DE2155085A1

DE2155085A1 - Druckreduziervorrichtung

Info

Publication number: DE2155085A1
Application number: DE19712155085
Authority: DE
Inventors: Colin Forbes Sutton Coldfield Warwickshire King (Großbritannien)
Original assignee: Dunlop Holdings Ltd
Current assignee: Dunlop Holdings Ltd
Priority date: 1970-11-06
Filing date: 1971-11-05
Publication date: 1972-05-10
Also published as: US3823743A; AU3534471A; ZA717136B; FR2116387B2; AU458925B2; FR2116387A2; NL7115299A

Description

Dr. F Zumstelr. se.i. - Dr. E Assmänn Dr. R. Koonlosbci-gor · Cipi.-FY.ys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumeteln Jim.

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Druckreduziervorriehtung (Zusatzanmeldung zu Patent (Patentanmeldung P 20 35 121.7)

Die Erfindung betrifft eine Druckreduziervorrichtung gemäß Patent (Patentanmeldung P 20 35 121.7).

Es ist häufig erforderlich, einen Gasstrom hohen Druckes auf einen Gasstrom niedrigen Druckes zu reduzieren "bzw. zu drosseln. Dieses Erfordernis tritt häufig "bei Hochdruckverteilung von Gasen auf, wenn der Druck vor der Übertragung zum Verbraucher reduziert werden muß. Herkömmlioherweise wird der Druck reduziert, indem das Hochdruckgas durch eino Leitung mit einem relativ großen Querschnitt geleite⁴, wird. Dieses Verfahren führt unter Umständen zu sehr starkei Geräuschen twicklung, die ein eimsthaftes Problem darstellen kann, wenn beispielsweise große Gaeiaengen in Stadtbereichen druckreduziert werden müssen.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Druckreduzierung "besitzt einen Einlaß für das Hochdruckgas, einen Auslaß für das Hiederdruckgas und einen Verbindungsweg zwischen "beiden, über den das Gas vom Einlaß zum Auslaß strömt, wobei der Verbindungsweg zumindest eine poröse Staubeinrichtung mit einem inneren Bereich aus porösem Material in einer Innenzone des Verbindungsweges und einem äußeren Bereich, der ein faserförmiges Material umfaßt, in einer Außenzone des Verbindungsweges aufweist, wobei der innere Bereich einen geringeren Strömungswiderstand bietet als der äußere Bereich.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sii.d die inneren und äußeren Bereiche der Staueinrichtung durch ein perforiertes Bahnmaterial getrennt. Dieses Material kann aus Metall, Kunststoff, gev/ebtem Stoff ode-»" irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen. Diese Schicht des perforierten Bahnmaterials wird dazu verwendet, das faserförmige Material in seiner Stellung zu halten. Zur Unterstützung der Wirkungsweise kann die Staueinrichtung mit einem feinen Stoff überzogen sein, wodurch die Größe der Vorrichtung verringert wird, ohne daß die Stauwirkung der Staueinrichtung abnimmt.

Im allgemeinen sollte der innere Bereich der porösen Staueinrichtung so ausgebildet sein, daß er eine Expansion des Gases ermöglicht, während die durch die Expansion hervorgerufene Turbulenz auf einem Minimum gehalten wird. Dieser innere Bereich ist vorzugsweise entweder konisch oder kugelabschnittförmig ausgebildet.

Poröse Materialien, die für den inneren Bereich der porösen Staueinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind beispielsweise: Gazeschichten, expandiertes Metall, gesintertes Metall, Keramikschäume und Kunststoffschäume, wie vernetzte Schäume. Diese Materialien sollten vorzugsweise eine Porosität aufweisen, die zu einem niedrigen Ströinungs-

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widerstand führt. Der Strömungswiderstand der verwendeten Ma-

terialien sollte im MOrmalfalle weniger als 0,07 kg/cm pro 2,5 cm bei einem Gasstrom mit einer Geschwindigkeit innerhalb eines Bereiches von 5 "bis 80 m/sec. aufweisen.

