DE2635360A1

DE2635360A1 - Daempfungsvorrichtung fuer eine fluessigkeitsstroemung

Info

Publication number: DE2635360A1
Application number: DE19762635360
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Dr Bubik; Hans-Joachim Dipl Ing Schultz
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Schultz Hans-Joachim Dr-Ing 7980 Ravensburg
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1976-08-06
Publication date: 1978-01-26
Also published as: JPS583076B2; DE2635360C2; IT1077418B; SE433253B; AR211896A1; US4146052A; FR2359298A1; GB1557078A; CH608873A5; ES460672A1; CA1061149A; FR2359298B1; FI772134A; AT347777B; ATA544376A; SE7708208L; JPS5314809A; BR7704756A

Description

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P. 5075 /VsKü/ ESCHER WYSS GMBH, Ravensburq / Württ., (Deutschland)

Dämpfungsvorrichtung für eine Flüssigkeitsströmung

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für eine Flüssigkeitsströmung mit einem Gehäuse mit einem Flüssigkeitsspiegel, über welchem sich ein Luftpolster befindet, wobei das Gehäuse an eine in das Gehäuse führende Eingangsleitung angeschlossen ist, und aus dem Flüssigkeitsraum des Gehäuses eine Ausgangsleitung nach aussen führt.

Zur Dämpfung von Schwingungen in Flüssigkeitsströmungen sind Behälter dieser Art, die nach der Art von Windkesseln ausgebildet sind, bekannt. Diese Behälter sind jedoch in ihrer Wirkung nur sehr beschränkt und sind theoretisch nur zur Dämpfung einer einzigen bestimmten Frequenz bei einem sehr engen Bereich der durch den Behälter fliessenden Strömungsmenge der Flüssigkeit geeignet. Andererseits sind als strömungstechnische Elemente sogenannte Siebdiffusoren bekannt, welche aus einem kurzen Diffusor mit einem am Ende des Diffusors befindlichen Sieb bestehen. Diese Sieb-

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diffusoren haben gegenüber normalen Diffusoren eine wesentlich kürzere Baulänge, da der Oeffnungswinkel des Diffusors bei der Verwendung des Siebes wesentlich grosser sein kann als ohne Sieb.

Schliesslich ist es bei Stoffauflaufvorrichtungen von Papiermaschinen bekannt, sogenannte Stufendiffusoren, z.B. nach der CH-PS 518.406, zu verwenden. Diese enthalten Strömungskanäle mit stufenartig sich ausweitenden Abschnitten und dienen zu einer gleichmässigen Verwirbelung der Stoffflüssigkeit.

Die Erfindung hat die Schaffung einer neuartigen Dämpfungsvorrichtung der erwähnten Art zum Ziel, welche auch bei stark veränderlichem Durchsatz der Flüssigkeit wirksam ist, grosse Durchsatzmengen zulässt und dabei zur Dämpfung eines breiten Spektrums von Frequenzen geeignet ist. Die Vorrichtung soll insbesondere zur Verwendung bei Papiermaschinen geeignet sein, wo z.B. die durch Pumpen oder ungünstig verlegte Leitungen entstandenen Schwingungen die Bildung der Papierbahn beeinträchtigen, was sich besonders bei modernen Papiermaschinen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten ungünstig auswirkt.

Die erfindungsgemässe Dämpfungsvorrichtung, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse an die Eingangsleitung über einen diffusorförmig sich ausweitenden Uebergangsteil an die Eingangsleitung angeschlossen ist, und dass sich am Ende des Uebergangsteiles eine sich über dessen ganzen Querschnitt erstreckende Lochplatte mit parallelen Verteilka-

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nälen befindet, wobei die Kanäle der Lochplatte in der Strömungsrichtung stufenartig sich ausweitende Abschnitte haben.

Durch diese Zusammenwirkung der erwähnten Elemente wird eine gleichmässige Verteilung und Verwirbelung der Flüssigkeitsströmung erhalten, wobei Schwingungen sehr intensiv und weitgehend von ihrer Frequenz unabhängig gedämpft werden. Die Lochplatte wirkt ähnlich wie ein Sieb auf den diffusorartig sich ausweitenden Uebergangsteil, welcher dadurch sehr kurz sein kann und trotzdem eine sehr gleichmässige Verteilung der Strömung auf die Lochplatte gewährleistet. Die Lochplatte selbst wirkt nicht nur analog dem Sieb eines Siebdiffusors, sondern ermöglicht gleichzeitig eine feine und sehr gleichmässige Verwirbelung der Flüssigkeit, wodurch die Dämpfungswirkung hauptsächlich erhalten wir. Dabei besteht der besondere Vorteil, dass die Lochplatte im Gegensatz zu einem Sieb zur Führung einer Fasersuspension, wie z.B. der Stoffsuspension einer Papierma schine, geeignet ist, da bei ihr keine Gefahr besteht, dass sich F'asern anhäufen und Klumpen bilden könnten.

