NO751949L

NO751949L -

Info

Publication number: NO751949L
Application number: NO751949A
Authority: NO
Inventors: E J Halter; J C Lanpher
Original assignee: Burgess Ind
Priority date: 1974-08-20
Filing date: 1975-06-03
Publication date: 1976-02-23
Also published as: SE7507131L; CA1026239A; JPS51128501A; GB1466512A; DK140181C; DK140181B; US3894610A; DE2534556A1; ES435717A1; DK247275A; FR2282533A1; FR2282533B1; DE2534556B2

Description

Gasstromninqslyddemper

Støykontrollens historie har vært en utvikling av trinnvis teknologisk forbedring med samtidig progressiv erkjennelse av den fysiologiske, psykologiske og sosiologiske nødvendig-het av å begrense de stoynivå som folk utsettes for. De vi-tenskapelige prinsipper involvert tas og kombineres fra felt som akustikk, pneumatikk og hydraulikk. På samme måte som i mekanikken kombineres kjente fysiske midler på nye måter med dimensjons- bg andre konstruksjonskriteria som oppdages for å gi stadig bedre resultater.

På det spesielle felt som vedrorer behandling og kontroll av gasstrommer, spesielt pulserende eller trykk- og/eller has-tighetsforstyrret stromning, er det nodvendig å takle kompli-serte problemer vedrorende eliminasjon eller i det minste hoy dempning av lydfrekvenssystemer såvel som utjevning og end-ring på andre måter av stromningen for å unngå generering av stoy direkte på utstromning til atmosfæren eller indirekte ved forårsaking av stoy som skaper vibrasjoner i mekanisk ut-styr. Samtidig må dannelse av sekundær stoy i selve lyddemperen eller andre behandlingsinnretninger unngås.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en lyddemper for kontroll av den eksisterende eller potensielle stoy i en gasstrom og som er i stand til å absorbere stoy oppstroms og jevne ut uregelmessig stromning for å unngå dannelse av stoy nedstroms, mens det samtidig unngås at sekundær stoy dannes i selve lyddemperen. Anordningen er i stand til å behandle stromninger med svært varierende trykk og hastighets-egenskaper, inklusive stotbolger.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik lyddemper som har lang og pålitelig levetid. Et annet

formål er å tilveiebringe en slik fleretrinns lyddemper, til [ hvilken kan tilfoyes ett eller flere trinn for å gi mer full-stendig lyddempning etter hvert som stoyforurensningsstandar-dene blir strengere. Et annet formål er å tilveiebringe en slik lyddemper som har meget hbyt forhold mellom ytelse og storr el se. — Fig. 1 viser et sideriss av en typisk lyddemper ifolge oppfinnelsen. Fig. 2 er et langsgående snitt av lyddemperen på fig. 1. Fig. 3 viser i forstorret målestokk oppbygningen og virkningen av den sjokkabsorberende seksjon av enheten. Fig. 3Å og 3B viser detaljer av henholdsvis perforasjonsmons-tre for de indre mantler og av diffusorene i full storrelse. Fig. 4 og 5 viser detaljerte snitt av alternative former for vibrasjonsisolerende forbindelser mellom tilstotende seksjoner av lyddemperen, idet konstruksjonen på fig. 1 og 2 er den som er vist på fig. 4.

Fig. 6 er en adskilt fremstilling av en "tilleggsenhet".

Fig. 7 er et sideriss av en modifisert lyddemper.

Lyddemperen vist på fig. 1 til 4 er en toseksjons enhet som omfatter sylindriske mantler 1 og 2 med innlopsenden lukket av et deksel 3. Et forstetrinns diffusorror 4 er sveiset til dekslet, og en standard forbindelsesflens 5 er sveiset til den utragende ende av diffusorroret. De sylindriske veggene av roret er perforert, og monsteret er vist i full storrelse på fig. 3B. En blende 6 med en åpning 7, hvis funksjon skal beskrives i det folgende, er vist liggende mot overflaten av flensen 5.

De sammenstøtende ender av mantlene 1 og 2 er utstyrt med flenser 8 og 9. En skillevegg 10 med en sentral åpning 11 og I en perifer flens 12 er montert ved overgangen mellom lyddem-

perens forste og andre trinn ved hjelp av den perifere flensen, j Elastomere avstandsholdere 13 er innskutt mellom flensen 12 og' flensene 8 og 9 for forbindelsen strammes til ved hjelp av bolter 14. Hensikten med de elastomere avstandsholderne er å forhindre overforing av vibrasjon mellom mantlene bundet sammen av forbindelsen.

