DE2238657B2

DE2238657B2 - Schalldämpfer

Info

Publication number: DE2238657B2
Application number: DE19722238657
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6962 Sandhausen Kraemer; Dieter 6800 Mannheim Schnee
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1972-08-05
Filing date: 1972-08-05
Publication date: 1974-08-08
Also published as: FR2195051B2; IT1045632B; JPS4945218A; IT1045637B; SE379604B; FR2195051A2; GB1417256A; DE2238657C3; DE2238657A1

Description

Der Gegenstand des Hauptpatentes 2128 632 betrifft einen Schalldämpfer für Hochspannungs-Druckgassehalter mit einem Expansionsraum, durch den hindurch das Druckgas ins Freie geführt ist, wobei die

Wand des Expansionsraumes zumindest teilweise als gummielastische Membran ausgebildet ist, die mit Poren versehen ist, die sich beim Auftreten eines Staudruckes öffnen und durch die allein das Druckgas aus dem Expansionsraum ausströmen kann.

ao Bei dem Schalldämpfer nach dem Hauptpatent 2 128 632 wird das Druckgas in den Expansionsraum geführt, wodurch sich die gummielastische Membran ausdehnt und somit der Stoßwelle des Druckgases die Energie entzieht Das jetzt im aufgeblasenen Mem-

as brankörper befindliche Druckgas kann nun langsam über die vielen kleinen, jetzt geöffneten Poren entweichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schalldämpfer weiter zu verbessern. Insbe-

sondere soll der Schalldämpfer in seiner konstruktiven Ausbildung vereinfacht werden, so daß die Herstellung wesentlich rationeller durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gummielastische Membran wenigstens zwei mit I öcher versehene Schichten aufweist, wobei die Löcher der einzelnen Schichten jeweils gegenüber denen der anderen Schichten versetzt angeordnet sind. und daß die einzelnen Schichten derart ausgebildet sind, daß bei Auftreten eines ^iaudruckes im Innern des Schalldämpfers sich die Schichten voneinander abheben und dem Druckgas den Durchtritt nach außen gestatten. Eine Ausführungsform des Schalldämpfers gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schichten aus einem gummielastisehen Werkstoff mit guten mechanischen Eigenschaften besteht. Vorteilhaft ist es, wenn zumindest die äußere Schicht aus einem gummielastischen und witterungsbeständigen Werkstoff besteht.

Dabei ist zweckmäßigerweise die gummielaslische Membran topfförmig ausgebildet. In weiterer Ausführung ist die gummielastische Membran im Bodentei mit Verstärkungsrippen versehen. Eine Ausführung geht dahin, daß der Topfrand zur Befestigung arr Druckgasschalter als Flansch ausgebildet ist und Ein· spannöffnungen aufweist. Auch kann der Topfrand ver stärkt sein und Einspannöffnungen zur Befestigung air Hochspannungs-Druckgasschalter aufweisen. Vorteil haft ist die gummielastische Membran in Bodennäh« mit wenigstens einer am Umfang umlaufenden Ausfor mung versehen, wobei zumindest an einer Flanke Lö eher vorgesehen sind. Dabei kann die Ausformung !ra pez- oder halbkreisförmig ausgebildet sein. In weitere Ausbildung sind die Löcher rasterförmig angcordne! Darüber hinaus können die Löcher vorteilhaft kegel stumpfförmig ausgebildet sein, wobei der große Durch messer nach außen weist.

