DE2263956C2 - Vorrichtung zur Verminderung des Schalles einer mit einem Drosselgerät versehenen, von Gasen durchströmten Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verminderung des Schalles, der von einer mit einem to Drosselgerät versehenen, von Gasen durchströmten Leitung sowie vom Drosselgerät abgegeben wird, mit wirbelerzeugenden, stufenartigen Querschnittsverminderungen.

Zur Entspannung von Gasen werden Ventile, IS Drosselklappen und andere Armaturen benutzt, die unter dem Begriff »Drosselgeräte« zusammengefaßt werden können. Das gemeinsame Merkmal dieser Drosselgeräte besteht darin, daß das Gas durch einen Eintrittsquerschnitt in das Drosselgerät einsti ömt, dann einen verstellbaren Drosselquerschnitt, der kleiner als der Eintrittsquerschnitt ist, mit hoher Geschwindigkeit durchströmt und anschließend durch den Ausgangsquerschnitt, der mindestens gleich dem Eintrittsquerschnitt ist, aus dem Drosselgerät austritt Die Entspannung vom Eintrittsdruck (im Eintrittsquerschnitt) auf den niedrigeren Ausgangsdruck (im Ausgangsquerschnitt) erfolgt dadurch, daß das Gas im Drosselquerschnitt auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und daß die dabei entstehende kinetische Energie des Gasstrahles auf dem Weg zum Ausgang des Drosselgerätes durch Verwirbelung und Reibung vermindert wird. Die Entspannung kann mit starker Geräuschentwicklung verbunden sein, weiche auf Druckschwingungen beruht, wobei derartige Druckschwingungen beim Abbau der kinetischen Energie entstehen und über die Wände des Drosselgerätes und der angeschlossenen Rohrleitungen auf die umgebende Luft übertragen werden.

Vorrichtungen der obengenannten Art sind beschrieben in der Zeitschrift »Das Gas- und Wasserfach« Heft 49, vom 8.12.1967, Seiten 1*592 bis 1405. Bei den bekannten Vorrichtungen ist nach der Austrittsöffnung des Drosselgerätes insbesondere eine Lochplatte und ein sich daran anschließender, im wesentlichen konisch verlaufender Leitungsabschnitt vorgesehen. Weitere Lochplatten und konisch verlaufende Leitungsabschnitte können sich ggfs. anschließen. Durch die genannten konisch verlaufenden Leitungsabschnitte wird ein nicht unerheblicher Herstellungs- und Kostenaufwand erforderlich.

so Aus der DE-OS 2160 473 ist eine Zu- und Ablufteinrichtung in Lüftungsanlagen bekannt, um das Mithören zu dämpfen. Bei dieser Einrichtung ist ein kegel- oder pyramidenstumpfförmiges Eintrittsrohr vorgesehen, durch welches somit die Querschnittsfläche verringert wird. Das genannte Eintrittsrohr ragt in eine geschlossene Kammer hinein, wobei das Rohr derart angeordnet ist daß der austretende Luftstrom nicht mit den Kanten einer Austrittsöffnung der Kammer interferiert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art derart auszubilden, daß mit einem geringen Kosten- und Herstellungsaufwand eine wirksame Geräuschdämpfung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich an die Austrittsöffnung des Drosselgerätes ein erster Leitungsabschnitt mit einer konstanten Querschnittsfläche und an diesen ein zweiter Leitungsabschnitt mit einer konstanten Querschnittsfläche an*

