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Die Erfindung betrifft eine Schalldämpferkulisse
für Anlagen
der Lüftungstechnik
mit einem strömungsgünstigen
Anströmprofil,
wobei die Stirnseiten der Kulisse im Bereich der Kulissenkanten
zu den absorbierenden Seiten der Kulisse in Form von Rundungen oder
Abfasungen aufgewölbt
sind.
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Schalldämpferkulissen in Anlagen der
Lüftungstechnik
besitzen die Aufgabe, den von einem Ventilator oder einer anderen
Lärmquelle
ausgehenden Schall im Luftleitungssystem zu dämpfen, ohne die Fortleitung
des strömenden
Mediums wesentlich zu behindern. Hierzu wird der Luftstrom durch
schlitzförmige,
schallabsorbierend ausgekleidete Kanäle geführt. Diese Kanäle werden
gebildet, indem quaderförmige,
schallabsorbierende Elemente, sogenannte Schalldämpferkulissen, in die rechteckige Luftleitung
derart gestellt werden, dass die Höhe der Kulissen mit der Höhe des Luftleitungsquerschnittes übereinstimmt,
während
durch den Abstand der benachbarten, zueinander parallel ausgerichteten
Kulissen schmale Schächte
gebildet werden, durch welche die Luft strömt. Die Schalldämpfende
Wirkung eines derartigen Kulissenschalldämpfers wird durch die Spaltweite
der Schächte,
die Dicke der Kulissen und deren Länge bestimmt.
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Der Schalldämpfer ist umso wirksamer, je schmaler
die Spaltweite der Schächte
und je länger die
Schächte
sind. Leider wächst
mit zunehmender Versperrung des Querschnittes durch die Kulissen der
Strömungswiderstand
und somit der Druckverlust. Um die Strömungsgeschwindigkeit in den Schächten niedrig
zu halten, muss der Schalldämpfer
einen größeren Querschnitt
als die zu- bzw. abführende
Luftleitung aufweisen. Der Schalldämpfer wird dementsprechend
teurer. Andernfalls steigen mit wachsendem Druckverlust die Betriebskosten
der Anlage und damit einhergehend das Eigenrauschen des Schalldämpfers.
Letzteres kann die dämpfende Wirkung
beeinträchtigen
oder gar vollständig
aufheben.
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Im konkreten Anwendungsfall ist die
Auswahl eines geeigneten Schalldämpfers
bei gegebener Dämpfung
stets ein Kompromiss zwischen den Schalldämpferabmessungen bzw. -kosten
und dem Druckverlust, also den damit verbundenen Betriebskosten
der Anlage. Das grundsätzliche
Ziel bei der Entwicklung oder Weiterentwicklung von Schalldämpfern lautet:
Möglichst
hohe Dämpfung
bei geringem Druckverlust.
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Der Druckverlust von Kulissenschalldämpfern wird
einerseits vom Ein- und Austrittsverlust in Folge der Versperrung
des Luftleitungsquerschnitts durch die Kulissen bestimmt und zum
anderen durch die Wandreibungsverluste in den Schächten zwischen
den Kulissen.
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Es ist seit langem bekannt, dass
der Druckverlust herabgesetzt werden kann, wenn anstelle der rechtwinkligen
Anströmseite
der Kulissen ein halbkreisförmiges
Anströmprofil
aufgesetzt wird (
DE
38 01 867 A1 ,
DE
44 01 277 A1 ,
DE
79 04 806 U1 ,
DE 93
00 388 U1 ). Nachteilig ist, dass ein halbrundes Anströmprofil
die akustisch wirksame Länge
des Schalldämpfers
verkürzt
und zwar um einen Betrag, der einer halben Kulissendicke entspricht.
Daraus folgen insbesondere bei geringer Schalldämpferlänge deutliche Dämpfungseinbußen. Weiterhin
wird die sog. Eingangsdämpfung
durch halbrunde Anströmprofile
vermindert, da die Schallwelle nicht oder nur wenig an den ansonsten
ebenen Stirnflächen
der Kulissen reflektiert wird. Die Folge ist eine Verschlechterung
des Dämpfungsverhaltens
der Kulissen mit halbrundem Anströmprofil im oberen Frequenzbereich.
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Diese Nachteile vermeiden Vorrichtungen, die
in
DE 20 54 053 A1 oder
DE 25 13 946 C2 beschrieben
sind. Anstelle des halbrunden Anströmprofils werden die Kanten
der Kulissen an- und abströmseitig
mit einer Abfasung versehen. Diese Abfasung kann kantig oder auch
bogenförmig
ausgebildet sein, wobei diese Abfasung im Verhältnis zur Gesamtbreite der
Kulisse bis zu 10% beträgt.
