DE102009060081B4

DE102009060081B4 - Vakuumabwassersystemschalldämpfer

Info

Publication number: DE102009060081B4
Application number: DE102009060081.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Seibt; Walter Cord
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: US8162102B2; US20110147117A1; DE102009060081A1

Abstract

Vakuumabwassersystemschalldämpfer mit einem Ansaugluftkanal (20) wobei der Ansaugluftkanal radial durch ein Rohr (19) begrenzt ist, wobei das Rohr durch eine Innenwand (23) nach innen zum Ansaugluftkanal und durch eine Außenwand (21) nach außen begrenzt ist, wobei die Innenwand Öffnungen (23b) in radialer Richtung aufweist, wobei die Außenwand Öffnungen (21b) in radialer Richtung aufweist, wobei zwischen der Innenwand und der Außenwand ein schalldämpfendes Material (24) angeordnet ist, und wobei die Öffnungen (23b) der Innenwand (23) segmentförmig ausgestaltet sind, wobei die Öffnungen (21b) der Außenwand (21) segmentförmig ausgestaltet sind, wobei in dem schalldämpfenden Material (24) in radialer Richtung durchgängig Aussparungen (24c) ausgebildet sind, die jeweils mit einer Öffnung des Innenrohres und einer Öffnung des Außenrohres korrespondieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Vakuumabwassersystemschalldämpfer bzw. ein Schalldämpfersystem zur Geräuschreduzierung in einem Vakuumsystem, insbesondere um Schallemissionen aus angeschlossenen Geräten (Toilette, Urinal, Galley Waste Disposal Unit (GWDU), etc.) in die Rohrleitungen eines Vakuumsystems in einem Luftfahrzeug zu verringern.
Hintergrund der Erfindung
Bekannte Geräte für ein Vakuumsystem erfordern nach einer Benutzung der Geräte das Auslösen eines Spülvorgangs durch Betätigung einer Auslöseeinrichtung. Es erfolgt dann zunächst ein Zuführen von Spülflüssigkeit in den Auffangbehälter und anschließend ein Öffnen eines Absaugventils, um Flüssigkeiten und sonstige Verunreinigungen in den Bereich eines Abwassertanks zu leiten. Der Transportvorgang erfolgt dabei üblicherweise durch einen Luftstrom, hervorgerufen durch eine Druckdifferenz zwischen dem Abwassertank und dem Aufstellungsraum der Geräte. Während des Absaugvorganges erfolgt bei herkömmlichen Geräten eine erhebliche Geräuschemission aufgrund der beim Absaugvorgang hervorgerufenen Luftströmungen.
In der Industrie sind Schalldämpfer bekannt, die aber aufgrund ihrer Baugröße, Gewicht, Druckverlust, Verhalten bei Druckschwankungen, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit nicht in der Luftfahrt einsetzbar sind.
DE 91 00 416 U1 beschreibt ein Schlammentsorgungsfahrzeug mit einer Vakuumanlage, bestehend aus einem Sicherheitstopf mit Übersaugventil, einem Luftfilter, einer Vakuumpumpe, einem Rückschlagventil, einem Schalldämpfer und einem Ölabscheider mit den dazugehörigen Verbindungsschläuchen und Verrohrungen. Der Sicherheitstopf mit Übersaugventil, der Schalldämpfer und der Ölabscheider der Vakuumanlage zu einer kompakten Baueinheit zusammengefasst
DE 10 2007 061 255 A1 beschreibt ein System zum Spülen einer Vakuumtoilette in einem Flugzeug, mit einem Beckenablauf zum Abführen von Toilettenabwässern aus einem Becken, einer Ablaufleitung, einer Nebenstromleitung zum Einleiten von Luft, einem Drainageventil und einer Abwasserleitung, wobei der Beckenablauf und die Nebenstromleitung mit der Ablaufleitung verbunden wird und das Drainageventil eingangsseitig mit der Ablaufleitung und ausgangsseitig mit einer Abwasserleitung verbunden wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, einen Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitzustellen, der bei einem geringen Gewicht und Abmessungen eine verringerte Schallemission bei Vakuumabwassersystemen bereitstellt.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, wobei beispielhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen verkörperte sind.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt mit einem Anschlussstutzen für ein Vakuumabwassersystem und einem Ansaugluftkanal, wobei der Ansaugluftkanal radial durch ein Rohr begrenzt ist, wobei das Rohr durch eine Innenwand nach innen zum Ansaugluftkanal und durch eine Außenwand nach außen begrenzt ist, wobei die Innenwand Öffnungen in radialer Richtung aufweist, wobei die Außenwand Öffnungen in radialer Richtung aufweist, wobei zwischen der Innenwand und der Außenwand ein schalldämpfendes Material angeordnet ist.
