DE29510598U1 - Schalldämpfer - Google Patents

Schalldämpfer

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Description

Schalldämpfer
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer zur Dämpfung des Schalls in einem durch einen rohrförmigen Kanal befördertes Fluidum, welcher Schalldämpfer diesen rohrförmigen Kanal und wenigstens eine sich über den gesamten Querschnitt des Kanals erstreckende Scheidewand umfaßt, in der wenigstens ein sich in der Längsrichtung des Kanals erstreckender Längsdurchgang ausgebildet ist.
Vorrichtungen, die einen rohrförmigen Kanal mit einer sich über
den gesamten Querschnitt erstreckenden Scheidewand umfassen, in der ein einziger großer Durchgang ausgebildet ist, sind als Strömungsrestriktionen für die Herabsetzung des Drucks in einem beförderten Fluidum bekannt. Weiter sind Schalldämpfer zum Dämpfen des Schalls in einem durch einen rohrförmigen Kanal beförderten Fluidum allgemein bekannt. So werden beispielsweise Sandbetten benutzt, durch die der Kanal hindurchgeführt wird, an der Kanalaußenseite angebrachte Verkleidungen und in einem Kanal angebrachte schallabsorbierende Mittel, durch die oder an denen entlang das beförderte Fluidum geführt wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Schalldämpfers, der sich leicht in bestehenden Systemen anwenden läßt. Die Erfindung hat weiter den Zweck, einen Schalldämpfer zu schaffen, der insbesondere gut bei großen Volumendurchsätzen und bei großen Flächeninhalten des Durchflußquerschnitts einsetzbar ist. Die Erfindung bezweckt ebenfalls die Schaffung eines verbesserten Schalldämpfers.
Zu diesem Zweck schafft die Erfindung einen Schalldämpfer der eingangs genannten Gattung, wobei die Scheidewand mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen versehen ist, die im wesentlichen auf den gesamten Querschnitt des Kanals verteilt angebracht sind.
Die große Anzahl der Längsdurchgänge schafft dabei eine relativ große Gesamtdurchflußfläche, während die Durchflußfläche jedes einzelnen Längsdurchgangs relativ gering ist. In dem Masse, in dem die Fläche eines Längsdurchgangs kleiner ist, wird die Frequenz des Schalls, die gedämpft werden kann, höher. Der Frequenzbereich der Schalldämpfung wird damit größer. Nachdem das Fluidum die Längsdurchgänge passiert hat, wird es stromabwärts der Scheidewand expandieren, insbesondere bei einem teilweise oder zum Großteil gasförmigen Fluidum. Bei dieser Expansion werden Fluidumströme, die durch nahe gelegene Längsdurchgänge passiert sind, mit einander kollidieren, wodurch eine schalldämpfende Wirkung
• ·
auftritt. Diese Wirkung wird besser werden, je näher die Längsdurchgänge zueinander liegen.
Um beim Entwurf der Scheidewand die Stärke der Wand einschätzen
zu können und die Herstellung der Scheidewand erleichtern zu können, ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn die Längsdurchgänge nach einem regelmäßigen Muster angebracht sind. Ein Muster, mit dem Einerseits eine größere Dichte an Längsdurchgängen realisiert werden kann und das andererseits geeignet ist, bei rohrförmigen Kanälen mit unterschiedlichen Querschnittsformen verwendet zu werden, ist ein Dreiecksmuster gleicher, vorzugsweise gleichschenkliger Dreiecke, wobei die Längsdurchgänge an den Ecken der Dreiecke angebracht sind.
Um Akkumulierung von Flüssigkeit stromaufwärts der Scheidewand bei in waagerecht oder schräg verlaufenden Kanälen angebrachten Scheidewänden zu vermeiden, ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn die Längsdurchgänge bis nahe der Innenwand des Kanals angebracht sind.
Eine Schalldämpfung bis in hohe Frequenzen ist nach der
Erfindung realisierbar, wenn die Längsdurchgänge einen Durchmesser bis maximal 20 mm bis 25 mm aufweisen, beispielsweise einen Durchmesser von etwa 15 mm. Damit kann bei zum Großteil gasförmigen Fluida eine Schalldämpfung bis 8000 Hz realisiert werden.
Die Schalldämpfung läßt sich nach der Erfindung weiter
verbessern, wenn der Kanal an der stromaufwärts der Scheidewand gelegenen Seite einen Reflexionsraum bietet, in dem von der Scheidewand reflektierter Schall zur Dämpfung von durch zufließendes Fluidum mitgeführtem Schall benutzt wird.
