JP3247110B2

JP3247110B2 - 流体貫流式の消音器

Info

Publication number: JP3247110B2
Application number: JP50578393A
Authority: JP
Inventors: ツィンク，ディーター; シュテューバー，ブルクハルト
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: EP0605542A1; EP0605542B1; DE59209792D1; JPH07502831A; DE4131777A1; WO1993006588A1; US5492195A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、流体によって貫流される消音器であって、
ケーシング及び吸音性の組込構造物を有しており、吸音
性の組込構造物が波形の薄板を有している形式のものに
関する。

処理技術的な設備においては、しばしば例えば放圧タ
ービン若しくは圧縮機のような機械の高い騒音エミッシ
ョンの発生源がある。特に、放圧タービンのブレードは
幅の狭い音響振動を生ぜしめ、このような音響振動が減
衰されることなしに入口接続片及び出口接続片を介して
伝導され、さらに接続された鋼製構造物を介して外部に
放射される。大部分は、前記機械を貫流する流体を介し
て導かれるこのような音響的なエミッションは、堪えら
れる程度に減少させられねばならない。音響的なエミッ
ションを減少させるために、機械に対して限られた範囲
でのみ作用する構造的な処置のほかに、機械の出口及び
又は入口に接続される消音器も適している。

冒頭に述べた形式の従来の公知の消音器は、吸音性の
組込構造物として繊維状の材料を有している。このよう
な装置は多くの場合に満足できる吸音作用を生ぜしめる
ものの、実際の運転では欠点も生じる。すなわち、公知
の消音器は特定の運転条件にとってしか適しておらず、
特に流体の凝集状態及び運転温度に関連して消音器の使
用が制限されている。従って、公知の消音器は多くの使
用範囲で、特に設備の運転確実性及び処理実施の柔軟性
に関して申し分なく作動するものではない。

繊維状の吸収材料は、例えば低温・空気分解施設（Ti
eftemperatur−Luftzerlegungsanlagen）の放圧タービ
ンに生じるような低い温度の作用によって分解して、放
圧タービンの障害になる。さらに、液体の発生に際し
て、例えば湿った蒸気領域への放圧の際に液合相が繊維
状の材料によって部分的に吸い込まれ、蒸気作用が著し
く減少する。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の消音器を改善し
て、消音器が経済的に、特に、高い運転確実性、少ない
摩耗、及び柔軟な使用によって有利であるようにするこ
とである。

前記課題は、吸音性の複数の組込構造物が流れ方向に
配置されており、波形の薄板が、切断された平行なスト
リップから成る波形の薄板であり、隣接の２つのストリ
ップの波形が対を成してずらされており、その結果、側
壁間に間隙状の開口を設けてあり、該開口が薄板の上側
及び下側の両方の部分室間の音響的な結合部を形成して
いることによって解決された。

このために、特に波形のアルミニウムシートが、既に
処理技術の別の分野、例えば物質交代列（Stoff−austa
uschkolonnen）、熱交換器、及び類似の装置内で組込構
造物として使用されているように、考えられる。波形の
アルミニウムシートは容易にかつ経済的に製造でき、か
つ繊維状の材料の前述の欠点を有していない。特に、波
形のアルミニウムシートは低温範囲でも安定でかつ液体
を吸い込まない。従って本発明に基づく消音器は著しく
広い使用範囲を可能にし、例えば空気分解施設の冷温部
分でも放圧タービンのほぼ入口及び又は出口に使用可能
である。流体が液体を含んでいる場合にも、公知の消音
器とは逆に困難は生じない。それというのは本発明に基
づく消音器は吸収質繊維なしに構成されるからである。

本発明に基づく消音器は、前記公知の消音器の吸収作
用に少なくとも相応する高い吸収作用を有している。特
に幅の狭い音響エミッションが著しく効果的に減衰され
る。

有利には、吸音性の組込構造物の波形の薄板は、波形
の山及び谷が流体の流れ方向に対してほぼ垂直に延びる
ように配置される。これによって、吸音性の組込構造物
内に流れ方向での高い流動抵抗及び流れ方向に対して垂
直な方向での低い流動抵抗が達成される。

