DD298151A5 - Vorrichtung zum daempfen von druckpulsationen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Vorrichtung zum Daempfen von Druckpulsationen in stroemenden Medien innerhalb eines Rohrleitungssystems, insbesondere zum Einbau in kompressorbetriebene Kaelteerzeugungsgeraete, bestehend aus einer rohrartigen Daempferkammer aus steifem Material, in die eine Zu- und eine Ableitung fuer das stroemende Medium muendet und in deren Innerem ein rohrartiger Koerper aus nachgiebigem Material koaxial angeordnet ist. Die Erfindung ist anwendbar zur Verringerung von Schwingungen und Schallabstrahlungen durch Rohrleitungssysteme, in denen ein stroemendes Medium Druckpulsationen unterliegt. Gemaesz der Erfindung besteht der rohrartige Koerper aus einem zylindrischen Formteil aus elastomeren Material, dessen Auszenzylinderflaeche eine federnde Abstuetzung zur Innenzylinderflaeche der Daempferkammer gewaehrleistende Strukturierung aufweist, wobei das Formteil beidseitig durch aus elastomerem Material bestehende Stirnscheiben verschlossen ist, welche zur Daempferkammer parallelachsige Kanaele aufweisen, auf der Zu- und Ableitung sitzen und stirnseitig gegen die Daempferkammer abgestuetzt sind, welche eine Querteilung aufweist, die durch ein Verbindungsteil aus elastomerem Material ueberbrueckt ist.{Daempfungsvorrichtung; Druckpulsationen; stroemende Medien; Rohrleitungssystem; Kaelteerzeugungsgeraet; Kompressor; Daempferkammer; elastomeres Material}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dämpfen von Druckimpulsationen in strömenden Medien innerhalb eines Rohrleitungssystems, insbesondere zum Einbau in kompressorbotriebene Kälteerzeugungsgeräte, bestehend aus einer rohrartigen, beidseitig stirnseitig verschlossenen Dämpferkammer aus steifem Material, in die eine Zu- und eine Ableitung für das strömende Medium mündet und in deren Innerem ein rohrartiger Körper aus nachgiebigem Material koaxial angeordnet ist.

Die Erfindung ist anwendbar zur Verringerung von Schwingungen und Schallabstrahlungen durch Rohrleitungssysteme mit mittleren bis kleinem Rohrdurchmesser, in denen ein strömendes Medium durch Ungleichförmigkeiten im Förderprozeß Druckpulsationen unterliegt, bzw. durch mit solchen Rohrleitungssystemen verbundenen Aggregaten.

Insbesondere ist die Erfindung anwendbar zur Dämpfung von Pulsationsspitzen und Körperschall im Rohrleitungssystem von kompressorbetriebenen Kälteerzeugungsgeräten.

Es ist bekannt, Vorrichtungen zur Dämpfung von Schwingungen und dadurch verursachtem Schall in Rohrleitungssysteme einzufügen. So ist gemäß DE-OS 2 657 523 ein Schalldämpfer für die Reduzierung von Wasserschall aus einem elastischen Rohrstück und einer das Rohrstück mit Abstand umgebenden starren Hülse bekannt. Mit diesem Schalldämpfer ist weder eine Unterbrechung des durch die Rohrleitung weitergeleiteten Körperschalls, noch ein nennenswerter Abbau von ggf. im strömenden Medium wirkenden Druckpulsationen erreichbar.

Nach DE-OS 2902995 wird an einem Flüssigkeitsschalldämpfer das an sich bekannte Reflexionsschalldämpferprinzip angewendet, indem die Fluid-Zuleitung quer zur Längserstreckung einer länglichen Ausdehnungskammer angeordnet ist. Mit diesem Schalldämpfer wird Körperschall ungehindert übertragen.

Gemäß DE-OS 3010158 ist ein Breitband-Schwingungsdämpfer zum Einbau in eine Rohrleitung zum Dämpfen von Druckschwankungen innerhalb einer Flüssigkeit bekannt. Dieser besteht aus einer Druckkammer, die durch eine Membran von einer im Inneren befindlichen Durchflußkammer getrennt ist, wobei Druckschwankungen in der Flüssigkeit durch eine Steuerung des Luftdruckes in der Druckkammer kompensiert werden.

Dieser Schwingungsdämpfer ist relativ aufwendig und teuer sowie insbesondere für Rohrleitungssysteme kleineren Durchmessers ungeeignet. Körperschall wird ungehindert übertragen.