Insbesondere besteht der innere Bereich der porösen Staueinrichtung aus einem dreidimensionalen Netz, das so angeordnet ist, daß es eine Anzahl von zellförmigen Räumen umgrenzt, die miteinander in Verbindung stehen, wobei das ITetz im wesentlichen aus Metall besteht.

Das dreidimensionale Netz wird vorzugsweise durch Sprühen, Tauchen oder Elektroablagern von Metall t uf einem xjcrösen Material hergestellt.

Das poröse Material, auf das das Metall aufgebracht werden kann, kann aus einem Paseragglomorat, wie einem verfilzten Material, oder einem schwammförmigen oder Schaum-Material, wie Uatursohwamm oder Kunstharzschwamm, bestehen. Im allgemeinen sind Polyurethanschäume als bevorzugt anzusehen. Das poröse Material kann in dem Metall verbleiben oder es kann, beispielsweise durch Erwärmen, zum Ausschmelzen oder Ausbrennen des Materials entfernt werden.

Wenn ein hoher Porositätsgrad erforderlich ist, kann der Schaum ein vernetzter Schaum sein, d.h. ein Schaum, bei dem die organische Phase als dreidimensionales netzwerk vorliegt, das im wesentlichen keine Wandbereiche zur Begrenzung der Zellen aufweist. Derartige vernetzte Schäume können hergestellt werden, indem die relativ dünnen Zellwände des Schaumes, beispielsweise durch chemische Mittel, wie wäßriges ITatriumhydroxyd im Falle eines Polyurethanschaumes, entfernt werden.

Wenn das Metall auf elektrischem Wege abgelagert werden soll, ist es natürlich erforderlich, entweder ein elektrisch leiten-

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des, poröses Material zu verwenden, oder das Material mit Hilfe einer leitenden Oberflächenschicht leitend zu machen. Nicht leitende Materialien können mit Hilfe eines Zusatzes, wie Graphit oder Netallpulver, leitend gemacht werden. Eine leitende Oberflächenschicht kann durch Überziehen des Materials mit einem härtbaren Harzraaterial, dan einen leitenden Zusatz einschließt, oder durch chemische Ablagerung eines Metallen, beispielsweise durch Reduktion von aniaoniakalischem Silbernitrat in situ leitend gemacht werden. Im allgemeinen sollte bei einer chemischen Ablagerung die Oberfläche mit Hilfe eines oder mehrerer, empfindliche machender Mittel, wie Zinnojrychlorid, gefolgt durch Palladiumchlorid bei Silber, behandelt werden.

Metalle, die elektrisch abgelagert worden können, sind beispielsweise Silber, Kupfer, liickel und Eisen, legierungfjschäume können in einigen Fällen durch direkte Beschichtung hergestellt werden, und in anderen Fällen können zwei oder mehr Metalle nacheinander aufgebracht worden, wobei die legierung durch Erwärmung der entstehenden Anordnung gebildet wird. Stahlcchäurie können hergestellt werden, indeu: die erforderlichen Mengen von Kohlenstoff und/oder Stickstoff eingebracht werden. Der Kohlenstoff kann aus einem organischen Material hergeleitet werden, das den Grundschaum bildet, oder er kann dem Elektroplattierungsbad zugesetzt werden.

Die entstehenden Ijegierungsschäume können natürlich wärmebehandelt werden, damit die gewünschten physikalischen Eigenschaften erzielt werden. Derartige Wärmebehandlungen sind an sich bekannt.

Das faserförmige Material, das für den äußeren Bereich der porösen 'Staueinrichtung verwendet wird, ist vorzugsweise relativ dicht im Vergleich zu dem inneren Bereich und kann durch irgendein geeignetes faserförmiges Material gebildet werden,

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das im allgemeinen für die Gex'äuscha'bsorption verwendet wird. Insbesondere haben sich gesponnene Mineralfasern, wie Asbestwolle oder "Stillite D 50" (Handelsname), natürliche Fasern, wie Baumwolle, Wolle oder Glaswolle, bewährt. Diese Materialien sind vorzugsweise zusammengepreßt, so daß sie einen Strömungswiderstand des 50-fachen, vorzugsweise des 100-fachen des Materials des inneren Bereiches bei gleicher Luftgeschwindigkeit haben.

