-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
-
Es ist bereits ein Schalldämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 bekannt, der nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert ist. Derartige
Schalldämpfer werden in gasdurchströmten Rohrleitungen, insbesondere in Industrieanlagen,
eingesetzt, um die von den Rohrleitungen abgestrahlten Geräusche zu reduzieren oder
um bei Entspannungsvorgängen ins Freie entstehende Geräusche zu bedämpfen. Die Quellen
für den zu dämpfenden Schall sind z. B. Verdichter, Gebläse und Regelarmaturen,
an welche die gasdurchströmten Rohrleitungen angeschlossen sind. Da die Oberflächen
der Rohrleitungen im allgemeinen wesentlich größer sind als die Oberflächen der
eigentlichen Schallquellen, erfolgt die Schallabstrahlung hauptsächlich über die
Rohrleitungen.
-
Derartige Schalldämpfer arbeiten nach dem Absorptionsprinzip und
sollen eine breitbandige Dämpfung erreichen lassen. Zur Dämmung des Schalles im
Strömungsmedium, d.h. des Luftschalls, weist der bekannte Schalldämpfer zwischen
dem Strömungskanal und dem Gehäusemantel Mineralwolle als Absorptionsmaterial auf.
Im allgemeinen ist der Strömungskanal mit einem Glasfaservlies hinterlegt, welches
den Strömungskanal gegenüber der Mineralwolle trennt. Zur Dämmung der Schallübertragung
über das Schalldämpfergehäuse, d.h.
-
zur Dämmung des Körperschalles, weist der bekannte Schalldämpfer an
der Gehäuseaußenseite eine Sandpakkung auf.
-
Zur Erzielung einer großen Luftschall-Pegelsenkung, d.h einer guten
Dämpfung des Luftschalles ist der bekannte Schalldämpfer mit einer relativ großen
Baulänge auszulegen, was nachteiligerweise zu einem hohen Material- und Kostenaufwand
sowie zu einem vergleichbar großen Platzbedarf führt. Die mittels der Sandpackung
erreichte Dämmung des Körperschalls bewirkt nachteiligerweise nicht immer die erwünschte
Pegelsenkung.
-
Weiter nachteilig ist, daß ein Mitreißen des Absorptionsmaterials
durch die Strömung aus dem Schalldämpfer nicht ausgeschlossen werden kann, da das
Absorptionsmaterial direkt von der Strömung beauf-
schlagt wird
und der mechanische Schutz in Form des Glasfaservlieses ein Mitreißen von Partikeln
des Absorptionsmaterials nicht ausschließt. Diese von der Strömung mitgerissenen
Partikel des Absorptionsmaterials können zu Betriebsstörungen in nachgeschalteten
Anlagenteilen führen, was unerwünscht ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der
eingangs genannten Art zur Verwendung in gasdurchströmten Rohrleitungen derart zu
verbessern, daß bei kompakter Größe eine breitbandige schalldämpfende Wirkung hinsichtlich
der Schallausbreitung im Strömungsmedium und der Schallausbreitung über das Schalldämpfergehäuse
sichergestellt ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Der Schalldämpfer erreicht eine optimale Luftschall-und Körperschalldämmung
bei äußerst kompakter Bauform bzw. kurzen Baulängen und hat den Vorteil, daß die
schalldämpfende Einrichtung im Innern des Gehäuses nicht direkt von der Strömung
beaufschlagt wird.
-
Der Raum zwischen Strömungskanal und Gehäuse wird vorteilhafterweise
durch quer zur Strömungsrichtung angeordnete abschottende Elemente, vorzugsweise
aus Metallblech, in einzelne Kammern unterteilt. Die schalldämpfende Einrichtung
besteht aus um den Strömungskanal herum angeordneten gelochten Elementen, insbesondere
aus Metallblech, die mit wenigstens einer Glasgewebeschicht hinterlegt sind. Beim
Einsatz des Schalldämpfers für hohe Betriebstemperaturen werden die Glasgewebeschichten
durch engmaschige Drahtgitter oder Drahtgestricke, vorzugsweise aus Edelstahldraht,
ersetzt. Die als Absorber wirkenden Glasgewebe oder Edelstahl-Drahtgestricke haben
äußerst hohe mechanische Widerstandsfähigkeit. Da sie in Abstand zum Strömungskanal
angeordnet sind, ist die Gefahr einer Beschädigung durch Einwirkung der Strömung
praktisch ausgeschlossen.