Indre sylindriske mantler 15 og 16 er montert ved hjelp av ringer 17 i avstand fra mantlene 1 og 2. De indre mantlene er som vist perforert for å gi adgang fra det indre av lyddemperen til det materiale som er pakket inn i rammene mellom de indre mantler og lyddempermantlene. Disse materialers egenskaper og funksjon skal beskrives nærmere i det folgende. De indre mantlers perforasjonsmonster er vist i full skala på fig. 3A.

Et andre trinns diffusorror 18 er montert i skilleveggens 10 åpning 11. Dette ror er som vist perforert på samme måte som det forste trinns diffusorror.

Et perforert indre deksel 19 er fortrinnsvis montert i avstand fra dekslet 3 og det rom som derved er fylt med lydabsorberende materiale, såsom en matte av kobber- eller stålfibre. Dessuten er mantelen 1 av lyddemperens forste seksjon omgitt . med to lag mantelvibrasjonsdempende materiale, såsom bly- eller asbestplate 21. Det er også anordnet en kappe av tynnplate.

Selv om gasstromningslyddemperen ifolge oppfinnelsen kan for-bindes i en ledning, dvs. at dens innlop er forbundet med en tilforselskanal for gass og at dens utlop også er forbundet med en kanal, er anordningen vist på tegningen konstruert for å danne enden av gasstromningskanalen. Den indre og ytre mantel ved utlopsenden 22 av lyddemperen er åpen til atmosfæren.

Gasstrommen, hvis egenskaper kan variere fra relativt jevn stromning til voldsomt pulserende stromning, fores inn i forste trinns diffusorroret 4. Siden nedstromsenden av roret er lukket, tvinges gassene til å stromme radialt utover gjennom

rorets perforasjoner. I lopet av hver puls rettes gassene i et stort antall individuelle stråler mot den indre kappen 15.

Rommet 23 som omslutter diffusorroret, er fylt med et holdbart I materiale, såsom metallspon eller kobberskrap, som gir mange små rom i forbindelse med hverandre. Selv om det bidrar til absorpsjon av lydvibrasjoner i gassene fra oppstroms kilder, er dette roms hovedfunksjon å motta og dempe stotet av strå-lene fra diffusorroret 4. Med andre ord, selv om lydabsorpsjon er en onskelig egenskap ved materiale som inneholdes i rommet 23, er denne egenskap delvis ofret for å oppnå motstand mot odeleggelse av gassene som med hoy hastighet strommer gjennom perforasjonene av den indre mantelen 15 og inn i rommets små tomrom. Rommet 24, som befinner seg nedstroms for diffusoren, men som likevel er en del av lyddemperens forste sjokkseksjon, er fortrinnsvis fylt med et lydabsorberende materiale av hold-bar type. Lydenergi absorberes av materialet i rommene 23 og 24 og også av det lydabsorberende materiale 20 som også står i forbindelse med rommet i lyddemperens forste trinn.

Behandlingen av stromningen i lyddemperens forste seksjon gir en delvis, men betydelig utjevning av gasstrommen etter plas-sering av de sjokk- og lydabsorberende partier.

Lyddemperens andre trinn er konstruert for ytterligere å dempe pulseringer og absorbere lydenergi som fremdeles eksisterer i gasstrommen idet den strommer fra det forste trinn inn i det andre trinns diffusorror 18. Selv om behandlingen i det andre trinn virker på samme måte som behandlingen i lyddemperens forste trinn, er vekten her endret fra sjokkdempning til lydabsorpsjon med fortsatt utjevning av stromningen for forberedelse av utstromning i atmosfæren med minimalt stoy-skapende stot. Lydenergien absorberes av et materiale som er bedre lydabsorberende enn materialet inneholdt i forste seksjon, såsom perforert filt eller glassfiber inneholdt i rommet 25. Stoy, hvis kilder befinner seg oppstroms for lyddemperen og stoy som kan dannes i gassystemet inne i lyddemperen, absorberes til et akseptabelt nivå for den når lyddemperens utlop.

Gasstromningslyddemperen må konstrueres slik at den ikke bare absorberer i så stor grad som mulig stoyenergi som når den fra I oppstroms kilder og jevner ut stromningen for å unngå dannelse j

av stoy ved eller etter lyddemperens utlop, men også for å I unngå dannelse av stoy inne i selve lyddemperen. Dannelse av lavfrekvent stromningsstoy som har en tendens til å oppstå