特に有利には、流れ方向で前後して配置された平行な
複数のストリップから成る波形の薄板が使用される。隣
接の２つのストリップの波形が互いにずらされており、
これによってそれぞれ隣接の２つのストリップ間に間隙
状の開口が配置されている。

切断フィン（geschnittene Fins）とも呼ばれるこの
ような薄板は、アルミニウム・フィン型熱交換器の構造
のために多量にかつ多様に製造され、従って問題なく経
済的に使用される。このような薄板の形状が本発明に基
づく消音器内の吸音のために特に良好に適している。

消音器の使用の特殊性に応じて、穿孔された切断され
ない薄板、穿孔されることなくかつ切断されない薄板、
若しくは穿孔されかつ切断された薄板も有利に用いられ
る。種々の薄板をコンビネーションして使用することも
可能である。

本発明に基づく別の構成により、薄板の波形の振幅が
音響波長に合わされている。この場合、波形の山及び谷
間の間隔が吸収しようとする音響の波長のほぼ四分の一
に等しく選ばれる。実際には吸収最大値と理論値との間
のわずかな偏差が生じ、正確な調整は吸収測定値に基づ
いて行われる。

有利には、吸音性の組込構造物が互いに平行に配置さ
れた複数のパネルから構成されている。この場合、波形
の薄板が平たいパネル内に配置されており、通常はパネ
ルがそれぞれ２つのカバープレートを有しており、カバ
ープレート間に波形の１つ若しくは複数の薄板が配置さ
れている。

１つのパネルの少なくとも一方のカバープレートが、
音響をパネルの内部に、即ち薄板若しくは波形の薄板に
向けて導入するために開口を有している。１つのパネル
が１つよりも多くの波形の薄板を有している場合には、
両方のカバープレートの一方を音響透過性に構成すると
十分である。この場合には、波形の２つの薄板間には音
響透過性の組込構造物が設けられるのではなく、もっぱ
ら透過性の分離格子、例えばワイヤークロスが設けられ
ている。

本発明に基づくさらに別の構成により、１つのパネル
のカバープレート間に波形の２つの薄板を配置して、１
つのパネルの波形の両方の薄板間にほぼ音響透過性の分
離薄板を配置すると特に有利である。分離博板が形状安
定的な中実の薄板から成っていてよい。本発明に基づく
消音器の有利な変化例では両方のカバープレートが、例
えば穴あき薄板を用いることによって音響透過性に構成
されている。

１つのパネルの両方のカバープレートがリベット結合
手段、ねじ結合手段、溶接結合手段、若しくは類似の結
合手段によって結合されていてよい。特に有利には、１
つのパネルの両方のカバープレート及び波形の薄板が互
いにろう付けされている。このような手段によって構成
部材の各接触点に力伝達可能な結合部が形成される。従
って、パネルが著しく高い剛性を有し、高い流過速度で
も振動を生ぜしめない。

パネルは原理的には直接に消音器内に組み込まれ、即
ち直接にケーシングに結合される。このことは、特に狭
められたスペースにおいて有利である。それというのは
ケーシングの内部全体が減衰に活用されるからである。
ケーシングは通常はほぼ円筒形に構成されているので、
始め直方体状のパネルが個別に高さを切り詰められ、上
側の縁部及び下側の縁部を斜めに切られて、円形のケー
シングに適合せしめられる。このことは比較的高い製造
費用を必要とする。

十分なスペースが存在する場合には、本発明に基づく
消音器の有利な構成では、ケーシング内に、パネルを取
り付けるための横断面方形のフレームが組み込まれてい
る。フレームは有利には大手方向に組み込まれた方形の
４つの薄板から成っていて、パネルを取り付けるために
用いられる。この場合の利点として、パネルがすべて同
じ寸法で、ひいては経済的に完成される。