Auf diese Weise kann bei einer bestimmten Baugröße eine erhöhte Durchströmung der Ansaugluft erreicht werden. Die Ansaugluft kann nicht nur entlang des Ansaugluftkanals, d.h. in axiale Richtung zum Ansaugstutzen strömen, sondern auch in radiale Richtung durch die in dem Rohr vorgesehene Öffnung bzw. Öffnungen. Das schalldämpfende Material kann dabei sowohl durchströmt werden, wenn es entsprechend luftdurchlässig ausgestaltet ist, aber auch umströmt werden, wenn es entsprechende Umströmungsbereiche aufweist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem das Rohr ein doppelwandiges Rohr mit einem Innenrohr und einem Außenrohr ist, wobei die Innenwand des Rohres als Innenrohr ausgestaltet ist und Außenwand des Rohres als Außenrohr ausgestaltet ist, wobei das Innenrohr radial vom Außenrohr beabstandet ist.
Auf diese Weise kann das Rohr mit dem schalldämpfenden Material mechanisch stabilisiert werden, in dem das schalldämpfende Material zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr positioniert werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem die Öffnungen des Innenrohres als eine flächige Perforation ausgestaltet sind, wobei die Öffnungen des Außenrohres als flächige Perforation ausgestaltet sind, wobei das schalldämpfende Material entlang des gesamten Umfangs zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr angeordnet ist und strömungsluftdurchlässig ist.
Auf diese Weise kann eine flächige Einströmung über das Außenrohr durch das schalldämpfende Material hindurch und durch das Innenrohr in den Ansaugkanal erfolgen. Die Perforation der Öffnungen erlaubt eine Luftdurchlässigkeit bei gleichzeitiger Stabilität des Außenrohres und des Innenrohres.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem zwischen dem schalldämpfenden Material und dem Innenrohr eine Sperrschicht vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird bei einem Luftansaugen verhindert, dass Partikel in den Ansaugluftkanal gelangen. Derartige Partikel können von außen kommen oder abgetrennte Partikel von dem schalldämpfenden Material sein. Die Sperrschicht kann weiterhin verhindern, dass das schalldämpfende Material durch die Öffnung bzw. Öffnungen des Innenrohres in den Luftansaugkanal eingesogen wird. Durch einen erhöhten Lochanteil im Lochblech z.B. durch ein perforiertes Innenrohr kann Gewicht eingespart werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem das Innenrohr und das Außenrohr zueinander durch das schalldämpfende Material positioniert sind.
Auf diese Weise kann ein oberer und unterer Schalldämpferdeckel weggelassen werden, was das Gewicht der gesamten Anordnung verringert. Das Innenrohr und das Außenrohr können durch ein einklemmen, einkleben oder einschäumen des schalldämpfenden Materials positioniert werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem zwischen dem schalldämpfenden Material und dem Innenrohr ein Freiraum vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann ein geschichtetes dämpfendes Medium bereitgestellt werden. Der Freiraum kann dabei als Resonanzraum dienen, um bestimmte Frequenzen abzudämpfen, die eventuell nicht durch das schalldämpfende Material gedämpft werden können. Es kann der Freiraum jedoch auch mit einem zweiten dämpfenden Material gefüllt sein, der von dem außen liegenden dämpfenden Material verschieden ist. Somit können bestimmte Dämpfungscharakteristiken eingestellt werden.
Gemäß der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem die Öffnungen der Innenwand segmentförmig ausgestaltet sind, wobei die Öffnungen der Außenwand segmentförmig ausgestaltet sind, wobei in dem schalldämpfenden Material in radialer Richtung durchgängig Aussparungen ausgebildet sind, die jeweils mit einer Öffnung des Innenrohres und einer Öffnung des Außenrohres korrespondieren.
Auf diese Weise kann ein Kulissenschalldämpfer bereitgestellt werden, bei dem mehr oder weniger radial verlaufende Ansaugkanäle entstehen, die in den Ansaugluftkanal münden. Eine Schalldämpfung erfolgt dabei an den Innenwandseiten der radialen Ansaugkanäle. Die Ansaugkanäle können verjüngend in Richtung des Ansaugluftkanals ausgeführt sein. Der Querschnitt der Kanäle kann dabei rechteckig sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem das schalldämpfende Material aus einer Mehrzahl von Kulissen besteht.
Eine Mehrzahl von Kulissen erlaubt bei z.B. einer Variation der Breite eine Adaption der Dämpfungscharakteristik. Die Kulissen können ggf. auch ausgetauscht werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem die korrespondieren Öffnungen der Innenwand und der Außenwand umfangsmäßig versetzt zueinander sind und die Aussparungen eine in radialer Richtung spiralförmige Ausgestaltung aufweisen.