når en strom med relativt hoy hastighet strommer inn i et stort volum, som f.eks. når en strom fra en innlopskanal strommer inn i et relativt stort lyddemperkammer, unngås i den her be-skrevne lyddemper. Innlopsstrommen deles i et stort antall stråler 26 (fig. 3), og det sjokkabsorberende materiale er anordnet noe forbi strålenes kjerner, såsom vist ved 27 i forstorret målestokk på fig. 3. Den foretrukne avstanden mellom innlopsroret 4 og den perforerte indre mantel 15 er fra fire til tyve ganger diameteren av perforasjonene i diffusorroret. Med denne utforming unngås skade på det sjokkabsorberende materiale på grunn av strålenes store kjernehastighet, og gassene mottas og behandles uten at det oppstår lavfrekvent stoy. Denne avstand kan være noe mindre eller noe storre med med-følgende tap av levetid for det sjokkabsorberende materiale eller akustisk ytelse av lyddemperen, men de angitte dimensjoner gir optimal virkning.

Etter behandling av gasstrommen i det forste sjokktrinn av lyddemperen strommer gassene inn i det andre trinns diffusorror 18 og radialt derfra gjennom perforasjonene i dette. Perforasjonene i det andre trinns diffusorror er fortrinnsvis noe mindre, og roret er noe lengre sammenlignet med de til-svarende dimensjoner for det forste trinns diffusor. Dette resulterer i flere og mindre stråler. Selv om det andre trinns diffusorror gir ytterligere utjevning av strommen, er behandlingen i det andre trinn forst og fremst akustisk,

dvs. absorpsjon av lydbolger som forplanter seg i gasstrommen. Rommet 25 er pakket med et effektivt lydabsorberende materiale, såsom hårfilt eller glassfiber. Som vist på fig. 1 er den blottlagte flate av det lydabsorberende materiale forlenget godt forbi den lukkede nedstroms ende av diffusorroret for å gi fortsatt absorbsjon av lydenergi etter som strommen sam-les for utlop i atmosfæren med relativt lav og jevn hastighet gjennom den åpne nedstroms ende av lyddemperen. Lyddemperen må nodvendigvis være konstruert for. å kunne behandle et for-utbestemt maksimum av strommende gasser. Selv om det kan I anordnes en ventil i den oppstroms kanal som forer til lyd-

demperen for å begrense stromningen, er det sannsynlig at se-kun dæ r stoy dannes nedstroms for ventilen. Dette kan unngås ved å benytte en blende 6 ved. innlopet til det forste trinns diffusorror. Den totale åpne flate som dannes av perforasjonene i diffusorroret står i forhold til storrelsen av blen-deåpningen 7. Dersom perforasjonene i det andre trinns diffusorror er noe mindre enn de i det forste diffusorroret, hvilket er å foretrekke, vil det totale åpne areal for stromning gjennom perforasjonene i det andre roret være tilnærmet det samme som for det forste roret for å gi optimalt resultat fordi strommen inn i det andre diffusorroret er adskiltig jevnere.

For en totrinns lyddemper er det vanligvis kun nodvendig å anordne midler for forhindring av utstråling av stoy til atmosfæren fra mantelen for det forste trinn.eller sjokktrinn. Dette gjores ved å omgi mantelen 1 med vibrasjonsdempende

lag som beskrevet ovenfor. Overforing av vibrasjoner i det forste trinns mantel 1 til det andre trinns mantel 2 unngås i storre grad ved innskyting av elastomert materiale i forbindelsen mellom disse som beskrevet ovenfor, og den relativt jevnere strom av gass inn i og gjennom det andre trinn forår-saker vanligvis ikke problematiske vibrasjoner i mantelen.

En alternativ form for vibrasjonsisolerende forbindelse er vist på fig. 5. I dette arrangement overlapper endene av mantlene la og 2a og er festet til hverandre med en elastomer avstandshoIder 13a imellom som vibrasjonsbarriere.

Selv om det generelt sett er mer onskelig både fra omkost-nings- og ytelsesstandpunkt å konstruere lyddemperen med sylindriske mantler, kan disse alternativt være koniske som vist på fig. 7. De konstruksjonsbetraktninger som er beskrevet i forbindelse med lyddemperen vist på fig. 1 til 4 gjelder også for enheten vist på fig. 7 som adskiller seg stort sett bare ved at mantlene er koniske istedenfor sylindriske.

Utviklingen i de senere år har krevet stadig bedre lyddempning for å redusere stoyforurensning. Hva som kan aksepteres j og tolereres i dag er ikke tilstrekkelig til å mote morgen-

I -I

dagens mer strenge standarder. Med denne utvikling for bye, og sannsynligheten for at den vil fortsette i fremtiden, tar oppfinnelsen sikte på mulige fremtidige utvidelser ved til-foyélse av ett eller flere behandlingstrinn til den opprinne-lig installerte lyddemper som kan omfatte kun to trinn. Dette konsept er vist på fig. 6 hvor den opprinnelige totrinns enhet er utstyrt med en forbindelsesflens 28. Et tilleggstrinn 29 som omfatter en mantel 30 med en foring av lydabsorberende materiale 31, diffusorror 32 og forbindelseselementer, er vist i stilling for tilknytning til utlopsenden av den opprinnelige totrinns enhet. Dersom det er. onskelig på et senere tidspunkt, kan ett eller flere ytterligere trinn settes inn mellom den opprinnelige enhet og endetrinn 29.