-
Der Abstand der Schottbleche untereinander sowie der Abstand der
gelochten Metallelemente oder Metallbleche gegenüber dem Strömungskanal hängt bei
dem Schalldämpfer von der für den Luftschall angestrebten frequenzabhängigen Pegelsenkung
ab. Durch geeignete Ausbildung der Schottbleche sowie die Gehäuseform wird eine
hohe Körperschallpegelsenkung erreicht. Der Schalldämpfer bewirkt damit eine hohe
Luftschall- und Körperschalldämpfung bei vergleichbar kurzer Baulänge.
-
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Schalldämpfers an Hand der Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen bekannten Schalldämpfer,
Fig. 2a einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schalldämpfers, Fig. 2b eine Fig. 2a entsprechende Teilschnittansicht einer abgewandelten
Ausführungsform, Fig.3 eine Teilschnittansicht eines in dem Schalldämpfer nach Fig.
2 zusätzlich verwendbaren Dämpfungselementes, Fig. 4 eine Längsschnittansicht einer
gegenüber Fig. 2 abgewandelten Ausführungsform, Fig. 5 eine Längsschnittansicht
einer gegenüber Fig.2 abgewandelten Ausführungsform eines Schall-
dämpfers, Fig.
6 eine schematische Darstellung eines Schalldämpfers entsprechend Fig.2 mit einem
zusätzlichen Dämpfungselement entsprechend Fig. 3, Fig. 7 eine graphische Darstellung
der Pegelsenkung des Luftschalls abhängig von der Frequenz, und Fig. 8 eine graphische
Darstellung der Pegelsenkung des Körperschalls abhängig von der Frequenz.
-
Fig. 1 zeigt einen bekannten Schalldämpfer, der aus einem weitgehend
zylindrischen Gehäuse 1 mit einem entlang der Achse des zylindrischen Gehäuses 1
verlaufenden Strömungskanal 2 besteht Der Strömungskanal 2 innerhalb des Gehäuses
list durch ein zylindrisches Lochblech definiert, das gleichen lichten Querschnitt
hat wie die Ein- und Austrittsöffnungen 3, 4 an den beiden Gehäusestirnseiten. Der
den Strömungskanal 2 bildende dickwandige Lochblechzylinder ist mit einem Glasfaservlies
hinterlegt, welches eine Trennung zwischen dem Strömungskanal 2 und einer mit 5
bezeichneten Mineralwolle bewirkt, die in dem ringförmigen Hohlraum im Gehäuse 1
um den Strömungskanal 2 herum angeordnet ist. Zur Dämmung des Körperschalls ist
außenwandig an der Gehäuseaußenwandung eine Sandpackung 6 vorgesehen.
-
Im folgenden wird der erfindungsgemäße Schalldämpfer unter Bezugnahme
auf die Fig. 2 bis 8 näher erläutert.
-
Fig. 2a zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
des Schalldämpfers. Der Schalldämpfer weist ein etwa zylindrisches Gehäuse 10 auf,
das an den Eintritts- und Austrittsöffnungen in, 12 jeweils mit einem Anschlußflansch
versehen ist. Zwischen den Eintritts- und Austrittsöffnungen 11, 12 ist ein Strömungskanal
13, vorzugsweise in form eines Lochblechzylinders vorgesehen, der sich zumindest
teilweise in die Anschlußflansche hinein erstreckt. Vorzugsweise wird der Strömungskanal
13 durch einen Lochblechzylinder mit einem Lochflächenanteil von 20 bis 40 %, nach
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform mit einem Lochflächenanteil von 25 bis
30 % gebildet.