schließt, daß im ersten Abschnitt mindestens eine der wirbelerzeiigenden, sMenartigen Verminderungen der Querschnittsfläche vorgesehen ist, daß ferner die Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes wesentlich geringer ist als die Querschnittsfläche der abgehenden Leitung und geringer ist als die Querschnittsfläche des ersten Abschnitts und jedoch größer ist als die Drosselquerschnittsfläehe des Drosselgerätes und daß die Länge des zweiten Abschnittes größer ist als die doppelte Quadratwurzel aus seiner Querschnittsfläche,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich vor allem durch eine einfachen Aufbau aus, und sie kann ohne Schwierigkeiten aus Rohrelementen mit einem entsprechenden, konstanten Querschnitt hergestellt werden. Durch die in'i ersten Abschnitt, dessen Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittsfläche des zweiten Abschnitts, vorgesehene stufenartige Verminderung und die hierdurch erzeugten Wirbel wird ein nicht unwesentlicher Teil der kinetischen Energie des Gasstrahles abgebaut In dem sich anschließenden zweiten Abschnitt wird aufgrund der angegebenen Dimeniioüienmg von Querschnitt und Länge eine hinreichende Beruhigung der Gasströmung erreicht Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhaft gerade bei starker Geräuschentwicklung eingesetzt, wenn also der Quotient aus dem Druck vor dem Drosselgerät einerseits und dem Druck in der abgehenden Leitung andererseits besonders groß ist und somit Verdichtungsstöße auftreten können. Derartige Verdichtungsstöße beruhen darauf, daß für den in eine plötzliche Querschnittserweiterung mit Schallgeschwindigkeit eintretenden Strahl zwei instabile Zustände möglich sind, und zwar eine Geschwindigkeit unterhalt) der Schallgeschwindigkeit sowie eine Geschwindigkeit oberhalb der Schallgeschwindigkeit; der Obergang von Oberschallgeschwindigkeit auf Unterschallgeschwindigkeit wird als Verdichtungsstoß bezeichnet Derartige Verdichtungsstöße lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuverlässig und mit einem geringen Aufwand vermeiden. Mittels der wirbelerzeu^enden, stufenartigen Verminderung im ersten Abschnitt wird die kinetische Energie des Gasstrahls derart abgebaut, daß die Voraussetzung für Verdichtungsstöße entfällt und in dem sich anschließenden zweiten Leitungsabschnitt eine stabile Unterschallströmung erreicht wird.

Vorteilhaft ist der zweite Abschnitt als frei in die Leitung ragendes, vorzugsweise zylindrisches. Rohr ausgebildet ohne die Leitung zu berühren. Man vermeidet hierdurch, daß die auf den zweiten Abschnitt übertragenen Schwingungen weiter auf die abgehende Leitung übertragen werden.

Am einfachsten ist die «irbelerzeugende Verminderung der Querschnittsfläche des ersten Abschnitts als Querschnittsstufung von der größeren Querschnittsfläche des ersten Abschnittes zur kleineren Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes ausgebildet

In anderen Fällen kann es günstiger sein, wenn die wirbelerzeugende Verminderung der Querschnittsfläche des ersten Abschnittes durch mindestens einen in diesen Abschnitt ragenden Körper gebildet ist Dieser Körper kann ein Ringwulst ein Kreuz oder eine in der Mittelachse des ersten Abschnittes angeordnete Prallplatte sein; vorteilhaft ist eine Anordnung, bei der diese Prallplatte im Kreuzungspunkt der Balken eines Kreuzes angeordnet ist Auch hat sich die Verwendung einer Lochscheibe zur Erzeugung der Querschnittsverminderung bewährt

Die im ersten LsHungs-Abschnitt vorgesehene Querschnittsverminderung dient der Vermeidung von Verdichtungsstößen beim übergang der Strömung von dem Ausgang des Drosselgerätes in den zweiten

• 5 Abschnitt Die Gasströmung im zweiten Abschnitt kann immer noch so schnell sein, daß beim Obergang vom zweiten Abschnitt in die abgehende Leitung Verdichtungsstöße auftreten. Sollte dies der Fall sein, so ordnet man vorteilhaft hinter dem zweiten Abschnitt einen dritten Abschnitt mit mindestens einer wirbelerzeugenden stufenartigen Verminderung der Querschnittsfläche an. Dies bedeutet also, daß sich an das Drosselgerät ein erster Abschnitt mit Querschnittsverminderung, an diesen ein zweiter Abschnitt und an diesen ein dritter Abschnitt, der in seiner Funktion dem ersten Abschnitt entspricht anschließt

Bei noch höherem Druckgefälle kann es vorteilhaft sein, hinter den dritten Abschnitt (mit Querschnittsverminderung) einen vierten Abschnitt, entsprechend dem zweiten Abschnitt, folgen zu lassen, usw. Dies bedeutet

also, daß man an das Drosselgerät bis zum Übergang in die abgehende Leitung mehrere Pa^a aus jeweils einem ersten und einem zweiten Abschnitt anschließt