Ein Versatz der Öffnungen zwischen Außenöffnung und Innenöffnung erlaubt eine Schrägstellung der dazwischenliegenden Kanals. Der Kanal kann dadurch länger gemacht werden, um eine bessere Dämpfung zu erreichen. Ferner kann bei einer radialen Schrägstellung ein Strömungswirbel erzeugt werden, der sich ggf. ebenfalls schallreduzierend auswirken kann, da unter Umständen eine laminare Strömung im Ansaugkanal erzeugt werden kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem zwischen der Innenwand und der Außenwand Ansaugstutzen-seitig eine sich zum Ansaugstutzen stetig verjüngende Strömungsleitvorrichtung angeordnet ist.
Auf diese Weise kann eine Strömung im Schalldämpfergehäuse laminar gehalten werden und Geräusch verursachende Turbulenzen verhindert werden. Im Allgemeinen wird sich auch der Strömungswiderstand verringern.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem der Ansaugluftkanal an der dem Anschlussstutzen abgewandten Seite eine Ansaugöffnung aufweist, die einen sich axial nach außen aufweitenden Ansaugtrichter aufweist.
Auf diese Weise kann eine Strömung an der Schalldämpferansaugöffnung laminar gehalten werden und Geräusch verursachende Turbulenzen verhindert werden. Im Allgemeinen wird sich auch der Strömungswiderstand verringern.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystemschalldämpfer bereitgestellt, bei dem zwischen Ansaugluftkanal und Anschlussstutzen eine Resonanzkammer vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann eine Kombination eines Rohrschalldämpfers und eines Resonanzschalldämpfers erreicht werden. Die Anordnung der Resonanzkammer an der von der Ansaugöffnung abgewandten Seite hat sich unter Schalldämpfungsaspekten als vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Vakuumabwassersystem bereit gestellt mit einem erfindungsgemäßen Vakuumabwassersystemschalldämpfer bei dem der Anschlussstutzen an ein Luftansaugrohr angekoppelt ist.
Es sollte bemerkt werden, dass sich die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gleichermaßen auf die Vorrichtung, das Verfahren, das Computerprogramm und das computerlesbare Speichermedium beziehen
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die Bezugnahme auf die hiernach beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erläutert und verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Schalldämpfersystems in der Hauptstromleitung (Bypasskonzept) eines Vakuumgerätes mit Nebenstromleitung.
2 zeigt schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Schalldämpfersystems in der Haupstromleitung eines Vakuumgerätes.
3 zeigt schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Schalldämpfersystems in der Hauptstromleitung einer Vakuumsystemluftversorgungseinheit.
4 zeigt schematisch den Rohrschalldämpferaufbau mit Komponenten
5 zeigt schematisch die Rohrschalldämpferabmessungen mit Baulängen
6 zeigt schematisch die Schalldämpferabmessungen mit Durchmesser / Querschnitte
7 zeigt schematisch den Rohrschalldämpferaufbau mit homogen verteilten eingelagerten Absorptionsmaterialien
8 zeigt schematisch den Schalldämpferaufbau mit verschiedenen homogen verteilten eingelagerten Absorptionsmaterialien
9 zeigt schematisch den Rohrschalldämpferaufbau mit gewickelten Absorptionsmaterialien
10 zeigt schematisch den Rohrschalldämpferaufbau mit integriertem optimiertem Schalldämpferlufteinlass
11 zeigt schematisch den Rohrschalldämpferaufbau mit zusätzlichem Lufteinlasstrichter
12 zeigt schematisch den Rohrschalldämpferaufbau mit bidirektionaler Schalldämpferdurchströmung
13 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kulissenschalldämpfer-Rohrschalldämpfersystem Typ3 für Vakuumsysteme
14 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kulissenschalldämpfer-Rohrschalldämpfersystem Typ. 4 für Vakuumsysteme
15 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kulissenschalldämpfer-Rohrschalldämpfersystem Typ. 5 für Vakuumsysteme
16 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Kulissenschalldämpfer-Rohrschalldämpfersystem Typ. 6 für Vakuumsysteme
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Das erfindungsgemäße Schalldämpfersystem für Vakuumsysteme kann grundsätzlich Anwendung an mehreren Einbaupositionen des Vakuumsystems und angeschlossenen Geräte finden. In besonderen Ausführungsbeispielen findet das erfindungsgemäße Schalldämpfersystem Anwendung in der Hauptstromleitung eines Vakuumgerätes mit Nebenstromleitung (1), in der Hauptstromleitung eines Vakuumgerätes (2) und/oder in der Hauptstromleitung einer Vakuumsystemluftversorgungseinheit (3).
