DE19816092A1

DE19816092A1 - Volume-altering resonator component for sound damping

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Publication number: DE19816092A1
Application number: DE1998116092
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: COLDEWEY, MAIK, 04159 LEIPZIG, DE BOECK, LUTZ, 044
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-18

Abstract

The resonator component comprises at least two interconnected hollow chambers. The inner pressure in the chambers can be altered to a value which corresponds to the frequency to be damped. In a compressor installation with a compressor (1) is a suction conduit (2) and a pressure conduit (3). The sound damping occurs in the pressure conduit by means of the resonance sound damper (4), which is installed in the pressure conduit at a suitable point. The sound damper is surrounded on all sides by the pressure in the pressure conduit and has a pressure compensation aperture (5) together with an outflow aperture (6) with the conduit (7) connected to the suction conduit (2). Through corresponding dimensioning of the apertures (5,6) including the conduit (7) the required pressure can be established within the resonator (4).

Description

Zur Dämpfung von niederfrequentem Schall, vorzugsweise in Luftkanälen aller Art, wurde ein volumenänderndes Resonatorelement u. a. nach dem deutschen Patent DE 196 26 167 vorgeschlagen, dessen Wirkung darauf beruht, daß die in einer bestimmten Form gestalteten Oberflächen von nach außen dichten evakuierten metallischen Kalotten als Tellerfedern wirken und bei normalem äußeren Druck eine nahezu horizontale Federkennlinie aufweisen. Eine weitere Erfindung beschreibt die vorteilhaft herstellbare Lösung von solche Elementen, indem die Hohlräume aller Kalotten miteinander verbunden sind und nach außen eine dicht zu verschließende Evakuierungsöffnung aufweisen, die im Ablauf des Fertigungsprozesses verschlossen wird. Darüber hinausgehend beschreibt eine Erfindung die vorteilhafte Weiterentwicklung dieses Systems, indem das Vakuum im Inneren der Elemente an veränderliche Außenluftdrücke und an veränderliche Schallfrequenzen angepaßt werden kann.For damping low-frequency sound, preferably in all types of air ducts, was a volume-changing resonator element u. a. according to the German patent DE 196 26 167 proposed, the effect of which is based on the fact that in a certain shape designed surfaces from evacuated to the outside metallic domes act as disc springs and one at normal external pressure have almost horizontal spring characteristics. Another invention describes the advantageously producible solution of such elements by the cavities of all Calottes are connected to each other and a tightly sealed one to the outside Have evacuation opening in the course of the manufacturing process is closed. In addition, an invention describes the advantageous Further development of this system by applying the vacuum inside the elements variable outside air pressures and adapted to changing sound frequencies can be.

Durch die beschriebene Federcharakteristik der Resonatorelemente können schon bei minimalen äußeren Druckschwankungen, wie sie z. B. durch Schalldruckwellen hervorgerufen werden, Volumenänderungen der Kalotten erfolgen, die beim Auftreffen der Schalldruckwellen und ihrer Reflexion zu deren Auslöschen oder zumindest zur Reduzierung ihrer Amplituden führen und damit einen Schalldämpfeffekt hervorrufen.Due to the described spring characteristic of the resonator elements can already with minimal external pressure fluctuations, as z. B. by sound pressure waves Are caused, volume changes of the spherical caps take place, which at Impact of the sound pressure waves and their reflection to cancel them or at least lead to a reduction in their amplitudes and thus one Cause sound absorption effect.

Die Vorteile dieser Lösung sind im Verhältnis zu anderen Schalldämpfern für niederfrequenten Schall, z. B. gewöhnlichen Resonanzschalldämpfern oder schalldämmenden Auskleidungen, durch deutlich geringere Abmessungen und Erfüllung hoher hygienischer Anforderungen gekennzeichnet.The advantages of this solution are in relation to other silencers for low frequency sound, e.g. B. ordinary resonance mufflers or sound-absorbing linings, due to significantly smaller dimensions and Marked compliance with high hygienic requirements.

