DE2238657C3

DE2238657C3 -

Info

Publication number: DE2238657C3
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: 1975-06-12
Also published as: FR2195051A2; GB1417256A; JPS4945218A; IT1045632B; SE379604B; IT1045637B; DE2238657A1; DE2238657B2; FR2195051B2

Description

Der Gegenstand des Hauptpatentes 2 128 632 betrifft einen Schalldämpfer für Hochspannungs-Druckgasschalter 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 geff'hrt. wodurch sich die gummielastische Membran ausdehnt und somit der Stoßwelle des Druckgases die Energie entzieht. Das jetzt im aufgeblasenen Mem-

a5 brankörper befindliche Druckgas kann njn 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 Löcher 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 Staudruckes 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 gummiclastischen und witterungsbeständigen Werkstoff besteht.

Dabei ist zweckmäßigerweise die gummielastische Membran topfförmig ausgebildet. In weiterer Ausführung ist die gummielastische Membran im Bodenteil mit Verstärkungsrippen versehen. Eine Ausführung geht dahin, daß der Topfrand zur Befestigung am Druckgasschalter als Flansch ausgebildet ist und Einspannöffnungen aufweist. Auch kann der Topfrand verstärkt sein und Einspannöffnungen zur Befestigung am Hochspannungs-Druckgasschalter aufweisen. Vorteil haft ist die gummielastische Membran in Bodennähe mit wenigstens einer am Umfang umlaufenden Ausforniung versehen, wobei zumindest an einer Flanke Löcher vorgesehen sind. Dabei kann die Ausformung trapez- oder halbkreisförmig ausgebildet sein. In weiterer Ausbildung sind die Löcher rasterförmig angeordnet, Darüber hinaus können die Löcher vorteilhaft kcgelstumpfförmig ausgebildet sein, wobei der große Durchmesser nach außen weist.

Der Schalldämpfer nach der Erfindung ist widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse, ζ. Π. gegen aggres-

five Medien, wie sie in der Luft in stark industrialisieren Gebieten vorkommen können. Der Einfluß der Umgebungstemperatur ist minimal. Darüber hinaus ist :ine Zerstörung durch heiße Druckgase in Versuchen nicht festgestellt worden. Durch die Gestaltung ist der Schalldämpfer im Ruhe- wie auch im Betriebszustand ohne eine zusätzliche Begrenzungseinrichtung formbeständig. Unerwünschtes Eindringen von Hegenwasser zwischen die Schichten in das Innere des Schalldämpfers ist dadirch, 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 Schalldämpfers wurde eine Verbesserung der Geräuschdampfung gegenüber der Ausführung nach dem Hauptpatent erzieh, wie aus Auswertungen von vielen Ver- ao suchsreihen hervorgeht.

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

F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Hochspan- as nungs-Druckgasschalter mit axial angeflanschtem Schalldämpfer, welcher eine trape/.förmigc Ausformung aufweist,

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

F i g. 3 einen Schnitt durch die Schichten der gum mielastischen Membran mit den darin versetzt zueinander angeordneten kegelstumpfförmigen Löchern,

F i g. 4 einer. Teilausschnitt einer gummielastischen Membran, mit rasterförmig angeordneten Löchern.

In F i g. 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 ι·ηα 4.

Der Topfrand 9 der gummielastischen Membran 1 ist durch einen zylindrischen Ring 21 an einer Aufnahmevorrichtung 22 zentriert. Die Aufnahmevorrichtung 22 ihrerseits ist mit dem Hochspannung;» Druckgasschalter 13 rechtwinklig zur Strömungsaehse 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 Befestigungsöffnungen 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 Befestitungsöffnunger 23 Verstärkungsrippen 8 vorgesehen, welche in axialer Richtung zum Toprand hin und radial auf dem Flansch verlaufen. Weiterhin sind Versiärkungsrippcn 8 innen und außen im Bodenteil 7 der aus zwei Schichten 3 und 4 bestehenden gummielastischen Membran 1 vorgesehen. In Bodennahe der Membran 1 befindet sieh an deren Umfang eine radiale Ausformung 12, die trape/.förmig 16 ausgebildet ist. wobei die eine /.um Topfrand 9 hinweisende Flanke 14 mit rasterförmig angeordneten Löchern 2 versehen ist, der Rasterabstand der Löcher 2 (F i g. 4) ist mit c bzw. e bezeichnet Als besonders zweckmäßig hat sich eine Anordnung der Löcher 2 erwiesen, bei der der Abstand der Löcher von einem zentralen Loch aus strahlenförmig zunimmt, so daß um das zentrale Loch herum die größte Lochdichte herrscht. Diese Anordnung kann sich über die Flanke 14 hinweg mehrfach — in Teilbereiche aufgeteilt — wiederholen.

Die Löcher 2 sind kegelstumpfförmig ausgebildet (F i g. 3), wobei der große Durchmesser 19 nach außen 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 l'.egelstumpfförmigen Löcher 2 der Schicht 3 gegenüber der Schicht 4 um einen Abstand a versetzt angeordnet. 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 stärker 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 Topfrand 9 der Membran 1 eine radiale in axialer Richtung verlaufende Verstärkung 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 Ausformung 17 sind die übereinanderliegenden Schichten 3 und 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.

Der Schalldämpfer, d. h. die aus den Schichten 3 und 4 gebildete topfförmige gurnmielastische Membran 1, ist aus einem für die Erfordernisse geeigneten Werkstoff hergestellt, um eine Schalldämpfung und Funktionssicherheit zu erzielen. Dabei ist die innere Schicht 3 aus einem hit/ebeständigen gummielastischen Werkstoff, während die äußere 4 aus witterungsbeständigem gummielastischem Werkstoff besteht.

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

die Löcher 2 der inneren Schicht 3 hindurch an und hebt die Schicht 4 um den Betrag 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 5 ausströmt, wie viele kleine kontinuierlich öffnende Einzelventile. Das wesentliche dieser Anordnung ist die Aufteilung des großen Ventilauslaßquerschnittes 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 Fin /elschallquellen logarithmisch überlagern, wird nich die Gcsamtschallbildung der Einzelschallquclle Auslaß Öffnung 20 erreicht; vielmehr ist sie wesentlich gerin gcr. Zudem weisen die einzelnen Schichten 3 und 4 dei gummielastischcn Membran I ein großes logariihmi sches Dämpfungsdekrement auf. Sie wirken dem Über .schallknall beim Öffnen des Auslaßventils 18 und den über die Auslaßöffnungen 20 austretenden Druckgase« 5 als Puffer entgegen. Damit wird erreicht, daß bei aller vorkommenden Schalthandlungen die Schalldämpfungswirkung gleichbleibend wirksam ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalldämpfer für Hochspannungs-Druckgasschalter 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, 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 (ä) angeordnet sind, und daß die einzelnen Schichten (3,4) derart ausgebildet sind, daß bei Auftreten eines Staudruckes (5) 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 Anspruch 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) topfförmig ausgebildet ist.

5. Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmig 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 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gummielasiische 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 (117) 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 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (2) kegeistumpfförmig ausgebildet sind, wobei der große Durchmesser (19) nach außen weist.

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

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