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Schalldämpfer Die Brfindwlg betrifft einen Schalldämpfer für ein
mit hoher Geschwindigkeit einen Drosselquerschnitt einer Rohrleitung oder einer
Armatur durchströmendes gasförmiges oder flüssiges Medium, mit einem an der Innenwandung
der Rohrleitung bzw, der Armatur angeordneten Absorptionsschalldämpfer, der in Strömungsrichtung
hinter dem als SchallquelLe wirkenden Drosselquerschnitt liegt.
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Bekanntlich erzeugen gasförmige Medien wie Luft oder Dampf oder auch
flüssige Medien beim Durchströmen eines Drosselquerschnittes starke Geräusche, wenn
die Strömungsgeschwindigkeit in dem Drosselquerschnitt bestimmte kritische Werte
überschreitet. Dabei liegen die Quellen der Geräuschbildung in der Regel an der
Stelle der höchsten Geschwindigkeit, doh. im Bereich des engsten Durchtrittsquerschnittes
und direkt dahinter im Bereich der Strahlvermischung. An diesen Stellen entstehen
starke Verdichtungsstöße, die Druckschwingungen in dem Medium erzeugen.
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Um diese Druckschwingungen zu dämpfen, verwendet man herkömmlich hinter
dem Drosselquersonnitt angeordnete Reflexionsschalldämpfer,
die
aus in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Lochplatten oder mehreren ineinander
geschachtelten, radial durchströmten Lochzylindern bestehen.
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Die nacheinander durchströmten Löcher dieser Reflexionsschalldämpfer
sind versetzt zueinander angeordnet, so daß die Strömung mehrfach reflektiert wird,
wodurch die Strömung vergleichmäßigt wird und die Turbulenz und die damit verbundenen
Druckstöße gedämpft werden. Es hat sich jedoch erwiesen, daß diese Schalldämpfung
allein nicht ausreicht.
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Die oben erwähnten Druckstöße erzeugen nämlich auch eine Schwingungsanregung
der hinter der Schallquelle liegenden Bauteile (Rohrleitungswandungen, Ventilgehäuse
etc.). Da diese Bauteile in der Regel aus elastischen Werkstoffen bestehen, bewirkt
die Schwingungsanregung in diesen Bauteilen einen Körperschall, der von den Bauteilen
als Luftschall abgestrahlt wird. Die Wirkung dieses Körperschalls wird oft noch
dadurch verstärkt, daß in den elastischen Bauteilen Resonanzschwingungen auftreten.
Diese mechanische Resonanz kann man zum Beispiel durch Erhöhung der Eigenfrequenz
der schwingenden Massen beeinflussen. Da aber die Prequenzen des Erregers zumeist
auf einer großen Bandbreite liegen, ist der Erfolg dieser Maßnahme mehr oder weniger
dem Zufall überlassen.
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Um die Einleitung von Schwingungsenergie in die in Strömungsrichtung
hinter der Schallquelle angeordneten Bauteile zu vermeiden, ist es bekannt, die
mit dem Medium in Berührung kommenden Wandungen hinter dem Drosselquerschnitt mit
Absorptionsschalldämpfern zu versehen. Diese nach dem Stande
der
Technik bekannten Absorptionsschalldämpfer enthalten zumeist eine Lage schalldämmender
schwingungsarmer Materialien wie zum Beispiel Stein-, Glas-, oder Schlackenwolle
oder Metallspäne. Derartige schallabsorbierende Materialien sind dazu in der Lage,
die Einleitung von Schwingungen in die sie umgebenden festen Bauteile zu verhindern.