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand

der Zeichnungen erläutert; es zeigen

Fig. t und 2 Diagramme, welche im Bereich des Drossdgerätes die Querschnittsfläche F über dem Stromweg L darstellen,

Fig.3 den Längsschnitt durch eine Vorrichtung,

deren Diagramm in F i g. 2 dargestellt ist

F i g. 4 den Längsschnitt durch eine weitere Vorrichtung, deren Diagramm in
F i g. 5 dargestellt ist
F i g. 6 den Längsschnitt einer weiteren Vorrichtung, deren Diagramm in F i g. 2 gezeigt ist

F i g. 7 und 8 einen Schnitt durch die Vorrichtung im Bereich einer durch ein Kreuz mit Prallplatte bzw. eine Lochplatte gebildeten Querschnittsverminderung, und Fig.9 eine Vorrichtung mit mehreren ersten und

zweiten Abschnitten.

Gemäß F i g. 1 strömt ein Gas durch die Eintrittsquerschnittsfläche Fl in die kleinere Drosselquerschnittsfläehe FD ein. Anschließend tritt das Gas in den größeren Ausgangsquerschnitt F2 aus, wobei mit dieser Entspannung eine starke Geräuschentwicklung verbunden ist.

Diese Geräuschentwicklung wird durch die schematisch in F i g. 2 dargestellte Querschnittsführung vermieden. Wiederum tritt das Gas durch die Eintrittsquerschnittsfläche Fl in die Drosselquerschnittsfläche FD

so ein, entspannt sich dann aber nicht sofort auf die Leitungsquerschnittsfläche F2, sondern strömt zuerst in einen ersten Leitungsabschnitt W ein, dessen Querschnittsfläche FW größer ist als die Drosselqu;rschnittsflache FD und größer als die Querschnittsfläche FA des die Strömung weiterführenden zweiten Leitungsabschnittes A. Im Übergang vom ersten Lei'ungsabschnitt VVzum zweiten Leitungsabschnitt A weist der erste Leitungsabschnitt W eine Übergangsstufe 5 auf, welche als wirbelerzeugende Verminderung der Quer-Schnittsfläche de^c ersten Abschnittes einen Abbau der kinetischen Energie der Strömung bewirkt, die sich im anschließenden zweiten Leitungsabschnitt A beruhigen kann. Die Länge LA des zweiten Leiiunjrsabscnnittes A ist mindestens gleich der doppelten Quadratwurzel aus der Querschnittsfläche FA dieses zweiten Leitungsabschnittes.

Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, deren Diagramm in F i g. 2 dargestellt ist

Das Gas tritt in Richtung des Pfeiles 2 durch die Eintrittsleitung 4 in das Drosselgerat 6 ein und strömt aus diesem (Drosselquerschnittsflache FD) weiter in den ersten Leitungsabschnitt W, welcher bei 8 an das Drosselgerat angeflanscht ist. Die Gasströmung erleidet eine Verwirbelung an der stufenartigen Querschnittsverminderung S zum zweiten Leitungsabschnitt A hin, dessen Querschnittsflache FA größer ist als die Querschnittsflache FD des Drosselgerätes, jedoch noch kleiner als die Querschnittsflache Fl der abgehenden Rohrleitung to.

Fi g. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung, bei welcher der sich an das Drosselgerät 6 anschließende erste Leitungsabschnitt W einen Ringwulst 12 als wirbelerzeugende Querschnittsverminderung aufweist. Im übrigen entspricht der Aufbau dieser Vorrichtung der der F i g. 2. Ihr Diagramm ist in F i g. 5 dargestellt.

Fig.6 zeiet eine weitere Vorrichtung, deren Diagramm in Fig. 2 dargestellt ist. Vom Gegenstand der F i g. 3 unterscheidet sich der Gegenstand der F i g. 6 nur dadurch, daß der zweite Leitiingsabschnitt A als frei in die abgehende Rohrleitung 10 ragendes Rohr 14 ausgebildet ist, damit auf dieses Rohr 14 übertragene Schwingungen sich nicht auf die abgehende Leitung 10 übertragen. Hierdurch wird die Schallabgabe an den umgebenden Raum stark vermindert.

