DE2559589A1 - Schalldaemmende isolierglaseinheit mit zwei zwischenraeumen - Google Patents

Description

Patentanmeldung

BFG Glassgroup
43, rue Caumartin
F - 75oo9 Paris

Schalldämmende Isolierglaseinheit mit zwei Zwischenräumen

(Ausscheidung aus P 25 4o 997.6-45)

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Isolierglaseinheit mit Innenscheibe, einer Zwischenscheibe, zwei Zwischenräumen, Außenscheibe und Abstandhaltern, wobei die Zwischenräume unter Normaldruck stehende Gasfüllung aufweisen. - Der Ausdruck Gasfüllung umfaßt auch Gasmischungen.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Isolierglaseinheiten (DT-OS 22 63 354) stehen die Gasfüllungen der Zwischenräume mitein-

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-grander über'Bohrungen od. dgl. in gasleitender Verbindung. Es wird also mit einer einheitlichen Gasfüllung gearbeitet. Im übrigen ist die Gasfüllung in den Zwischenräumen nach wärmedämmt echnisehen Gesichtspunkten so ausgewählt, daß ihre Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die von Luft. So hat man auch schon Gase eingesetzt, die schwerer sind als Luft. Auch solche, die leichter sind als Luft, mag man eingesetzt haben. Zwar haben wärmedämmende Isolierglaseinheiten stets auch eine Schalldämmung, diese hat man jedoch so in Kauf genommen, wie sie sich ergab. Sie ist nicht ohne weiteres befriedigend und nicht ohne weiteres besser als die einer Luftfüllung in den Zwischenräumen. Wie bei einer gattungsgemäßen Isolierglaseinheit die Schalldämmung verbessert werden kann, läßt sich aus den bekannten Maßnahmen "und den allgemeinen Kenntnissen um die Mechanismen.der Wärmedämmung nicht ableiten.

Bei (aus der Praxis) bekannten schalldämmenden Isolierglas— einheiten anderer Gatiring mit Innenscheibe, nur einem geschlossenen Zwischenraum, Außenscheibe und Abstandshaltern sowie Luftfüllung Im Zwischenraum erreicht man ein sogenanntes bewertetes Schalldämmaß R^ nach DIN 52 2Io von etwa 37 dB durch hinreichend großes Flächengewicht der Scheiben und hinreichend großen Zwischenraum. So gilt als günstig für die Schalldämmung z. B. eine Zwexscheibenisolierglaseinheit, deren Außenscheibe eine Dicke von 12 mm, deren Innenscheibe eine Dicke von 4 ram und deren Zwischenraum eine Dicke von wiederum 12 ms. aufweist. Der Vergrößerung des Flächengewichtes und der des Zwischenraumes sind jedoch Grenzen gesetzt» Die erste Maßnahme kann nur so lange sinnvoll angewandt werden, wie die gleichzeitige Zunahme der Biegesteifigkeit» über die sogenannte Spuranpassungsresonanz _f nicht den Gewinn wieder aufzehrt« Die

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zweite Maßnahme führt bei Isolierglaseinheiten zu einer Verminderung der Alterungsbeständigkeit und zu einer Vergrößerung der optischen Fehler. Ähnlich liegen die Dinge bei einer Isolierglaseinheit mit einer Zwischenscheibe und zwei Zwischenräumen. Man kommt bei Luftfüllung regelmäßig nicht über ein bewertetes Schalldämmaß von dB 39.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine allgemein gültige Lehre zum technischen Handeln anzugeben, die es erlaubt, eine gattungsgemäße Isolierglaseinheit so einzurichten, daß sie Schalldämmwerte von über R_Ta, = 39 dB aufweist.

In der Theorie der Schalldämmung kennt man die Ansätze von CREMER (Lothar Cremer "Die wissenschaftlichen Grundlagen der Raumakustik", Band III, Hirzel-Verlag Leipzig 1950, Wellentheoretische Raumakustik, Seite 204). Bei diesen ist vereinfachend angenommen, daß eine ebene Schallwelle der Kreisfrequenz w senkreicht auf eine unendlich ausgedehnte Wand trifft, die auf zwei biegeweichenSchalen mit den Flächengewichten m- und n^ im Abstand d, der klein gegen die Schallwellenlänge ist, mit einem gasförmigen Zwischenmedium von dem Kompressionsmodul K besteht und das umgebende Medium den Schallwellenwiderstand ζ hat. Bei Zahlenrechnungen wird hier K = P_Q χ c / c_v gesetzt (c = spezifische Wärme bei konstantem Druck, c = spezifische Wärme bei konstantem Volumen, P_Q = Normaldruck). Daraus ergibt sich für das Verhältnis der Schalldrücke P_e vor der Wand und P^ hinter der Wand die Gleichung

