DE2334576A1

DE2334576A1 - Verfahren und einrichtung zum vermindern des laerms stroemender medien in ventilen

Info

Publication number: DE2334576A1
Application number: DE19732334576
Authority: DE
Inventors: Paul Van Den Dipl Ing Brulle; Wolfgang Dipl Phys Probst
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1973-07-07
Filing date: 1973-07-07
Publication date: 1975-01-30

Description

Verfahren und Einrichtung zum Vermindern des Lärms strömender Medien in Ventilen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Einrichtung zum Vermindern des durch strömende Medien in Ventilen erzeugten Lärms. Unter strömenden Medien sind vorwiegend Gase zu verstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist es beispielsweise bekannt, strömendes Gas durch poröse Schichten, z.B. durch Lochscheibenpakete oder durcn Kugelschnittsäulen zu leiten und dadurch die entstehenden Wirbel geometrisch zu verkleinern. Einschlägige Lösungen sind u.a. in den deutscnen Patenten 1 063 432, 1 067 652 und 1 067 653 üeschrieuen und dargestellt. Durch die bekannte Technik soll der Wirbelzerfallsprozeß von großen in kleine Wirbel beschleunigt und damit der erzeugte Lärm vermindert werden. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtungen sind die hohen Verluste beim Durchströmen des porösen Materials.

In Regelventilen, die zur Entspannung von Gasen mit hohem Ausgangsdruck auf niedrige Enddriicke dienen, werden durch Turbulenzen und durch Körperschallanregung der allgemein rohrförmigen Ventilkörper ziemlich hohe Lärmpegel erzeugt. Das reine Wirbelgeräusch tritt auch beim Ausblasen von Gasen oder Dämpfen unter hohem Druck in die freie Atmosphäre auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch strömende Me-

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dien, insbesondere durch Gase in Ventilen erzeugten Lärm mit relativ geringem Aufwand bei niedrigem Strömungsverlust zu dämpfen bzw. zu vermindern. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die schnellere Hauptströmung von einer Sekundärströmung niedrigerer Geschwindigkeit ummantelt wird. Hierdurch werden die nach der sogenannten Lighthill-Theorie für den Turbulenzlärm verantwortlichen Scherspannungen vermindert und damit die Quelle der Turbulenzerzeugung geschwächt. Dies ergibt weniger Turbulenzlärm, vermindert aber aucn den durch Wechselwirkung zwischen Hauptströmung und Rohrwandung entstehenden Dipollärm. Der erfindungsgemäß zu dämpfende Lärm tritt vorwiegend im Ausströmkanal der Ventile auf. Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, daß der Ausströmkanal des Ventilkörpers doppelwandig ausgebildet ist, derart, daß der hierdurch gebildete ringförmige Hohlraum an seinen Längsenden mit dem Innenraum des Ventilkörpers in Verbindung steht. Hierdurch bildet sich infolge der inneren Druckverhältnisse des Ventils in dem Hohlraum eine Rückströmung aus, die bei Wiedereintritt in den Innenraum den schnelleren Hauptstraal bzw. die schnellere Hauptströnung im Ausströmkanal des Ventilkörpers mit einer Sekundärströmung von niedrigerer Geschwindigkeit ummantelt.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß die Oberfläche des Ventilkegels nicht glatt ausgebildet ist, sondern mehr oder weniger gleicnraäßig über ihren Umfang verteilte Einbuchtungen aufweist. Hierdurch werden die Turbulenzen im Rahmen der Erfindung verkleinert, wodurch sich eine Verscniebung der maximalen Abstrahlung in den leichter zu absorbierenden höheren Frequenzbereich und damit eine weitere Lärmminderung ergibt. Diese Lärmminderung wird erfindungsgemäß noch weiter verbessert ,wenn die Innenv/ände de3 Ventilkörpers ganz oder teilweise schallschluckend mit Absorptionsmaterial ausgekleidet sind.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausfiihrungsform ist vorgesehen, daß der ringförmige Hohlraum zur Erzeugung der Sekundärströmung durch ein koaxial zum Ausströmkanal angeordnetes Innenrohr gebildet wird. Dieses Innenrohr ist vorteilhafterweise körper3chall-

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isoliert über elastische Abstandshalter mit der Außenrohrwandung des Ventils verbunden und trägt so durch seinen Schalldämmungseffekt zusätzlich zur Lärmminderung bei. Diese Lösung hat außerdem den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Einrichtung auch nachträglich realisiert werden kann, sofern die betreffende Einführungsöffnung des Ventils hinreichend groß bemessen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Abbildungsbescnreibung zu entnenmen.