Die bekannten Absorptionsschalldämpfer haben zwar eine gute schallabsorbierende
Wirkung. Sie haben jedoch den Nachteil, daß die verwendeten schallabsorbierenden
Materialien bei hohen Drücken und Demperaturen und bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
nicht hinreichend standfest sind, Die Lagen aus schallabsorbierendem Material müssen
deshalb durch geeignete Hilfsmittel festgehalten und geschützt werden. Hierzu werden
in der Regel Lochzylinder verwendet, die die Lagen aus schallabsorbierendem Material
abdecken und stützen. Diese Lochzylinder müssen ihrerseits an der Wandung fixiert
werden, so daß sich der Gesamtaufbau eines solchen Absorptionsschalldämpfers verhältnismäßig
aufwendig gestaltet. Der zum Schutz des schallabsorbierenden Materials dienende
Lochzylinder hat den Nachteil, daß über seine Fixierung an der Wandung Körper schall
in die Wandung eingeleitet wird. Darüber hinaus vermag auch ein solcher Lochzylinder
das schallabsorbierende Material nicht ausreichend gegen hohe Drücke, hohe Temperaturen
und hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu schützen. Die Verwendbarkeit der bekannten
Absorptionsschalldämpfer ist deshalb stark begrenzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, den Schalldämpfer der eingangs genannten
Art dahingehend weiterzubilden, daß er hohen
Drücken, hohen Temperaturen
und hohen Strömungsgeschwindigkeiten standhält, und die Einleitung von Körperschall
in die Wandungen der Rohrleitung bzw. der Armatur vollständig verhindert.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Schalldämpfer für ein mit hoher Geschwindigkeit
einen Drosselquerschnitt einer Rohrleitung oder einer Armatur durchströmendes gasförmiges
oder flüssiges Medium, mit einem an der Innenwandung der Rohrleitung bzwo der Armatur
angeordneten Absorptionsschalldämpfer, der in Strömungsrichtung hinter dem als Schallquelle
wirkenden Drosselquerschnitt liegt, wobei sich dieser Schalldämpfer dadurch kennzeichnet,
daß der Absorptionsschalldämpfer aus einem oder mehreren Formstücken aus porösem
Sinterzeug besteht. Solche Formstücke aus porösem Sinterzeug haben einerseits sehr
gute schallabsorbierende Eigenschaften und andererseits eine gute Eigenstandfestigkeit,
so daß sie den bei sehr großen Strömungsgeschwindigkeiten auftretenden Kräften ohne
zusätzliche Abstützung standhalten. Darüber hinaus kann solches Sinterzeug druck-
und temperaturbeständig ausgebildet werden.
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Eine besonders gute Festigkeit des Absorptionsschalldämpfers wird
erzielt, wenn die Formstücke aus porösem Sintermetall bestehen, Soll der Absorptionsschalldämpfer
dagegen besonders hohen Temperaturen standhalten, bestehen die Formstücke zweckmäßig
aus poröser Sinterkeramik.
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Eine besonders gute Schalldämpfung ergibt sich, wenn die Größe der
Porenräume des Sinterzeuges der Frequenz des zu absorbierenden Schalls angepaßt
ist.
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Um eine etwa gleich gute Schalldämpfung im Bereich aller auftretenden
Schallfrequenzen zu erzielen, ist vorgesehen, daß das Sinterzeug unterschiedlich
große Porenräume aufweist, wobei die Größe der Porenräume statistisch ebenso verteilt
ist, wie die Einzelfrequenzen des Frequenzbandes des zu absorbierenden Schalls.
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Zweckmäßig sind die Formstücke als fertig einbaubare Hohlzylinder
oder Platten ausgebildet, die der Form der Wandungen der Rohrleitung bzw. der Armatur
angepaßt sind, Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Schalldämpfers gemäß
der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Absorptionsschalldämpfer ein an sich bekannter
Reflexionsschalldämpfer vorgeschaltet ist, der in an sich bekannter Weise aus mehreren
ineinandergeschachtelten Lochzylindern besteht, wobei der Absorptionsschalldämpfer
den Reflexionsschalldämpfer mit Abstand umgibt. Ein derart ausgebildeter Schalldämpfer
vereinigt in sich die vorteilhaften Eigenschaften eines Reflexionsschalldämpfers
und eines Absorptionsschalldämpfers, so daß die Schallenergie sowohl in dem strömenden
Medium als auch auf dem Wege in die Wandungen der Rohrleitungen oder der Armaturen
vernichtet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert, in der im Schnitt ein
regelbares Drosselventil
mit einem sich anschließenden Schalldämpfer gemäß der Erfindung dargestellt ist.