Ein gewisser Nachteil dieser bisher beschriebenen Niederfrequenz- Resonatorschalldämpfer besteht jedoch darin, daß sie nur in Systemen eingesetzt werden können, bei denen der äußere Luftdruck dem normalen Umgebungsdruck entspricht bzw. nicht zu weit davon abweicht. Äußere Überdrücke über einen bestimmten zulässigen Wert hinaus würden nach den bisherigen Lösungen für die Gestaltung der Elemente zu deren Unwirksamkeit führen, einerseits wegen der Störung des Kräftegleichgewichtes, andererseits durch mechanische Überlastung und infolgedessen ggf. zu deren Zerstörung. In der Praxis existieren jedoch eine Vielzahl von Quellen niederfrequenten Schalles in Überdrucksystemen, so z. B. in den Druckleitungen von Kolbenverdichteranlagen. Ein weiteres Bedürfnis besteht in der Reduzierung von Schalldruckschwingungen mit sich verändernder Frequenz in solchen Überdrucksystemen, die infolge von Drehzahländerungen unterschiedliche Anregungsfrequenzen hervorrufen, wie z. B. in Kolbenverdichteranlagen mit drehzahlveränderlichen Antrieben.A certain disadvantage of this low-frequency However, resonator silencers consist in the fact that they are only used in systems where the outside air pressure is the normal ambient pressure corresponds or does not deviate too far from it. External pressures over you certain permissible value would also according to the previous solutions for the Design of the elements lead to their ineffectiveness, on the one hand because of the Disruption of the balance of forces, on the other hand due to mechanical overload and consequently, if necessary, their destruction. In practice, however, there is one Numerous sources of low-frequency sound in overpressure systems, such. B. in the pressure lines of piston compressor systems. Another need is in the reduction of sound pressure vibrations with changing frequency in such overpressure systems that differ as a result of speed changes Cause excitation frequencies such. B. in piston compressor systems with variable-speed drives.

Es wurde deshalb nach Wegen gesucht, diese Nachteile zu überwinden, indem die Möglichkeit geschaffen wird, den äußeren Überdruck durch jeweilige Anpassung des Innendruckes der Resonatorelemente so zu kompensieren, daß die für die jeweilige Frequenz richtig bestimmte Federkennlinie der Resonatorelemente durch Variation von Kalottendurchmesser, Prägeform, Wanddicke und Material auch bei sich wesentlich änderndem äußeren Überdruck oder sich ändernder Erregerfrequenz immer zur Übereinstimmung zwischen der Resonanzfrequenz der Elemente und der zu dämpfenden Schallfrequenz führt. Der Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, die Einsatzbreite der Niederfrequenz-Resonanzschalldämpfer in vorteilhafter Weise auf diese Einsatzgebiete in Überdrucksystemen zu erweitern.Therefore, ways have been sought to overcome these disadvantages by Possibility is created to adjust the external pressure by adjusting the To compensate for the internal pressure of the resonator elements so that for the respective Frequency correctly determined spring characteristic of the resonator elements by variation of calotte diameter, embossing shape, wall thickness and material also with you significantly changing external pressure or changing excitation frequency always the correspondence between the resonance frequency of the elements and the leads to damping sound frequency. The invention was based on the object Range of application of the low-frequency resonance silencers in an advantageous manner to expand these areas of application in overpressure systems.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem der beliebige äußere Überdruck durch einen entsprechenden inneren Überdruck innerhalb der Kalotten des Niederfrequenzschalldämpfers derart kompensiert wird, daß das Kräftegleichgewicht am Resonatorelement den Bedingungen entspricht, die sich für das Normaldrucksystem bewährt haben. Um dies zu verwirklichen, werden alle Kalotten eines Schalldämpfers, die wegen ihrer rationellen Herstellung ohnehin untereinander verbunden sind, nach außen hin zu den Kalotten der anderen Elemente des gleichen Schalldämpferpaketes ebenfalls verbunden und insgesamt an eine Einrichtung zum Beeinflussen der Höhe des Innendruckes angeschlossen.According to the invention the object is achieved by the arbitrary external overpressure through a corresponding internal overpressure within the calottes of the Low-frequency silencer is compensated so that the balance of power on the resonator element corresponds to the conditions that apply to the Have proven normal pressure system. To achieve this, all calottes of a silencer, which anyway because of their rational manufacture are connected externally to the calottes of the other elements of the same Silencer package also connected and overall to a device for Affect the level of internal pressure connected.

Im einfachsten Falle ist das eine Öffnung in Form einer Drosselbohrung, einer Kapillare oder eines geeigneten Röhrchens, die den Außendruck gedrosselt und damit geglättet in die Kalottenhohlräume einleitet. Damit wird erreicht, daß die äußeren Druckschwankungen als Ursache für die Schalldruckwellen als wesentliche Kraftwirkung auf die Kalottenoberflächen verbleiben und die durch sie hervorgerufene erzwungene Schwingung der Kalottenoberflächen zum Auslöschen der Druckschwingung bei deren Reflexion an der Oberfläche führt.In the simplest case, this is an opening in the form of a throttle bore, one Capillary or a suitable tube that throttles and the external pressure thus smoothly introduces into the dome cavities. This ensures that the external pressure fluctuations as the cause of the sound pressure waves as essential The force acting on the spherical surface remains and that through it caused forced vibration of the spherical surfaces to extinguish the pressure oscillation leads to their reflection on the surface.