Das Gehäuse kann zylindrisch mit vertikaler Achse ausgebildet sein und der Uebergangsteil kann die Form eines mit dem Gehäuse koaxialen Rotationskörper haben, wobei die Platte eben und senkrecht zur Achse des Gehäuses angeordnet ist. Bei einer derartigen Form entsteht die optimale Dämpfungswirkung. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Formen, z.B. mit eckigem Querschnitt, denkbar sind.

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Dabei kann die Profillinie des Uebergangsteiles im wesentlichen die Form einer Parabel haben. Dadurch wird wieder die theoretisch sauberste Lösung erhalten. Es versteht sich jedoch, dass, wenn gewisse Verluste in Kauf genommen werden können, die Profillinie des Uebergangsteiles eine Annäherungslinie der Parabel sein kann- Ein so ausgeführter Uebergangsteil ist leichter herstellbar, wodurch die Vorrichtung billiger wird.

Zur Erzielung minimaler Energieverluste

kann der Uebergangsteil eine Durchmesservergrösserung von maximal 1:2 aufweisen. Für den Fall, dass zwischen der Eingangsleitung und dem Gehäuse ein grösseres Durchmesserverhältnis besteht, können vorzugsweise mehrere hintereinandergeschaltete diffusorförmig sich ausweitende Uebergangsteile angeordnet sein, v/obei sich am Ende jedes Uebergangsteiles eine Lochplatte mit stufenartig sich ausweitenden Kanälen befindet.

Eine sehr einfache Ausführungsform wird in diesem Fall erhalten, wenn der Uebergangsteil eine konische Form aufweist und mehrere hintereinandergeschaltete Lochplatten mit sich ausweitenden Kanälen enthält.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigt:

Fig.l einen schematischen Schnitt einer ersten

Ausführungsform der erfindungsgemässen Dämpfungsvorrichtung mit einem aus konischen Abschnitten bestehenden Uebergangsteil,

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Fig.2 einen Ausschnitt aus der Lochplatte der Vorrichtung nach der Fig.l in grösserem Mass— stab,

Fig.3 einen der Fig.l entsprechenden Teilschnitt mit Teilansicht einer Dämpfungsvorrichtung mit einem Uebergangsteil, der einen konischen Abschnitt und einen Abschnitt in der Form einer Torusfläche aufweist,

Fig.4 einen der Fig.3 entsprechenden Teilschnitt mit einem aus einer einzigen konischen Fläche bestehenden Uebergangsteil,

Fig.5 einen Teilschnitt mit Teilansicht einer Vorrichtung mit zwei hintereinandergeschalteten Uebergangsteilen,

Fig.6 einen Schnitt einer Vorrichtung mit einem konischen Uebergangsteil mit mehreren Lochplatten,

Fig.7 ein Diagramm zur Erläuterung der Profilform des Uebergangsteiles,

Fig.8 einen der Fig.2 entsprechenden Ausschnitt aus einer Lochplatte mit mehrstufigen Kanälen,

Fig.9 einen den Fig.2 und 8 entsprechenden Ausschnitt einer Ausführungsform, bei welcher die rechten Stufen der stufenartig sich ausweitenden Kanäle die Form von Waben aus einem dünnen Material haben,

Fig.10 eine Ansicht in der Richtung des Pfeiles X in der Fig.9,

Fig.11 einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung und

Fig.12 den Schnitt XII - XII in der Fig.11.

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Die in der Fig.l dargestellte Dämpfungsvorrichtung enthält ein Gehäuse 1, das über einen Uebergangsteil 2 an eine Uebergangslextung 3 angeschlossen ist. Aus dem Gehäuse 1 führt eine Ausgangsleitung 4 nach aussen. Am Ende des Uebergangsteiles 2 befindet sich im Gehäuse 1 eine_ Lochplatte 5 mit Kanälen 6, die nach der Fig.2 stufenartig sich ausweitende Querschnitte haben.

Jeder Kanal 6 hat einen Abschnitt 6' mit kleinerem Durchmesser und einen daran anschliessenden Abschnitt 6" mit grösserem Durchmesser. Zwischen den Abschnitten 6' und 6" befindet sich eine Schulter 7, die im vorliegenden Fall eben und scharfkantig ist. Es versteht sich, dass die Schulter 7 auch konisch sein kann, wobei sich ihre Konusspitze im Abschnitt 6' oder im Abschnitt 6" befinden kann.