有利には、ケーシングとフレームとの間の中間室内に
隔壁が配置されている。隔壁は、流体、特に音響が中間
室を介してフレームの吸音性の内室の近くを流過するこ
とを防止している。従って流体がフレームの内室内のみ
を流過する。

ケーシングは有利には、流れ方向に延びる軸線に対し
てほぼ回転対称的に構成されていて、パネル及びフレー
ムを取り囲んでいる。従って、ケーシングの内径はフレ
ームの横断面の対角線と少なくとも同じでなければなら
ない。ケーシングは消音器の耐圧性の外壁として用いら
れる。ケーシングは有利にはパネルのフレームから音響
的に仕切られている。

本発明の有利な構成では、同じく軸線に対して対称的
に消音器の両方の端部に円形横断面の入口接続片及び出
口接続片が配置されており、入口接続片及び出口接続片
の円形横断面の直径がパネルの取付けのためのフレーム
の方形の横断面の大きさ辺の長さよりも小さいか若しく
は該辺の長さと同じである。

入口接続片若しくは出口接続片の円形横断面とパネル
の方形横断面との間の移行部のために移行案内薄板が配
置されている。

吸音を良好に行うために、パネルが、重ねて配置され
た振幅の異なる波形のそれぞれ２つの薄板を備えてい
る。もちろん、２つより多くの薄板が１つのパネル内に
配置されていてよい。重ねて配置された両方の薄板は同
じ寸法を有していてよい。しかしながら有利には、重ね
て配置された両方の薄板の波形は異なる振幅を有してい
る。波形の薄板の寸法、特に波形の振幅を適当に規定す
ることによって、吸収作用が音響源のエミッションスペ
クトルの著しく柔軟に適合でき、振動数の異なる場合の
複数の振動ピークが減衰できる。

この場合、有利には１つのパネルの隣接の波形の２つ
の薄板間にワイヤークロスが配置されている。これによ
って、薄板の、それぞれ隣接の別の薄板に対する正確に
規定された安定的な位置が得られる。両方の薄板間の音
響透過性は損なわれない。

通常は、パネルはほぼ長く引き延ばされた扁平な直方
体の形を有している。本発明の有利な構成では、各パネ
ルの１つの側面が流体のために透過性であり、該側面が
流れ方向に対して平行にかつ隣接の薄板の波形の山及び
谷の経過、即ち連なり方向に対して平行に延びている。
この場合、各パネルはケーシングの軸線に沿った２つ若
しくは複数の区分から構成されており、１つのパネルの
軸線方向で前後して位置する区分において透過性の面が
それぞれ相対する側に配置されている。

特に高い周波数の吸収のために、パネルは両側で流れ
に対して開いた波形の薄板を有していてよい。この場
合、パネルの中央に分離薄板を挿入してあり、分離薄板
が貫流される１つの間隙から隣接の間隙への音波の通過
を阻止する。

本発明に基づく消音器においては、減衰作用はケーシ
ングを介した材料振動伝導が総減衰作用を制限してしま
う程度にしか生ぜしめられなくてよい。このような材料
振動伝導は、減衰套壁をケーシング上に締め付けること
によって著しく減少せしめられる。

次に図示の実施例に基づき本発明を詳細に説明する。

図１は内側のフレームを有するもののパネルを装着し
てない状態の本発明に基づく消音器全体の縦断面図、図２は図１の線Ａ−Ａに沿った横断面図、図３は組み込まれたパネルを備える消音器の詳細な縦
断面図、図４は図３の符号Ｄの箇所の詳細図、図５はフレームを有さない本発明に基づく消音器の別
の実施例の横断面図、図６はフレームを有さない消音器の縦断面図、図７は両側で吸音作用を生ぜしめるパネルの詳細図、
及び図８は減衰套壁を有する実施例の外観図である。