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fe 1 Γ _2

^Pd 2Kz M- ¹²J L ■ 1

2 Ί Γ

2 Kz - w zd (JTi₁ + m₂) + iw K(In₁ + m₂)

2 2

- d (w In₁ItI₂ - ζ ')

und daraus das Schalldämmaß R nach DIN 52210:

R = 20 log

oeändert

: 2O log ^ U J2z-w²z|im₁+m₂) Ί + v^²

Das gilt ohne weiteres für Isolierglaseinheiten. Die durch die Gleichung dargestellte Kurve zeigt für praktische Werte den Resonanzeinbruch, der auf der Scheibenresonanz des "Zweimassensystems "beruht. Der Ansatz von CREMER kann auf Wände erweitert werden, die aus η Schalen mit den Flächengewichten ra bis m bestehen und deren Zwischenräume mit den Dicken d^ bis d_n-i mit Gasen mit den Ko3spressions3^3dulen K, bis K _, gefüllt s±xiü* Angewandt auf eine gattungsgemäße Isolierglaseinheit mit Zwischen scheibe und zwei Zwischenräumen ergibt sich folglich

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— κ —

1 (ϊ ? ^dl^d

(2) R = 2ο log £1 \^

[^mi-

2 I 2

₊w m +nu+nu+z (^r¹ w"f · ^z m_o+ ^m₁ (nu+rn-,)

£. o iv.. J\₂ ^JX₁IS₀ / ^₁ X Δ ό

2) 1/2

. „ ^mi ^mo ^m-i I 1 2

Die Gleichung (2) führt auf die Gleichung (1) der Zweischeiben-Isolierglaseinheit, wenn m_ und d verschwinden.

Mit Hilfe der obigen Gleichungen kann das nach CREMER zu erwartende Schalldämmaß in Abhängigkeit von der Frequenz aufgezeichnet werden. Diese Kurve wird im folgenden kurz CREMER-Kurve genannt.

Die durch die angegebenen Gleichungen bestimmte CREMER-Kurve für die Schalldämmung erleichtert dem Theoretiker zwar das Verständnis der physikalischen Zusammenhänge, gibt dem Praktiker jedoch bisher keine brauchbare Hilfe für die Lösung der Aufgabe, bei einer gattungsgemäßen Isolierglaseinheit die Schalldämmung zu verbessern. Tatsächlich weichen nämlich die an einer vorgegebenen Isolierglaseinheit durchgeführten Messungen der Schalldämmung von der theoretischen CREMER-Kurve beachtlich ab, und zwar auch von Gasfüllung zu Gasfüllung und oft unverständlich. - Demgegenüber verwendet die Erfindung die CREMER-Kurve als ein Kriterium in der angestrebten allgemeinen Lehre zum technischen Handeln.

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Mit dieser Definition der CREMER-Kurve besteht die Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß die verschiedenen Zwischenräume gegeneinander abgeschlossen sind sowie eine unterschiedliche Gasfüllung aufweisen und daß die Gasfüllungen, ohne Rücksicht auf einen im Frequenzbereich von 100 bis 3.150 Herz sich einstellenden Resonanzeinbruch, aus Gasen bestehen, bei denen die gemessene negative Abweichung von einer unter der Annahme senkrechten Einfalls und unendlicher Erstreckung ermittelten CREMER-Kurve für die Isolierglaseinheit mit Luftfüllung im Fre-

4 —1 quenzbereich von 100 Herz bis w = (10 / d) · s zumindest um einen Faktor 0,95 kleiner ist als die Abweichung bei der luftgefüllten Isolierglaseinheit von dieser CREMER-Kurve (w = Frequenz, d = Dicke, des Zwischenraumes in cm, s = Sekunde), und daß ein sich einstellender Resonanzeinbruch bzw. sich einstellende Resonanzeinbrüche durch zusätzliche Bedämpfung zumindest teilweise kompensiert sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Massen von Innenscheibe und Außenscheibe stark unterschiedlich. Im Rahmen der Erfindung liegt es, ausgehend von einer erfindungsgemäßen Isolierglaseinheit als Basis zusätzliche Glasscheiben anzuordnen und auch dabei wie beschrieben vorzugehen.

