201817. lajstromszámú szabadalom • Térbeli hangelnyelő elem
HU 201817 B A találmány tárgya térbeli hangelnyelő elem, amely hangelnyelő betétet és borítást tartalmaz. Az eddig ismert hangelnyelő anyagok a nagy porozitású, nagy áramlási ellenállású műanyag szivacsok és szálas szerkezetű anyagok, mint az üveg-, ásvány- és salakgyapot vágható táblák vagy laza paplan formájában. Különleges körülmények, például nagy hőmérséklet, a felület mentén nagy levegősebesség között használhatók fémszálakból (például alumíniumból) készített paplanok vagy erősen porózus, levegőáteresztő kerámia is. Ezeken kívül növényi vagy állati eredetű szálas anyagokból készült vattaszerű borítás is alkalmazható (Dr. Szentmártony - Dr. Kurutz: A műszaki akusztika alapjai /1982/; Dr. Szentmártony Tibor: Zajtalanítás /1967/; Dr. Tóth Lajosné - Vajda Zoltánná - Vass Imre: Zajelhárítás az iparban és a mezőgazdaságban /1980/). Az ismert anyagok elsősorban közép- és magas frekvenciás hangokat nyelnek el. A szakirodalom tanúsága szerint kis frekvenciák esetén igen nehéz porózus anyagokkal nagy hangelnyelési tényezőket biztosítani, ezért ilyen esetekben megfelelően kialakított Helmholtz rezonátorokkal érhető el eredmény. Ennek az a magyarázata, hogy mivel a hullámhossz fordítva arányos a frekvenciával, a hangelnyelő réteg vastagságát az elnyelni kívánt legkisebb frekvencia határozza meg, ami azt jelenti, hogy 250 Hz-nél is hatásos falborítás esetében legalább 300 mm vastag réteget kell alkalmazni, vagy ha a réteg vékonyabb, például 100 mm vastag, akkor azt úgy kell elhelyezni, hogy a maximális részecskesebesség helyének az X/4-nek a környezetében legyen, a réteg és a merev fal között légrést hagyva (Dr. Szentmártony - Dr. Kurutz: A műszaki akusztika alapjai /1982/). Porózus anyagok esetén az elnyelési fok nagyságát az anyag porozitása, áramlási ellenállása és strukturális tényezője határozza meg, a frekvencia jelleggörbét pedig az anyag vastagsága, a burkoló anyag jellemzői (például perforáció, fóliavastagság), valamint a légrés vastagsága befolyásolja (Dr. Tóth Lajosné - vajda Zoltánná - Vass Imre: Zajelhárítás az iparban és a mezőgazdaságban /1980/; L.L. Beranek: Zajcsökkentés /1967/). Az ismert porózus anyagok hátránya, hogy ezekkel alacsony frekvenciákon csak nagyon vastag rétegben, vagy légrést alkalmazva lehet hatásos elnyelést elérni. A nagy hangelnyelési tényezőhöz két feltételnek kell érvényesülnie: egyrészt a hanghullámoknak be kell hatolniuk az anyagba, másrészt a hanghullámoknak be kell hatolniuk az anyagba, másrészt abban haladva hővé kell alakulniok. Az első feltétel akkor teljesül, ha a felület kellően nyitott, a nyílások közötti felületelemek kicsik, és lehetőleg nem merevek, nem verik vissza a beeső hullámokat. Ezt a viszonylag nagy porozitás biztosítja: adott térfogatú anyagban a levegővel telt pórusok, csatornák térfogatának aránya a teljes térfogathoz képest 75% felett kell lennie. A találmány alapja az a felismerés, hogy a filtergyártási selejtben is meg vannak a nagy hangelnye1 lési tényezőjű anyagokra jellemző tulajdonságok. A dohánytechnológiában a filtergyártás alapanyaga a cellulóz-acetát igen finom, szálas anyag. A vastagságát denierben szokásos megadni (1 denier = 9 km hosszú elemi szál grammokban kifejezett súlya). A füstszűrés hatékonysága annál kedvezőbb, minél vékonyabb elemi szíjakból készül a füstszűrő, azaz a filter. A cellulóz-acetát a füstszűrő alapanyagok között a legvékonyabb 2,5-5,0 denier vastagságú. A filtergyártás során keletkezett sejet igen kis térfogatsúlyú, nagy levegőtartalmú anyag, tehát nagy a porozitása. Ebből az értékes finom anyagból a selejt éves mennyisége átlagosan 30 tonna, ami kb. évente 3 millió forint, ami jelenleg a szeméttelepre kerül. A találmány feladata, hogy a filtergyártás során keletkezett selejt hasznosításával olyan, a hangelnyelő anyagot és borítást egybefoglaló, hangelnyelő elemeket hozzon létre, amely az elnyelést széles sávban biztosítja és olcsón és egyszerűen állítható elő. Ezt a feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a betétből és borításból álló hangelnyelő elemnél a hangelnyelő betét a filtergyártásból származó cellulóz-acetát alapanyagú fÜterselejtből kialakított, legfeljebb 50, előnyösen 35- 45kg/m3 testsűrűségű, legalább 70%, előnyösen 70-80% porozitású lap vagy paplan, amely por és nedvesség ellen védő réteggel van burkolva és hordozóvázra van erősítve. Előnyösen a hangelnyelő betét a filtergyártásból származó cellulóz-acetát alapanyagú filterselejtből kártolással fellazított és bundázógéppel egyenletessé tett paplan, amely fóliával van légmentesen burkolva és a lap vagy paplan több rétegből van felépítve. Célszerűen a hordozóváz legalább 30% perforációjú lemez, amely előnyösen alumíniumból vagy acélból van kialakítva. A hatásosabb hangelnyelés biztosítása érdekében a hangelnyelő anyag mindenkor az elem hatásos felületével ellentétes oldalon van a fóliához rögzítve. A találmány szerinti hangelnyelő elem legfőbb előnye, hogy a hulladék alapanyagból olyan elemet hoz létre, amely széles sávban hatásos elnyelést biztosít. További előnye, hogy könnyen szerelhető, tisztítható, a hangelnyelő elemekben a hangelnyelő betét esetleges sérülésekor a betét cserélhető, nem igényel különösebb karbantartást. Igen fontos tényező a találmány szerinti megoldásban az is, hogy a filtergyártási selejtet (cellulózacetát) feldolgozva megelőzzük környezetünk el nem bomló hulladékkal való további szennyezését. Az alábbi táblázat néhány ismert hangelnyelő anyag hangelnyelési fokát tartalmazza a frekvencia függvényében, összehasonlítva a cellulóz-acetát selejtből készített próbafal kétféle változatáról készült három mérés eredményével. A méréseket a Közlekedéstudományi Intézet Akusztikai Osztálya végezte: 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