Die erfindungsgemäße Staueinrichtung kann in einem Rohr aus ge eigne+on, jiaterial untergebracht sein, das zwischen dem Hochdruckeinlaß und dem Uiederdruckauslaß vorgesehen ist. In diesem Falle kann die Stauein.ri.chtung gegenüber dem Rohr abgedichtet sein, so daß verhindert wird, daß das Gas an der Stauoinrichtung vorbeiströmt.

Die Staueinrichtung kann aHsin oder in Verbindung mit einem zusätzlichen, mechanischen Reduzierventil und/oder mit anderen S taue inr ic htungs type η vei-wend et werden.

Im folgenden werden beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die bevorzugte A.usführungsf orm .'der' Figur umfaßt einen zylindrischen Einlaß 10 und einen koaxialen, zylindrischen Aus- laß 11 mit einem Durchmesser, der wesentlich größer als der Durchmesser des Einlasses 10 ist.

Zwischen dem Einlaß 10 und dem Auslaß 11 ist eine poröse Staueinrichtung, bestehend aus unabhängigen inneren und äußeren Bereichen, die durch ein Blatt von 1,5 mm Dicke aus perforiertem Stahl 14 in Form eines Konus voneinander getrennt sind.

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Der äußere Bereich 12 der Staueinrichtung ist mit einer gesponnenen Mineralfaser gefüllt, die unter dem Handelsnam.en "Stillitte D 50" erhältlich ist. Der innere Bereich 13 in Form eines Außenkonus aus einem Schaummetall mit vier Poren/cm besitzt einen Strömungswiderstand von 0,035 kg/cm pro 2,5 cm Dicke "bei einer Luftgeschwindigkeit von 40 m/sec. und wird in seiner Stellung durch den perforierten Stahlblattkonus gehalten.

Zur Erleichterung der Herstellung des Schaummetallkonus besteht dieser aus mehreren Schichten 16, die durch einen axialen Faltebolzen 15 zusammengehalten werden.

Eine Druckreduziereinriclitung der oben beschriebenen Art wurde mit einem Einlaß mit einem Innendurchmesser von 2,5 cm und einem Auslaß mit einem Innendurchmesser von 12,7 cm hergestellt. Die Gesamtlänge der Staueinrichtung betrug 15,7 cm. Der innere Bereich war als Konus mit einem Winkel von 45° ausgebildet und bestand aus einem Schaummetall mit 4 Poren/cm.

Die Druckreduziervorriohtung wurde untersucht, wobei gesponnene Mineralfasern (Stillite D 50) und Analar-Glaswolle für den äußeren Bereich der Staueinrichtung verwendet wurden.Diese Ma-

terialien wurden zusammengedrückt, so daß der äußsre Bereich einen Strömungswiderstand von 7»03 kg/cm pro 2,5 cm bei einer Luftgeschwindigkeit von 40 m/sec.aufwies. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden in !Tabelle I mit denjenigen für die Expansion des Gases ohne Schalldämpfer und bei einer Verwendung lediglich des inneren Bereiches der Staueinrichtung als Schalldämpfer verglichen.

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Schall dämpfer	Luftge- schwindig- keit m/sec.	Tabelle I Laut stärke dB.	Verringerung d.Lautstär ke dB.	Widerntand d.Schalldämp fers (kg/ci!!*--)
keiner	15,2 30,4	117. 130.	-	—
Schaumnietall und Stillite D 50	15,2 . 30,4	81. 81.	36. 49.	0,4
Schauniinetall und G-I a G w öl Ie	15,2 >0,4	82. 82.	y}. 48.	o_;/ *
S c haUiTiG! e tall allein	15,2 30,4	94. 94.	23.	0,4 •x-

Gegendruck n-it Schalldämpfer, geringer als ohne. S c ha 11 dämpf er (d.h. negativer V; id erstand).

