CN102235205A - 用于涡轮机的管式消声器 - Google Patents

Abstract

一种用于涡轮机特别是压缩机的用来有针对性地减小声波的管式消声器，具有：壳体，该壳体由至少一个水平延伸的隔声的后板和至少一个端侧的封闭板构成；至少一个通过入流口和出流口相互连接的流道，所述流道被至少一个能减小声音的消声器单元包围，其特征在于，消声器单元包括水平的轴向梁板、周向梁板、端侧的封闭板、至少一个水平地伸展至通流断面的消声的金属和隔声的后板。

Description

用于涡轮机的管式消声器

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机（Str?mungsmaschine）特别是压缩机的管式消声器。

背景技术

在涡轮机工作时通常会出现振动，其例如表现为流体压力波动、机器周期性地受到激励等，特别是会并非所愿地发出声音。为了减小声音传播和产生，已知在涡轮机或其声级（Stufe）之前和/或之后安置有管式消声器，这种管式消声器被流体流过，并减小声音传播。

根据内部实际运行情况，为此已知在流体中绕流消声器单元，这些消声器单元容纳在壳体中。消声器单元通常由多孔的纤维材料例如玻璃纤维等构成，且存在纤维损失的危险，致使流速很有限，且需要足够长的静音区段和较大的断面。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于涡轮机特别是压缩机的改进型的管式消声器，还要提供这种管式消声器的安装方法，其应用灵活，且对于不同的频谱可灵活制造，并能避免现有技术的缺点。

为实现该目的，利用权利要求1的特征部分的特征对根据权利要求1的前序部分的管式消声器加以改进，从属权利要求涉及有利的改进方案。

权利要求13要求保护本发明的管式消声器的安装方法，从属权利要求涉及有利的改进方案。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

没有用于消声的纤维材料，这样就能实现较高的流速，以及可省去前置区段（Vorlaufstrecke），由此可以在设计管式消声器时有很大的自由性。

结构狭窄，却不会堵塞自由流体断面。这样就只需要很少的或者不需要管路扩径（Aufweitung），且可以节省成本。

已令人意想不到地表明，管式消声器通过使用本已公知的吸声衬垫（Liner）即可在结构高度较低的情况下实现显著的消声效果。这种衬垫例如由声腔（Kammer）和孔板（Lochblech）遮盖机构组成，这引起亥姆霍兹（Heimholtz）共鸣器效应。在用消声金属盖住声腔时，亥姆霍兹共鸣器就变成了λ/4共鸣器。声腔由相互插塞的薄板（梁板）构成，在消声器单元内部的，使用在周向的隔声后板，这样就得到了一种蜂窝状消声单元（D?mpferkulisse）。

本发明的基本构思基于在管路中对用于消声的吸声衬垫进行优化设置。

本发明的管式消声器被设置用于涡轮机，且能特别有利地用于压缩机，所述压缩机由于作用机理而受到严重的周期性的振动激励。所述管式消声器包括法兰以及用于安装到涡轮机的管道装置中的壳体、隔声的壳体壁、一个或者优选多个消声单元、用于多个消声单元的支撑部件、轴向或周向的吸声衬垫（梁板）、消声的金属部件、隔声的中间板、封闭板、用于引导涡轮机流体例如某种过程气体、液体等的部件、用于可拆卸地固定各个管式消声器部件的中央的杆柱（Zuganker）和用于优化地安装到流体外围环境中的部件。

管式消声器是自承载的，且主要由上述构件组成。

根据本发明的一种用于仅构造一个外部的消声单元的优选设计，隔声的后板在端侧与封闭板连接。通过轴向的和周向的梁板而形成蜂窝状的消声单元，这些梁板沿着管式消声器的长度位于隔声后板与消声金属之间，消声金属朝向通流断面。

根据本发明的另一种用于构造与外部的消声单元连接的另一个中央的消声单元的设计，内部的交叉支撑机构与端侧的内部的封闭板连接。通过轴向和周向的梁板来形成消声器单元，所述梁板沿着管式消声器的长度在内部与消声金属连接。内部的交叉支撑机构与外部的消声器单元的连接通过它们的外部的封闭板来进行。

