen senkrecht zu den Kettdrähten 9 verlaufende Schussdrähte 10 auf. Des weiteren weist das Gewebe 7 eine Vielzahl von Poren IIa, die sich zwischen den Kettdrähten 9 und den Schussdrähten 10 befinden, sowie Reibflächen bzw. Reibstellen IIb auf, die sich an den Berührpunkten der Kettdrähte 9 mit den Schussdrähten 10 ergeben. Die Poren IIa und die Reibstellen IIb sind in der Darstellung gemäß Fig. 3 besser zu erkennen. Durch die Reibung an den Reibstellen IIb zwischen den Kettdrähten 9 und den Schussdrähten 10 ergibt sich eine die Dämpfung des Schalls verursachende Reibung.

Im Vergleich zu der Verwendung einer Stahlplatte als Schalldämpfungselement weist das Gewebe 7 bzw. die gesamte Vorrichtung 6 einen je nach Auslegung derselben 50 bis zu mehr als lOOfachen Verlustfaktor auf, wobei ein höherer Verlustfaktor zu einem geringeren Schallpegel führt.

Das Gewebe 7 wird vorzugsweise durch ein an sich bekanntes Webverfahren hergestellt, indem die Kettdrähte 9 und die Schussdrähte 10 miteinander verwebt werden. Hierzu können die verschiedensten Webverfahren eingesetzt werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, das Gewebe 7 galvanisch zu behandeln.

Das in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellte Gewebe 7 wurde nach dem Weben gewalzt, was zu einer erheblichen Verringerung der Dicke desselben führt. Alternativ zu dem Walzen ist es auch möglich, die Dicke des Gewebes 7 in einem Gesenk durch Aufbringen einer Presskraft zu verringern. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Poren IIa zwischen den Kettdrähten 9 und den Schussdrähten 10 von sehr kleinem Querschnitt, wobei im vorliegenden Fall eine Porosität des Gewebes von 5 - 25 % erzielt wird. Mit der Porosität des Gewebes 7 lässt sich der Dämpfungsfaktor der Vorrichtung 6 in einem gewissen Rahmen einstellen.

In Fig. 4 ist zu erkennen, dass durch das Walzen die Schussdrähte 10 in die Kettdrähte 9 eindringen, wodurch sich eine Verformung der Kettdrähte 9 und der Schussdrähte 10 ergibt. Andererseits führt dies auch zu einer erheblich erhöhten Reibung der Kettdrähte 9 mit den Schussdrähten 10 sowie zu einer erhöhten Steifigkeit des Gewebes 7.

In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 6 zur Absorption von Körperschall an dem Gehäuse 1 dargestellt. Dabei ist wiederum das Gewebe 7 mittels einer Adhäsionsschicht 8 an der Wandung 5 des Gehäuses 1 angebracht. Zusätzlich ist an der von dem Gehäuse 1 abgewandten Seite des Gewebes 7 ein eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweisendes Blech 12 angebracht, welches zu einer Versteifung der Vorrichtung 6 und zu einer verbesserten Absorption des Körperschalls beiträgt. Das beispielsweise aus Stahl, Edelstahl, Aluminium, Blei, Kunststoff oder Keramik bestehende Blech 12 ist mittels einer weiteren Adhäsionsschicht 13 mit dem Gewebe 7 verbunden oder zu einem Sandwich mit einer der Außenwandungen 4, 5 des Gehäuses 1 mechanisch verbunden.

Bei der in Fig. 6 dargestellten, dritten Ausführungsform der Vorrichtung 6 ist ebenfalls das mit der Adhäsionsschicht 13 mit dem Gewebe 7 verbundene Blech 12 vorgesehen. Zusätzlich befindet sich an der dem Gewebe 7 abgewandten Seite des Blechs 12 ein weiteres Gewebe 14, welches strukturiert, z.B. gewellt, ist und mittels einer weiteren Adhäsionsschicht 15 an dem Blech 12 angebracht oder mechanisch gefügt ist.

Des weiteren können alternativ oder zusätzlich zu dem Blech 12 auch mehrere andere oder zusätzliche Materialschichten vorgesehen sein, wobei vorzugsweise der E-Modul der Materialschichten zunimmt, je weiter die einzelne Materialschicht von der Wandung 4 bzw. 5 des Gehäuses 1 entfernt ist. Vorzugsweise besteht das Gehäuse 1 aus Aluminium und das Gewebe 7 besteht aus Stahl. Auf der dem Gehäuse 1 abgewandten Seite des Gewebes 7 kann auch eine aus Keramik bestehende Platte angeordnet sein, um eine entspre- -lo¬

chende, von dem Gehäuse 1 weg steigende, E-Modul aufweisende Anordnung zu erreichen.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 6, bei der mehrere Lagen des Gewebes 7 vorgesehen sind, die mittels jeweiliger Adhäsionsschichten 8 miteinander verbunden sind. Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist das der Wandung 5 des Gehäuses 1 nächstliegende Gewebe 7 ebenfalls mittels der Adhäsionsschicht 8 an dem Gehäuse 1 angebracht. Durch eine derartige Anzahl der Lagen des Gewebes 7 wird die oben beschriebene Wirkung der Dämpfung der Vorrichtung 6 verbessert. Je nach zur Verfügung stehendem Raum kann im Prinzip eine beliebige Anzahl an Materiallagen vorgesehen sein. Es können also auch erheblich mehr Lagen des Gewebes 7 vorgesehen sein als in den Figuren dargestellt.