GemBß Fig.4 ist die Querschnittsverminderung durch einen Ringwulst 12 ausgebildet Statt des Ringwulstes 12 kann man die in Fig.7 dargestellte Prallplatte verwenden, die im Bereich der Kernströmung, also im Bereich der energiereichsten und schnellsten Strömung, eine besonders starke Verwirbelung ergibt. Dieser Effekt kann unterstützt werden

ίο durch das die Prallplatte tragende Balkenkreuz 18.

Auch kann man gemäß Fig.8 eine Lochplatte 20 verwenden.

Beispielsweise bei der Vorrichtung der Fig. 3 kann die Gasströmung am Ausgang des zweiten Abschnitts A

ι i noch so schnell sein, daß bei Übergang in die abgehende Leitung 10 Verdichtungsstöße auftreten. Einen stufenweisen Abbau des Druckgefälles kann man dann mittels einer in Fig.9 dargestellten Vorrichtung erreichen, welche im Anschluß an das Drosselgerät 6 in der vorher beschriebenen weise zunächst einen ersicn AuM-hüiü W, dann einen zweiten Abschnitt A und dann abwechselnd, in der zur Erzielung eines geräuscharmen Druckabbaus erforderlichen Anzahl, weitere erste und zweite Abschnitte mit zunehmender Querschnittsfläche aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Verminderung des Schalles, der von einer mit einem Drosselgerät versehenen, von Gasen durchströmten Leitung sowie vom Drosselgerät abgegeben wird,. mit wirbelerzeugendep stufenartigen Querschnittsverminderungen, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Austrittsöffnung des Drosselgerätes (6) ein erster Leitungsabschnitt (W) mit einer konstanten Querschnittsfläche (FW) und an diesen ein zweiter Leitungsabschnitt (A) mit einer konstanten Querschnittsfläche (FA) anschließt, daß im ersten Abschnitt mindestens eine der wirbelerzeugenden stufenartigen Verminderungen (S, 12,16,18,20) der Querschnittsfläche (FW) vorgesehen ist, daß ferner die Querschnittsfläche (FA) des zweiten Abschnittes (A) wesentlich geringer ist als die Querschnittsfläche (F2) der abgehenden Leitung (10) und geringer ist als die Querschnittsfläche (FW) des ersten Abschnittes (W) tin4 jedoch größer ist als die Drosselquerschnittsfläche (FD) des prosseigerätes (6) und daß die Länge (LA) des zweiten Abschnittes (A) größer ist als die doppelte Quadratwurzel aus seiner Querschnittsfläche (FA).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (A) a\s frei in die Leitung (10) ragendes, vorzugsweise zylindrisches. Rohr (14) ausgebildet ist, ohne die Leitung (10) zu berühren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirbelerzeugende Verminderung der Querschnittsfl?.~he (FW) des ersten Abschnitts (W) als Querschnittsstufung (S) von der größeren Querschnittsfläche (FW) des ersten Abschnittes (W) zur kleineren Querschnittsfläche (FA) des zweiten Abschnitts ^ausgebildet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirbelerzeugende Verminderung der Querschnittsfläche des ersten Abschnittes (W) durch mindestens einen in diesen Abschnitt ragenden Körper(t2,16,18,20) gebildet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in den ersten Abschnitt (W) ragende Körper ein Ringwulst (12) ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in den ersten Abschnitt (W) ragende Körper ein Kreuz (18) ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in den ersten Abschnitt (W) ragende Körper eine in der Mittelachse der Leitung angeordnete Prallplatte (16) ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (16) im Kreuzungspunkt der Balken des Kreuzes (18) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in den ersten Abschnitt (W) ragende Körper eine Lochplatte (20) ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem hinter dem zweiten Abschnitt (A) angeordneten dritten Ab' schnitt mindestens eine weitere wirbelerzeugende stufenartige Verminderung der Querschnittsfläche angeordnet ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorrichtungen je^ei(i mjt ejnem §rsten Abschnitt (W), einem zweiten Abschnitt (A) und mit der wirbelerzeugenden stufenartigen Verminderung (S) der Querschnittsfläche (FW) hintereinander geschaltet sind,