DE3816349A1 - Einrichtung zur daempfung von geraeuschen und/oder druckstoessen in einer fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dämpfung von Geräuschen und/oder Druckstößen in eine Flüssigkeit, ins­ besondere für sanitäre Installationen, mit einem in einen Flüssigkeitsweg einsetzbaren Gehäuse und mit mindestens einer elastischen Membran, die von der Flüssigkeit beauf­ schlagbar ist und zusammen mit einem an sie angrenzenden Luftvolumen ein schwingungsfähiges System bildet.

Eine derartige Einrichtung, die allerdings ausschließlich zur Dämpfung von Geräusch in Sanitärarmaturen bestimmt ist, ist aus der DE-PS 20 53 945 bekannt. Hier hat das in einen S-Anschluß einschiebbare Gehäuse die Gestalt einer starren Hülse, auf welche die Membran in Form eines Schlauchstückes aufknüpfbar ist. Beim Einsetzen der Einrichtung in den S- Anschluß wird unter axialem Druck zwischen der schlauchför­ migen Membran und der Wandung des S-Anschlusses ein Luft­ polster eingeschlossen, gegen welches die schlauchförmige Membran schwingt, wenn ihr Innenraum von Wasser durchströmt wird. Die bekannt Membran bildet mit dem hinter ihr liegen­ den Luftvolumen ein einheitliches schwingungsfähiges System, welches eine (einzige) Resonanzfrequenz aufweist. Dies bedeutet, daß die in der DE-PS 20 53 945 beschriebene Ein­ richtung vorzugsweise Geräusche eines bestimmten Frequenz­ bandes dämpft, während die geräuschdämpfende Wirksamkeit außerhalb dieses Frequenzbandes erheblich abfällt. Zur Reduzierung von Druckstößen ("Wasserschlägen") ist diese Einrichtung nicht geeignet.

Aus dem DE-GM 66 05 197 ist eine Einrichtung bekannt, wel­ che ausschließlich zur Dämpfung von Druckstößen gedacht ist. Sie umfaßt ein elastisches Schlauchstück, welches als Leitungsüberbrückung zwischen zwei metallischen Rohren dient. In dem Bereich, in welchem das elastische Schlauchstück als wasserführender Kanal dient, kann bei einer plötzlichen Druckveränderung eine entsprechende Volumenveränderung durch Aufweitung stattfinden, was zur Reduzierung des Druck­ stoßes beiträgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sie bei geringem Platzbedarf über einen möglichst großen Fre­ quenzbereich hinweg Geräusche zu dämpfen vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• a) mindestens zwei Membranen an dem Gehäuse derart dicht befestigt sind, daß sie gemeinsam ein einheitliches Luftvolumen im Innenraum des Gehäuses einschließen;
• b) die Membranen mit dem von ihnen gemeinsam eingeschlos­ senen Luftvolumen Schwingungssysteme unterschiedlicher Resonanzfrequenz bilden;
• c) das Gehäuse in dem Flüssigkeitsweg derart anordenbar ist, daß alle Membranen von der Flüssigkeit anströmbar sind.

Erfindungsgemäß wird also das in der DE-PS 20 53 945 be­ schriebene System "vervielfacht". Die Vervielfachung be­ trifft allerdings nur die Anzahl der Membranen; das Luft­ volumen wird von allen Membranen gleichzeitig "mitbenutzt". Hierdurch ist es möglich, das Volumen der Einrichtung so gering zu halten, daß sie in den gebräuchlichen Sanitär­ installationen, insbesondere auch unter den Abdeckrosetten von Wandarmaturen, ohne Problem Platz finden. Die gemein­ same Nutzung des einheitlichen Luftvolumens durch alle Membranen hat auf deren Resonanzfrequenzen nur einen unter­ geordneten, im allgemeinen vernachlässigbaren Einfluß, zumal die absolute Größe der Resonanzfrequenzen nicht kri­ tisch ist und gewisse, durch die Kopplung sich ergebenden Verschiebungen in Kauf genommen werden können. Im Ergebnis weist die erfindungsgemäße Einrichtung ein außerordentlich breites Spektrum von Resonanzfrequenzen auf. Die tiefste Resonanzfrequenz sollte bei nur wenigen Hertz, die höchste Resonanzfrequenz in der Größenordnung von einigen tausend Hertz liegen. Durch die geschilderte "Breitbandigkeit" eignet sich die erfindungsgemäße Einrichtung auch insbeson­ dere zur Dämpfung von aperiodischen Druckstößen, wie sie als "Wasserschläge" in Hausleitungssystemen auftreten. Aperiodische Druckveränderungen setzen sich ja in der Fourier- Analylse aus sehr unterschiedlichen Frequenzen, beginnend bei tiefsten und endend bei höchsten Frequenzen, zusammen. Diese Breitbandigkeit der Druckstöße findet in der Breit­ bandigkeit der Dämpfungscharakteristik der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Entsprechung. Selbstverständlich ist aber die Breitbandigkeit ein genereller Vorteil, der auch bei der "normalen" Geräuschdämpfung seine Bedeutung hat.