根据本发明的另一种用于构造与中央的和外部的消声单元连接的另一个内部的消声单元的设计，内部的交叉支撑机构在外圆周上与内部的封闭板连接。通过轴向和周向的梁板来形成消声器单元，所述梁板沿着管式消声器的长度在外部与消声金属连接，并通过另一外部的消声金属来形成蜂窝状的内部消声单元。于是所需要的内部的和外部的交叉支撑机构与内部的消声器单元通过外部的和中央的消声器单元的封闭板来进行连接。根据一种优选的实施方式，消声器单元是一种双面结构，从而在内部的和外部的周向的消声金属之间还存在隔声的后板，因而，被隔声的后板隔开的轴向和周向梁板被双重设置，且消声金属被双重设置。

消声金属、轴向和周向梁板优选为板状，具有较小的厚度（约为0.5-1.5mm），并通过插塞连接和固定连接而彼此固定。

为了能够成本低廉地制造不同长度的用于不同需求的管式消声器，较长的管式消声器优选由组装的预制的管式消声器部件构成。这个独立部件的连接通过交叉支撑机构中的销且在中央通过杆柱来进行，所述杆柱布置在中央的消声器单元的中心。

中央的和中心的消声器单元被迎流盖盖住，这在流体技术上具有优点，且保护着消声器单元的内部。

在选择消声金属材料与轴向和周向梁板材料时，特别是可以考虑和预先确定各种不同的外围环境要求和预定频率范围的声音功率特性。

为了实现非常紧凑的管式消声器，可以考虑省去中央的和中心的消声器单元，进而只剩下有环形的外部的消声器单元。于是仅针对静止的必需物设置一个或多个交叉支撑机构。

为了实现具有较小或中等直径的管式消声器，可以考虑省去中间的消声器单元，进而只剩下有一个中央的消声器单元和一个环形的外部的消声器单元。

为了实现具有较大直径的管式消声器，可以考虑除了中央的和外部的消声器单元外，还设置有两个或多个中间的消声器单元。

为了简化管式消声器的结构，且为了确保安装到涡轮机的输入和输出管路的非圆形的流体断面中，一方面可考虑在管式消声器上的平衡板（Ausgleichsblech），和/或可考虑在管式消声器部件端部上的滚球。

附图说明

本发明的实施例将对照附图来说明。

附图示出：

图1为根据本发明设计的管式消声器的正面纵剖视图；

图2为根据本发明设计的管式消声器的侧面纵剖视图；

图3为根据本发明设计的管式消声器的局部（细节部分“X”）的侧面纵剖视图；

图4为根据本发明设计的轴向梁板（Stringer）的侧视图；

图5为根据本发明设计的封闭板的正视图；

图6为根据本发明设计的周向梁板的正视图；

图7为用于设置根据本发明设计的平衡板的局部（细节部分“y”）的侧面纵剖视图；

图8为用于设置根据本发明设计的滚球的局部的侧面纵剖视图。

具体实施方式

根据本发明的实施例的管式消声器将对照附图予以说明。

图1至6示出整个管式消声器（1）和用于构造消声器单元（2；3；4）的相关部件；据此，用附图标记100来表示流体管，管式消声器（1）插入到该流体管中，并通过法兰（3；101）相互连接。就本发明的该实施例而言，管式消声器（1）由三个主要部件构成，这些主要部件沿着长度通过销（21）和中央的杆柱（19）可拆卸地相互连接。

所有管式消声器部件在原理结构上都相同，只是在组装时要与安装状况相适应。

管式消声器部件主要由中央的内部和外部消声器单元（2；3；4）构成，这些消声器单元分别通过其中央的内部和外部封闭板（9；10；11）与内部的以及外部的交叉支撑机构（5；6）相互连接。

中央的消声器单元（2）呈环形地布置在管式消声器（1）的中央，且朝向无流体的周向侧被与中央的封闭板（11）连接的隔声的后板（24）包围。消声器单元（2）与该自由流体断面（Str?mungsquerschnitt）被中央的消声金属（23）隔开。消声器单元（2）由相互插接的中央的轴向梁板（14）、中央的周向梁板（18）和在端侧安置的中央的封闭板（11）构成，所述轴向梁板在周向沿着管式消声器的全部长度共计延伸30°。中央的封闭板（11）在端侧具有狭缝状的凹槽（11.1），中央的轴向梁板（14）的端侧凸起（14.1）伸入到所述凹槽中，从而将其轴向固定。除了端侧凸起（14.1）外，中央的轴向梁板（14）还具有沿着长度分布的凸起（14.2）和狭缝（14.3），在这里，凸起（14.2）贴靠在中央的消声金属（23）上，狭缝（14.2）用作中央的周向梁板（18）的插接部位。中央的周向梁板（18）也具有狭缝（18.1），用于插接到中央的轴向梁板（14）中。

