DE2952600A1

DE2952600A1 - Vorrichtung zur koerperschalldaemmung von rohren

Info

Publication number: DE2952600A1
Application number: DE19792952600
Authority: DE
Inventors: Juval Dr.-Ing. 8000 München Mantel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2952600C2

Description

Vorrichtung zur Körperschalldämmung von Rohren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körperschalldämmung von Rohren. Bei Rohren oder Rohrleitungen, die leer sind oder die mit Wasser, Luft, 01, Gasen, Dämpfen sowie Festkörpergranulaten und deren Mischungen gefüllt sind, unterliegen die ausgeübten mechanischen Kräfte Temperaturschwankungen. Bereits ein leeres Rohr muß bei Temperaturänderungen thermisch bedingte Kräfte aufnehmen, die üblicherweise durch besondere Konstruktion oder durch Kompensatoren abgebaut werden.
Wenn das Rohr mit einem Medium gefüllt ist, das einen Temperaturkoeffizienten besitzt, der von dem des Rohres abweicht, ergeben sich zusätzliche Kräfte, die von der Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Rohres und dessen Füllung sowie von Temperaturschwankungen bzw. einem Temperaturhub abhängen.
Körperschall wird in Rohren sowohl über die Rohrwand als auch über das darin befindliche, gegebenenfalls strömende Medium übertragen. Zur Vermeidung einer Schallübertragung in Längsrichtung der Rohre werden (im wesentlichen starre) Kompen-Statoren verwendet, wobei diese Kompensatoren nur bezüglich einer Schallübertragung bei leeren Rohren wirksam sind, d.h., bei einer Schallübertragung, die überwiegend über die Rohrwand erfolgt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die die Körperschallübertragung in den Rohrwänden und in dem Medium im Rohr verhindert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Außenteil und/oder ein Innenteil des Rohrs federnd nachgiebig (atmend) ausgebildet ist.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.
Insbesondere dann, wenn sowohl Außenteil als auch Innenteil vorgesehen und atmend ausgebildet sind, wird nicht nur die erwtinschte Körperschalldämmung, sondern auch ein Ausgleich der thermischen Ausdehnung des Rohres und der davon verschiedenen thermischen Ausdehnung des Mediums erreicht.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausftihrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 u u.2. 2. Ausführungsbeispiele atmender Auflenteile, Fig. 3-7 Ausführungsbeispiele atmender Innenteile, Fig. 8 Beispiele zur Optimierung der mit der Erfindung erreichten Erhöhung der Längsscballdämmung.
Zw. Abbau statischer und dynamischer kräfte in Rohren werden häufig sogenannte Kompensatoren im Verlauf der Rohrleitung eingebaut, die eine gewisse axiale Beweglichkeit ermöglichen.
Derartige Kompensatoren, die als Wellschlauch oder als Faltenbaig ausgebildet sein können erlauben eine Schalldämmung der Soballübertragung über die Rohrleitungen, wenn diese so ausgebildet und angeordnet sind, daß durch Volumenstöße der Flüssigkeit, die vom Kompensator aufgenommen werden, die Weiterleitung des Schalls nicht nur über das Rohr, sondern auch über das Medium im Rohr verhindert wird. Dazu ist es bekannt, nur eine Seite des Kompensators fest einzubauen und die andere Seite axial beweglich zu haltern und die radial bewegliche Seite des Kompensators so auszubilden, daß sie keine Federkonstante aufweist (vergleiche HLH,Bd.28 (Dezember 1977), Nr.12, Z. 449-454). In der Praxis treten auch bei solchen optimal angeordneten Kompensatoren Schallübertragungen auf. Es hat sich gezeigt, daß diese Schallübertragungen darauf beruhen, daß das Rohr und das Medium im Rohr durch unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten bedingtes unterschiedliches Aufnahmevermögen der für den Schall ursächlichen Kräfte besitzen.
Die Erfindung ermöglicht nun eine optimale Schalldämmung ~ auch bei diesen in der Praxis häufig auftretenden Fällen, und zwar dadurch, daß ein Außenteil und/oder ein Innenteil des Rohres federnd nachgiebig, kurz atmend, ausgebildet ist.
Insbesondere wenn sowohl Außenteil als auch Innenteil in dieser Weise ausgebildet sind, ist nicht nur die Körper schalldäminung optimal, sondern können auch die statischen und dynamischen Kräfte in dem Rohr abgebaut werden.
Bei den in den Fig. 1-7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist durch dicke Strichlinien jeweils der Zustand der Atmung angedeutet, der bei dem jeweils dargestellten Ausführungsbeispiel erreichbar ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils Wellrohr-Kompensatoren, die sich von den bisher üblichen lediglich axial dehnungsfähigen Kompensatoren wesentlich unterscheiden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Wellrohr-Xompensator 1 ist dieser auch in radialer Richtung nachgiebig ausgebildet, derart, daß sich durch Mediendruckimpulse oder Volwuenstöße das sich im Kompensator 1 befindliche Volumen des Mediums ändert.
Dabei wirkt als Gegenkraft ein in ein Tal des Kompensators 1 eingelegter federelastischer Ring 2 in Richtung auf Wiederherstellung der Ausgangslage des Wellrohr-Kompensators 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besitzt das Tal des Wellrohr-Kompensators 3 eine axiale Ausdehnung und wird die Gegenkraft durch einen federelastischen Gürtel 4 ausgeübt, der in dieses Tal eingelegt ist.
Selbstverständlich können auch mehrere Ringe 2 und/oder mehrere Gürtel 4 vorgesehen sein, insbesondere, wenn der Wellrohr-Kompensator 1 mehrere Täler aufweist.