Mit Bezugnahme auf 1 bis 3 wird der Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers beschrieben anhand eines Schalldämpfersystems in der Hauptstromleitung (Bypass-Konzept) mit Nebenstromleitung einer Geräteeinheit. Das System gemäß 1 enthält einen Auffangbehälter 7 mit einem Ablauf, der an eine Nebenstromleitung 4 angeschlossen ist, und eine Hauptstromleitung 3, in die die Nebenstromleitung 4 einmündet, und die Hauptstromleitung 3 die über ein Absaugventil 12 mit einem Vakuumsystem verbindbar ist. Die Nebenstromleitung 4 ist über eine Kupplung an die Hauptstromleitung 3 angeschlossen. Es kann eine Spülwasserversorgung mit Spülventil 11 vorgesehen werden, die bei einem Spül-Absaugvorgang Spülwasser in den Auffangbehälter 7 einspeist. Die Hauptstromleitung 3 ist mit ihrem einem Ende an das Absaugventil 12 und mit ihrem anderen Ende an einen optionalen Geruchsverschluss 2 angeschlossen, der verhindern soll, dass unangenehme Gerüche aus der Hauptstromleitung 3 nach außen dringen. Analog verhindert der Geruchsverschluss im Ablauf-Auffangbehälter 5, dass unangenehme Gerüche aus der Rohrarchitektur nach außen dringen. Das System kann eine Steuereinheit 13 enthalten, die das Spülventil 11 und das Absaugventil 12 ansteuert.
Der Hauptluftstrom wird bei einem Absaugvorgang durch die Hauptstromleitung 3 geführt, die über das Absaugventil 12 an das Vakuumsystem gekoppelt ist. Durch die Verwendung einer Hauptstromleitung 3 (Bypass-Konzept) ist es möglich, nur einen geringen Luftstrom durch den Auffangbehälter bzw. bei geschlossenem Deckel durch die Belüftungsleitung 8 des Auffangbehälters zu führen. Der wesentliche Transport von Verunreinigungen in das Vakuumsystem wird mit dem erforderlichen Luftstrom in der Hauptstromleitung 3 umgesetzt. Hierdurch kann die Lärmentwicklung durch den geringen Luftstrom aus dem Abfluss des Auffangbehälters 7 sehr stark verringert werden.
Die verbleibenden Geräte-Strömungsgeräusche aus der Hauptstromleitung 3 können durch ein Schalldämpfersystem am Umgebungsluft zuführenden Ende der Hauptstromleitung 3 weiter reduziert werden, wodurch lediglich geringe wahrnehmbare Geräuschemissionen an der Hauptstromleitung 3 hervorgerufen werden. Der größte Luftstrom wird über die Hauptstromleitung 3 geführt. Die resultierende – vom Rohrquerschnitt abhängige – hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Hauptstromleitung 3 erfordert strömungsgünstige Komponenten, um einen optimalen Abtransport in das Vakuumsystem sicherzustellen und den Schalldruckpegel zu reduzieren und tonale Anteile möglichst zu vermeiden.
Weitere Anwendungen dieses Schalldämpfersystems sind auch im Vakuumsystem denkbar. Besonders in Einheiten (Vakuumsystemluftversorgungseinheit), die im Vakuumsystem die Funktion einer gezielten Differenzdrucksteuerung oder Differenzdruckregelung des Vakuumsystems übernehmen.
Das erfindungsgemäße Schalldämpfersystem für Vakuumsysteme reduziert breitbandig die entstehenden Strömungsgeräusche aus dem Vakuumsystem und/oder Vakuumgerät. Die Dämpfung des Schalldämpfersystems ist besonders auf mittlere und hohe Frequenzen von 1–4 kHz ausgelegt, damit der Bereich der höchsten Gehörempfindlichkeit sowie der Sprachverständlichkeit optimal abgedeckt wird.

Oktavband [Hz] 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Einfügungsdämmmaß [dB] 0 0 5 5 10 25 35 30

Tab.1 Beispielauslegung eines Vakuumschalldämpfersystems für typische Luftfahrzeughintergrundgeräusche
Es gilt es eine Schalldämpferbauart anzuwenden, die den Medientransport nicht durch einen hohen Strömungswiderstand vermindert, um die Geräteleistung an der entsprechenden Installationsposition zu garantieren.
Folgende erfindungsgemäße Schalldämpferbauarten für Vakuumsysteme erfüllen die Luftfahrzeuganforderungen und können in den beschriebenen Anwendungen und weiteren Anwendungen ihren Einsatz finden.
Der Rohrschalldämpfer in 4, hier auch als Typ 1 bezeichnet, ist zylindrisch aufgebaut und besteht grundsätzlich aus einer Rohrschalldämpferhülle bzw. einem Außenrohr 21 Rohranschlusselement(en) 22, perforierten Innenrohr 23, Schalldämpferboden 26 und Absorptionsmaterial 24. Das Absorptionsmaterial 24 befindet sich zwischen der Rohrschalldämpferhülle und dem perforierten Innenrohr. Die Zugänglichkeit zum Absorptionsmaterial 24 ist durch das Entfernen der Schalldämpferboden 26 und ggf. der Rohrschalldämpferhülle 21 möglich. Die Bauteile Innenrohr 23 mit Rohranschlusselement 22, Schalldämpferboden 26 und Rohrschalldämpferhülle 21 können mechanisch lösbar oder fest (verscheißt) ausgeführt werden.
