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Vorrichtung für ein geräuscharmes Ausströmen von grossen Gas oder Dampfmengen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für ein geräuscharmes Ausströmen von grossen Gas- oder Dampfmengen aus einem oder mehreren gelochten Rohren, die unter Belassung von zylindrischen Zwischenräumen ineinandergesteckt und in einem Gehäuse angeordnet sind. Dabei wird der Druck des Gases oder Dampfes in einem Behälter mittels nacheinander geschalteten Lochplatten oder Lochzylindern stufenweise abgebaut.
Man ist bestrebt, die Ausströmungsgeräusche von Gas oder Dampf, insbesondere grosser und grösster Volumina, so niedrig wie möglich zu halten und es sind hiefür bereits zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die entweder nach dem Reflexionsprinzip oder nach dem Absorptionsprinzip eine Schalldämpfung bewirken sollen.
Bei Anwendung des Reflexionsprinzips werden meistens Lochzylinder übereinandergestülpt oder Lochplatten in einer sich erweiternden Rohrleitung hintereinandergestellt. Diese Lochplatten oder Lochzylinder, die mit sehr vielen Löchern geringen Durchmessers versehen sind, schaffen eine stufenweise Entspannung der Gase oder Dämpfe und bewirken dabei eine Schalldämpfung durch Reflexion der Strömungsgeräusche an den einzelnen Platten oder Lochzylindern.
Bei den Absorptions-Schalldämpfern werden die Ausströmungskanäle innen mit schwingungsfreien Medien verkleidet, die das Mitschwingen der Leitungen verhüten und auch eine Reflexion der Schallwellen durch die expandierenden Gase vermindern sollen.
Die einfachere Art der Schalldämpfung ergibt sich bei der Anwendung des Reflexionsprinzips, bei welchem Lochzylinder je nach dem zu erreichenden Druckgefälle übereinandergestülpt werden, so dass der Druck der abzuführenden Gase nach und nach stufenweise abgebaut wird. Diese Art der Schalldämpfung hat sich im allgemeinen gut bewährt. Sie hat aber folgenden Nachteil :
Bei höheren Anfangsdrücken werden die Ausströmgeschwindigkeiten aus den einzelnen Zylindern in der Nähe der Schallgeschwindigkeit liegen, da man meistens mit kritischen Druckgefällen in den einzelnen Stufen rechnen muss. Wenn also der Dampfstrom aus dem letzten Lochzylinder austritt, strömt er immer noch mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus, u. zw. radial zu der Gehäusewandung der Dampfabführvorrichtung.
Dies bewirkt wieder ein scharfes Anblasen dieser Gehäusewand und eine starke Wirbelbildung, wodurch erneut Schwingungen in der Gehäusewand entstehen, die der Anlass zu unstatthafter Geräuschbildung sein können.
Es ist bekannt, den gesamten Gasstrom in übereinandergeschichteten Teilströmen aus kegelförmigen Hohlringen geradlinig ausströmen zu lassen, die das gelochte Dämpfungsrohr umgeben.
Hiebei kommt es aber zu scharfen Wirbelbildungen sobald die Einzelströme auf das zylindrische Gehäuse auftreffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einzelströme aus radialer Richtung in die axiale Richtung ohne scharfe Wirbelbildungen umzulenken.
Das Wesen der Erfindung wird insbesondere darin gesehen, dass bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art das gelochte Aussenrohr in axialen Abständen eine Vielzahl von hintereinander angeordneten, schüsselartig ausgebildeten Leitringen aufweist, die den radial austretenden Gas- oder
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Dampfstrom wirbelfrei in axialer Richtung umlenken lässt und dass diese Vorrichtung von einem in Strömungsrichtung konisch sich erweiternden Gehäuse umgeben ist.
Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. l eine erfindungsgemässe Vorrichtung für ein geräuscharmes Ausströmen von grossen Gas- oder Dampfmengen im Längsschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform und die Fig. 3, 4 und 5 Einzelheiten hiezu in vergrössertem Massstab.
Die Vorrichtung gemäss Fig. l besteht aus einem Gehäuse --1--, in welchem eine Vielzahl von Rohren bzw. Zylindern --2-- im Abstand voneinander koaxial angeordnet sind. Die Wandungen der Rohre oder Zylinder --2-- haben radiale Lochungen-3-.
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von Leitvorrichtungen-4-, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Sie haben eine solche schlüsselartige Ausgestaltung, dass die durch die Lochungen --3-- strömenden Gase oder
Dampfmengen wirbelfrei in axialer Richtung umgelenkt werden.
An der Ablaufseite befindet sich auf den Rohren-2-od. dgl. ein innerer Kegel-5--.
Gemäss dem auf der linken Seite der Fig. l dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Gehäuse-l-- an der Ablaufseite einen äusseren Kegel-6-. Diese beiden Kegel-5, 6-- haben verschiedene Neigungswinkela, ss. Ihre Differenz beträgt weniger als 120. Gemäss dem auf der rechten Seite der Fig. l dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ablaufseite Gehäuses --1-- zylindrisch ausgestaltet. Zwischen der zylindrischen Wandung --7-- und dem Mantel des inneren Kegels--S-- befinden sich Leitkegel--8-, die verschiedene Neigungswinkel 2,'Y 3 aufweisen.
Die Unterschiede zwischen den Neigungswinkeln'Y 2 und'Y 3 und dem rechten Winkel γ1 der zylindrischen Wandung --7-- mit der Durchgangsebene --9-- sind kleiner als 120.