Der Schalldämpfer nach der Erfindung ist wider standsfähig gegen Umwelteinflüsse, z. B. gegen aggres

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ίίνβ Medien, wie sie in der Luft in stark industrialisieren Gebieten vorkommen können. Der Einfluß der Umgebungstemperatur ist minimal. Darüber hinaus ist jine Zerstörung durch heiße Druckgase in Versuchen dicht festgestellt worden. Durch die Gestaltung ist der Schalldämpfer im Ruhe- wie auch im Betriebszustand ohne eine zusätzliche Begrenzungseinrichtung formbeständig. Unerwünschtes Eindringen von Regenwasser wischen die Schichten in das Innere des Schalldämpfers ist dadurch, daß die Löcher an der Flanke der Ausformung der topfförmig gummielastischen Membran angeordnet sind, vermieden worden. Eine Gefahr, daß durch Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Schalters die Isolationsfestigkeit verringert wird, besteht auf Grund der rasterförmigen und gegeneinander versetzten Anordnung der Löcher praktisch nicht. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schalldämpiers wurde eine Verbesserung der Geräuschdämpfung gegenüber der Ausführung nach dem Hauptpatent erzielt, wie aus Auswertungen von vielen Versuchsreihen hervorgeht.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Hochspannungs-Druckgasschalter mit axial angeflanschtem Schalldämpfer, welcher eine trapezförmige Ausformung aufweist,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch einen Hochspannungs-Druckgasschalter mit radial angeflanschtem Schalldämpfer, welcher eine halbkreisförmige Ausformung aufweist,

F ig. 3 einen Schnitt durch die Schichten der ^mmielastischen Membran mit den darin versetzt zueinander angeordneten kegelstumpfförmigen Löchern,

Fig.4 einen Teilausschnitt einer gummielastischen Membran, mit rasterförmig angeordneten Löchern.

In Fig. 1 ist der Auspuffteil eines Hochspannungs-Druckgasschalters 13 mit einer axial daran angeflanschten topfförmig ausgebildeten gummielastischen Membran 1 dargestellt. Die Membran 1 umfaßt radial in axialer Richtung ein Auslaßventil 18 mit seinen Auslaßöffnungen 20. Die Membran 1 besteht aus den beiden übereinanderliegenden Schichten 3 und 4.

Der Topfrand 9 der gummielastischen Membran 1 ist durch einen zylindrischen Ring 21 an einer Aufnahmevorrichtung 22 zentrier!. Die Aufnahmevorrichtung 22 ihrerseits ist mit dem Hochspannungs-Druckgasschalter 13 rechtwinklig zur Strömungsachse der Druckgase 5 verbunden. Mit einem Flansch 10, welcher am Topfrand 9 der gummielastischen Membran 1 angeformt ist, liegt dieser radial auf der Aufnahmevorrichtung 22 auf. An der Aufnahmevorrichtung 22 befinden sich gleichmäßig verteilte Befesligungsöffnungen 23, über die der Flansch 10 an die Aufnahmevorrichtung 22 mit einer Schrauben-Mutterverbindung 24. 25 angeschraubt ist. Zur Stabilisierung der Membran 1 sind am Umfang des Flansches 10 zwischen den Bcfes'.iiungsöffnungen 23 Verstärkungsrippen 8 vorgesehen, welche in axialer Richtung zum Toprand hin und radial auf dem Flansch verlaufen. Weiterhin sind Verstärkungsrippen 8 innen und außen im Bodenteil 7 der aus zwei Schichten 3 und 4 bestehenden gummielastischen Membran 1 vorgesehen. In Bodennähe der Membran 1 befindet sich an deren Umfang eine radiale Ausformung 12, die trapezförmig 16 ausgebildet ist, wobei die eine zum Topfrand 9 hinweisende Flanke 14 mit nisierförmig angeordneten Löchern 2 versehen ist, der Rastcrabstnnd der Löcher 2 (P i g, 4) ist mit ? bzw. ? bezeichnet. Als besonder« zweckmäßig hat sich eine Anordnung der Löcher 2 erwiesen, bei der der Abstand der Löcher von einem zentralen Loch aus strohlenförmig zunimmt, so daß um das

zentrale Loch hemm die größte Lochdichte herrscht Diese Anordnung kann sich Ober die Flanke W hinweg mehrfach — in Teilbereiche aufgeteilt - wiederholen.

