DE2460069A1

DE2460069A1 - Wasserabscheider mit schalldaempfung

Info

Publication number: DE2460069A1
Application number: DE19742460069
Authority: DE
Inventors: Edmund John Halter
Original assignee: Burgess Industries Inc
Current assignee: Burgess Industries Inc
Priority date: 1973-12-26
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1975-07-10
Also published as: US3907528A; CA1003340A; FR2255959B3; GB1451984A; ES432849A1; FR2255959A1

Description

ΡΑΤΕΝΤΛΝΤΓΑΙΛΈ
DipL-Phys. JÜRGEN WE'SS£ · Diol-Cbem. Dr. RUDOLF WOLGAST

D 5602 LANGENBERG · BÖKENBUSCH 41 Postfach 86 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Patentanmeldung

Burgess Industries Incorporated , 81o1 John W. Carpenter Freeway

Dallas/ Texas 75247, USA Wasserabscheider mit Schalldämpfung

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider mit einem trichterförmigen Einlaßteil.

Bei vielen technischen Einrichtungen und Verfahren wird mit Hilfe von sogenannten Nash-Pumpen, Roots-Gebläsen und ähnlichen wassergedichteten rotierenden Pumpen Vakuum erzeugt. Während das Auftreten von Schall an ihrem Eingang im allgemeinen ohne Probleme ist, wird an ihren Ausgängen in erheblichem Maße Schall erzeugt, wobei dieser Schall umso stärker wird, je größer das zu erzeugende bzw. zu erhaltende Vakuum und die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpen ist. Die Luft oder auch andere von den Pumpen oder Gebläsen angesaugten Gase können mitgerissenes Wasser oder andere Flüssigkeitsteilchen enthalten und infolge der Wasserabdichtung enthalten auch·die abgegebenen Luftströme Wasser. Es ist nahezu immer notwendig, zumindest aber erwünscht, das Wasser bzw. die Flüssigkeit von der Luft oder dem anderen Gas zu trennen und auch den Schall zu dämpfen, der anderenfalls von den Ausgängen der Pumpen abgestrahlt werden würde.

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Zur Erreichung dieser Ziele sind bereits verschiedene Arten von Abscheidern und schalldämpfenden Einrichtungen eingesetzt worden. Dabei können die Abscheider und Schalldämpfer in getrennten Einheiten und in bezug auf die Strömung des austretenden Gases in Reihe angeordnet sein, sie können aber auch in einer einzigen Einheit in Reihe zueinander verbunden werden. Typisch für eine kombinierte Einheit dieser Art ist ein vertikal angeordnetes zylinderförmiges Gehäuse, in dessen unteren Teil die feuchten Gase in tangentialer Richtung eingeblasen werden, um die mitgerissenen Wasserteilchen von dem Gas zu trennen, und in dessen oberen Teil eine Schalldämpfungseinrichtung eingebaut ist. Vorzugsweise ist dabei das Rohr oder die Rohrleitung von üblicherweise rundem Querschnitt, die vom Pumpenausgang her kommt, mit dem Inneren des Abscheiders durch ein trichterförmiges Einlaßteil verbunden, dessen Funktion darin besteht, den runden Strömungsquerschnitt in einen abgeflachten Strömungsquerschnitt z'u verwandeln, wodurch die flüssigkeitsbeladenen Gase in einer abgeflachten Strömung an die Innenfläche des zylindrischen Gehäuses abgegeben werden und entlang dieser Fläche herumgeführt werden, um so wirksam von den Flüssigkeitsteilchen getrennt zu werden, die auf diese Fläche auftreffen und an ihr entlang einer Pumpe und einem Abfluß, zufließen. Die umlaufenden, flüssigkeitsfreien Gase bewegen sich aufwärts und treten unter gleichzeitiger Schalldämpfung durch ein Axialrohr aus.

Das Einlaßteil ist ein unerwünscht gut wirksamer Leiter für den Schall, der von der schallerzeugenden Vakuumpumpe ausgeht, so daß an dieser Stelle ein recht schwieriges Schalldämpfungsproblem besteht.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Abscheider mit einem Einlaßteil zu schaffen, das unter Beibehaltung seiner Strömungseigenschaften die übertragung eines beträchtlichen Anteils des von der Pumpe

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herrührenden Schalls verhindert, indem dieser stromauf zurückreflektiert und ein Teil der Schallenergie dissipiert wird. Daneben soll gleichzeitig auch der von dem trichter-, förmigen Einlaßteil selbst abgestrahlte Schall vermindert werden und der Aufbau des Einlaßteils mechanisch verstärkt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Einlaßteil eine Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Strömungsteilern aufweist, die den Einlaß in eine Mehrzahl von Durchströmungskanälen für den den Abscheider durchsetzenden Gasstrom unterteilt. Die Strömungsteiler bewirken, daß die sonst gute Fortleitung des durch die Pumpe erzeugten Schalls unterbleibt und der Schall reflektiert und zum Teil dissipiert wird.

