JPH07502831A - 流体貫流式の消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体貫流式の消音器 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、吸音性の複数の組込構造物が流れ方向に配置されている 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ンヨンの発生源がある。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７ンヨンは、堪えられる程度に減少させられねばならない 。音響的なエミノソヨ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。すなゎち、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（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（ＴｉｃｆｔｅＩｌｐｅｒａｔ ｕｒ−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、吸音性の組込構造物が波形の薄板を有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ノートが、既に処理技術の別の分野、例え ば物質交代列（Ｓｔｏｆｆ−ａｕｓｔａｕｓｃｈｋｏｌｏｎｎｅｎ）、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 形のアルミニウムノ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ノ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（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ツ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−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（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、もっばら透過性の分 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。分離薄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長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ニは、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（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てなければならない。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（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又は出口接続片が配置されており、入口接続片及び又 は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。

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ノヨンスペクトルに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（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の詳細な説明する。

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の符号りの箇所の詳細図、 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せしめ 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せ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 長さく＝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ための孔を有してい 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（Ｋｕｌｉｓ ｓｅ）　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。

波形の薄板は、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の開平面に対して平行に延びており、ストリ、ブ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では見やすくするために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（Ｄｒａｂｔｇｅｗｅｂｅ）　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″５．５ｍｍ及び ａ２＝９．５ｍｍ であり。

従って、吸収の最大値が ４・　（ａｔ　＋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１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の開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。もっばら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）示しである。例として２つを示すパネル８はケーンレグ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Ｈｗｉｎ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１１．１２、分離薄板１９及び 枠帯材１５から成る構造が図７に示しである。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：５ｉｄｅ−ｂａｒｓ）　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を介した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。

国際調査報告　ＰＣＴ／ＥＰ　９２１０２１５６ｐＣＴ／ＥＰ　９２１０２１５ ６

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 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、吸音性の複数の組込構造物（８）が流れ方向に配 置されている形式のものにおいて、吸音性の組込構造物（８）が波形の薄板（１ １，１２）を有していることを特徴とする、流体貫流式の消音器。
2. 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。
3. ３．波形の薄板（１１，１２）が流れ方向で前後して配置された平行な複数の波 形のストリッブから成っており、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、それぞれ隣接の２つのストリッブ間に間隙状の開口が配置されている 請求項１又は２記載の消音器。
4. ４．波形の振幅（ａｌ／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。
5. ５．波形の溝板（１１，１２）が平たいパネル（８）内に配置されている請求項 １から４までのいずれか１項記載の消音器。
6. 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。
7. 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。
8. ８．１つのパネル（８）のカバープレート（１０）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（１１１２ ）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。
9. ９．１つのパネル（８）の両方のカバープレート（９１０）及び波形の薄板（１ １，１２）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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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１ ０から１２までのいずれか１項記載の消音器。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。