-
Das weitgehend zylindrische Gehäuse 10 ist im Bereich der Eintritts-
und Austrittsöffnungen in, 12 durch einen in Fig. 2a mit 10a bezeichneten gewölbten
Abschnitt bzw. Klöpperboden abgeschlossen. Wie Fig. 2a zeigt, entspricht der Querschnitt
des vorzugsweise zylindrischen Strömungskanales 13 dem lichten Querschnitt der Eintritts-
und Austrittsöffnungen in, 12. Gemäß einer gegenüber Fig. 2a abgewandelten Ausführungsform
hat der Strömungskanal 13 anstelle eines kreisrunden Querschnittes viereckigen oder
mehreckigen Querschnitt.
-
In Abstand zu dem Strömungskanal 13 ist wenigstens ein gelochtes
Metallelement, vorzugsweise ein Lochblech 14, angeordnet, das den Strömungskanal
13 unter Einhaltung eines weitgehend konstanten Ringraumes umgibt. Abhängig von
der erwünschten Pegelsenkung des Luftschalls kann zwischen dem gelochten Metallelement
14 und dem Strömungskanal 13 ein weiteres gelochtes Metallelement 15 vorgesehen
sein, das sowohl in Abstand zum Strömungskanal 13 als auch in Abstand zu dem Metallblech
14 liegt. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform befindet sich das Metallelement
14 etwa in der Mitte zwischen dem Strömungskanal 13 und dem mittleren Gehäusemantelabschnitt
10b; das Metallelement 15 befindet sich hierbei etwa in der Mitte des Ringraumes,
der durch den Strömungskanal 13 und das Metallelement 14 festgelegt ist. Wesentlich
ist, daß das oder die Metallelemente 14, 15 Abstand zum Strömungskanal
13
einhalten und damit nicht direkt von der durch den Strömungskanal 13 geführten gasförmigen
Strömung beaufschlagt werden. Jedes Metallelement 14, 15 ist auf seiner zum Strömungskanal
13 abgewandten Fläche mit einem Gewebe 16 bzw. 17 versehen, vorzugsweise in Form
eines Glasgewebes, wobei das Gewebe in einer oder in mehreren Schichten am zugehörigen
Metallelement angeordnet ist. Bei der Anwendung des beschriebenen Schalldämpfers
bei höheren Temperaturen wird das Glasgewebe durch ein engmaschiges Drahtnetz oder
Drahtgitter, vorzugsweise durch ein Edelstahldrahtgestrick ersetzt. Die gelochten
Metallelemente 14, 15 mit den jeweils darauf angeordneten Gewebeschichten dienen
der Dämpfung des in Fig. 2a durch einen Pfeil 18 veranschaulichten Luftschalls,
wobei abhängig von der gewünschten Pegelsenkung mindestens eines der in Fig. 2a
gezeigten Metallelemente und die entsprechende Zahl von Gewebeschichten vorgesehen
sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform haben die für die gelochten Metallelemente
14 und/oder 15 verwendeten Lochbleche einen Lochflächenanteil von 20 bis 40 %, vorzugsweise
von 25 bis 30 %. Die gelochten Metallelemente werden vorzugsweise durch Lochblechzylinder
oder durch Lochbleche mit mehreckigem Querschnitt gebildet.