Des weiteren ist nach DE-OS 3311822 eine Vorrichtung zur Dämpfung von Druckpulsationen in Strömungsmitteln bekannt, die durch ein rohrartiges Element gebildet ist, welches in ein Rohrleitungssystem eingefügt ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem aus nachgiebigem Material besiehenden inneren Körper und einem aus steifem Material bestehenden äußeren Körper, wobei dazwischen eine ringförmige Ausgleichskammer erhalten ist. Diese enthält ein Druckmittel, dessen Druck in Abhängigkeit von der druckpulsationsbedingten Verformung des inneren Körper variierbar ist. Auch diese Vorrichtung ist relativ aufwendig und teuer sowie für Rohrleitungen kleineren Durchmessers ungeeignet. Körperschall wird nicht gedämpft.

Aus DE-OS 3735081 lit weiterhin ein Druckpulsations-Dämpfer für Strömungsmedien bekannt. Dieser besteht aus einem

indirekt in die Rohrleitung angekoppelten hydropneumatischen Druckspeicher, wobei ein Druckgeber Zwischengeschäft ist,der über ein elastisches Trennelement die Druckpulsationen auf ein Übertragungsmedium überträgt. Dabei weist der Druckgeberein in die Rohrleitung eingefügtes rohrförmiges Gehäuse auf, in dessen Inneren ein elastisch aufweitbarer Schlauch angeordnetist, welcher vom Strömungsmedium durchströmt wird und dabei die Funktion des ela; .ischen Trennelementes übernimmt. Zur

Vermeidung von Überdehnungen ist ein den Schlauch koaxial umgebender rohrförmiger Stützkörper vorgesehen. Auch diese

bekannte Vorrichtung ist aufwendig und damit teuer. Der Raumbedarf ist erheblich, so daß die Vorrichtung für extremraumsparenden Lösungen nicht geeignet ist. Die Zu- und Ableitung des Mediums in das Gehäuse bzw. den Schlauch erfolgt alsgeradlinige Durchführung, so daß zusätzliche Dämpfungswirkungen (Reflexion, Absorption, Dissipation, Resonanz) nichterreichbar sind. Die Körperschallweiterleitung ist nicht unterbrochen.

Vorgenannte bekannte Vorrichtungen sind insbesondere für den Einbau in kompressorbetriebene Kälteerzeugungsgeräte und

andere, in Verbindung mit Strömungsmaschinen stehende Rohrleitungssysteme ungeeignet, wo es vorrangig darum geht,

Druckpulsationen in durch eine Fördereinrichtung in Strömung vorsetzte Medien zu dämpfen und gleichzeitig von der Fördereinrichtung verursachten, durch die Rohrleitung übertragenen Körperschall zu reduzieren. Damit sollen Schwingungen

und Schallabstrahlungen von den Rohrleitungssystemen und/oder von den die Rohrleitungen tragenden Flächen bzw.

Gehäusen vermieden werden. Bei Kälteerzeugungsgeräten sind darüberhinaus der Raumbedarf der Vorrichtung und die Flüchtigkeit des strömenden Mediums

besonders zu beachten; auch diesen Bedingungen genügen die genannten bekannten Vorrichtungen nicht.

Es ist Ziel der Erfindung, eine Dämpfungseinrichtung anzugeben, durch welche bei geringstem Aufwand Schwingungen und Schallabstrahlungen durch das Rohrleitungssystem bzw. dieses tragende Flächen vormieden werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen in strömenden Medien

innerhalb eines Rohrleitungssystems, insbesondere zum Einbau in kompressorbetriebene Kälteerzeugungsgeräte, bestehendaus einer rohrartigen, beidseitig stirnseitig verschlossenen Dämpferkammer aus steifem Material, in die eine Zu- und eine

Ableitung für das strömende Medium mündet und in deren Innerem ein rohrartiger Körper aus nachgiebigem Material koaxial

angeordnet ist, zu schaffen, wobei Druckpulsationen im strömenden Medium sowie die Körperschallfortleitung durch die

Rohrleitung wirksam gedämpft werden. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der rohrartige Körper aus einem zylindrischen Formteil aus einem elastomeren Material besteht, dessen Außenzylinderfläche eine federnde Abstützung zur Innoniy linderfläche der Dämpferkammer

b^Mwährleistende Strukturierung aufweist, wobei das Formteil beidseitig durch aus elnstomerem Material bestehende

Stirnscheiben verschlossen ist, welche zur Dämpferkammer parallelachsige Kanäle aufweisen, auf der Zu- und Ableitung sitzen

und stirnseitig gegen die Dämpferkammer abgestützt rind, und die Dämpferkammer eine Querteilung aufweist, welche durchein Verbindungsteil aus elastomerem Material überbrückt ist.

Besonders zweckmäßig ist sowohl Zu- als auch Ableitung im Inneren von zylindrischem Formteil und Dämpferkammer relativ zu

deren Längsachse gegensinnig abgewinkelt.