Die Schalldämpfung wird erreicht, indem der Schall auf dem Weg durch die Fasern des Absorptionsmaterials durch Reibung seine Energie abgibt. Das Einfügungsdämmmaß des Schalldruckdämpfers bzw. die wirksame Frequenzbandbreite innerhalb der Oktavbänder kann maßgeblich durch die Schallabsorberlänge X1 im Schalldämpfer, der Dicke des Absorptionsmaterials (Differenz Außendurchmesser D2 und Innenrohrdurchmesser D1) Lochanteil des Innerohrs (Anzahl und Größe der Innenrohrbohrungen) und Absorptionsmaterial (Oberflächenbeschaffenheit, Dichte und Strömungswiderstand) eingestellt werden (5, 6). Bewährt haben sich bei hohen Volumenströmen beispielsweise folgende technische Daten: D1: ca. 45 mm, D2: ca. 75 mm, X1: ca. 300 mm, X2: ca. 40 mm, Innenrohr 23: perforiertes ca. 1mm Edelstahlblech mit einem Lochanteil > 50%. Die technischen Daten sind nur Anhaltspunkte und können der Anwendung spezifisch angepasst werden ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.
Der erfindungsgemäße Schalldämpfer ist mit einem Innenrohr 23 und Außenrohr 21 ausgestattet, die einem maximal üblichen Vakuumdruckgefälle von 650 mbar standhalten und entsprechend robust ausgeführt sind. Das Innenrohr 23 hat ein ausgewogenes Verhältnis von Anzahl und Größe der Bohrungen, um einen guten Durchgang der Schallwellen zum Absorptionsmaterial 24 und geringen Strömungswiderstand zu erreichen. Das Absorptionsmaterial 24 und die Perforierung sind aufeinander abgestimmt, um eine Zerstörung („Ansaugen“) des Absorptionsmaterials 24 zu unterbinden. Zum weiteren Schutz des Absorptionsmaterials kann z.B. ein Vlies 24a als Sperrschicht um das Innenrohr 23 gewickelt werden, um das Absorptionsmaterial 24 im Rohrschalldämpfervolumen gegen „Ansaugen“, Abrieb, Verschmutzung und Feuchtigkeit zu sichern. Eine robuste Ausführung stellt z.B. ein Edelstahlvlies dar. Es können auch Verbundmaterialen wie Absorptionsmaterial 24 mit einer Vliesdeckschicht zur Anwendung kommen. Als Absorptionsmaterialien 24 sind generell offenporige Schäume z.B. Basotect oder Polyimid Schäume, und sehr feine und offenporig strukturierte Fasern z.B. Mineralfasern geeignet, die einen hohen Absorptionsgrad im erforderlichen Frequenzband zeigen und resistent gegen Feuchtigkeit, Verunreinigung und Abrieb sind. Die hohen Strömungsgeschwindigkeiten bei einem Volumenstrom von ca. 120 l/s und der Unterdruck (Vakuumsystem) erfordern eine erhöhte Stabilität des Schalldämpfergehäuses und Sicherung des Absorptionsmaterials. Je größer der Lochanteil im Lochblech z.B. dem perforierten Innenrohr wird, desto wichtiger ist die Sicherung des Absorptionsmaterials (Sperrschicht) zur strömungsführenden Seite. Eine akustisch durchlässige Sperrschicht ist zwischen Absorptionsmaterial und Lochblech anzubringen. Die Rohrschalldämpferhülle und die Rohrschalldämpferböden müssen entsprechend stabil ausgeführt werden, um mechanischen Qualifikationstest z.B. Crash Safety Anforderungen aus der Luftfahrt und den Vakuumsystemdruck zu genügen. Die Reduzierung des Schalldämpfergewichts ermöglicht es die Materialwahl und Abmessungen der Schalldämpferhalter (die sich meist am Rohrschalldämpferboden befinden) entsprechend gewichtsoptimiert anzupassen.
Die Absorptionsmaterialien 24 können in das Rohrschalldämpfervolumen unterschiedlich eingelagert werden. Die homogen verteilte Ausführung (7) eine mehrlagige Ausführung (8) und/oder eine gewickelte Ausführung (9) ist mit dem Rohrschalldämpferdesign umsetzbar. Für eine weitere Gewichtseinsparung durch Aufbau eines Schalldämpfers mit perforiertem Innenrohr und umschließenden Absorptionsmaterial kann das Absorptionsmaterial um das Innenrohr gewickelt und radial gebunden werden oder ein Schaum dieses als Formteil umgeben. Es können auch mehrere Formteile z.B. in Trapez-, Rechteckform vgl. 13 zum Einsatz kommen die mit einem Schnellverschluss an dem perforierten Innenrohr befestigt (gesteckt) werden. (u.a. bei Wartung einfach zu erneuern).