内部的消声器单元（3）呈环形地布置在管式消声器（1）的内部，且朝向无流体的周向侧被与内部的封闭板（9）连接的隔声的后板（24）包围。消声器单元（3）与这两个自由流体断面被内部的消声金属（22a；22b）隔开。消声器单元（3）由内部的轴向梁板（13a；13b）、内部的周向梁板（16a；16b）和在端侧安置的内部的封闭板（9）构成，所述轴向梁板在周向沿着管式消声器部件的全部长度共计延伸30°，其中，不同于中央的消声器单元（2），环形的消声器单元（3）被内部的隔声的后板（15）在周向分开。如同中央的消声器单元（2）一样，内部的轴向梁板（13）、内部的周向梁板（16）和内部的封闭板（9）相互插接。内部的封闭板（9）在端侧具有狭缝状的凹槽（9.1），内部的轴向梁板（13a；13b）的端侧凸起伸入到所述凹槽中，从而将其轴向固定。除了端侧凸起（13.1）外，内部的轴向梁板（13a；13b）还具有沿着长度分布的凸起（13.2）和狭缝（13.3），在这里，凸起（13.2）贴靠在内部的消声金属（22a；22b）上，狭缝（13.3）用作内部的周向梁板（16a；16b）的插接部位。内部的周向梁板（16a；16b）也具有狭缝（16.1），用于插接到内部的轴向梁板（13a；13b）中。

外部的消声器单元（4）呈环形地布置在管式消声器（1）的外部，且朝向无流体的周向侧被与外部的封闭板（10）连接的隔声的后板（25）包围。消声器单元（4）与该自由流体断面被外部的消声金属（21）隔开。消声器单元（4）由相互插接的外部的轴向梁板（12）、外部的周向梁板（17）和在端侧安置的外部的封闭板（10）构成，所述轴向梁板在周向沿着管式消声器的全部长度共计延伸30°。外部的封闭板（10）在端侧具有狭缝状的凹槽（10.1），中央的轴向梁板（12）的端侧凸起（12.1）伸入到所述凹槽中，从而将其轴向固定。除了端侧凸起（12.1）外，中央的轴向梁板（12）还具有沿着长度分布的凸起（12.2）和狭缝（12.3），在这里，凸起（12.1）贴靠在外部的消声金属（23）上，狭缝（12.3）用作外部的周向梁板（17）的插接部位。外部的周向梁板（17）也具有狭缝（17.1），用于插接到外部的轴向梁板（14）中。

如果现在管式消声器（1）例如由三个管式消声器部件构成，则这些管式消声器部件首先通过销（29）相互固定，然后通过中央的杆柱（19）相互牢固地连接。该杆柱（19）位于中央的消声器单元的内部，在中央的封闭板（11）上具有接触点（Anschlagpunkt），并通过拧紧冠状螺母（20）使得这些管式消声器部件相互连接。

中央的和内部的消声器单元（2；3）被迎流盖（7；8）盖住，这在流体技术上具有优点，防止消声器单元（2；3）的内部免于受损。

为了将管式消声器（1）安装到布置于涡轮机之后或之前的流体管（100）中，在管式消声器（1）的端部上设置有法兰（29），用于与流体管（100）的法兰（101）接装。法兰（29）通过角板（33）与环形的外部的封闭板（10）连接。

如图7所示，为了优化管式消声器（1）在流体管（100）中在隔声的后板（25）的外圆周上的朝向，利用盲铆钉（27）在管式消声器（1）的外圆周上分布地装设有平衡板（28a；28b；28c）。平衡板（28）的数量可以根据流体管（100）的圆度而有所不同。

如图8所示，管式消声器（1）优化地安装在流体管（100）中，其实现方式为，在外圆周上分布地，在管式消声器部件的端部，还附加地设置有滚球（30），该滚球在套管中带有弹簧部件（21）。利用在流体管（100）的壁的方向上竖直地预压紧的弹簧部件（31）来支撑管式消声器部件。附加地还进行振动解耦，使得振动不易传播，并对消声产生积极的影响。