図１及び図２の概略図から、第１実施例の消音器の基
本構造が明らかである。ケーシング１は軸線２に対して
回転対称的に構成されていて、入口接続片３及び出口接
続片４に結合されている。ケーシング１内にはフレーム
５を組み込んであり、フレームが長手方向に組込可能な
方形の４つのプレートによって構成されている。図２で
は４つのすべてのプレートが断面して示してあり、図１
では２つのプレートが縦断面で見え、かつこれに対して
垂直な１つのプレートが平面で見え、第４のプレートは
見えない。流体はフレーム５の内部を流れ、ケーシング
１に対する中間室は、耐圧強度を保証するケーシングの
円筒形の外側の外套壁への移行部のほかの機能を生ぜし
めるものではない。

フレーム５の正方形の横断面の対角線は図示の実施例
ではケーシング１の内径と同じに選ばれている。別の例
として、対角線をいくらか小さく設定することも有利で
ある。入口接続片３及び出口接続片４の直径は、小さ
く、若しくは消音器を通る流体の流れをできるだけ妨げ
ないためにフレーム５の正方形の横断面の辺の長さ（＝
プレート幅）と同じである。円形横断面の入口接続片３
及び出口接続片４と消音器の正方形の流過横断面の内部
との間の流動抵抗の比較的に低い移行が、移行案内プレ
ート7a,7bによって保証される。音響がフレーム５とケ
ーシング１との間の中間室を介して吸収区域を迂回しな
いために、隔壁６を必要とし、隔壁がフレームとケーシ
ングとの間の結合部を形成しており、この結合部は流体
によっても、音響によっても貫通されない。移行案内プ
レート7a,7bは、中間室とフレーム５の内室との間の圧
力バランスを保証するめの孔を有していいる。

図３は、図１及び図２の概略図示に対して組込構造
物、即ちパネル（Kulisse）８をも示しており、該パネ
ルはフレーム５の正方形の横断面内に配置されていて、
音響を減衰する。図４の詳細図から明らかなように、パ
ネルは面平行な２つのカバープレート9,10を有してお
り、カバープレートはこの場合には、それぞれ波形の薄
板11,12から成る２つの層を取り囲んでいる。このよう
な１つの層若しくは２つよりも多くの層を備えたパネル
も考えられる。

波形の博板は、フィン型熱交換器によって公知のアル
ミニウム・フィンである。切断されたフィンにおいて
は、各薄板がストリップから成っており、ストリップが
図４の図平面に対して平行に延びており、ストリップの
波形がそれぞれ対を成してずらされている。隣接する２
つのストリップの側壁間に間隙状の開口を配置してあ
り、このような開口は薄板の上側及び下側の両方の部分
室間の音響的な結合部を形成している。（図４ではみや
すくするために１つのストリップだけを示してあり、隣
接するストリップの側壁の本来は見える断面は示されて
いない。）１つのパネル内への両方の薄板の組込においては、薄
板が一方の薄板の波形の谷及び対応する薄板の波形の山
によって音響的に貫通する中空室を形成するように向け
られ、このような中空室はパネルのほぼ厚さ全体に亙っ
て延びている。

波形の薄板11,12間にはワイヤークロス（Drahtgeweb
e）14を挿入してあり、ワイヤークロスが音響的な透過
性を保証している。

実施例の波形の両方の薄板11,12は異なる波形振幅を
有している。波形の山及び谷の間の間隔は例えば、 a₁＝6.5mm及び a₂＝9.5mm であり。

従って、吸収の最大値が４・（a₁＋a₂）＝64mm の音響的な波長にある。

適当な寸法の異なるフィンの組込によって、消音器の
吸収スペクトルが著しくフレキシブルにそれぞれの使用
目的に適合させられる。複数の振動ピークが、相応に適
合せしめられた別のパネルを軸線方向に配置すること、
若しくは中央に配置された分離薄板を備えた両側で吸収
するパネル（図７）を装着することによって同時に減衰
できる。