In einer weiteren Ausführungsform kann der beschriebene Schalldämpfer mit einer strömungsoptimierten Lufteinlassöffnung 25 in Form eines Einlasstrichters 28 versehen werden, um bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten Schallemissionen durch Strömungsabriss (Turbulenzen) an der Lufteinlassöffnung 25 zu verhindern. Eine derartige Ausgestaltung ist den 10 bis 12 zu entnehmen. Schallemissionen aus dem Vakuumsystem bzw. Vakuumgerät, die durch das Absorptionsmaterial gedämpft werden und auch Schallemissionen beim Ansaugen am Schalldämpfereintritt selbst können durch die Maßnahmen gemäß der 10 und 11 strömungs- und akustisch teilweise optimiert werden.
Eine weitere Ausführungsform auf Basis des Rohrschalldämpfers vom Typ 1 stellt ein Rohrschalldämpfer mit bidirektionaler Schalldämpferdurchströmung dar. Ein derartiger bidirektional durchströmter Schalldämpfer ist in 12 dargestellt und wird als Typ 2 bezeichnet. Die bidirektionale Druchströmung des Schalldämpfers ermöglicht die Strömungsgeschwindigkeit am Lufteinlass 25 zu senken und die Schallemissionen weiter zu reduzieren. Die Durchströmung des Schalldämpfers setzt sich aus dem primären axialen Luftdurchsatz durch das Innenrohr 23 und den sekundären radialen Luftdurchsatz durch die Rohrschalldämpferaußenhülle 21 Absorptionsmaterial 24 und perforiertem Innenrohr 23 zusammen. Der radiale Luftdurchsatz kann durch die Anzahl und Größe der Bohrungen im Innenrohr 23, im Außenrohr 21 und durch die Dichte des Absorptionsmaterials 24 eingestellt werden.
Wie bei Schalldämpfer-Typ1 sind bei Schalldämpfer-Typ2 entsprechende Absorptionsmaterialien 24 generell geeignet, die einen hohen Absorptionsgrad im erforderlichen Frequenzband zeigen und resistent gegen Feuchtigkeit, Verunreinigung und Abrieb sind. Besonders geeignet erscheint hier eine robuste Ausführung wie eine Kombination aus einem Edelstahlvlies und einer sehr feinen und offenporig strukturierten Faser.
Weiter ist eine Konstruktion mit um das Innenrohr angeordneten, keilförmigen Schalldämmkulissen möglich, wie als Typ 3 mit Bezug auf die 13a und 13b und als Typ 4 mit Bezug auf 14a und 14b beschrieben wird. In 13a und 13b ist der Abschluss des Innenrohrs 23 geschlossen oder offen. Der Schalldämpferdeckel ist offen, während die Außenwand 21 als Kulissenabschluss ausgeführt ist. Ferner ist ein Flowguide 27 vorgesehen. Hierbei wird der effektive Ansaugquerschnitt durch ein zusätzliche axiale (Typ 3) oder radiale (Typ 4) Luftansaugung erhöht. Dies kann zur Reduzierung des Einströmgeräusches bei vergleichbarem Einfügungsdämmmaß des gesamten Schalldämpfers genutzt werden. Werden diese Kulissen als stabilisierende Elemente (z.B. Kulisse aus festen Schaum – Keilen ohne weitere Verstärkung) des Schalldämpfers ausgeführt, ist so durch Reduktion der Materialdicke der Schalldämpferwände sowie Deckelplatten als auch durch Wegfall von Material (Ausschnitte zur Lufteinströmung in Deckelplatten und Schalldämpferwänden) eine Leichtbauvariante des Schalldämpfers realisierbar, In einer weiteren Ausführungsform kann der Schalldämpfer mit einer Kulisse aus weicherem Schaum ausgeführt werden. Die Ausführungsform bedingt eine eventuelle Stabilisierung der Kulisse. Durch eine bidirektionale Durchströmung des Schalldämpfers vgl. 13 kann aber auch die Rohrschalldämpferhülle entfallen durch eine strukturell stabile Ausgestaltung, um ein „Einknicken“ der Rohrschalldämpferhülle zu verhindern. Die Schallemissionen aus dem Vakuumsystem bzw. Vakuumgerät können tonale Anteile enthalten die bei breitbandiger Schalldämpferauslegung (Standard Rohrschalldämpfer) voluminöse Absorptionsmaterialien erfordern können. Die Baugröße kann reduziert werden, wenn das perforierte Innenrohr am Beispiel der 13 die Bohrungen zur Luftansaugung direkt an den Flanken des Absorptionsmaterial hat und die Bauform des Absorptionsmaterials der Kulissen auf die Frequenzen der tonalen Komponenten so angepasst werden, dass ein unkritisches Ansauggeräusch des Vakuumgerätes erreicht wird. In 14a/b ist der Abschluss des Innenrohrs 23a offen und der Schalldämpferdeckel geschlossen. Die Schalldämpferaußenhülle ist im Bereich der Kulissenzwischenräume geschlitzt oder mit Lochblech versehen. Die Kulisse 24d ist analog dem Kulissenschalldämpfer der 13a/b ausgeführt. Die Ansaugöffnung ist als Spalt oder Lochblech ausgeführt.