Zusätzlich ist bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 6 das äußerste, also von dem Gehäuse 1 am weitesten beabstandete Gewebe 16 mit mehreren, wenigstens annähernd senkrecht zur Oberfläche desselben gerichteten Noppen 17 versehen. Statt der Noppen 17 können auch Wellen vorgesehen sein. Das Gewebe 16 ist mittels einer weiteren Adhäsionsschicht 18 mit dem darunterliegenden Gewebe 7 verbunden bzw. an demselben angebracht. Auch hier sind alternativ auch die bereits oben beschriebenen Möglichkeiten des mechanischen Fügens des Gewebes 7 mit den restlichen Geweben 14 und/oder 16 wie Verschweißen, Ver- schrauben, Vernieten usw. denkbar.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte eines oder mehrere der Gewebe 7, 14 und/oder 16 auch gelocht, perforiert und/oder profiliert sein. Die Gewebe 7, 14 und/oder 16 können aus Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kunststoff, Keramik oder einer Kupferlegierung bestehen, wobei von dem Begriff Kunststoff alle nicht natürlich vorkommenden Materialien umfasst sein sollen. Prinzipiell ist auch die Verwendung von Baumwolle, Seide, Leinen oder anderen Naturfasern für die Gewebe 7, 14 und/oder 16 möglich. In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Kettdrähte 9 und/oder die Schussdrähte 10 auch mehrere Einzeldrähte aufweisen, um eine höhere Reibung zu erzielen.

In den Figuren 8 und 9 ist ein Schnitt durch das Gewebe 7 dargestellt, in dem lediglich die Schussdrähte 10 dargestellt sind. Insbesondere in Fig. 9 ist zu erkennen, dass sowohl von den Schussdrähten 10 der unteren als auch der oberen Reihe jeweilige Überdruckwellen ausgeht, die sich mit den Unterdruckwellen der Reihe der darunterliegenden Schussdrähte 10 aufhebt, wodurch ein akustischer Kurzschluss in dem Gewebe 7 entsteht. Die Über- und Unterdruckwellen entstehen durch das Hin- und Herschwingen der Drähte 9 und 10, verursacht durch die Biegeschwingungen der Gehäusewandung .

In Fig. 10, welche die Wandung 5 des Gehäuses 1 in stark vergrößertem Maßstab mit einer entsprechend starken Vergrößerung der Schwingungen der Wandung 5 zeigt, ist zu erkennen, dass von der Wandung 5 eine Unterdruckwelle und eine Überdruckwelle ausgeht.

Fig. 11 zeigt eine weitere Darstellungen zur Verdeutlichung der in dem Gewebe bei der Absorption des Körperschalls ablaufenden Prozesse. Auch daraus ist zu erkennen, dass zwischen den einzelnen Schussdrähten 10 verlaufende Druckwellen sich gegenseitig ausgleichen.

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 6 zur Absorption von Hydroschall und Körperschall. Hierbei ist eine Ölpumpe 19 vorgesehen, die stellvertretend für hydraulisch arbeitende Komponenten steht und in der ein Flüssigkeitsstrom, insbesondere ein Ölstrom, gefördert wird. Mit der Pumpe 19 ist eine Ölwanne 20 verbunden, in der sich ein Teil des von der Pumpe 19 geförderten Öls befindet. Im vorliegenden Fall ist hierzu die Pumpe 19 mittels einer Leitung 21 mit der Ölwanne verbunden.

Da durch die von Pumpenrädern 22 erzeugten Druckschwankungen das sich in der Ölwanne 20 befindliche Öl zu Schwingungen angeregt wird, welche auf die Ölwanne 20 oder das Gehäuse der Pumpe 19 übertragen werden können, befindet sich innerhalb der Ölwanne 20 die Vorrichtung 6, die als Körper 1 ein im vorliegenden Fall als Platte 23 ausgebildetes Gebilde aufweist, an der das Gewebe 7 angebracht ist.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung 6 ist dabei die folgende: Die in dem Öl herrschenden Druckschwankungen regen die Platte 23 zu Schwingungen an und auf ähnliche bzw. identische Art und Weise wie oben beschrieben wird durch die zwischen dem Gewebe 7 und der Platte 23 stattfindende Reibung sowie durch die innere Reibung des Gewebes 7 gedämpft, so dass sich eine erhebliche Absorption des ansonsten durch die Ölwanne 20 und/oder die Pumpe 19 abgestrahlten Schalls ergibt.

Die Vorrichtung 6 ist somit auch in Flüssigkeits- und Luftströmen sehr vorteilhaft einsetzbar. Sämtliche der oben beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 6 können auch bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform derselben eingesetzt werden, wenn nicht offensichtliche Gründe dagegensprechen.

In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 6 dargestellt. Hierbei ist eine Leitung 24 vorgesehen, in der eine schallabstrahlende Quelle 25 angeordnet ist. In der Leitung 24 kann ein Gasstrom, wie z. B. ein Luftstrom, vorliegen oder es kann sich auch lediglich um einen Behälter handeln, in dem ein Gas untergebracht ist. Die Leitung 24 steht also stellvertretend für pneumatisch arbeitende Komponenten.

In der Leitung 24 befindet sich eine Vorrichtung 6, die in ähnlicher Weise wie die unter Bezugnahme auf Fig. 12 beschriebene Vorrichtung 6 die Platte 23 und das an der Platte 23 angebrachte Gewebe 7 aufweist. Auch hier ergibt sich eine Dämpfung des auf die Vorrichtung 6 auftreffenden Schalls, so dass eine erhebliche Verringerung des von der Leitung 24 abgestrahlten Körperschalls zu erwarten ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind sämtliche oben beschriebenen Weiterbildungen der Vorrichtung 6 denkbar, wenn diese nicht aus offensichtlichen Gründen ausgeschlossen sind.