例えば、消音器の流れ方向で前後して配置された２つ
若しくは複数の区分を設けることもでき、この場合に
は、第１の区分が第１の音響波長に合わされた両側で吸
収するパネルを有し、かつ第２の区分が吸収最大値の異
なる別のパネルを有している。これによって、吸収スペ
クトルが実質的に任意に特殊な要求に適合させられる。

パネル８はほぼすべての側に対して閉じられている。
１つの方向（図４では上方）に対して不透過性のカバー
プレート９によって、流入側及び流出側に対して（図４
で左側若しくは右側で）カバープレート９の折り曲げら
れた縁部によって、かつ側方（図３及び図４の図平面に
対して垂直方向）でフレーム５のプレートによって閉じ
られている。もっぱら１つの側に向かって、パネル８間
の空間に対する音響的な結合がカバープレート10内の孔
13によって生ぜしめられる。このために通常の穴あき薄
板が用いられる。自由な通過面は、（1mmの薄板厚さの
場合に）少なくとも30％でありたい。

穴のあけられたカバープレート10（図３に破線で示
す）は、流れ方向に対して垂直に隣接するパネル８にお
いて交互に異なる側（図３では上側、並びに下側）に配
置されている。流れ方向でも個々の各パネル８は２つの
区分を有しており、これらの区分において透過性の面は
それぞれ異なる側に配置されている。これによって流過
通路が吸音性のパネル８の内部に対して両側でそれぞれ
半分の長さに亙って音響的に結合されかつ残りの長さに
亙ってカバープレート９によって明確に制限されてい
る。

フレームの組み込まれていない消音器が図５に（横断
面で）、かつ図６に（縦断面で）示してある。例として
２つを示すパネル８はケーシング１内への組込の位置に
相応して切断されねばならない。このための重要なパラ
メータは１つのパネルの両方のカバープレートの高さHm
in及びHmaxである。流動抵抗を小さくするために、パネ
ルは流体入口に向かって切妻屋根形に終わっている。

穴あきの２つのカバープレート10、波形の薄板11,1
2、分離薄板19及び枠帯材15から成る構造が図７に示し
てある。パネルの十分な強度を得るために有利には、波
形の薄板11、穴あきのカバープレート10、場合によって
は必要な分離薄板19及び枠帯材（サイドバー:side−bar
s）15が互いにろう付けされている。