附图标记列表

1                  管式消声器

2                  中央的消声器单元

3                  内部的消声器单元

4                  外部的消声器单元

5                  外部的交叉支撑机构

6                    内部的交叉支撑机构

7                   中央的迎流盖

8                  内部的迎流盖

9a/9b         内部的封闭板

9.1                内部封闭板的狭缝

10                 外部的封闭板

10.1              外部封闭板的狭缝

11                 中央的封闭板

11.1              中央封闭板的狭缝

12                外部的轴向梁板

12.1              外部轴向梁板的端侧凸起

12.2            外部轴向梁板的纵向侧凸起

12.3             外部轴向梁板的狭缝

13a/13b       内部的轴向梁板

13.1        内部轴向梁板的端侧凸起

13.2        外部轴向梁板的纵向侧凸起

13.3         外部轴向梁板的狭缝

14           中央的轴向梁板

14.1          中央轴向梁板的端侧凸起

14.2          外部轴向梁板的纵向侧凸起

14.3          外部轴向梁板的狭缝

15           内部的隔声的后板

16a/16b       内部的周向梁板

16.1               内部周向梁板的狭缝

17                  外部的周向梁板

17.1                外部周向梁板的狭缝

18                   中央的周向梁板

18.1                 中央周向梁板的狭缝

19                   杆柱

20                冠状螺母

21                 外部的消声的金属部件

22a/22b       内部的消声的金属部件

23              中央的消声的金属部件

24              中央的隔声的后板

25              外部的隔声的后板

26              销

27              盲铆钉

28a/28b/28c    平衡板

29              管式消声器的法兰

30              滚球

31              弹簧部件

32              连接套管

33              角板

80               入流断面

90               出流断面

100              流体管

101               压缩机的法兰

Claims (15)

1. 一种用于涡轮机特别是压缩机的用来有针对性地减小声波的管式消声器，具有：

壳体，该壳体由至少一个水平延伸的隔声的后板（15；24；25）和至少一个端侧的封闭板（9；10；11）构成；

至少一个通过入流口和出流口（80；90）相互连接的流道（80.1；90.1），所述流道被至少一个能减小声音的消声器单元（2；3；4）包围，

其特征在于，

消声器单元（2；3；4）包括水平的轴向梁板（12；13；14）、周向梁板（16；17；18）、端侧的封闭板（9；10；11）、至少一个水平地伸展至通流断面的消声的金属部件（21；22；23）和隔声的后板（15；24；25）。

2. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，代替消声的金属部件（21；22；23），使用孔板。

3. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，轴向梁板（12；13；14）、周向梁板（16；17；18）和封闭板（9；10；11）通过插塞连接而相互连接。

4. 如权利要求2所述的管式消声器，其特征在于，轴向梁板（12；13；14）、周向梁板（16；17；18）、封闭板（9；10；11）可分别通过凸起和狭缝相互插接。

5. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，它只有一个外部的消声器单元（4）。

6. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，它具有外部的消声器单元和中间的消声器单元（4；3）。

7. 如权利要求5所述的管式消声器，其特征在于，外部的消声器单元和中间的消声器单元（4；3）至少在入流端和出流端与交叉支撑机构（6）牢固地连接。

8. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，它具有外部的消声器单元、中间的消声器单元和中央的消声器单元（2；3；4）。

9. 如权利要求7所述的管式消声器，其特征在于，外部的消声器单元、中间的消声器单元和中央的消声器单元（4；3；2）至少在入流端和出流端与交叉支撑机构（5；6）牢固地连接。

10. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，交叉支撑机构（5；6）与消声的金属部件（21；22；23）牢固地连接。

11. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，消声器单元（3）为双重结构，且分别由隔声的后板（15）、附加的轴向梁板（13b）和附加的周向梁板（16b）、第二平行的消声器单元（3）形成。

12. 如前述权利要求中任一项所述的管式消声器，其特征在于，隔声的后板（15；24；25）与封闭板（9；10；11）牢固地连接。

13. 一种用于将根据前述权利要求中任一项的管式消声器（1）安装到涡轮机的流体管（100）中的方法，其特征在于，为了平衡非圆形的流体管（100），在隔声的后板（25）的外圆周上安置有至少一个平衡板（28）。

14. 一种用于将根据前述权利要求中任一项的管式消声器（1）安装到涡轮机的流体管（100）中的方法，其特征在于，为了将管式消声器（1）支撑在流体管（1）中，朝向管式消声器部件的流体侧的端部，在该管式消声器的隔声的后板（25）上在周向安置有至少一个处于弹簧力（31）作用下的滚球（30）。

15. 如权利要求13所述的用于将管式消声器（1）安装到涡轮机的流体管（100）中的方法，其特征在于，弹簧力（31）基本竖直地在流体管（100）的内壁方向上起作用。

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