15 zeigt einen Schalldämpfer mit einem sagital rechteckigen Querschnitt. Der Schalldämpferabschluss ist hier offen bzw. lediglich durch z.B. ein Gitter abgedeckt, um den Strömungsfluss nicht zu behindern. Die Kulissen 24d sind in Plattenform ausgeführt und erstrecken sich über die ganze Breite.
Eine weitere Ausführungsform stellt ein zwei-(mehr-)stufiger Schalldämpfer bereit, der als Typ 6 bezeichnet wird. Dieser kann zum Beispiel aus einer Kombination eines Absorptionsdämpfers 30 und eines Kammerdämpfers 32 (Reflexionsdämpfer bzw. Resonanzdämpfer) bestehen. Hierbei wird ein Absorptionsdämpfer nach Typ 1–5 mit einem Kammerdämpfer 32 hintereinander in das durchströmte Rohr eingebracht (vgl. 16). Der Kammerdämpfer kann hierbei zur Erweiterung des wirksamen Frequenzbereichs des Schalldämpfers zu tiefen Frequenzen genutzt werden, wenn ein entsprechender Absorptionsdämpfer eine zu große Absorberdicke aufweisen würde. Da in einem Kammerdämpfer hochfrequente Strömungsgeräusche entstehen können muss der Kammerdämpfer grundsätzlich in Strömungsrichtung nach dem Absorptionsdämpfer angeordnet sein, der Absorptionsdämpfer muss also zwischen Kammerdämpfer und Lufteinlass 25 liegen. Mögliche Ausführungen eines zwei-stufigen Schalldämpfers sind beide Schalldämpferstufen 30, 32 in einem Gehäuse um einen möglichst kompakten Dämpfer zu erhalten oder die Aufteilung auf zwei Gehäuse um eine flexible Installation zu ermöglichen. Bei getrenntem Aufbau können die beiden Schalldämpferstufen flexibler in Bezug auf die äußeren Abmessungen (kein gemeinsamer Außendurchmesser) ausgelegt werden. Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Schalldämpfersystems sind denkbar ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folgend sind exemplarisch diverse Ausgestaltungsmöglichkeiten genannt. In 16 hat das Absorptionsmaterial beispielsweise eine wirksame Länge > 20cm. Die Stabilisatoren 31 und Trennstelle 31 zwischen den Dämpfern 30, 32 sind stabil bzw. starr ausgeführt, um eine gegenseitige Beeinflussung der Wirksamkeit nicht zu beeinflussen. Die Kammerdämpferlänge ist beispielsweise > 20cm und das Querschnittsverhältnis S2/S1 mindestens vier (besser mehr).
Der Absorptionsschalldämpfer kann als Kulissenschalldämpfer ausgeführt sein. Mehrere Schalldämpfer, auch unterschiedlicher Schalldämpferbauart, können aufeinanderfolgend in Strömungsrichtung. (z.B. Absorbtionsschalldämpfer und Kammerschalldämpfer) angeordnet sein. Der Kammerschalldämpfer kann zur Erweiterung des wirksamen Schalldämmbereichs zu tiefen Frequenzen hin verwendet werden. Hierbei sollte der Reflexionsdämpfer in Strömungsrichtung hinter dem Absorptionsschalldämpfer angeordnet werden, um die Ausbreitung der Strömungsgeräusche des Kammerschalldämpfers zu verhindern.

Oktavband [Hz] 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Einfügungsdämmmaß [dB] 0 6 11 12 9 13 6 11

Tab.2 Einfügungsdämmmaß eines Kammerschalldämpfers mit einem Rohr-Kammer-Querschnittverhältnis S1/S2 = 9 und einer Kammerlänge von l = 20 cm (nach Cremer/Möser „Technische Akustik“)
Ferner können mehrerer Schalldämpferbauarten in einem Schalldämpfergehäuse kombiniert werden, z.B. Absorptionsschalldämpfer mit Kammerschalldämpfer in Reihe zur Gewichtsersparnis und Erleichterung der Montage.
Die beschriebenen strömungsoptimierenden Maßnahmen verbessern nicht nur die entstehenden Schallemissionen am Lufteintritt, sondern verbessern auch den Druckverlust des Schalldämpfers.