Vorteilhafterweise sind die Strömungsteiler zur Förderung der Dissipation von Schallenergie mit Durchtrittsöffnungen versehen, die bei benachbarten Strömungsteilern gegeneinander versetzt angeordnet sein können.

Die Strömungsteiler erstrecken sich zwischen den gegenüberliegenden Breitseiten des Einlaßteils und können mit diesen fest verbunden, insbesondere verschweißt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Abbildungen und Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben:

Fig. 1 zeigt im Aufriß eine kombinierte Abscheider- und Schalldämpfereinrichtung, bei der die Erfindung verwirklicht ist;

Fig. 2 zeigt die Baueinheit nach Fig. 1 von oben;

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Fig. 3 ist eine Seitenansicht des unteren Teils der Baueinheit nach Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 und

Fig. 6 zeigt in einem Diagramm die Schallintensitäten bei vergleichbaren Vorrichtungen dieser Art in einem bestimmten Frequenzbereich.

Mit Ausnahme des Einlaßteils 1 sind der Aufbau und die Anordnung des kombinierten Abscheiders mit Schalldämpfer, wie sie in Fig. 1 bis 5 dargestellt sind, bekannt und typisch für den oben angegebenen Gebrauchszweck. Die kombinierte Einheit besteht aus einem zylindrischen Gehäuse oder Mantel 2, der aus Gründen der Herstellung zweckmäßigerweise aus zwei Teilen gebildet wird, die an ihren aneinanderstoßenden Enden mit dem Flansch 3 einer Trennwand 4 verschweißt sind, die das eine Ende einer Schalldämpfereinheit 5 bildet, welche in diesem besonderen Beispiel aus einem mit Durchbrüchen versehenen, an den Enden offenen Rohr 6 besteht, das von geeignetem, schallabsorbierendem Material umgeben ist, mit dem der Raum zwischen dem Rohr und dem Mantel gepackt ist. Ein kurzer Abschnitt 7 des Rohres ohne Durchbrüche erstreckt sich um eine kurzes Stück über die Trennwand 4 nach unten hinaus und dient zur Aufnahme der flüssigkeitsfreien Gase in der Mittelachse der Einheit. Die Einheit enthält weiterhin üblicherweise die Strömung geradlinig ausrichtende Leitbleche 8, die die Wirbelströmung in eine Axialströmung beim übergang vom Abscheiderteil in den Schalldämpferteil umwandeln sollen.

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An das runde eingangsseitige Ende 1o des Einlaßteils ist ein mit Gewinde versehenes Anschlußstück 9 angeschweißt. Das Einlaßteil selbst erweitert sich zunehmend von dem kreisrund ausgebildeten Eingang 1o zu einem engen Ausgang 11 von elliptischer Form. Das Einlaßteil verläuft durch eine dafür vqrgesehene öffnung in dem Mantel 2 und ist damit verschweißt. Ein an das Einlaßteil und den Mantel angeschweißter Winkel 12 dient zur zusätzlichen mechanischen Verstärkung. Das Einlaßteil ist in der Weise angeordnet, daß die mit Flüssigkeitsteilchen beladenen Gase in einem durch die Form des Einlaßteils bestimmten, abgeflachten Strom tangential in das Gehäuse 2 eintreten.

Eine Leitung 13 zum Ablaß von Flüssigkeit befindet sich am Boden der Einheit.

Innerhalb des Einlaßteils 1 befindet sich eine Mehrzahl von Strömungsteilern 14, die damit durch Verschweißüng oder dergleichen verbunden sind, und teilen den durch das Einlaßteil bestimmten Durchtrittsweg in eine Mehrzahl von Kanälen 15, die zusammen diesen Durchtrittsweg bilden. Wie man am besten in Fig. 5 erkennt, sind die Kanäle 15 an beiden Enden offen, und die Strömungsteiler 14 sind allgemein in Strömungsrichtung angeordnet, so daß sie den Gasstrom durch das Einlaßteil nur unwesentlich beeinträchtigen.

Die Strömungsteiler haben vorwiegend akustische Bedeutung. Durch die Aufteilung des Durchtrittswegs im Einlaßteil, der einen verhältnismäßig großen Querschnitt besitzt, in eine Vielzahl von relativ engen Kanälen wird das Einlaßteil aus einem verhältnismäßig wirksamen Schallübertrager in eine akustische Vorrichtung umgewandelt, die den durch die Pumpe erzeugten Schall zu einem wesentlichen Teil in stromaufwärtiger Richtung zurückreflektiert und gleichzeitig einen Teil der

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Schallenergie vernichtet. Bei Anordnung einer gewissen Anzahl von Durchtrittsöffnungen 16 in den Strömungsteilern tritt ein durch akustische Druckdifferenzen verursachter, begrenzter Fluß zwischen den Kanälen auf, aus dem sich zusätzlich eine Vernichtung von Schallenergie ergibt.

