DE19742343C2 - Ultraschalldämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ultraschalldämpfung für eine von einem gasför­ migen Medium durchströmte Rohrleitung.

Für die Messung des Durchflusses eines gasförmigen Mediums, wie beispielsweise Erdgas, in Rohrleitungen werden zunehmend Ultraschallgaszähler eingesetzt. Diese Ultraschallzähler nutzen die Tatsache, dass sich die Ultraschallimpulse, die in einem Bereich von ca. 60-200 kHz arbeiten, stromabwärts schneller und stromaufwärts langsamer ausbreiten. Bei diesen Frequenzen sind die Schallwellenlängen kleiner als 6 mm.

Ein Problem bei dem Einsatz eines Ultraschallgaszählers besteht darin, dass der Nutzschall durch Störschall verdeckt wird. Verantwortlich für das Auftreten von Störschall sind dabei Störquellen wie Armaturen, Verdichter bzw. Gebläse, die Schall in einem vom Gaszähler genutzten Frequenzbereich liefern. Demgemäß besteht für einen störungsfreien Betrieb eines Ultraschallgaszählers in einer Rohrleitung das Bedürfnis, dass vor und nach dem Ultraschall­ gaszähler ein Ultraschalldämpfer eingebaut wird, der Schallwellen mit Wellenlängen von weniger als 6 mm dämpft. Gleichzeitig muß wegen der kleinen Schallwellenlängen auch be­ achtet werden, dass eine wesentliche Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit des Ultra­ schalldämpfers selbst eine Vermeidung der Verschmutzung ist.

Bekannt ist es aus anderen Frequenzbereichen, schallabsorbierende Umlenkungen in Form eines absorbierend auskleideten Rohrkrümmers vorzusehen. Als nachteilig hat sich bei An­ wendung im Ultraschallbereich jedoch herausgestellt, dass hier eine große Verschmutzungs­ gefahr besteht. Außerdem erfordert eine derartige Schalldämpfungsmaßnahme größere Bau­ längen, die zu aufwendigen Lösungen führen.

Aus der DE 196 06 411 A1 (ältere Patentanmeldung) ist eine Vorrichtung zur Ultraschall­ dämpfung für eine von einem gasförmigen Medium durchströmte Rohrleitung bekannt, die ein in eine Leitung einsetzbares Gehäuse mit Strömungseinlaß und Strömungsauslaß verse­ hen ist, wobei ein Dämpfungselement in Form einer Vielzahl von kleinflächigen Reflexions­ flächen aufweisenden Streueinheit vorgesehen ist.

In der DE 32 39 770 C2 ist eine Vorrichtung zur Ultraschalldämpfung für eine von einem gasförmigen Medium durchströmte Rohrleitung beschrieben, die aus in die Leitung einsetz­ baren Einbauteilen besteht, welche die Form eines Sterns mit Armen aufweist oder aus Kreu­ zen mit Armen besteht.

Die DE 295 10 598 U1 beschreibt eine Vorrichtung zur Ultraschalldämpfung für eine von einem gasförmigen Medium durchströmte Rohrleitung, die in die Leitung einsetzbare Ein­ bauteile mit einer großen Anzahl von Löchern aufweist.

Das DE-GM 75 25 779 betrifft eine Vorrichtung zur Ultraschalldämpfung für eine von ei­ nem gasförmigen Medium durchströmte Rohrleitung, welche aus in ein Gehäuse einsetzbaren Einbauteilen mit einer großen Anzahl von Löchern besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirkungsvolle Vorrichtung zur Ultraschall­ dämpfung für eine von einem gasförmigen Medium durchströmte Rohrleitung verfügbar zu machen, die bei einem einfachen kompakten Aufbau eine geringe Verschmutzungsneigung zeigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind den nachgeordneten Ansprüchen zu entnehmen.

In vorteilhafter Weise macht demgemäß die Erfindung eine Vorrichtung zur Ultraschall­ dämpfung verfügbar, bei der bei kleiner Baulänge nicht nur die Verschmutzungsgefahr ge­ ring ist, sondern auch der Druckverlust durch den Schalldämpfer klein gehalten werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt große Schallpegelsenkungen.

Zu der Verschmutzungsunempfindlichkeit trägt die Ausrichtung der einzelnen Lochbleche parallel zueinander in Strömungsrichtung bei. Die Vorrichtung lässt sich außerordentlich kompakt mit einem rohrförmigen Gehäuse gestalten, das auch nachträglich in eine bestehen­ de Rohrleitung entweder direkt oder über zugeordnete Flansche eingebaut werden kann. Die Vorrichtung selbst besteht bevorzugt aus korrosionsbeständigen Spezialstählen.

Die Dicke des Lochblechs ist in dem Bereich zwischen 60 bis 200 kHz relativ unkritisch und liegt etwa zwischen 0,5 und 8 mm, vorzugsweise etwa zwischen 1 und 4 mm.

Die Lochbleche weisen vorzugsweise ein gleichmäßiges Lochmuster mit konstanten Loch­ durchmessern auf, die ≦ 10 mm, vorzugsweise ≦ 6 mm betragen, wobei zu beachten ist, dass bei kleineren Lochdurchmessern ein Verschmutzung nicht ausgeschlossen werden kann.