Dadurch, daß erfindungsgemäß alle Membranen das gleiche Luftvolumen "mitbenutzen", müssen sich die Membranen in den an ihnen manifestierten, frequenzbestimmenden Parametern voneinander unterscheiden. Insbesondere können sich die Membranen in der Nachgiebigkeit des Materials, in ihrer Dicke oder in ihrem Durchmesser unterscheiden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse im wesentlichen hohlzylindrisch und an der äußeren Mantelfläche mit mehreren radialen Vorsprüngen versehen. Durch die radialen Vorsprünge wird die erfindungsgemäße Einrichtung etwa in der Mitte einer Wasserleitung zentriert, wobei durch eine entsprechende Stufe innerhalb der Wasser­ leitung eine axiale Fixierung erfolgen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden im allgemeinen zwei Membranen eingesetzt, welche den "Boden" und den "Deckel" des Gehäu­ ses bilden. Der Innenraum, der zwischen den beiden Membra­ nen und dem hohlzylindrischen Gehäuse liegt, enthält dann das von den beiden Membranen genutzte, Teil des Schwin­ gungssystems bildende Luftvolumen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Einrichtung zur Geräusch- und/oder Druckstoßdämpfung gemäß Linie I-I von Fig. 2;

Fig. 2 die Draufsicht auf die Einrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 einen Axialschnitt, entsprechend der Fig. 1, durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ein­ richtung zur Geräusch- und/oder Druckstoßdämpfung.

Die in Fig. 1 im Axialschnitt dargestellte Einrichtung zur Geräusch- und/oder Druckstoßdämpfung umfaßt ein Gehäuse 1, das im wesentlichen Zylinderform aufweist. Der Innenraum 2 des Gehäuses 1 ist nach oben durch eine erste Membran 3, die in eine Nut 4 des Gehäuses 1 eingelegt ist, dicht abgeschlossen. In entsprechender Weise ist der Innenraum 2 des Gehäuses 1 nach unten durch eine zweite Membran 5, die in eine Nut 6 des Gehäuses 1 eingelegt ist, dicht ab­ geschlossen.

Die erste, verhältnismäßig dicke Membran 3 besteht aus einem außerordentlich weichen, elastisch-nachgiebigen Mate­ rial. Sie bildet mit der im Innenraum 2 des Gehäuses 1 ein­ geschlossenen Luft ein erstes schwingungsfähiges System mit einer sehr niedrigen Resonanzfrequenz in der Größenord­ nung von wenigen Hertz bis zu etwa 50 Hertz.

Die zweite, in Fig. 1 untere Membran 5 weist eine geringe­ re Dicke auf und ist aus einem härteren, eine größere Feder­ konstante aufweisenden elastischen Material hergestellt.

Auch sie bildet mit der im Innenraum 2 des Gehäuses 1 ein­ geschlossenen Luft ein schwingungsfähiges System, dessen Resonanzfrequenz aber sehr viel höher, in der Größenordnung von einigen 100 bis einigen 1000 Hz liegt.

Die beiden Membranen 3 und 5 bilden zusammen mit der im Innenraum 2 des Gehäuses 1 eingeschlossenen Luft eine schwingungsfähige Anordnung, die außerordentlich breit­ bandig anregbar ist.

Am Außenumfang ist das Gehäuse 1 mit mehreren radialen Vor­ sprüngen 7 versehen. Diese dienen der Befestigung des Ge­ häuses 1 an einer kleinen Stufe in einem wasserführenden Kanal 8, der in den Fig. 1 und 2 gestrichelt dargestellt ist.

Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:

Durch den Kanal 8 fließt Wasser im Sinne der Pfeile von Fig. 1 nach oben und umströmt das Gehäuse 1 durch den Ring­ raum, der sich aufgrund der Vorsprünge 7 zwischen der Wand des wasserführenden Kanales 8 und der äußeren Mantelfläche des Gehäuses 1 ergibt. Das strömende Wasser koppelt dabei akustisch sowohl an die in Fig. 1 untere Membran 5 als auch an die in Fig. 1 obere Membran 3 an. Das Frequenz­ spektrum der Geräusche, welche das Wasser mit sich führt und deren Dämpfung die beschriebene Einrichtung dient, kann dabei sehr unterschiedlich sein. Handelt es sich im wesent­ lichen um Armaturengeräusche, so liegen diese in einem eher höherfrequenten Bereich. Sie versetzen daher die Membran 5 stärker in Schwingungen, da die erregenden Schwingungen näher an der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Syste­ mes liegen, deren Bestandteil die Membran 5 ist.