Lyddemperen vist på fig. 6 illustrerer et ytterligere alternativt konstruksjonstrekk. For ytterligere å lyddempe gasstrommen er et lydabsorberende element 33, som er inneholdt mellom et indre massivt ror 34 og et ytre perforert ror 35, anordnet som en forlengelse av diffusorroret 32. Utvidet lydabsorpsjon oppnås ved å la strommen passere gjennom den ringformede passasje som dannes av overflaten av det lydabsorberende element .

Lyddemperen ifolge oppfinnelsen er meget fleksibel i bruk. Mens demping av relativt voldsom stromning er dens forse, er den også effektiv ved trykkreduksjon, såsom lyddemping av damp som under trykk strommer ut i atmosfæren.

Claims

1. En flertrinns gasstromningslyddemper med sirkulære mantler for gjennornstrommende gass, hvor hver seksjon har en sentral innlopsåpning og hvor de indre flater av i det minste mantlenes sidevegger er dekket med et lag lydabsorberende materiale som holdes i stilling av perforerte innermantler, jkarakterisert ved at et diffusorror er mon-

tert i hver innlopsåpning og strekker seg nedstroms derfra mn i, men ikke gjennom, tilhorende behandlingsseksjon, at hvert ror er åpent i oppstromsenden, er lukket i nedstromsenden og har perforerte sidevegger, at avstanden fra de perforerte sideveggene til de perforerte indre mantlene som omgir samme er storre enn fire ganger diameteren av perforeringene i sideveggene, at det lydabsorberende materiale av det lag som omgir diffusoren i behandlingsseksjonen ved innlopsenden av lyddemperen består av et varig materiale, såsom metallspon, og at laget av lyddempende materiale i påfolgende behandlingsseksjoner omfatter materiale med hoy lydabsorberende evne, såsom perforert hårfilt eller glassfiber.

2. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at avstanden fra de perforerte sidevegger til de perforerte indre mantler som omgir samme er fra fire til tyve ganger diameteren av perforeringene i sideveggene.

3. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at den inkluderer et lag vibrasjonsdempende materiale som omgir den eller de mantler som definerer behandlingsseksjonen ved innlopsenden av lyddemperen for å minimalisere utstråling av stoy fra mantlene til atmosfæren.

4. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at de mantler som definerer tilliggende seksjoner er forbundet innbyrdes med ettergivende materiale som er innskutt mellom og adskiller mantlene for å minimalisere overforing av vibrasjon av mantlene i en seksjon til mantlene i tilliggende seksjon.

5. Lyddemper ifolge krav 4, karakterisert ved at forbindelsene som forbinder tilliggende behand-lingsseks joner , omfatter flenser montert på de respektive mantler, et lag ettergivende materiale anordnet mellom flensene og festemidler som trekker og holder flensene sammen med nevnte lag innskutt imellom.

6. Lyddemper ifolge krav 4, karakterisert ved at forbindelsene som forbinder tilliggende behand- .lingsseksjoner omfatter i avstand fra hverandre anordnede, te- , leskoperende endepartier av mantlene og et lag av ettergivende ^ materiale som utfyller rommet mellom de teleskoperende endepartier, og midler for sammenfesting av de teleskoperende endepartier med det ettergivende materiale innskutt imellom.

7. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at utlopsenden av den siste behandlingsseksjon av lyddemperen er utstyrt med midler for tilknytning av en ytterligere behandlingsseksjon, hvorved graden av behandling av gasstrommen kan okes på et hvilket som helst tidspunkt etter den opprinnelige installasjon og bruk av lyddemperen.

8. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at den inkluderer en nedstroms forlengelse av et diffusorror, idet forlengelsen har et lag lydabsorberende materiale utsatt for gasstrommen og definerer en ringformet passasje for gasstrommen sammen med den indre mantelen.

9. Lyddemper ifolge krav 8, karakterisert ved at forlengelsen av diffusorroret er lyddemperens siste behandlingsseksjon.

10. Lyddemper ifolge krav 1, karakterisert ved at mantlene er koniske og at den minste enden er innlopsenden av lyddemperen og den storste enden er åpen til atmosfæren.