Fig. 2 stellt im Längsschnitt eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dar. Ein
Rohr--2--mit radialen Bohrungen --3-- ist in axialer Richtung ebenfalls wie beim
Ausführungsbeispiel der Fig. l von einer Vielzahl von schüsselartigen Leitvorrichtungen-4- umgeben. Zwischen den Leitvorrichtungen--4--befinden sich übereinandergeschichtete ringförmige Platten-10-. Zwischen den relativ eng aneinanderliegenden Platten-10-strömt das Gas oder der Dampf unter wirbelfreier Richtung durch die Leitvorrichtungen --4-- axial nach aussen.
Da die Durchgänge zwischen den Platten--10--in Strömungsrichtung in erheblichem Masse wachsen, ist im Bereiche der übereinandergeschichteten platten --10-- der Ausströmungsquerschnitt gegenüber dem Einströmungsquerschnitt wesentlich grösser, so dass eine Expansion des strömenden Mediums zwischen diesen Platten--10--stattfinden kann. Um die Expansion des strömenden Mediums zu erhöhen, weisen, wie in Fig. 3 durch teilweise Draufsicht dargestellt, die Platten, zehn Ringkammern--11-- auf. Um das strömende Medium durch die Ringkammern --11-- strömen zu lassen, hat die benachbarte Platte, wie in Fig. 4 in Draufsicht dargestellt, eine entsprechende Ausgestaltung und ist mit radial gerichteten Sicken--12--versehen.
Hiedurch entsteht zwischen zwei ringförmigen Platten --10-- ein Spalt für den Durchgang des strömenden Mediums.
Eine ähnliche Ausführungsform stellt die Fig. 5 in teilweisem Querschnitt dar. In diesem Ausführungsbeispiel weist eine Ringkammerplatte --13-- ausgeprägte Warzen --14-- auf und ist zwischen zwei ungeprägten, ebenen Ringplatten--15--angeordnet. Die ausgeprägten Warzen-4-einer Ringkammerplatte--13--zwischen zwei ebenen, ungeprägten Platten--15--gewährleisten den Durchgang des strömenden Mediums.
Die vielen Lochungen--3--in den Rohren, Zylindern--2--od. dgl. sorgen für eine gleichmässige Verteilung des strömenden Mediums innerhalb des Gehäuses Die um den äusseren Zylinder --2-- aneinandergeschichteten Leitringe haben durch ihre schüsselartige, strömungsgünstige Ausgestaltung die Aufgabe, das strömende Medium in axialer Richtung wirbelfrei durch das Gehäuse - zu leiten. Der Strom des Gases oder Dampfes ist innerhalb des Gehäuses--l-genau übereinandergeschichtet und vermag wirbelfrei durch die obere Ablaufseite nach aussen auszuströmen.
Die Kegelwinkel und die Höhe des Austrittsbehälters steht in Abhängigkeit von den durch die schüsselartigen Leitringe abgeführten Mengen, damit sich die einzelnen Abführungsschichten genau übereinander lagern. Hiebei werden Randablösungen oder Verwirbelungen vermieden, die zu den ausserordentlich hohen, unzulässigen Geräuschen Anlass geben. Aus dem Grunde hat die obere Ausführung der Gas- und Dampfmengen eine solche Ausgestaltung, dass ein innerer Kegel zu einem äusseren Kegel so gestaltet ist, dass die Differenz der Kegelmantelwinkel untereinander 120 nicht überschreitet. Es hat sich herausgestellt, dass der Flanken- oder Mantelwinkel zur Kegelachse eines Ausströmkegels 60 nicht überschreiten soll, um unliebsame Randwirbel zu vermeiden.
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Der Aufbau der Vorrichtung gemäss Fig. 2 bis 5 zeichnet sich durch Einfachheit aus. Die Ringplatte-10 und 15-lassen sich mit den schüsselartigen Leitringen --4-- beim Zusammenbau einfach aufeinanderschichten. Je nach der abzuführenden Dampf- oder Gasmenge wird die Länge der ganzen Ausströmungsvorrichtung geändert, d. h. es werden mehr oder weniger Plattenpakete aufeinandergeschichtet.
Das Aufeinanderschichten der einzelnen Platten zu vielen Paketen zerteilt den abzuführenden Strom des Gases oder Dampfes in viele schmale Schichten. Dadurch erfolgt durch die Oberflächenreibung zwischen den einzelnen Platten eine wirksame und geräuschdämpfende Drosselung des strömenden Mediums, wobei der Ausströmungsdruck am Umfang der Platten sich automatisch nach der ausströmenden Menge des Gases oder Dampfes einstellt.
Die Ringkammern bewirken in vorteilhafterr Weise ausser den Reibungsverlusten einen stufenweisen Druckabbau, der die Gesamtwirkung wesentlich verbessert. Die einzelnen Platten lassen sich leicht auswechseln und erneuern.
Die Ringplattensätze werden in einzelne Pakete aufgeteilt. Vor jedem Paket wird eines der Abdeckbleche --15-- nach Fig. 4 oder 5 mit einer ebenfalls schüsselartigen Form strömungsg ! instig ausgestaltet, so dass auch hier das radial durch ein Plattenpaket in parallelen Schichten ausströmende Medium durch diese Leitringe strömungsgünstig umgelenkt wird, um in axialer Richtung wirbelfrei in das eigentliche Ausströmgehäuse zu gelangen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung für ein geräuscharmes Ausströmen von grossen Gas- oder Dampfmengen aus einem oder mehreren gelochten Rohren, die unter Belassung von zylindrischen Zwischenräumen
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das gelochte Aussenrohr (2) in axialen Abständen eine Vielzahl von hintereinander angeordneten, schüsselartig ausgebildeten Leitringen (4) aufweist, die den radial austretenden Gas- oder Dampfstrom wirbelfrei in axialer Richtung umlenken lässt und dass diese Vorrichtung von einem in
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