-
Fig. 2b zeigt eine weitere Ausführungsform des Schalldämpfers, der,
wie die Ausführungsform nach Fig. 2a durch die senkrecht zur Gehäuseachse 26 stehenden
Metallbleche 22 bis 25 in mehrere Kammern 30 bis 34 unterteilt ist. Unterschiedlich
zur Ausführungsform nach Fig. 2a ist bei der Ausführungsform nach Fig.2b, daß die
in den einzelnen Kammern 30 bis 34 liegenden gelochten Metallelemente z. B. in den
beiden zueinander benachbarten Kammern 30, 34 mit unterschiedlicher Zahl und unterschiedlichem
Abstand zur Achse 26 liegen. Die Kammer 34 enthält ein gelochtes Metallelement 14,
das etwa in der Mitte des Ringraumes zwischen dem Strömungskanal 13 und dem Mantel
10b des Gehäuses liegt, während in der Kammer 30 ein gegenüber dem Metallelement
14 mit geringerem Radialabstand zur Achse 26 liegendes Metallelement 15a und ein
gelochtes Metallelement 14a vorgesehen ist, welches gegenüber dem Metallelement
14 größeren Radialabstand zur Achse 26 einhält. Entsprechend unterschiedlich können
die Metallelemente in den weiteren, nicht gezeigten Kammern angeordnet sein, wodurch
sich die Dämmung des Luftschalls entlang des Gehäuses im Bedarfsfall weiter optimieren
läßt.
-
Bei den in Fig. 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen haben der
Strömungskanal 13 wie auch die gelochten Metallelemente 14, 15, 14a, 15a jeweils
die Form eines Zylinders.
-
Zur Dämpfung des in Fig. 2a durch den Pfeil 20 angedeuteten Körperschalls
ist in dem Schalldämpfer wenig stens ein abschottendes Element vorgesehen, das aus
vorzugsweise zwei miteinander in Verbindung stehenden Flanschen besteht, die im
Falle einer Beaufschlagung durch Schwingung Bewegungsenergie umwandeln, d.h. die
Schallenergie verringern. Nach einer bevorzugten Ausführungsform bestehen diese
Verbundelemente aus zwei miteinander verhefteten Metallblechen unterschiedlicher
Dicke, die radial im Schalldämpfergehäuse angeordnet sind.
-
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Schalldämpfer sind zwei derartige Verbundelemente
vorgesehen, die mit 22 und 23 bezeichnet sind und quer zur Zylinderachse 26 liegen.
-
Diese Metallelemente 22, 23 befinden sich in dem ringförmigen Raum
zwischen dem Strömungskanal 13 und
dem Außenmantel des Gehäuses 10 in Abstand zueinander
und können als ganze, scheibenförmige Stahlbleche vorgesehen sein. Diese Verbund-Metallelemente
22, 23 unterteilen die zylindrischen Lochbleche 14. 15, in Richtung der Gehäuseachse
gesehen, und sind an ihrem äußeren Rand mit dem Gehäuse 10 bei 27,28 verschweißt,
während sie an ihrem inneren, kreisförmigen Rand, der zu dem Strömungskanal 13 weist,
vorzugsweise nicht mit dem Strömungskanal 13 fest verbunden sind.
-
Bei der vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform
werden als Metallelemente 22, 23 Schottbleche verwendet, die aus einem dickeren
Blech bestehen, an welches ein dünneres Blech, z. B.
-
durch Punktverschweißung angeschweißt ist. Die Metallelemente oder
Schottbleche 22 bis 25 bewirken infolge ihrer radialen Anordnung im Ringspalt zwischen
dem Strömungskanal 13 und dem Gehäuse 10 eine Aufteilung des Gehäuseinnenraumes
in einzelne Kammern, in welchen die z. B. zylindrischen gelochten Metallelemente
14, 15 als Absorptionselemente eingesetzt sind. Dies bedeutet, daß bei der in Verbindung
mit Fig. 2a beschriebenen Ausführungsform eines Schalldämpfers mit vier radialen
Metallelementen 22 bis 25 fünf zylindrische gelochte Metallelemente 14 und fünf
zylindrische gelochte Metallelemente 15 vorzusehen sind.