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In der Zeichnung ist das Gehäuse eines regelbaren Drosselventiles
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. In dieses Gehäuse 1 mündet eine Dampfzuleitung
2 ein. In dem Gehäuse 1 ist weiterhin ein Ventilkegel 3 angeordnet, der am vorderen
Ende einer Stange 4 befestigt ist, die in axialer Richtung verschiebbar in dem Gehäuse
1 gelagert ist und an ihrem äußeren Ende mit einer nicht näher dargestellten Verstellvorrichtung
zum axialen Verstellen der Stange 4 versehen ist. Der Ventilkegel 3 weist einen
Schließkonus 3a auf, der gegen einen entsprechend ausgebildeten Sitz im Gehäuse
1 anpreßbar ist, In Strömungsrichtung hinter dem Sitz da weist der Ventilkegel 3
einen Fortsatz auf, der bei axialer Verstellung des Ventilkegels 3 in Richtung gegen
die Strömungsrichtung einen zunehmend breiten Ringspalt zwischen dem Sitz im Gehäuse
1 und dem Ventilkegel 3 freigibt. In diesem Ringspalt erfolgt also eine einstellbare
Drosselung des durch das Drosselventil durchtretenden Dampfes.
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Unmittelbar an den Drosselspalt schließt sich ein zum Ventilgehäuse
1 gehöriger Stutzen 1a mit sich erweiterndem Querschnitt an.
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An den Stutzen ia schließt sich ein Reflexionsschalldämpfer an, der
in seiner Gesamtheit mit dem Bezugs zeichen 5 bezeichnet ist. Dieser Reflexionsschalldämpfer
5 besteht aus zwei koaxial angeordneten Lochzylindern, die koaxial in einem
sich
an den Stutzen la anschließenden Gehäuseabschnitt 1c angeordnet sind. Der Gehäuseabschnitt
1c hat einen wesentlich größeren Durchmesser als der äußere Lochzylinder des Reflexion
schalldämpfers 5, so daß zwischen dem Reflexionsschalldämpfer 5 und dem Gehäuseabsohnitt
1c ein verhältnismäßig breiter Ringraum verbleibt. Wie in der Zeichnung erkennbar,
sind die Löcher in den beiden Lochzylindern des Reflexionsschalldämpfers 5 versetzt
gegeneinander angeordnet, so daß der durch den Reflexionsschalldämpfer 5 durchtretende
Dampfstrom mehrfach reflektiert wird.
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Die Innenwand des Gehäuseabschnittes 1c wird von einem hohlzylindrisch
ausgebildeten Formstück 6 aus porösem Sinterzeug, insbesondere aus porösem Sintermetall
oder poröser Sinterkeramik abgedeckt. Dieses Sinterzeug hat hervorragende schallabsorbierende
Eigenschaften, so daß der aus den Löchern des äußeren Lochzylinders #es Reflexionsschalldämpfers
5 radial austretende Dampf keine Schallenergie in die Wandung des Gehäuseabschnittes
1c einleiten kann. Am Ende des Gehäuseabschnittes lc ist ein Flansch 7 vorgesehen,
an den sich ein Flansch 8 einer weiterführenden Rohrleitung 9 anschließt, Zwischen
den Flanschen 7 und 8 ist ein Dichtring 10 angeordnet, der über Stege 11 mit einem
Stützkörper 12 in Verbindung steht, der das Ende des Reflexionsschalldämpfers 5
abstützt0 Die Stege 11 dienen gleichzeitig dazu, den hohlzylindrischen Formkörper
6 in axialer Richtung festzulegen, Der als Absorptionsschalldämpfer dienende hohlzylindrische
Formkörper 6 aus Sinterzeug zeichnet sich durch eine besonders
gute
Standfestigkeit und besonders gute schallabsorbierende Eigenschaften aus. Gegebenenfalls
kann ein solcher Absorptionsschalldämpfer auch ohne Vorschaltung eines Reflexionsschalldämpfers
verwendet werden. Falls das Gehäuse hinter der Drosselstelle nicht zylindrisch ausgebildet
ist, können an Stelle eines hohlzylindrischen Formkörpers auch vorgefertigte Platten
aus Sinterzeug oder andersartig geformte Formstücke verwendet werden. Das Einbringen
und Befestigen derartiger Formstücke aus porösem Sinterzeug ist denkbar einfach
und bietet bei der Montage oder Demontage keinerlei Schwierigkeiten.