Im weiteren Falle, besonders bei der Berücksichtigung von Frequenzschwankungen, kann das Kräftegleichgewicht durch gezielte Innendruckänderungen angepaßt werden. Dabei sind in den Druckleitungen von einstufigen Verdichtern oder bei den Hochdruckstufen mehrstufiger Verdichter nur Druckabsenkungen nach niedrigeren Drücken hin möglich, während bei allen anderen Verdichtungsstufen bzw. auf deren Saugseite auch Druckerhöhungen möglich sind.In the further case, especially when considering frequency fluctuations, the balance of forces can be adjusted through targeted changes in internal pressure become. There are in the pressure lines of single-stage compressors or in the High-pressure stages of multi-stage compressors only lower pressures after lower ones Pressing possible while at all other compression levels or on their Pressure increases are also possible on the suction side.

Die Druckabsenkung erfolgt dadurch, daß eine zusätzliche einstellbare oder feste Drosselbohrung vorhanden ist, die eine Verbindung zu einer Stelle niedrigeren Druckes hat, z. B. zur Niederdruckseite der Verdichteranlage. Das Verhältnis der Größe der Zuflußöffnung zu der Größe der Abflußöffnung bestimmt den Innendruck in den Kalotten, der in jedem Falle so einzustellen ist, daß das Kräftegleichgewicht an den Kalottenoberflächen zu einer Federkennlinie führt, die verhältnismäßig große Wegänderungen bei möglichst geringen Druckänderungen ergibt. Damit kann die Kalottenschwingung der Schalldruckschwingung folgen und diese bei deren Reflexion auslöschen.The pressure drop occurs in that an additional adjustable or fixed Throttle bore is present which connects to a lower location Has pressure, e.g. B. to the low pressure side of the compressor system. The ratio of The size of the inlet opening to the size of the outlet opening determines the internal pressure in the calottes, which must be set in any case so that the balance of power leads to a spring characteristic on the spherical cap surface that is relatively large Changes in path with the smallest possible pressure changes. So that Dome vibration follow the sound pressure vibration and this with it Erase reflection.

Druckerhöhungen sind möglich, indem die Druckzuführung aus einer Stufe höheren Druckes erfolgt und die Abströmung in die zu dämpfende Stufe stattfindet.Pressure increases are possible by increasing the pressure supply from one level Pressure takes place and the outflow takes place in the stage to be damped.

Eine weitere Möglichkeit der Erzeugung eines gewünschten Innendruckes für die Kalotten besteht in der Regelung des Druckes mittels eines Druckreglers, der zwischen zwei verschiedenen Drucklagen des Verdichtersystems arbeitet, im einfachsten Falle eines einstufigen Verdichters zwischen Hoch- und Niederdruckseite. Als Regelimpulse sind die Drucklage, die Schallfrequenz oder die Maschinendrehzahl möglich.Another way of generating a desired internal pressure for the Calottes consists in regulating the pressure by means of a pressure regulator works between two different pressure levels of the compressor system, in simplest case of a single-stage compressor between high and Low pressure side. The pressure, the sound frequency or the Machine speed possible.

Auf diese Weise entsteht durch Anpassung der Innedrucklage eines Resonanzschalldämpfers an die Außendrucklage ein sich selbst adaptierender Schalldämpfer, der unabhängig vom äußeren Druckniveau optimale Dämpfungseigenschaften aufweist.In this way, an adjustment is made by adjusting the internal pressure position Resonance muffler to the external pressure position a self-adapting Silencer that is optimal regardless of the external pressure level Has damping properties.

Der Erfindungsgegenstand ist an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt. Im einzelnen zeigt dieThe subject matter of the invention is illustrated using an exemplary embodiment. in the individual shows the

Fig. 1 Die Anordnung eines Elementes des Niederfrequenzschalldämpfers in einem Überdrucksystem einer Verdichteranlage mit einem Innendruck unterhalb des äußeren Überdrucks, Fig. 1 shows the arrangement of an element of the low frequency sound absorber in a pressure system of a compressor installation with an internal pressure below the external overpressure,

Fig. 2 Die Anordnung eines Elementes des Niederfrequenzschalldämpfers in einem Überdrucksystem einer Verdichteranlage mit einem Innendruck oberhalb des äußeren Überdrucks, Fig. 2 shows the arrangement of an element of the low frequency sound absorber in a pressure system of a compressor installation with an internal pressure above the outer overpressure,

Fig. 3 Die Einbindung eines Druckreglers zur optimalen Innendruckregelung. Fig. 3 The integration of a pressure regulator for optimal internal pressure control.