Druckstöße, die im wasserführenden Kanal 8 auftreten, be­ inhalten in der Fourier-Analyse ein außerordentlich breites Frequenzspektrum, wobei sehr tiefe Frequenzen bis zu außer­ ordentlich hohen Frequenzen auftreten können. Dementspre­ chend wird durch einen Druckstoß im wasserführenden Kanal 8 nicht nur die Membran 5 sondern nunmehr auch die Membran 3, deren Resonanzfrequenz bei sehr niedrigen Frequenzen liegt, zu Schwingungen angeregt. Durch die Schwingungen der beiden Membranen 5 und 3 gegen das von ihnen gemeinsam eingeschlossene Luftvolumen wird Energie vernichtet, was zu einer Dämpfung des Wasserschlages führt.

Die beiden schwingungsfähigen Systeme, zu denen die Membranen 3 und 5 gehören, bleiben durch das von ihnen gemeinsam verwendete Luftvolumen im Innenraum 2 des Gehäuses 1 weit­ gehend entkoppelt. Das heißt, sie wirken jeweils so, als ob die gegenüberliegende Wand im Innenraum 2 des Gehäuses 1 starr wäre. Die beschriebene Konstruktionsweise, bei der beide Membranen 3, 5 dasselbe Luftvolumen mitbenutzen, ist besonders raumsparend, so daß sich die beschriebene Einrichtung in fast alle gebräuchlichen wasserführenden Kanäle einfügen läßt. Insbesondere kann sie auch unterhalb der üblichen Wand-Anschlußrosetten sanitärer Wandarmaturen untergebracht werden.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ein­ richtung zur Geräusch- und/oder Druckstoßdämpfung dargestellt. Sie entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2. Entsprechende Teile sind daher mit dem­ selben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.

Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung umfaßt ein in der Außenkontur zylindrisches Gehäuse 101 mit radial nach außen abstehenden Vorsprüngen 107. Der Innenraum des Gehäuses 101 wird nunmehr jedoch von einer Stufenbohrung 102 gebil­ det, die einen in Fig. 3 oberen, weiteren Bereich 102 a und einen in Fig. 3 unteren, engeren Bereich 102 b besitzt. Die obere Membran 103 ist wieder verhältnismäßig dick und besteht aus sehr weichem, elastisch nachgiebigem Material.

Sie schließt den weiteren Bereich 102 a des Innenraumes 102 des Gehäuses 101 nach oben ab. Hierzu besitzt sie einen entsprechend großen Durchmesser.

Die untere Membran 105 ist wiederum aus dünnerem, dafür aber weniger flexiblem Material gefertigt. Sie schließt den engeren Bereich 102 b der Stufenbohrung 102 im Gehäuse 101 nach unten ab und besitzt einen entsprechend kleineren Durchmesser.

Durch die unterschiedlichen Durchmesser der Membranen 103 und 105 des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles wird zusätzlich auf die Resonanzfrequenz des jeweiligen schwingungsfähigen Systems Einfluß genommen. Dieser Durch­ messer stellt also neben der Elastizität des jeweils für die Membranen 103 und 105 gewählten Materials sowie neben der Dicke der Membranen 103 und 105 einen zusätzlichen fre­ quenzbestimmenden Parameter dar.

Bei den beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispielen fanden jeweils zwei Membranen Verwendung. Selbstverständlich ist es jedoch bei Bedarf auch möglich, eine größere Anzahl von Membranen einzusetzen, die sich in ein gemeinsames Luftvolumen "teilen".

Claims (5)

1. Einrichtung zur Dämpfung von Geräuschen und/oder Druck­ stößen in einer Flüssigkeit, insbesondere für sanitäre Installationen, mit einem in einen Flüssigkeitsweg einsetz­ baren Gehäuse und mit mindestens einer elastischen Membran, die von der Flüssigkeit beaufschlagbar ist und zusammen mit einem an sie angrenzenden Luftvolumen ein schwingungs­ fähiges System bildet, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) mindestens zwei Membranen (3, 5; 103, 105) an dem Ge­ häuse (1; 101) derart dicht befestigt sind, daß sie ge­ gemeinsam ein einheitliches Luftvolumen im Innenraum (2; 102) des Gehäuses (1; 101) einschließen;
• b) die Membranen (3, 5; 103, 105) mit dem von ihnen gemein­ sam eingeschlossenen Luftvolumen Schwingungssysteme un­ terschiedlicher Resonanzfrequenz bilden;
• c) das Gehäuse (1; 101) in dem Flüssigkeitsweg (8) derart anordenbar ist, daß alle Membranen (3, 5; 103, 105) von der Flüssigkeit anströmbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membranen (3, 5; 103, 105) in der Nach­ giebigkeit des Materials unterscheiden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Membranen (3, 5; 103, 105) in ihrer Dicke unterscheiden.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Membranen (103, 105) in ihrem Durchmesser unterscheiden.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1; 101) im wesentlichen hohlzylindrisch und an der äußeren Mantel­ fläche mit mehreren radialen Vorsprüngen (7; 107) versehen ist.