Zweifellos erfüllt diese
Lösung
in Bezug auf die Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile der
halbrunden Anströmprofile
den Zweck. Jedoch treten bei einer solchen Ausbildung der An- und
Abströmkanten
neue Nachteile hervor: Grundsätzlich
stellt sich bei der Lösung nach
DE 20 54 053 A1 die
Frage, wie eine derartige Abfasung technisch realisiert werden kann.
Während das
halbrunde Anströmprofil
mit einfachen Mitteln auf einer Rundmaschine als separates Bauteil
hergestellt werden kann, sind zur Herstellung des abgefasten Kulissenrahmens
spezielle Profilierwerkzeuge als Voraussetzung für eine rationelle Fertigung
unabdingbar. Dies ist maschinentechnisch sehr aufwendig und hat
erhebliche Kosten zur Folge, wenn eine herkömmliche Kulissenfertigung auf
derartige Lösungen umgestellt
werden soll.
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In den bereits zitierten Schriften
DE 44 01 277 A1 und
DE 79 04 806 U1 werden
jeweils ein strömungsgünstiges,
halbrundes Blechprofil mit angeformten Befestigungsflanschen auf
mindestens eine Stirnseite gesteckt. Diese Blechprofile sind leicht
herzustellen.
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Von Nachteil ist der Umstand, dass
Absorbermaterial als Ausgangsmaterial für die Kulissenherstellung in
Form von Platten geliefert wird und auch nach dem Zuschnitt rechtwinklige
Kanten aufweist. Wird ein derartiger, quaderförmiger Zuschnitt in den profilierten,
mit einer Abfasung versehenen Rahmen gestellt, so ergeben sich Passungsprobleme,
da die weiche Mineralwolle an den Kanten nach innen gedrückt wird.
Dadurch besteht die Gefahr, dass das Absorbermaterial im Randbereich
nicht eben zur übrigen
Absorberfläche
ist, was wiederum erhöhten
Druckverlust zur Folge hat. Außerdem
ist dann sehr wahrscheinlich, dass an diesen Stellen Mineralwollefasern
in den Luftstrom gespült
werden.
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Die
DE 38 01 867 A1 ,
DE 20 54 053 A1 und
DE 25 13 946 C2 gehen
davon aus, sowohl an- als auch abströmseitig eine strömungsgünstige Profilierung
vorzusehen. Wie in der Literatur nachzulesen ist, muss die Kulisse
abströmseitig
jedoch sehr schlank auslaufend gestaltet werden, wenn die Maßnahme eine
spürbare
Verringerung des Druckverlustes bewirken soll. Die Ausbildung der
Abströmseite nach
den genannten Dokumenten bleibt deshalb wirkungslos, verursacht
aber zumindest als separates Teil, zusätzlichen Aufwand. Eine derartige
Maßnahme
ist demnach nur auf der Anströmseite
erforderlich.
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Die Erfindung verfolgt das Ziel,
eine Verringerung des Druckverlustes von Kulissenschalldämpfern unter
Nutzung quaderförmigen
Kulissen durch eine anströmungsgünstige Profilierung
zu erreichen, wobei die oben beschriebenen Nachteile bestehender
Lösungen
vermieden werden sollen.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 erreicht.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung erhält
jede Kulissenkante auf der Stirnseite ein separates Profil, dass
im Bereich der Kulissenkante im wesentlichen eine Rundung oder zumindest
Abfasung aufweist und in Richtung der Stirnseitenmitte der Kulisse
einen Schenkel besitzt, der bis in den Bereich des Kulissengehäuses zurückgebogen ist,
so dass sich zwischen Kulissengehäuse und erfindungsgemäßen Profil
ein Hohlraum ausbildet.
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Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung geben die Unteransprüche 2 bis 6 an.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis
aus, dass aufgrund des Staudrucks, der sich abströmseitig
aufbaut, die Strömung
gezwungen ist, bereits einige Zentimeter vor Erreichen der Stirnseite
der Kulisse eine Richtungsänderung
vorzunehmen, weshalb es relativ belanglos ist, ob die Stirnfläche plan
oder leicht konkav ausgebildet ist. Wesentlich hingegen sind die
umströmten
Außenkanten,
die im Interesse eines niedrigen Druckverlustes gebrochen bzw. gewölbt sein
müssen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung befindet sich an dem in Richtung der Seitenflächen der
Kulisse weisenden Schenkel des Profils eine Nase, die es ermöglicht,
das Profil in den Kulissenrahmen einzuhängen, so dass das Profil an
dieser Seite formschlüssig
fixiert ist. Am zur Stirnseite der Kulisse weisenden Schenkel kann
das Profil beispielsweise durch Nieten befestigt wird.