-
Der in Fig. 2a und 2b veranschaulichte Schalldämpfer besteht im wesentlichen
aus einem mittleren, durch das Bezugszeichen 10b angedeuteten Schalldämpferabschnitt,
an den sich beidseitig jeweils ein durch die Klöpperboden 10a oder ebene Rohrscheiben
festgelegter Schalldämpferabschnitt anschließt. Der mittlere Schalldämpferabschnitt
10b beinhaltet drei Kammern 30, 31, 32, in welche jeweils mindestens ein Lochblechzylinder
als Absorptionselement unterschiedlich großen Durchmessers eingesetzt ist. Jeweils
eine weitere Kammer 34.
-
33 mit wenigstens einem zylindrischen Lochblech wird durch die sich
seitlich anschließenden Klöpperböden 10a festgelegt, wobei diese letzeren Kammern
mit 33 und 34 bezeichnet sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2a sind in jeder
Kammer 30 bis 34 zwei Lochblechzylinder 14, 15 mit zueinander unterschiedlichem
Durchmesser vorgesehen. Die Kammern 30 bis 34 sind, in Richtung der Gehäuseachse
26 betrachtet, hintereinanderliegend definiert.
-
Zur weiteren Verbesserung der Pegelabsenkung des Luftschalls wird
in den Strömungskanal 13 ein plattenförmiges Dämpfungselement 36 eingesetzt, das
in Fig. 3 im Detail veranschaulicht ist. Dieses plattenförmige Dämpfungselement
36 wird zweckmäßigerweise nur bei großen Nennweiten der Rohrleitung und bei großen
angestrebten Pegelsenkungen im hochfrequenten Bereich eingesetzt, wobei ein oder
zwei Stück derartiger Dämpfungselemente 36 in den Strömungskanal eingebaut werden
können. Das in Teilquerschnitt in Fig. 3 gezeigte Dämpfungselement 36 weist beidseitig
angeordnete Abdeckungen 38, 39 aus einem dickwandigen Lochblech auf und ist an der
Anström- und Abströmseite mit geschlossenen Anström- und Abströmblechen 40 versehen.
In dem auf diese Weise gebildeten plattenförmigen Körper befinden sich mehrere Lagen
oder Schichten eines Glasgewebes 41, das an seinen zu den Abdeckungen 38,39 zugewandten
Flächen durch dünnwandige Lochbleche eingefaßt ist, die in Abstand zu den Abdeckungen
38.39 mittels Schottblechen 44 angeordnet sind. Die Schottbleche bzw. ungelochten
Metallbleche 44 bewirken damit eine Unterteilung der Gewebeschichten innerhalb des
Dämpfungselementes 36, während die beabstandete Anordnung der Gewebeschichten
zu
den Abdeckungen 38,39 sicherstellt, daß die Gewebeschichten durch die Strömung praktisch
nicht beschädigt werden. Die Abdeckungen 38,39 und/oder die Lochbleche 42, 43 haben
vorzugsweise einen Lochblechanteil zwischen 20 und 40%, vorteilhafterweise zwischen
25 und 30%. Die Schottbleche 44 sind quer zur Längsrichtung des Dämpfungselementes
36 vorgesehen, wobei die Längsrichtung des Dämpfungselementes der Zylinderachse
26 entspricht.
-
Fig. 4 zeigt eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungsform eines
Schalldämpfers. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist in dem Gehäuse 10 entsprechend
Fig. 2 beim Bezugszeichen 23 eine spaltförmige Unterbrechung 50 ausgebildet, d.h.
das Gehäuse 10 ist in einen Gehäuseabschnitt 51 kurzer Länge und einen zweiten Gehäuseabschnitt
52 größerer Länge unterteilt.
-
Innerhalb des Gehäuses 10 ist gegenüber Fig. 2 eine Mehrzahl von radialen,
ungelochten Metallelementen bzw. Schottblechen vorgesehen, die mit 53 bis 60 bezeichnet
sind. Der radiale Spalt bei 50 wird durch Teile des Gehäusemantels abgeschlossen,
wobei der Spalt 50 vom Gehäusemantel bis zum Strömungskanal 13 zurück eingeschnitten
ist. Die beiden Gehäuseabschnitte 51,52 haben gleichen Außendurchmesser, jedoch
unterschiedliche Länge.