Die durch die Uebergangslextung 3 zugeführte Flüssigkeit wird im diffus.orartig sich ausweitenden Uebergangsteil 2 verlangsamt und durch die Lochplatte 5 gleichmässig über den ganzen Strömungsquerschnitt verteilt. Die an der Lochplatte 5 entstehende Stauung gestattet in bekannter Weise eine bedeutende Abkürzung des Uebergangsteiles 2, da dieser wesentlich steilere Oeffnungswinkel -^- und ^r- haben kann als bei einem normalen Diffusor ohne Lochplatte 5.

Durch die Ausweitungen der Querschnitte der Kanäle 6 entsteht eine sehr feine Verwirbelung der durch die Lochplatte strömenden Flüssigkeit, welche zur Folge hat, dass in der Leitung 3 auftretende Schwingungen, die z.B. von Pumpen oder unsauber ausgelegten Leitungen herrühren können, verwirbelt und dadurch gedämpft werden.

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Wie aus der Fig.l hervorgeht, bildet die Flüssigkeit im Gehäuse 1 einen Flüssigkeitsspiegel 7, über welchem sich ein Luftraum 8 mit mehr oder weniger komprimierter Luft befindet. Zur Einhaltung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels ist eine Regelvorrichtung 10 vorgesehen, welche einen Niveauregler 11 enthält, der zur Betätigung eines Dreiwegventiles dient. Je nach der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 7 wird aus dem Luftraum 8 durch eine Leitung 13 Luft abgeblasen oder es wird dem Luftraum 8 durch eine Leitung 14 Druckluft von einer nicht dargestellten Quelle zugeführt.

Die im Gehäuse 1 befindliche beruhigte Flüssigkeit kann durch die Ausgangsleitung 4 einem in der Nähe angeordneten Stoffauflauf einer Papiermaschine zugeführt werden. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Dämpfungsvorrichtung auch an anderen Stellen der Papiermaschine und auch auf anderen Gebieten, wie z.B. in der chemischen Industrie, verwendbar ist.

Bei der Vorrichtung nach der Fig.l besteht der diffusorförmig sich ausweitende Uebergangsteil 2 aus zwei konischen Abschnitten 2' und 2", welche Steigungswinkel 2L und £~ haben.

Die Fig.7 zeigt ein Diagramm des Verlaufes des Profiles des Uebergangsteiles, und zv/ar in idealer Form und in angenäherter Form. Im Diagramm dargestellt ist das Verhältnis der Durchmesser D2/D1 zum Verhältnis X/Dl, wobei X die Entfernung des betreffenden Querschnittes des Uebergangsteiles vom Ende dieses Uebergangsteiles ist.

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Aus der Fig.7 geht hervor, dass, um optimale Verhältnisse zu erhalten, bei einem Uebergangsteil mit einem parabelförmigen Profil das Durchmesserverhältnis D2/D1 den Wert 2,0 nicht überschreiten soll. In der Fig.7 ist ausserdem noch eine Annäherungsform der Profillinie des Uebergangsteiles dargestellt, welche ungefähr der Ausführungsform nach der Fig.l entspricht und zwei konische Abschnitte 2¹ und 2" aufweist, deren Neigungswinkel-r~ und — betragen.

Die Ausführungsform der Vorrichtung nach der Fig.3 unterscheidet sich von der nach der Fig.l dadurch, dass der Uebergangsteil 2 einen konischen Abschnitt 20 und einen daran anschliessenden Abschnitt 21 enthält, dessen Profilform durch einen Kreisabschnitt mit einem Radius R gebildet wird. Die Fläche des Abschnittes 21 ist somit eine Teilfläche eines Torus. Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Fig.3 ist sonst gleich wie die der nach der Fig.l.

Die Fig.4 zeigt eine gegenüber der Fig.l vereinfachte Ausführungsform, bei welcher der Uebergangsteil 2 durch einen einzigen konischen Abschnitt 25 gebildet wird. Die optimale Querschnittsform des konischen Abschnittes bzw. dessen Profil können anhand des Diagrammes in der Fig. 7 gefunden v/erden.

Die Fig.5 zeigt eine Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung, bei welcher das Verhältnis der Durchmesser D2/D1 grosser als 2 ist. Zur Erzielung günstiger Verhältnisse sind in diesem Fall zwei hintereinander angeordnete Uebergangsteile 2 vorgesehen, wobei sich jeweils am Ende jedes der Uebergangsteile eine Lochplatte 5 befindet. Durch die Unterteilung wird erzielt, dass bei keinem der verwendeten Uebergangsteile 2 das Verhältnis des Eingangsquerschnittes und des Ausgangsquerschnittes grosser als 2 ist.