Die Löcher 2 sind kegelstumpfförmig ausgebildet (F i g. 3), wobei der große Durchmesser 19 nach außen

to weist An der nach innen weisenden Seite ist der Rand des Loches 2 aus strömungstechnischen Gründen mit einer ringförmigen Erhöhung 26 versehen. Dabei sind die kegelstumpfförmigen Löcher 2 der Schicht 3 gegenüber der Schicht 4 um einen Abstand a versetzt an-

t5 geordnet Der zylindrische Teil der übereinanderliegenden Schichten 3 und 4 der gummielastischen Membran 1 ist im Bereich zwischen Topfrand 9 und dem Bezugszeichen d, der beginnenden Flanke 14 der trapezförmigen Ausformung 16, in der Wandungsabmessung stär-

ao ker ausgebildet, um die anstehenden Kräfte in axialer sowie radialer Richtung gleichmäßiger zu verteilen.

Eine weitere Ausbildung des Topfrandes zeigt F i g. 2. Hier weist der Topfra' ■-', 9 der Membran 1 eine radiale in axialer Richtung verlaufende Verstärkung

a« der Schichten 3 und 4 auf, in der wiederum radial am Umfang verteilte Einspannöffnungen 15 vorgesehen sind, welche dazu dienen, die Gewindebolzen 24 aufzunehmen und die Membran 1 mittels Muttern 25 an dem zylindrischen Ring 21 der Aufnahmevorrichtung 22 zu befestigen. Auch hier ist die Bemessung der Wandstärke der Schichten 3 und 4 im zylindrischen Teil der gummielastischen Membran 1 zwischen Topfrand 9 und dem Bezugszeichen d entsprechend den anstehenden Kräften stärker ausgebildet, wobei die am Bezugszeichen d der Membran 1 beginnende Flanke 14 der umlaufenden Ausformung 12 nicht wie in F i g. 1 dargestellt, trapezförmig 16 ist, sondern halbkreisförmig 17 ausgebildet ist. An der zum Topfrand 9 hinweisenden Flanke 14 der halbkreisförmigen ^usformung 17 sind die übereinanderliegenden Schichten 3 ;nd 4 mit kegelstumpfförmigen Löchern 2 versehen, wobei diese in einem Raster angeordnet sind, und das Raster der Schicht 4 gegenüber dem Raster der Schicht 3 um den Betrag a versetzt angeordnet.

♦5 Der Schalldämpfer, d. h. die aus den Schichten 3 und 4 gebildete topfförmige gummielastischc Membran 1, ist aus einem für die Erfordernisse geeigneten Werkstoff hergestellt, um eine Schalldämpfung und Funk tionssicherheit zu erzielen. Dabei ist die innere Schicht 3 aus einem hitzebeständigen gummielastischen Werkstoff, während die äußere 4 aus witterungsbeständigem gummielastischem Werkstoff besteht.

Die Arbeitsweise des Schalldämpfers besteht darin, Jeß dieser sein Volumen in Abhängigkeit des Staudrukkcs verändert; steigender Druck entspricht einer Vergrößerung des Volumens der gumtnielastischen Membran, sinkender Druck entspricht einer Verkleinerung des Volumens der gummielastischen Membran 1. Beim Öffnen des Gasauslaßventils 18 strömt die erste Stoßwelle des extrem heißen Druckgases 5 über die Auslaßöffnungen 20 des Gasauslaßventils 18 in den Innenraum der gummielastischen Membran 5 ein. Das heiße Druckgas 5 trifft zunächst auf den zylindrischen Ring 21 und wird durch ihn in den Innenraum der gummicla stischen Membran L-mgelcnkt. Die Membran 1 stellt ir diesem Augenblick einen federnden Puffer dar, d. h. sie entzieht zunächst durch Vergrößerung dem Druckgas Energie. Nun steht es an der äußeren Schicht 4 durcl

die Löcher 2 der inneren Schicht 3 hindurch an und hebt die Schicht 4 um den Beirag b von der Schicht 3 ab.