-
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines weiter abgewandelten
Schalldämpfers. Der Schalldämpfer nach Fig. 5 besteht aus zwei Gehäuseabschnitten
51,52, deren Innenaufbau im wesentlichen Fig.2 und Fig.4 entspricht, wobei wie in
Fig.4 ein Trennspalt 50 die beiden Gehäuseabschnitte 51, 52 voneinander trennt Der
Gehäuseabschnitt 51 hat, wie Fig. 5 zeigt, gleiche Länge wie der Gehäuseabschnitt
52, jedoch haben beide Gehäuseteile voneinander abweichende Außendurchmesser.
-
Die bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 vorgenommene Unterteilung
des Gehäuses 10 in zwei Gehäuseabschnitte bewirkt eine Verbesserung der Körperschall-Dämmung.
Die Ausführung nach Fig. 5 erleichtert außerdem die breitbandige Auslegung der Wirksamkeit
der Luftschall-Dämmung. Die für die praktische Anwendung jeweils gewünschte schalldämmende
Wirkung bezüglich des Luftschalls und/oder des Körperschalls wird durch Dimensionierung
aller geometrischen Abmessungen sowie der Strömungswiderstände des Gewebes bzw.
der Edelstahl-Drahtgestricke und durch die Gestaltung des Schalldämpfergehäuses
sichergestellt.
-
Fig. 6 zeigt als Beispiel einen Schalldämpfer mit einer Länge von
100 cm und einem Außendurchmesser von 80 cm bei einem Strömungskanalinnendurchmesser
von 40 cm. In den Strömungskanal 13 ist das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig.
3 beschriebene plattenförmige Dämpfungselement 36 eingesetzt. Der in Fig. 6 gezeigte
Schalldämpfer hat den unterBezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Innenaufbau.
-
Fig. 7 zeigt in Bezug auf die Ausführungsform nach Fig. 6 in Terzbandbreite
die für den Luftschall erzielte Pegelsenkung als Funktion der Frequenz für den Betrieb
ohne Strömung (vO = 0 m/sec.) und für den Betrieb mit Strömung, wobei die mittlere
Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung v0 = 35 m/sec. betrug.
-
Fig. 8 veranschaulicht für die Ausführungsform nach Fig. 6 in Oktavbandbreite
die für den Körperschall erzielte Pegelsenkung als Funktion der Frequenz,die von
der Strömungsgeschwindigkeit unabhängig ist.
-
Der erfindungsgemäße Schalldämpfer ermöglicht bei kompaktem Aufbau
und vergleichbar geringer Baulän-
ge eine optimale Dämpfung des Luftschalls sowie
des Körperschalls. Die zu diesem Zweck verwendeten, vorzugsweise zylindrischen Lochbleche
liegen in konzentrischer Anordnung innerhalb des Gehäuses in Anordnung um den Strömungskanal
und sind mit Schichten aus Gewebe oder dergleichen versehen, die als Strömungswiderstände
wirksam sind. Der Zwischenraum zwischen dem Strömungskanal und dem Schalldämpfergehäuse
wird durch mehrere, radial angeordnete ungelochte Bleche in einzelne Kammern unterteilt,
wobei nach einer bevorzugten Ausführungsform die als Absorptionselemente wirkenden
zylindrischen Lochbleche mit Gewebeschichten innerhalb der auf diese Weise definierten
Kammern angeordnet sind.
-
Nach vorstehender Beschreibung enthält die Einrichtung zur Schalldämpfung
gelochte Metallelemente mit hinterlegten Gewebeschichten oder Drahtgewirken sowie
ungelochte Metallelemente; anstelle derartiger Elemente aus Metall können auch Elemente
aus anderem Material vorgesehen sein, das vergleichbare Stabilität hat
-
Leerseite -