Die Fig. 1 zeigt eine Verdichteranlage mit dem Verdichter 1, seiner Saugleitung 2 und seiner Druckleitung 3. Die Schalldämpfung soll in der Druckleitung 3 mittels des Resonanzschalldämpfers 4 erfolgen, der in der Druckleitung 3 an einer geeigneten Stelle eingebaut ist. Er ist äußerlich allseitig vom Druck in der Druckleitung umgeben und besitzt die Druckausgleichsöffnung 5 sowie die Abströmöffnung 6 mit der Leitung 7, die in Verbindung mit der Saugleitung 2 steht. Durch entsprechende Dimensionierung der Öffnungen 5 und 6 einschließlich der Leitung 7 kann der innerhalb des Resonators 4 gewünschte Druck eingestellt werden. Im Grenzfall entfällt die Öffnung 6 und die Leitung 7, so daß im Inneren des Resonators 4 nur die Außendruckkompensation wirkt. Fig. 1 shows a compressor unit to the compressor 1, its suction line 2 and its pressure line 3. The sound attenuation should take place in the pressure line 3 by means of the resonance silencer 4 , which is installed in the pressure line 3 at a suitable point. It is externally surrounded on all sides by the pressure in the pressure line and has the pressure compensation opening 5 and the outflow opening 6 with the line 7 , which is connected to the suction line 2 . By appropriate dimensioning of the openings 5 and 6 including the line 7 , the pressure desired within the resonator 4 can be set. In the limit case, the opening 6 and the line 7 are omitted, so that only the external pressure compensation acts in the interior of the resonator 4 .

In Fig. 2 ist beispielhaft gezeigt, wie der Innendruck des Resonators 4 auf ein höheres Niveau gegenüber dem ihn umgebenden Außendruck angehoben werden kann. Der Resonator 4 ist in der Druckleitung 3.1 der 1. Stufe des Verdichters 1 eingesetzt und seine Zuströmöffnung 5 ist über die Leitung 7 mit der Druckleitung 3.2 der zweiten Verdichterstufe verbunden. Die Abströmöffnung mündet in der Druckleitung der ersten Stufe 3.1, deren Schall in diesem Falle zu dämpfen ist. Auch hierbei kann durch entsprechende Dimensionierung der Öffnungen 5 und 6 einschließlich der Leitung 7 innerhalb des Resonators 4 der gewünschte Druck eingestellt werden.In Fig. 2 there is shown an example of how the internal pressure of the resonator 4 to a higher level relative to the surrounding external pressure can be raised it. The resonator 4 is inserted in the pressure line 3.1 of the first stage of the compressor 1 and its inflow opening 5 is connected via line 7 to the pressure line 3.2 of the second compressor stage. The outflow opening ends in the pressure line of the first stage 3.1 , the sound of which is to be damped in this case. Here, too, the desired pressure can be set by appropriately dimensioning the openings 5 and 6, including the line 7, within the resonator 4 .

Fig. 3 zeigt eine zu Fig. 1 analoge Anordnung mit einem Regler 8 in der Abströmleitung, der den Resonatorinnendruck regelt und vom Sensor 9 aus gesteuert werden kann. Der Sensor 9 nimmt die Meßgrößen auf, nach denen geregelt werden soll, z. B. den Schalldruckpegel oder den Innendruck aus der Druckleitung über den Eingang 10 oder die Verdichterdrehzahl über den Eingang 11. FIG. 3 shows an arrangement analogous to FIG. 1 with a regulator 8 in the outflow line, which regulates the resonator internal pressure and can be controlled by the sensor 9 . The sensor 9 records the measured variables according to which control is to be carried out, e.g. B. the sound pressure level or the internal pressure from the pressure line via input 10 or the compressor speed via input 11 .

Claims

1. Volume-changing resonator element for sound damping according to the diaphragm spring principle for sound damping in overpressure systems, consisting of at least two interconnected cavities, characterized in that the internal pressure in the cavities can be changed by a suitable device to the value of the frequency to be insulated or damped corresponds.

2. Volume-changing resonator element according to claim 1, characterized in that the device for adjusting the amount of internal pressure preferably throttling connecting tubes to the external system high and - are low pressure.

3. Volume-changing resonator element according to claims 1 and 2, characterized in that a regulator at the level of the internal pressure external pressure fluctuations changed so that the resonance frequency of the Elements remains unchanged with these pressure fluctuations.

4. Volume-changing resonator element according to claims 1 and 2, characterized in that a regulator at the level of the internal pressure constant external pressure so changed that the resonance frequency which adapts elements to the changing frequency of the sound source.

5. Volume-changing resonator element according to claims 1 and 2, characterized in that a regulator at the level of the internal pressure external pressure fluctuations and frequency fluctuations of the sound source changes that the resonance frequency of the elements changes at all times the changing external pressure and at the same time optimally to the changing Adjusts the frequency of the sound source.