Hinsichtlich der Größe des Abstandes zwischen benachbarten Lochblechen ist davon auszu­ gehen, dass dieser Abstand eine Funktion des Abstandes von dem zugeordneten Ultra­ schallgaszähler zum einen und der Schallquellenkonfiguration und der Schallwellenlänge zum anderen ist. Der Abstand benachbarter Lochbleche sollte nicht mehr als die doppelte Schallwellenlänge des Ultraschallzählers betragen, beispielsweise bei einer Frequenz von 100 kHz etwa 8 mm.

Die Länge des rohrförmigen Gehäuses beträgt ca. 200 mm, um eine Einfügungsdämpfung von 20 dB zu erreichen. Selbstverständlich sind auch kürzere und längere Gestaltungen mög­ lich, ebenso wie auch die Kopplung mehrerer nacheinander angeordneter Vorrichtungen, wobei dann jedoch die Orientierung der Lochbleche der einen Vorrichtung senkrecht zu der Orientierung der Lochbleche der anderen Vorrichtung vorgesehen sein sollte.

Hinsichtlich des Durchmessers des rohrförmigen Gehäuses sind bevorzugt etwa Größen von 100 bis 1000 mm vorgesehen, je nach Einsatzbereich, wie beispielsweise bei Erdgasleitungen und allen Arten von gasdurchströmten Rohrleitungen.

Hinsichtlich der räumlichen Orientierung der Lochbleche ist weiterhin günstig, wenn diese senkrecht in dem Gehäuse angeordnet sind, weil damit auch eine weitere Reduzierung der Verschmutzungsgefahr einhergeht.

Mit dem erfindungsgemäßen Konzept, bei dem eine Absorption durch eine Kombination von Strömungsdämpfung und λ/4-Resonator verfügbar gemacht wird, lässt sich eine kurzbauende und damit kompakte Vorrichtung schaffen, bei der wirksam und zuverlässig das Entstehen neuer Schallwellen in der Vorrichtung selbst an den Lochblechen vorteilhaft dadurch ver­ mieden wird, dass die Lochbleche nur stirnseitig angeströmt und nicht über ihre Lochfläche durchströmt werden. Vorteilhaft wird dadurch auch erreicht, dass über der Ultraschalldämp­ fungsvorrichtung nur ein geringer Druckverlust entsteht.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Hinweisen auf die beigefügten Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stirnseitige Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ultraschalldämpfung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Ultraschalldämpfung dargestellt, die ein Hohlzylinder­ gehäuse 11 aufweist, das in einem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von ca. 200 mm und gemäß Fig. 2 eine Länge von ca. 150 mm aufweist. Das Gehäuse 11 besitzt einen Strö­ mungseinlaß 12 und einen Strömungsauslaß 13. In Fig. 2 ist die Strömungsrichtung durch die Pfeile A angegeben.

In dem Gehäuse 11 sind parallel zueinander zahlreiche Lochplatten bzw. Lochbleche 14 an­ geordnet, die sich parallel zueinander zwischen dem Bereich des Strömungseinlasses 13 erstrecken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließen sie bündig mit dem Gehäuse 11 an der Ein- und Auslaßseite ab.

Die Lochbleche 14 sind senkrecht in dem Gehäuse 11 angeordnet und besitzen ein gleich­ förmiges Lochmuster aus Löchern 15 mit konstanten Lochdurchmessern, die bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel weniger als 6 mm betragen.

Die Dicke d der Lochbleche 14 beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 3 mm.

Die Größe des Abstandes a zwischen benachbarten Lochblechen 14 beträgt etwa 4 mm.

Die Vorrichtung besteht aus einem korrosionsfesten Stahl. Die Lochbleche 14 sind in das hohlzylindrische Gehäuse 11 eingeschweißt, und das Gehäuse 11 wird entweder in eine vor­ handene Leitung 20 eingesetzt und darin befestigt oder über nichtdargestellte seitliche Flan­ sche, ggf. in einem erweiterten Rohrabschnitt zur Vermeidung eines zu großen Druckverlus­ tes, eingebaut.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Ultraschalldämpfung für eine von einem gasförmigen Medium durchströmte Rohrleitung, bestehend aus, einem in die Leitung einsetzbaren Gehäuse (11) mit einem Strömungseinlaß (12) und einem Strömungsauslaß (13), in dem Löcher (15) aufweisende plattenförmige Ele­ mente (14) angeordnet sind, die sich parallel zueinander zwischen dem Bereich des Strömungseinlasses (12) und dem Bereich des Strömungsauslasses (13) erstrecken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Elemente (14) als Lochbleche ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Lochbleche (14) mit konstantem Abstand (a) zwischen benach­ barten Lochblechen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochbleche senkrecht in dem Gehäuse (11) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Lochbleche (14) etwa 0,5 bis 8 mm, vorzugsweise etwa 1 bis 4 mm, beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochbleche (14) Lochmuster mit konstanten Lochdurchmessern aufweisen, welche ≦ 10 mm, vorzugsweise ≦ 6 mm, betragen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Abstandes (a) zwischen benachbarten Lochblechen (14) maximal der doppelten Wellenlänge eines Ultraschallzählers entspricht bzw. auf die Schall­ quellenkonfiguration einschließlich Schallwellenlänge abgestimmt ist, und vorzugsweise ≦ 10 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) rohrförmig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Gehäuse (11) einen Durchmesser von ca. 100 bis ca. 1000 mm und eine Länge von ca. 150 bis 200 mm aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) in der Leitung befestigbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) in einem erweiterten Rohrabschnitt mit Anschlußflanschen angeordnet ist.