Schließlich kann die erforderliche Gegenkraft auch durch die Eigenelastizität des Wellrohr-Kompensators 1 ausgeübt werden.
Für das Innenteil sind ebenfalls verschiedene Ausführungsformen möglich.
In Fig. 3 ist im Inneren des Rohres 19 ein nichtdurchströmter Kompensator 11 vorgesehen, der in axialer Richtung federnd kompressibel ist. Beim dargestellten Ausführungsbei spiel befindet sich im Inneren dieses Kompensators 11 eine Feder 12, die vorzugsweise eine Stahlfeder ist, jedoch auch durch eine Gasfeder oder dergleichen gebildet sein kann.
Der Kompensator 11 kann auch mit einem gummielastischen Material gefüllt sein.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem sich in dem Rohr 10 mehrere nichtdurchströmte atmende Körper 13 bzw.
14 unterschiedlicher geometrischer Ausbildung befinden, die hier durch durchströmbare Siebe 15 auf einen bestimmten Rohrabschnitt beschränkt sind.
Die Körper 13 bestehen dabei aus einen nichtdurchströmbaren weichelastischen Material wie aus geschlossene Poren aufweisendem Schaumgummi oder dergleichen. Die Körper 14 bestehen nach Art eines Ballons aus einer nichtdurchströmbaren Hülle, die mit einem kompressiblem, eine Federkraft ausübenden Medium wie Luft oder einem anderen Gas gefüllt sind. Die Körper 13,14 werden durch den Druck des strömenden Mediums zusammengedrückt, wodurch Platz für nachströmendes Medium geschafft wird. Bei Temperaturänderungen strömt dieses statisch nach, während es bei Schallübertragung über das Medium stoßartig nachströmt. Insbesondere diese Druckstöße werden von den Körpern 13,14 elastisch aufgefangen. Die Körperform ist vorzugsweise so, daß minimaler Strömungswiderstand entsteht, d.h., die Körperoberfläche bildet eine Minimalfläche, insbesondere eine Kugel.
Die gleiche Wirkung kann auch dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel erreicht werden, bei dem ein einziger sich wesentlich in axialer Richtung erstreckender Körper 16 in dem Rohr 10 vorgesehen ist. Der elastische Körper 16 besitzt Schlauchform und ist ebenfalls von dem Medium nicht durchströmbar jedoch federnd kompressibel. Der Körper 16 kann ebenfalls aus einem geschlossene Poren aufweisenden Werkstoff wie Schaumgummi, aber auch aus einem gasgefüllten undurchlässigen Ballon bestehen.
Fig. 6 zeigt das erfindungsgemäße Innenteil bei einem Kugelkompensator 18. Das Innenteil besteht statt aus einem zwar biegeelastischen, jedoch nicht nennenswert dehnbaren Material wie bei herkömmlichen Kugelkompensatoren aus einem ringförmigen Körper 19 aus dem gleichen federnd elastischen Werkstoff, wie bei den Körpern 13,14,16.
Fig. 7 zeigt den gleichen ringförmigen Körper, der in die Ausnehmungen (Wellenberge) eines biegsamen, jedoch nicht atmenden Wellrohrs 20 eingelegt ist. Wie in Fig. 7 dargestellt, können mehrere derartige ringförmige Körper 19 im Verlauf eines Wellrohrs 20 vorgesehen sein.
Die verschiedenen Ausführungsformen von Innen- und Außenteil können in beliebiger Variation miteinander kombiniert werden.
Wesentlich ist die Atmungsfähigkeit zur sowohl Aufnahme der statischen und dynamischen Kräfte als auch zur Schalldämmung der Schallübertragung über die Rohrwandung und über das Medium im Rohr.
Zur Optimierung, d.h.,zur Erhöhung der Längsschalldämmung, können sowohl an dem Innenteil als auch dem Außenteil die in Fig. 8 dargestellten ansich bekannten Schalldämmungsmaßnahmen zusätzlich angeordnet sein. Fig. 8a zeigt eine Sperrmasse, die eine Impedanz zur Fehlanpassung erreicht. Fig. 8b zeigt einen Entdröhnungsbelag. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann der Gürtel 4 selbst entweder selbst aus Sperrmasse bestehen oder eine solche tragen bzw. kann der Gürtel 4 gleichzeitig ein Entdröhnungsbelag sein oder kann ein solcher auf dem Gürtel 4 oder zwischen Gürtel 4 und Kompensator 3 vorgesehen sein. Gemäß Fig. 8c können im Verlauf des Rohrs elastische Stoßstellen aus Gummi oder dergleichen vorgesehen sein, die eine hohe Stoßstellendämpfung erreichen. Dies kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, daß der Gürtel 4 in axialer Richtung unterteilt ist.. Zur Erhöhung der Schallreflektionen können wie gemäß Fig. 8d Faltungen, auch Mehrfachfaltungen, in axialer Richtung vorgesehen sein. Schließlich kann gemäß Fig. 8e ein mehrschichtiges Material oder ein Gemisch aus Materialien unterschiedlicher physikalischen Eigenschaften wie Elastizität, Verlustfaktor oder dergleichen zur Erhöhung der Ausbreitungsverluste verwendet werden. Diese zusätzlichen Maßnahmen sind nicht nur bei dem im wesentlichen zylindrischen Gürtel 4 gemäß Fig. 2, sondern allgemein auch bei den Innenteilen, wie beispielsweise dem Körper 16 oder dem Innenkompensator 11 anwendbar. Beispielsweise kann ein Belag gemäß Fig. 8a und 8b bei einem Innenteil eine bestimmte Eigenfrequenz entweder erreichen oder verhindern.
Die Innenteile,insbesondere die Körper 13,14 und 16 weisen noch einen zusätzlichen Vorteil gegenüber dem Außenteil auf, da sie nämlich durch Überdruck nicht zerstört werden können, d.h., nicht platzen können. Bei den Außenteilen kann eine Sicherung gegen Zerstörung durch Überdruck durch geeignete Ausbildung beispielsweise des Gürtels 4 zumindest in gewissem Maße erreicht werden.
Es sei erwähnt, daß Innenteil und/oder Außenteil aufweisende Rohrabschnitte vorgefertigt ausgebildet und mittels Flanschen an die übrigen Rohrleitungen angeschlossen werden können.