Vorteilhafterweise besteht weiterhin die Strukturierung der Außenzylinderf lache des zylindrischen Formteils aus einer sich

vorrangig längserstreckenden Riffelung, deren Oberkanten an der Innenzylinderfläche der Dämpferkammer anliegen.

Es ist weiterhin zwecks zusätzlicher Schalldämpfung von Vorteil, daß auch die Innenzylinderfläche des zylindrischen Formteils

mit einer Strukturierung versehen ist.

Im Zusammenhang mit der Anwendung an einem kompressorbetriebenen Kälteerzeugungsgerät ist es besonders vorteilhaft,

daß de Dämpferkammer mit dem in ihrem Inneren befindlichen zylindrischen Formteil innerhalb der Hermetikkapsel des

Kompressors, nach dessen Auslaßventil, in die Rohrleitung eingefügt ist. Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: den Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2: den Querschnitt nach Linie H-Il in Fig. 1, Fig.3: den Querschnitt nach Linie Ill-Ill in Fig. 1.

Beispielsgemäß wird der Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem kompressorbetriebenen Haushaltkühlschrank beschrieben, ohne daß dieses Beispiel eine einschränkende Wirkung bezüglich der umfassenden Anwendbarkeit des Erfindungsgedankens in R l.rleitungssystemen haben soll.

Die Vorrichtung besteht aus einer rohrartigen Dämpferkammer 1, die in das Rohrleitungssystem eines Kühlschrankes eingefügt ist. Die Zuleitung 2 (des Rohrleistungssystems) befindet sich in mittel· oder unmittelbarer Nähe des Auslaßventils des Kompressors des Kühlschrankes (nicht dargestellt), während die Ableitung 3 der- durch die Vorrichtung an sich unterbrochenen -Weiterleitung des Kältemittelstromes an das (weitere) Rohrleitungssstem des Kühlschrankes dient. Der Querschnitt der Dämpferkammer 1 beträgt ein mehrfaches des Querschnittes von Zuleitung 2 bzw. Ableitung 3; die entsprechenden Rohrstutzen sind in den Stirnseiten der Dämpferkammer 1 befestigt. Zusätzlich sind die in der Dämpferkammer 1 hineinragenden Rohrstutzen von Zuleitung 2 und Ableitung 3 relativ zu deren Längsachse gegensinnig unter einem Winkel im ca.-Bereich von 5-20° (im Ausführungsbeispiel 18°) leicht abgewinkelt (siehe Fig. 1). Die Dämpferkammer 1 weist weiterhin eine Querteilung 4 auf, wodurch sie in zwei Dämpferkammerteile 1.1 und 1.2 geteilt ist. Beide Dämpferkammerteile 1.1 und 1.2 sind durch ein Verbindungsteil 5 aus kältemittelbeständigem Gummi überbrückt und verbunden. Im Inneren der Dämpferkammer 1 und koaxial zu dieser befindet sich ein zylindrisches Formteil 6 aus kältemittelbeständigem Gummi. Dessen Außenzylinderfiäche woist dergestalt eine Strukturierung auf, daß sio eine sich vorrangig längserstreckende Riffelung 7 besitzt, wodurch eine federnde Abstützung des Formteils 6 zur Innenzylinderfläche der Dämpferkammer 1 und ein Druckausgleich erreicht wird. Beidseitig ist das zylindrische Formteil 6 durch Stirnscheiben 8 aus kältemittelbeständigem Gummi verschlossen. Diese Stirnscheiben 8 sitzen auf den Rohrstutzen der Zuleitung 2 und der Ableitung 3. Sie weisen zur Achse der Dämpferkammw 1 parallelachsige Kanäle 9 auf und stützen sich über Anlageringe 10 stii nf eitig gegen die Dämpferkarr Tier 1 ab.

Im speziellen Ausführungsbeispiel ist vorstehend beschriebene Vorrichtung innerhalb der Hermetikkapsel des Kühlschrankes, unmittelbar nach dem Auslaßventil des Kompressors, in die Rohrleitung eingefügt, was durch den äußerst geringen Raumbedarf der Vorrichtung ermöglicht ist.

Die Wirkungsweise Ist wie folgt:

Bei Betrieb des Kompressors des Kühlschrankes werden sowohl Druckpulsationen im Kältemittel als auch Schalldruckschwingungen in der Zuleitung 2 des Rohrleitungssystems erzeugt. Insbesondere durch die Wirkung der

Querteilung 4der Dämpferkammer 1 und deren Überbrückung durch das Verbindungsteil 5 aus Gummi ist die direkte Fortleitung von Körperschall auf das Rohrleitungssystem unterbrochen.