Erst jetzt kann das Druckgas 5 langsam entlang des mit den Pfeilen 6 bezeichneten Weges entweichen. Dabei verhalten sich die kegelstumpfförmigen Löcher 2. über die das Druckgas S ausströmt, wie viele kleine kontinuierlich öffnende Einzelventile. Das wesentliche dieser Anordnung ist die Aufteilung des großen Ventil auslaßquerschnittes 20 in viele kleine Auslaßquerschnitte

Die vielen in der Membran 1 vorhandenen Löcher 2 wirken somit wie viele Einzelschallquellen. Auf Grund

der physikalischen Gesetzmäßigkeit, daß sich die Einzelüchallquellcn logarithmisch überlagern, wird nicht die Gesamtschallbildung der Einzelschallquelle Auslaßöffnung 20 erreicht: vielmehr ist sie wesentlich geringer. Zudem weisen die einzelnen Schichten 3 und 4 der gummielastischen Membran S ein großes logarithmisches Dämpfungsdekrement auf. Sie wirken dem Überschallknall beim Öffnen des Auslaßventils 18 und dem über die Auslaßöflnungen 20 austretenden Druckgases 5 als Puffer entgegen. Damit wird erreicht, daß bei allen vorkommenden Schalthandlungen die Schalldämpfungswirkung gleichbleibend wirksam ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

2 2M Patentansprüche:

1. Schalldampfer für Hocbspannungs-Dnickgasschalter mit änem Expansionsraum, durch den hindurch das Druckgas ins Freie geführt ist, wobei die Wand des Expansionsraumes zumindest teilweise als gummielastische Membran ausgebildet ist, die mit Poren versehen ist, die sich beim Auftreten eines Staudruckes öffnen und durch die allein das Druckgas aus dem Expansionsraum ausströmen kann, nach Hauptpatent 2 128632, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Membran (1) wenigstens zwei mit Löcher (2) versehene Schichten (3,4) aufweist, wobei die Löcher (2) der einzelnen Schichten jeweils gegenüber denen der anderen Schichten versetzt (a) angeordnet sind, und daß die einzelnen Schichten (3,4) derart ausgebildet sind, daß bei Auftreten eines Staudruckes (S) im Innern des Schalldämpfers sich die Schichten voneinander abheben (b) und dem Druckgas den Durchtritt (6) nach außen gestatten.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schichten (3) aus einem gummielastischen Werkstoff mit guten mechanischen Eigenschaften besteht.

3. Schalldämpfer nach Aiispruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die äußere Schicht (4) aus einem gummielastischen und witterungsbeständigen Werkstoff besteht

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Membran (1) topf for.nig ausgebildet ist

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförniig gummielastische Membran (.1) im Bodenteil (7) mit Verstärkungsrippen (8) versehen ist.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfrand (9) als Flansch (10) zur Befestigung am Druckgasschalter ausgebildet ist und Einspannöffnungen (23) aufweist.

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Topfrand (9) verstärkt ist und Einspannöffnungen (15) zur Befestigung am Druckgasschalter aufweist.

8. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielastische Membran (1) in Bodennähe mit wenigstens einer am Umfang umlaufenden Ausformung (12) versehen ist, wobei zumindest an einer Flanke (14) Löcher (2) vorgesehen sind.

9. Schalldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (16) trapezförmig ausgebildet ist.

10. Schalldämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformung (17) halbkreisförmig ausgebildet ist.

11. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (2) rasterförmig (c, e) angeordnet sind.

12. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (2) kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei der große Durchmesser (19) nach außen weist.

13. Schalldämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweiterungswinkel ((5) der kegelstumpfförmig ausgebildeten Löcher (2) < 5"

14, Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß um die Löcher (2) der gummielastischen Membran (i) an wenistens einer Seite der Schichten (3,4) eine ringförmige Erhöhung (26) vorgesehen ist.