Claims

Ansprüche: Vorrichtung zur Körperschalldämmung von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenteil und/oder ein Innenteil des Rohrs federnd nachgiebig (atmenden) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil durch einen flachwelligen und weichen, radial atmenden Kompensator oder ein solches Wellrohr (1,3) gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmung durch die Eigenelastizität erreicht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmung durch einen umgebenden elastischen Ring (2) oder Gürtel (4) erreicht ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil durch mindestens einen nicht durchströmbaren atmenden Körper innerhalb des Rohrs gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein unter innerer Federkraft stehender zumindest axial atmender Kompensator (11,13,14,16,19) ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus weichelastischem Werkstoff besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (14) ein nach außen dichter luft- oder gasgefüllter Ballon ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein geschlossene Poren aufweisender Füllkörper (13,16,19) wie Schaumgummi oder dergleichen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (13,16,19) mit einem nichtdurchströmbaren Uberzug versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (11) eine Stahlfeder (12) enthält.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (13,14) Kugelform besitzt.
13. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (19) ringförmig ausgebildet ist und nach Art eines Kugelkompensators in Wellungen des als Wellrohr oder Balg ausgebildeten Rohrs (18,20) eingelegt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Längsschalldämmung in ansich bekannter Weise zusätzlich vorgesehen sind: a) Sperrmassen (Fig. 8a) und/oder b) Entdröhnungszonen (Fig.8b) und/oder c) elastische Knoten (Fig. 8c) mit hoher Stoßstellen~ dämpfung und/oder d) Faltungen (Fig. 8d) zur Erhöhung von Schallreflektionen und/oder e) ein Mehrschichtenaufbau(Fig. 8e) zur Erhöhung der Ausbreitungsverluste und/oder f) ein Aufbau aus Gemischen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften wie Elastizität, Verlustfaktor und dergleichen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 4 und Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gürtel (4) selbst unterteilt ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 4.und Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Gürtel (4) selbst aus Sperrmasse besteht.