In den Abbildungen ist die Erfindung zeichnerisch erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil, bei dem eine Einrichtung nach der Erfindung im Ausgangsteil realisiert ist;

Fig. 2 den Querschnitt II-II gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen ausschnittweisen Längsschnitt eines Ventilsitzes und eines Ventilkegels;

Fig. 4 den Querschnitt IV-IV gemäß Fig. 3.

Gemäß der Fig. 1 strömt durch den Eingangskanal 1 des hier gezeigten Ventils 2 ein Gas in Pfeilrichtung A unter dem Druck p. in das Ventil ein. In diesem wird das Gas entspannt und zwar über eine Düse 3, die am Eingang zum Ausströmkanal 4 des Ventils 2 angeordnet ist. Der im Ausgangsbereich des Ventils vorherrschende Entspannungsdruck ist mit p₂ bezeichnet. Das Gas strömt hier in Ricntung des Pfeiles B.

Im unmittelbaren Entspannungsbereich des Ventils 2_f d.h. in unmittelbarer Käne bzw. Umgebung der Düse 3 fällt das Gas durch die Entspannung auf einen Druck ab, der kleiner ist als der Druck P₂- Hierdurcn bildet sich in dem seitlich angeordneten, an beiden Enden nach innen offenen ringförmigen Hohlraum 5 in der Wand des Ausströmkanals 4 eine Sekundärströmung aus, die im wesentlichen parallel zur Hauptausströmungsrichtung, jedoch entgegengesetzt zu dieser verläuft. Die Richtung der Sekundärströmung ist durch die Pfeile C und D angedeutet. Entsprechend den Pfeilen D schiebt sich somit die Sekundärströmung zwischen die Haupts tröirung E und die

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Innenwand des Ausströmkanals 4; auf diese Weise ummantelt die langsamere Sekundärströmung die schnellere Hauptströmung L iin Ausströmkanal 4 .

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auf beliebige Weise realisiert werden. So kann beispielsweise gemäß Fig. 2 ein Innenrohr 6 vorgesenen sein, welches zentralsymmetrisch zu dem Rohr 7 des Ausströmkanals 4 angeordnet ist. Das Innenrohr 6 kann durch Abstandhalter 8 in seiner Lage fixiert werden. Wenn sich die Abstandhalter 8 über die Gesamtlänge des Innenrohres fa erstrecken, werden zwischen diesen und dem Rohr 7 Längskanäle 9 anstelle des Hohlraums 5 gebildet.

Schließlich kann es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft sein, wenn die Innenseite des Innenrohrs 6 mit einem geeigneten Absorptionsmaterial beschichtet ist. 10 bezeicnnet die Innenseite von 6.

Weiternin kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, wenn die Enden 11 und 12 des Innenrohres gemäß Fig. 1 so ausgebildet sind, daß sie siel» dem zu erwartenden Strömungsverlauf anpassen.

hie schließlich aus der Fig. 3 hervorgeht, ist der Ventilkegel 13 und die stromabwärts gelegene Hälfte des Ventilsitzes mit gleich mäßig Über den Umfang verteilten Einbuchtungen 14 versehen, dir¹ vorwiegend parallel zur Ld'ngsacnse 1b des Venti J kogels ausgerichtet, sind. Der Ventilsit? ist mit 16 bezeichnet.

/5 Patentansprüche

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BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1.<Verfahren zum Vermindern des durcn strömende Medien, insbesondere durch Gase in Ventilen erzeugten Lärms, dadurch gekennze Lehnet, daß die schnellere Hauptströmung von einer Sekundärströmung niedrigerer Geschwindigkeit ummantelt wird.

2. Einrichtung iur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmkanal (4) des Ventilkörpers (2) doppelwandig ausgebildet ist, derart, daß der hierdurch gebildete ringförmige Hohlraum (5) an seinen Länysenden (11, 12) mit dem Innenraum des Ventilkörpers (2)

in Verbindung steilt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (5) durch ein koaxial zum AusstrÖmkanal (4) angeordnetes Innenrohr (6) gebildet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem AusstrÖmkanal (4) und dem Innenrohr (6) Abstandhalter (J) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Längs) malen (9) längsparailel zur MitteLachse des Ausströmkanals (4) verlaufende Abstandhalter (3) vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 his 5, dadurch gekenn ze ich η et, daß die Innenwände des Ventilkörpers ganz oder teilweise mit einem schallschluckenden Absorptlonsraaterial ausgekleidet sind.

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7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (13) und/oder der stromabwärts gelegene Bereich des Ventilsitzes

(16) mit gleichmäßig über den Umfang verteilten Einbuchtungen

(14) versehen sind.

8. Einrichtung nach Ansprucn 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linbuchtungen (14) im wesentlichen parallel zur Mittelachse (15) des Ventilkörpers (13) verlaufen.

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