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Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben
werden. In der dazugehörigen
Zeichnung zeigen:
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1 die
Wirkung eines erfindungsgemäßen Profils
und
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2 eine
Realisierungsform der Erfindung.
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In der 1 ist
eine Teilansicht einer einzelne Kulisse 1 eines Kulissenschalldämpfers im
Schnitt schematisch gezeichnet. Die Kulisse 1 wird in Pfeilrichtung
von einem „schallbelasteten"
Luftstrom 2 angeströmt.
Wie die Stromlinien zeigen, teilt sich der Luftstrom 2 aufgrund
des Staudrucks an der angeströmten
Stirnfläche
der Kulisse 1 nach beiden absorbierenden Seiten auf und
durchströmt
nahezu wirbelfrei die Längsspalte
zwischen jeweils zwei Kulissen, wobei die benachbarten Kulissen
des Kulissenschalldämpfers
in der Figur nicht dargestellt sind. Der Luftbewegung wird ein,
vergleichsweise zu einer scharfkantigen Stirnseitenausbildung, geringer
Luftwiderstand entgegengesetzt, was einen verminderten Druckverlust
der Luftströmung
im Kulissenschalldämpfer
zur Folge hat. Andererseits wirkt die Kulisse auf ihrer gesamten
Länge schallabsorbierend,
wodurch im Vergleich zu einer zum Beispiel halbrunden Stirnseite
bei konstanter Schalldämpferlänge ein
Zuwachs an wirksamer Länge
von einem halben Durchmesser der Kulissendicke erreicht wird. Es
ist, je nach Länge
eines Kulissenschalldämpfers,
bei gleichen geometrischen Abmessungen und vergleichbarem Druckverlust
ein Dämpfungsgewinn
von bis zu 20% zu verzeichnen.
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In 2 ist
schematisch eine Anström-Stirnseite
herausgezeichnet. Die in dieser Figur nicht näher dargestellte Kulisse ist
von einem Kulissenrahmen 3 umfasst. Auf der Anströmseite ist
jede Kulissenkante mit einem separaten Profil 4 versehen.
Jedes der Profile 4 bildet im Bereich der Kulissenkante des
Kulissenrahmens 3 im wesentlichen eine Rundung oder zumindest
eine Abfasung aus und verjüngt sich
in Richtung zur Mitte der Anström-Stirnseite
bis auf den Kulissenrahmens 3. Die Schenkel 4a der Profile 4 laufen
folglich zur Mitte hin flach aus. Die beiden Profile 4 sind
identisch, jedoch spiegelbildlich auf der Anström-Stirnseite montiert. Durch
die Profilform bedingt bilden sich zwischen dem Kulissenrahmen 3 und
den Blechprofilen 4 im Bereich der Kulissenkanten Hohlräume aus.
Die Anströmprofile
können
aber auch aus massiven Formkörpern
gebildet werden, die auf die Anströmseite des Kulissenrahmens 3 spiegelbildlich
aufgesetzt sind.
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Nach einer Ausbildung der Erfindung
befindet sich an einem Profil 4 ein in Richtung der Seitenflächen der
Kulisse weisender Schenkel 4b mit einer Nase 4c,
die es ermöglichen,
dass das Blechprofil 4 in den Kulissenrahmen 3 eingehängt werden
kann, so dass das Blechprofil 4 an dieser Seite formschlüssig fixiert
ist und an dem zweiten, zur Stirnseite der Kulisse weisenden Schenkel 4a nur
noch durch Nieten oder einem anderen Verfahren befestigt werden muss.
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Besteht das Anströmprofil 4 aus nur
einem ganzheitlichen Anströmprofil,
so kann auf eine Nietverbindung verzichtet werden. Das Anströmprofil wird
beim Montieren auf die Stirnseite gelegt und an beiden Wölbungen
so weit durchgedrückt,
bis die Nasen 4c an den Schenkeln 4b des Anströmbleches den
Kulissenrahmen 3 an seinen abgebogenen Kanten hintergreifen.
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Nach dem Entspannen der Wölbungen
sorgt deren Federspannung für
einen sicheren, vibrationsfreien Sitz. Das Anströmprofil wird von der Stange abgelängt und
in die Stirnseite an beiden Kulissenkanten eingehängt.
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Durch die Aufteilung des Anströmprofils
in zwei identische Profilteile vereinfacht sich die Herstellung
und der Materialaufwand sinkt für
den Fall breiterer Kulissen. Außerdem
ist mit Einzelprofilen jedes Kulissenprofil bedienbar, gleichgültig, wie
breit eine Kulisse 1 ist oder wie die Kulissenrahmen 3 in den
Eckbereichen gestaltet sind.