Besteht die Gasfüllung aus leichten Gasen, so tritt ein störender Resonanzeinbruch regelmäßig nicht auf. Besteht die Gasfüllung aus schweren Gasen, so empfiehlt sich zusätzliche Bedämpfung. Schwer und leicht meinen dabei schwerer "und leichter als Luft. Die zusätzliche Bedampfung kann in einer Beimischung eines stark dämpfenden Gases zur Gasfüllung, insbesondere in einer Beimischung von Luft zur Gasfüllung, bestehen. Nach bevorzugter Ausführungsform wird soviel des stark dämpfenden Gases zur Gasfüllung beigemischt, daß der Resonanzeinbruch bzw. daß die Resonanzeinbrüche τοπ etwa 1OG % angehoben sind. Die zusätzliche

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Bedämpfung kann aber auch in der Ausbildung des Abstandshalters als Dämpfungsglied und/oder in der Ausbildung der Innenscheibe und/oder Außenscheibe als Verbundglasscheibe bestehen. Darüber hinaus können die beschriebenen Bedämpfungsmaßnahmen kombiniert werden. Abstandshalter sind für andere Zwecke, nämlich zur Vermeidung von Körperschallbrücken, an sich bekannt (DT-Gbm 74 27 504, DT-AS 10 79 291). - An sich ist es im übrigen bekannt, bei Isolierglaseinheiten mit Gasfüllungen zu arbeiten, die aus Luft und aus einer Beimischung bestehen (GB-PS 518 381). Das geschieht aus thermodynamischen Gründen und dient der Reduzieung des Taupunktes. Im allgemeinen arbeitet man im Rahmen der bekannten Maßnahmen mit getrockneter Luft, dem ein getrocknetes Gas beigemischt wird. Diese thermodynamischen Maßnahmen haben die Probleme um die Verbesserung der Schalldämmung bei gattungsgemäßen Isolierglaseinheiten bisher nicht beeinflußt.

Erfindungsgemäß wird die CREMER-Kurve eingesetzt, um zwischen Gasen für die Gasfüllung, die im Sinne einer Verbesserung der Schalldämmung brauchbar sind, und solchen, die im Sinne einer Verbesserung der Schalldämmung nicht brauchbar sind, zu differenzieren, wobei die Luftfüllung gleichsam als Maßstab erscheint. Die Differenzierungsregel sortiert die brauchbaren Gase. Die Differenzierungsregel führt zwar bei schweren Gasen zu Gasfüllungen, die man wegen starker Resonanzeinbrüche durch Scheibenresonanz im hauptsächlich interessierenden Frequenzbereich ohne weiteres ablehnen würde. Wie die Erfindung erkannt hat, läßt sich ein solcher Resonanzeinbruch oder lassen sich solche Resonanzeinbrüche jedoch durch zusätzliche Bedämpfungsmaßnahmen ausreichend und weitgehend kompensieren. Verwirklicht man die Lehre der Erfindung einerseits mit SFg in

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einem Zwischenraum, andererseits mit Helium im anderen Zwischenraum, so erreicht man z. B. bei einer erfindungsgemäßen Isolierglaseinheit mit einer Dicke der Außenscheibe von 10 mm, Zwischenscheibe 4 mm, Innenscheibe 4 mm, Zwischenräume beide 9 mm, ein bewertetes Schalldämmaß von 41 dB. Mischt man dem SFg zum Zwecke der Bedämpfung ausreichend Luft bei, so kommt man auf 42 dB.

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Claims (5)

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   Patentansprüche :

   . Isolierglaseinheit mit Innenscheibe, einer Zwischenscheibe,

   zwei Zwischenräumen, Außenscheibe und Abstandshaltern, wobei die Zwischenräume unter Normaldruck stehende Gasfüllung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zwischenräume gegeneinander abgeschlossen sind sowie eine unterschiedliche Gasfüllung aufweisen, und daß die Gasfüllungen, ohne Rücksicht auf einen im Frequenzbereich von bis 3.150 Herz sich einstellenden Resonanzeinbruch, aus Gasen bestehen, bei denen die gemessene negative Abweichung von einer unter der Annahme senkrechten Einfalls und unendlicher Erstreckung ermittelten CREMER-Kurve für die Isolierglaseinheit mit Luftfüllung im Frequenzbereich von 100 Herz - w = (10 /d) • s zumindest um einen Faktor 0,95 Kleiner ist als die Abweichung bei der luftgefüllten Isolierglaseinheit von dieser CREMER-Kurve (w = Frequenz, d = Dicke des Zwischenraumes in cm, s = Sekunde) und daß ein sich einstellender Resonanzeinbruch bzw. sich einstellende Resonanzeinbrüche durch zusätzliche Bedämpf ung zumindest teilweise kompensiert ist bzw. sind.
2. 2. Isolierglaseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen von Innenscheibe und Außenscheibe stark unterschiedlich sind.
3. 3. Isolierglaseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bedämpfung in einer Beimischung eines stark dämpfenden Gases zur Gasfüllung bestehen .

   709820/0609 original inspected

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4. 4. Isolierglaseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung aus Luft besteht.
5. 5. Isolierglaseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Bedämpfung in der Ausbildung des Abstandshalters als Dämpfungsglied und/oder in der Ausbildung der Innenscheibe und/oder Außenscheibe als Verbundglasscheibe bestehen.

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