Weiterhin ergeben sich durch Impedanzsprünge infolge der Querschnittsänderung der Dämprerkammer 1 sowie infolge der Materialänderung (Formteil 6 mit Stirnscheiben 8 aus Gummi) Reflexionen entgegengesetzt zur Ausbreitungsvorrichtung der Schallenergie, d.h. zurück zur Schallquelle (Kompressor), so daß ein weiterer Schallenergieverlust wirksam wird. Die Elastizität der Wände des zylindrischen Formteils 6 innerhalb der Dämpferkammer 1 dämpft durch Aufnahme des Wechseldruckes die Pulsationsspitzen. Dieser Effekt wird durch die Querschnittserweiterung (zylindrisches Formteil 6 in der Dämpferkammer 1) zusätzlich unterstützt. Das elastische Material des zylindrischen Formteils 6 und dessen federnde Abstützung über die Riffelung 7 wirkt bei Druckausgleich wie eine akustische Rundumauskleidung in einem Kanal. In diesem elastischen Material kommt es zu einer Dissipation vor. akustischer Energie in Wärmeenergie und damit zu einer Schalldämpfung. Dabei ist über die Kanäle 9 in den Stirnscheiben 8 und die Riffelung 7 ein Druckausgleich zwischen dem Inneren des zylindrischen Formteils 6 und dem Inneren der Dämpferkammer 1 gewährleistet, andernfalls ein starres Verhalten des Formteiles 6 mit negativen Folgen zu verzeichnen

Die leicht abgewinkelten Rohrstutzen von Zuleitung 2 und Ableitung 3 leiten den pulsierenden Schallstrahl unmittelbar auf die elastische Wandfläche des zylindrischen Formteils 6. Hierdurch wird eine stärkere Verwirbelung und somit ein erhöhter Energieumsatz bewirkt; die pulsationsbedingten Impulskräfte erfahren durch das elastische Material eine Dämpfung.

Für Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz wirkt die Dämpferkammer 1 mit dem zylindrischem Formteil β im Inneren als Resonanzschalldämpfer.

In einer Ausführungsvariante weist auch die Innenzylinderoberfläche des zylindrischen Formteils 6 eine Strukturierung auf (nicht gezeichnet). Diese kann beispielsweise die Form eines Gewindes besitzen; sie dient der zusätzlichen Schalldämfpung.

Vorbeschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung dämpft mit geringem Aufwand in erheblichem Maße Druckpulsationen im Kältemittelstrom bei gleichzeitiger Unterbrechung der Körperschailweiterleitung, so daß Schwingungen und Schallabstrahlungen durch das Rohrleitungssystem bzw. dieses tragende Gehäuse weitgehend vermieden sind. Der äußerst geringe Raumbedarf gestattet eine günstige Anordnung in unmittelbarer Nähe der Schallquelle. Ein Austritt des extrem flüchtigen Kältemittels in die Umgebung ist vermieden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen in strömenden Medien innerhalb eines Rohrleitungssystems, insbesondere zum Einbau in kompressorbetriebene Kälteerzeugungsgeräte, bestehend aus einer rohrartigen, beidseitig stirnseitig verschlossenen Dämpferkammer aus steifem Material, in die eine Zu- und eine Ableitung für das strömende Medium mündet und in deren Innenraum ein rohrartiger Körper aus nachgiebigem Material koaxial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrartige Körper aus einem zylindrischen Formteil (6) aus einem elastorreren Material besteht, dessen Außenzylinderfläche eine federnde Abstützung zur Innenzylinderfläche der Dämpferkammer (1) gewährleistende Strukturierung aufweist, wobei das Formteil (6) beidseitig durch aus elastorneren Material bestehende Stirnscheiben (8) verschlossen ist, welche zur Dämpferkammer (1) parallelachsige Kanäle (9) aufweisen, auf der Zuleitung (2) und der Ableitung (3) sitzen und stirnseitig gegen die Dämpferkammer (1) abgestützt sind, und die Dämpferkammer (1) eine Querteilung (4) aufweist, welche durch ein Verbindungsteil (5) aus elastomeren Material überbrückt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Zuleitung (2) als auch Ableitung (3) im Inneren von zylindrischem Formteil (6) und DämpferKammer (1) relativ zu deren Längsachse gegensinnig abgewinkelt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung der Außenzylinderfläche des zylindrischen Formteils (6) aus einer sich vorrangig längserstreckenden Riffelung (7) besteht, deren Oberkanten an der Innenzylinderfläche der Dämpferkarnmer (1) anliegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Innenzylinderoberflache des zylindrischen Formteils (6) mit einer Strukturierung zwecks zusätzlicher Schalldämpfung versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 für ein kompressorbetriebenes Kälteerzeugungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferkammer (1) mit dem in ihrem Inneren befindlichen zylindrischen Formteil (6) innerhalb der Hermetikkapsel des Kompressors, nach dessen Auslaßventil, in die Rohrleitung eingefügt ist.