パネルの高い吸収値においては、消音器を介した音響
減衰の効果が完全に有効にならず、それというのはケー
シング１を介して材料振動伝導が高すぎるからである。
これを避けるために、ケーシングが減衰套壁（図５及び
図８）で取り囲まれる。減衰套壁の厚さはケーシング１
の壁の厚さの0.2倍乃至1.0倍、有利にはほぼ半分であ
る。減衰套壁はフランジ条片17を有しており、このフラ
ンジ条片によって減衰套壁16がねじ18を用いてケーシン
グ１に締め付けられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭54−143918（ＪＰ，Ｕ) 実開昭49−136910（ＪＰ，Ｕ) 実開昭54−8859（ＪＰ，Ｕ) 実公昭36−11569（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/16 F01D 25/30 F01N 1/04 F02C 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流体によって貫流される消音器であって、
ケーシング（１）及び吸音性の組込構造物（８）を有し
ており、吸音性の組込構造物（８）が波形の薄板（11,1
2）を有している形式のものにおいて、吸音性の複数の
組込構造物（８）が流れ方向に配置されており、波形の
薄板（11,12）が、切断された平行なストリップから成
る波形の薄板であり、隣接の２つのストリップの波形が
対を成してずらされており、その結果、側壁間に間隙状
の開口を設けてあり、該開口が薄板の上側及び下側の両
方の部分室間の音響的な結合部を形成していることを特
徴とする、流体貫流式の消音器。
【請求項２】波形の薄板（11,12）が波形の山及び谷を
流体の流れ方向に対して垂直に向けて配置されている請
求項１記載の消音器。
【請求項３】薄板の波形がほぼ方形を成している請求項
１又は２記載の消音器。
【請求項４】波形の振幅（a1/2,a2/2）が音響波長に合
わされている請求項１から３までのいずれか１項記載の
消音器。
【請求項５】波形の薄板（11,12）が吸音性の構造物と
しての平たいパネル（８）内に配置されている請求項１
から４のいずれか１項記載の消音器。
【請求項６】１つのパネルが２つのカバープレート（9,
10）を有しており、カバープレート間に波形の１つ若し
くは複数の薄板（11,12）が配置されている請求項５記
載の消音器。
【請求項７】１つのパネル（８）の少なくとも一方のカ
バープレート（10）が開口を有している請求項６記載の
消音器。
【請求項８】１つのパネル（８）のカバープレート（1
0）間に波形の２つの薄板（11,12）が配置されており、
１つのパネル（８）の波形の両方の薄板（11,12）間に
ほぼ音響透過性の分離薄板（19）が配置されている請求
項６又は７記載の消音器。
【請求項９】１つのパネル（８）の両方のカバープレー
ト（9,10）及び波形の薄板（11,12）が互いにろう付け
されている請求項６から８までのいずれか１項記載の消
音器。
【請求項１０】ケーシング（１）内に、パネル（８）を
取り付けるための横断面方形のフレーム（５）が組み込
まれている請求項５から９までのいずれか１項記載の消
音器。
【請求項１１】ケーシング（１）とフレーム（５）との
間の中間室内に隔壁（６）が配置されている請求項５記
載の消音器。
【請求項１２】ケーシング（１）が、流れ方向に延びる
軸線（２）に対してほぼ回転対称的に構成されている請
求項10又は11記載の消音器。
【請求項１３】入口接続片（３）及び又は出口接続片
（４）が円形横断面を有しており、該円形横断面の直径
がパネル（８）の取付けのためのフレーム（５）の方形
の横断面の大きな辺の長さよりも小さいか若しくは該辺
の長さと同じである請求項10から12までのいずれか１項
記載の消音器。
【請求項１４】入口接続片（３）若しくは出口接続片
（４）とパネル（８）との間に移行案内薄板（７）が配
置されている請求項13記載の消音器。
【請求項１５】パネル（８）が重ねて配置された波形の
それぞれ２つの薄板（11,12）を備えており、該薄板が
異なる振幅（a1/2,a2/2）を有している請求項１から９
までのいずれか１項記載の消音器。
【請求項１６】パネル（８）がほぼ直方体の形を有して
おり、各パネル（８）の少なくとも１つの側面（10）が
流体のために透過性であり、該側面が流れ方向に対して
平行にかつ波形の隣接の薄板（12）の波形の山及び谷の
経過に対して平行に延びている請求項１から15までのい
ずれか１項記載の消音器。
【請求項１７】減衰套壁（16）がケーシング（１）上に
締め付けられている請求項１から16までのいずれか１項
記載の消音器。
【請求項１８】請求項１から17までのいずれか１項記載
の消音器の使用法において、消音器を処理技術的な設備
の放圧タービン及び／又は圧縮機の入口接続部及び／又
は出口接続部に接続することを特徴とする、消音器の使
用法。
【請求項１９】請求項１から17までのいずれか１項記載
の消音器の使用法において、消音器を低温・空気分解設
備の放圧タービン及び／又は圧縮機の入口接続部及び／
又は出口接続部に接続することを特徴とする、消音器の
使用法。
【請求項２０】請求項１から17までのいずれか１項記載
の消音器の使用法において、パネルを２つのカバープレ
ートと該カバープレート間に位置する波形の薄板とのろ
う付けによって形成し、この場合、波形の薄板（11,1
2）が、切断された平行なストリップから成る波形の薄
板であり、隣接の２つのストリップの波形を対を成して
ずらして、これによって、側壁間に間隙状の開口を形成
し、該開口によって薄板の上側及び下側の両方の部分室
間の音響的な結合部を形成することを特徴とする、消音
器の製造方法。