Die vorgenannte Reflexion von Schall in stromaufwärtiger Richtung nach der Vakuumpumpe hin ergibt sich aus der Abnahme des Querschnitts der Durchtrittswege, durch die hindurch der Schalltransport erfolgen muß. Es ist bekannt, daß der übertritt von Schall aus einer Leitung in einen größeren Raum dem Verhältnis aus dem wirksamen Leitungsdurchmesser zu der Schallwellenlänge proportional ist. Je kleiner dieses Verhältnis ist, desto weniger Schall wird von der Leitung her übertragen und desto mehr Schall wird reflektiert. Bei einer gegebenen Wellenlänge wird daher die Intensität des von der Pumpe herrührenden Schalls verringert, wenn eine Mehrzahl von engen Kanälen vorgesehen wird.

Während theoretisch eine umso bessere akustische Wirkung erzielt wird, je größer die Anzahl der im Abstand zueinander angeordneten Strömungsteiler und entsprechend die Anzahl engerer Kanäle ist, indem ein umso größerer Anteil des Schalls reflektiert wird, ist die Anzahl der Strömungsteiler, die in das Einlaßteil eingebracht werden können, jedoch aus praktischen Erwägungen begrenzt. Bei kleineren Einheiten wie den hier dargestellten genügen zwei Strömungsteiler, während bei größeren Einheiten drei oder vier Strömungsteiler eingesetzt werden können.

Die Durchtrittsöffnungen in den Strömungsteilern sind vorteilhafterweise bei benachbarten Strömungsteilern gegeneinander versetzt angeordnet, wodurch ein optimaler akustischer Effekt erzielt wird. Die Versetzung kann sowohl nach der Länge als auch nach der Breite erfolgen. Die in der Abbildung dar-

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gestellte Anordnung hat den praktischen Vorteil, daß einheitlich aufgebaute Strömungsteiler verwendet werden können, die aber in entgegengesetzter Orientierung eingebaut werden, wodurch ihre Durchtrittsöffnungen gegeneinander versetzt werden.

Die seitlichen Kanten der Strömungsteiler 14 sind mit den nahezu ebenen Flächen des Einlaßteils 1 vorzugsweise verschweißt. Dadurch wird der gesamte Aufbau nicht nur mechanisch stabiler, sondern es wird gleichzeitig vermieden, daß die nahezu ebenen Flächen des Einlaßteils zu Schwingungen erregt werden und dadurch einen sogenannten Gehäuseschall abstrahlen.

Die akustische Wirkung, die durch die Erfindung erzielt wird, ist in Fig. 6 graphisch dargestellt. Die Kurve mit der Bezeichnung "offener Ausgang" stellt die Schallintensität am offenen Ausgang eines Roots-Gebläses bei einer bestimmten Betriebsgeschwindigkeit dar. Die Kurve mit der Bezeichnung "Standardeinlaß" stellt die Schallintensität am Ausgang eines Abscheiders mit einem Einlaßteil nach dem Stand der Technik mit einem bei gleicher Geschwindigkeit arbeitenden Roots-Gebläse dar. Um den Einfluß des Einlaßteils auf die akustischen Eigenschaften des Abscheiders möglichst eindeutig aufzuzeigen, wurde das Prüfgerät ohne schallabsorbierendes Material verwendet. Die Kurve mit der Bezeichnung "Einlaß mit Strömungsteiler" zeigt die Verbesserung, die sich nach der Erfindung ergibt, wobei die Prüfbedingungen die gleichen waren wie die bei der Messung der mit "Standardeinlaß" bezeichneten Kurve, außer daß das Einlaßteil Strömungsteiler enthielt.

Man erkennt, daß durch den Einbau der Strömungsteiler eine erhebliche Verbesserung, erzielt wird, indem der Betrieb der Vakuumpumpen und Gebläse mit einer geringeren Intensität des

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unangenehm wirkenden Schalls verbunden ist oder auch eine einfachere Schalldämpfungseinrichtung verwendet werden kann, um den gewünschten Grad von Schalldämpfung zu erreichen.

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Claims

P atentan Sprüche

1. Zentrifugalabscheider mit einem trichterförmigen Einlaßteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßteil. (1) eine Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Strömungsteilern (14) aufweist, die den Einlaß in..eine Mehrzahl vom Durchströmungskanälen (15) für den den Abscheider durchsetzenden Gasstrom unterteilt.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (14) mit Durchtrxttsoffnungen (16) versehen sind.

3. Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Strömungsteiler (14) eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (16) aufweist und daß die Durchtrittsöffnungen benachbarter Strömungsteiler gegeneinander versetzt sind.

4. Abscheider nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungsteiler (14) zwischen den gegenüberliegenden Breitseiten des Einlaßteils (1) erstrecken.

5. Abscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (14) fest mit den Breitseiten des Einlaßteils (1) verbunden sind.

6. Abscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsteiler (14) mit den Breitseiten des Einlaßteils (1) verschweißt sind.

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