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Die Fig.6 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform des Uebergangsteiles für Verhältnisse, bei welchen der Gehäusedurchmesser D2 mehr als doppelt so gross ist wie der Durchmesser Dl der Eingangsleitung.

Bei der Ausführungsform nach der Fig.6 ist der Uebergangsteil 2 durch einen Konus 30 gebildet, in welchem sich mehrere Lochplatten 5 bezüglich der Strömungsrichtung hintereinandergeschaltet befinden.' Die Lochplatten stehen, wie bei den übrigen Ausführungsformen der Vorrichtung, senkrecht zur Achse des Eingangsrohres 3 und des Gehäuses 1.

Bei der Ausführungsform nach der Fig.6 sind die Lochplatten 5 in solchen Entfernungen voneinander angeordnet, dass das Verhältnis der Durchmesser benachbarter Lochplatten bzw. der durch sie begrenzten Abschnitte des Uebergangsteiles 2 kleiner als 2 ist. Dadurch wird die Bedingung nach der Fig.7 erfüllt.

Die Fig.8 zeigt einen der Fig.2 entsprechenden Ausschnitt aus einer Lochplatte 5, wobei jedoch die Kanäle 6 drei Abschnitte mit zwei Schultern 7 und 7¹ aufweisen, anstatt zwei, wie in der Fig.2.

Die Fig.9 zeigt in einer der Fig.2 entsprechenden Darstellung einen Ausschnitt aus einer Lochplatte 5 mit Kanälen 6, die gleich wie in der Fig.2 zwei Abschnitte 6^f und 6" aufweisen. In diesem Fall befindet sich anschliessend an die Lochplatte 5 ein Wabengitter 40, dessen Form aus der Fig.10 ersichtlich ist. Das Wabengitter kann z.B. aus wellenförmig verformten Blechbändern 41 bestehen, die jeweils an Stellen 42 miteinander verlötet sind.

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Die Fig.11 und 12 zeigen eine Ausführungsform der erfxndungsgemassen Dämpfungsvorrichtung, welche für Fälle geeignet ist, wo eine niedrige Bauhöhe angestrebt wird. In diesem Fall ist ein schräg angeordneter Uebergangsteil 2 vorgesehen, in welchem die Flüssigkeitsströmung die Lochplatte 5 schräg anströmt. Zur Verhinderung der Klumpenbildung aus Fasern, welche die Suspension der Stoffflüssigkeit bei einer Papiermaschine bilden, ist eine Rücklaufleitung 2¹ vorgesehen, welche zurück zur Quelle der Stoffflüssigkeit führt. Sonst ist die Wirkungsweise gleich wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen.

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Claims

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1. Dämpfungsvorrichtung für eine Flüssigkeitsströmung mit einem Gehäuse mit einem Flüssigkeitsspiegel, über welchem sich ein Luftpolster befindet, wobei das Gehäuse an eine in das Gehäuse führende Eingangsleitung angeschlossen ist, und aus dem Flüssigkeitsraum des Gehäuses eine Ausgangsleitung nach aussen führt, dadur'ch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an die Eingangsleitung (3) über einen diffusorförmig sich ausweitenden Uebergangsteil (2) an die Eingangsleitung (3) angeschlossen ist, und dass sich am Ende des Uebergangsteiles (2) eine sich über dessen ganzen Querschnitt erstreckende Lochplatte (5) mit parallelen Verteilkanälen (6) befindet, wobei die Kanäle (6) der Lochplatte (5) in der Strömungsrichtung stufenartig sich ausweitende Abschnitte haben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zylindrisch mit vertikaler Achse ist, und dass der Uebergangsteil (2) die Form eines mit dem Gehäuse (1) koaxialen Rotationskörpers hat, wobei die Lochplatte (5) eben und senkrecht zur Achse (A) des Gehäuses (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profillinie des Uebergangsteiles im wesentlichen die Form einer Parabel (P) hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profillinie des Uebergangsteiles eine Näherungslinie (2¹, 2") einer Parabel ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Uebergangsteil eine Durchmesservergrösserung (D2/D1) von maximal 1 : 2 aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der EingangsleitungO) und dem Gehäuse (1) mehrere hintereinandergeschaltete diffusorförmig sich ausweitende Uebergangsteile (2) angeordnet sind, wobei sich am Ende jedes Uebergangsteiles eine Lochplatte (5) mit stufenartig sich ausweitenden Kanälen (6) befindet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Uebergangsteil (2) eine konische Form (30) aufweist und mehrere hintereinandergeschaltete Lochplatten (5) mit stufenförmig sich ausweitenden Kanälen (6) enthält.

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