Die Erfindung auch in anderen Bereichen als der Luftfahrt einsetzbar, beispielsweise in Zügen, Schiffen und Haustechnik, wo ebenfalls Vakuumtoiletten verwendet werden – allgemein der Versorgungs- und Verfahrenstechnik wo das Problem der Reduzierung der Geräuschemission und Geruchsemission im Bereich der Fluidmechanik gegeben ist.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
Bezugszeichenliste

1: Schalldämpfer
2: Geruchsverschluss (optional)
3: Hauptstromleitung (Bypass)
4: Nebenstromleitung
5: Ablauf-Auffangbehälter
6: Auslöseeinheit (Spülschalter)
7: Auffangbehälter
8: Belüftungsleitung Auffangbehälter
9: Verschlussvorrichtung Auffangbehälter (Deckel)
10: Sprühdüse(n) / Sprühring
11: Spülventil
12: Absaugventil
13: Steuereinheit
14: Schnittstelle zu anderen System(en)
15: Steuereinheit (optional)
19: Rohr
20: Ansaugluftkanal
21: Innenwand
21a: Außenrohr
21b: Außenwand Öffnungen
22: Rohranschlusselement(e)
23: Außenwand
23a: Innenrohr
23b: Innenwand Öffnungen
24: Absorptionsmaterial
24a: Sperrschicht
24b: Freiraum
24c: Aussparungen
24d: Kulissen
25: Lufteinlass(öffnung)
26: Rohrschalldämpferboden
27: Strömungsleitvorrichtung
28: Ansaugtrichter
29: Resonanzkammer
30: Rohrschalldämpfer
31: Trennelement
32: Reflexionsschalldämpfer

Claims

Vakuumabwassersystemschalldämpfer mit einem Ansaugluftkanal (20) wobei der Ansaugluftkanal radial durch ein Rohr (19) begrenzt ist, wobei das Rohr durch eine Innenwand (23) nach innen zum Ansaugluftkanal und durch eine Außenwand (21) nach außen begrenzt ist, wobei die Innenwand Öffnungen (23b) in radialer Richtung aufweist, wobei die Außenwand Öffnungen (21b) in radialer Richtung aufweist, wobei zwischen der Innenwand und der Außenwand ein schalldämpfendes Material (24) angeordnet ist, und wobei die Öffnungen (23b) der Innenwand (23) segmentförmig ausgestaltet sind, wobei die Öffnungen (21b) der Außenwand (21) segmentförmig ausgestaltet sind, wobei in dem schalldämpfenden Material (24) in radialer Richtung durchgängig Aussparungen (24c) ausgebildet sind, die jeweils mit einer Öffnung des Innenrohres und einer Öffnung des Außenrohres korrespondieren.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß Anspruch 1, wobei das Rohr ein doppelwandiges Rohr mit einem Innenrohr (23a) und einem Außenrohr (21a) ist, wobei die Innenwand des Rohres als Innenrohr ausgestaltet ist und Außenwand des Rohres als Außenrohr ausgestaltet ist, wobei das Innenrohr radial vom Außenrohr beabstandet ist.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß Anspruch 2, wobei die Öffnungen (23b) des Innenrohres (23a) als eine flächige Perforation ausgestaltet sind, wobei die Öffnungen (21b) des Außenrohres (21a) als flächige Perforation ausgestaltet sind, wobei das schalldämpfende Material (24) entlang des gesamten Umfangs zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr angeordnet ist und strömungsluftdurchlässig ist.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 2 und 3, wobei zwischen dem schalldämpfenden Material (24) und dem Innenrohr (23a) eine Sperrschicht (24a) vorgesehen ist.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Innenrohr (23a) und das Außenrohr (21a) zueinander durch das schalldämpfende Material (24) positioniert sind.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei zwischen dem schalldämpfenden Material (24) und dem Innenrohr (23a) ein Freiraum (24b) vorgesehen ist.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das schalldämpfende Material (24) aus einer Mehrzahl von Kulissen (24d) besteht.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 6 und 7, wobei die korrespondieren Öffnungen (23b, 21b) der Innenwand (23) und der Außenwand (21) umfangsmäßig versetzt zueinander sind und die Aussparungen (24c) eine in radialer Richtung spiralförmige Ausgestaltung aufweisen.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einem Anschlussstutzen (22) für ein Vakuumabwassersystem; wobei zwischen der Innenwand (23) und der Außenwand (21) ansaugstutzenseitig eine sich zum Ansaugstutzen (22) stetig verjüngende Strömungsleitvorrichtung (27) angeordnet ist.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit einem Anschlussstutzen (22) für ein Vakuumabwassersystem; wobei der Ansaugluftkanal (20) an der dem Anschlussstutzen (22) abgewandten Seite eine Ansaugöffnung (25) aufweist, die einen sich axial nach außen aufweitenden Ansaugtrichter (28) aufweist.
Vakuumabwassersystemschalldämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 und 10, ferner mit einem Anschlussstutzen (22) für ein Vakuumabwassersystem, wobei zwischen Ansaugluftkanal (20) und Anschlussstutzen (22) eine Resonanzkammer (29) vorgesehen ist.
Vakuumabwassersystem mit einem Vakuumabwassersystemschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Vakuumabwassersystemschalldämpfer (1) an ein Luftansaugrohr (3) angekoppelt ist.