V/ie aus den Ergebnissen su. ersehen is't, ermöglicht die erf indun£!.i{-«?inäi?e Lruokredui-iicrvorriohtung eine wesentliche 7erringeicung der Lsutntärke gegenüber einer nicht gedämpften Vorrichtung.

Bei der höheren Geschwindigkeit von 30,4 m/sec. und einer nicht gedämpften Röhre erreichte die durch den EinlaB eintretende Luft die Schallgeschwindigkeit. Dadurch wurden Stoßwellen hervorgerufen, die eich nach stromabv/rJrts von deui Einlaß aus fortsetzten und einen hohen StrömuUoSv.'iaar^trnd hervorriefen. Dies ist nicht dor EaIl, wenn die Schalldämpfer vorwendet worden, so daß mehr Gas durchgesetzt und eine höhere

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Strömungsgeschwindigkeit bei einem bestimmten niedrigen Druck erreicht werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1.) Druckreduziervorrichtung mit einem Einlaß für Hoohdruekgas, einem Aaslaß für Mederdruckgas und einem Verbindungsweg zwischen "beiden, über den das Gas vom Einlaß zum Auslaß strömt, nach Patent (Patentanmeldung

,P 20 35 121.7), dad u.r ch gekennzeichnet» daß der Verbindungsweg zumindest eine poröse Staueinrichtung aufweist, die einen inneren Bereich aus einem porösen Material in einer inneren Zone des Verbindungsweges und einen äußeren Bereich, der ein faserförmiges Material umfaßt, in einer äußeren Zone des Verbindungsweges umfaßt, wobei der innere Bereich einen niedrigeren Strö- " mungswiderstand als der äußere Bereich aufweist.

2. Druclcreduziervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich aus Schichten aus Gaze, expandiertem Metall, gesintertem Metall, Keramikschaum oder Kunststoffschäumen, wie verstärktem Schaum besteht.

3. Druckrediuziervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich aus einem vernetzten Metallfjohaum besteht.

4. Druckroduziervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekannzeichnet, daß der vernetzte Metallschaum durch Ablagerang von Metall auf einem vernetzten, organischen Schaum hergestellt ist.

5. Druokreduziervorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall durch Elektroablagerung aufgebracht ist.

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6. Druckreduziervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material des inneren Bereichs einen Strömungswiderstand von weniger als 0,07 kg/cm für 2,5 cm Dicke aufweist, wenn sich der GasstromiriLt einer Geschwindigkeit im Bereich von 5 Ms 80 m/sec. bewegt.

7. Druckreduziervorrichtung nach.einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich konisch ausgebildet ist.

8. Druckreduziervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, üadurch gekennzeichnet, daß der inneve Bereich kugelabschnittsförmig ausgebildet ist.

9. Druckreduziervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das faserförmige Material des äußeren Bereiches eine gesponnene Mineralfaser, natürliche Faser oder Glasfaser ist.

10. Druckreduziervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des äußeren Bereiches zusammengedrückt ist, so daß es einen Strömungswiderstand des 50-fachen des inneren Bereiches bei derselben Geschwindigkeit aufweist.

11. Druckredusleitvorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des äußeren Bereiches zusammengepreßt ist, so daß es einen Strömungswiderstand des? 100-faohen des inneren Bereiches bei derselben luftgeschwindigkeit aufweist.

12. Druckreduziervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Bereich durch eine perforierte, blattförmige

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Staueinrichtung getrennt sind.

13. Druekreduziervorriohtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das perforierte Blatt aus Metall, Kunststoff material oder gewehtem Stoff besteht.

14. Druokreduzleitvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte» blattförmige Staueinrichtung mit einem feinen Stoff überzogen ist.

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