Vorzugsweise ist dabei der Reflexionsraum eine von den Wänden des Kanals, der Scheidewand, und einer weiteren ähnlich, stromaufwärts angebrachten Scheidewand begrenzte Kammer. Die weitere ähnliche stromaufwärts angebrachte Scheidewand kann eine identische Scheidewand sein, sie kann aber auch andere Abmessungen oder ein anderes Muster der Längsdurchgänge oder aber Längsdurchgänge mit anderem Querschnitt aufweisen. Die Größe der Kammer kann je nach den Umständen bestimmt werden. Die Größe wird unter anderem von der Zusammensetzung des beförderten Fluidums, den in dem Fluidum vorhandenen Schallfrequenzen, den zu dämpfenden Schallfrequenzen, dem Druck, der Temperatur, der Transportgeschwindigkeit des Fluidums usw. abhängig sein.
Die schalldämpfende Wirkung läßt sich nach der Erfindung weiter verbessern, wenn der Schalldämpfer eine Anzahl von Dämpfungsstufen umfaßt, wobei pro Stufe eine mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen
versehene Scheidewand vorgesehen ist, wobei die Scheidewände gegenseitig in der Längsrichtung des Kanals gesehen im gegenseitigen Abstand angeordnet sind. Zwischen nachfolgenden Scheidewänden können dann Reflexionsräume oder Reflexionskammern mit näher zu bestimmenden Größen gebildet sein.
Um das Entstehen von Schall möglichst nahe der Quelle anzugehen, ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn die einzige oder die in der Stromaufwärtsrichtung gesehen erste Scheidewand zwischen dem Auslaß einer Fluidumtransportvorrichtung, wie einem Schneckenverdichter, und dem Beginn des Kanals angebracht ist.
Die Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise anwenden auf und betrifft somit auch eine Koksofengas- oder Koksgasanlage, die mit einem erfindungsgemäßen Schalldämpfer versehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung dabei eine Koksofengas- oder Koksgasanlage, bei der der Schalldämpfer an den Auslaß eines Schneckenverdichters angeschlossen ist, wobei der Schneckenverdichter mit Wassereinspritzmitteln versehen ist und wobei wenigstens eine Scheidewand des Schalldämpfers in einem im wesentlichen waagerechten Teil des Kanals angebracht ist. Bei einem solchen Schneckenverdichter wird Wasser in das Koksofengas eingespritzt, um den Verdichter frei zu halten von oder zu reinigen von in dem Koksofengas oder Koksgas enthaltenem Schmutz. Ein Teil dieses Wassers verdampft und ein anderer Teil wird in Tropfenform mitgeführt. Das Ergebnis ist, daß das Koksofengas oder das Koksgas übersättigt und tropfnaß ist. Da sich das Lochmuster in der Scheidewand bis nahe der Innenwandung des Kanals erstreckt, wird verhindert, daß sich in dem waagerechten Teil des Kanals stromaufwärts der Scheidewand Wasser anhäuft. Angehäuftes Wasser hat beim Starten einer solchen Koksofengasoder Koksgasanlage große sich durch die Anlage fortpflanzende Stoßwellen zur Folge, wenn dieses Wasser in Bewegung gerät. Dies kann erheblichen Schaden auslösen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Zwischenwand für einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer.
Wie hier von Koksofengas gesprochen wird, wird darunter ebenfalls Koksgas verstanden, und wo hier von einer Koksofengasanlage die Rede ist, wird darunter dementsprechend ebenfalls eine Koksgasanlage verstanden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Figur 1 eine schematische ,Ansicht eines Schalldämpfers nach der Erfindung, beispielsweise für die Anwendung bei einer Koksofengasanlage;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers; und
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf eine Scheidewand für einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer.
Figur 3 zeigt eine in einen runden rohrförmigen Kanal einsetzbare Scheidewand 1 für einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer. Die Scheidewand 1 ist mit einer nach einem Dreiecksmuster von gleichen, gleichschenkligen Dreiecken 3 angebrachten großen Anzahl von Längsdurchgängen 2 versehen. Die Längsdurchgänge sind dabei an den Eckpunkten der Dreiecke 23 angebracht. Die Scheidewand 1 ist am Umfang mit einem Umfangsrand 5 versehen, mit darin Bolzenlöchern 6. Diese Scheidewand 1 kann zwischen zwei mit Flanschen aneinander zu befestigenden Rohrteilen angebracht werden. Die Flanschbolzen, mit denen die Flansche aneinander befestigt werden, erstrecken sich dann durch die Bolzendurchgänge 6.
Unter einer großen Anzahl von Längsdurchgängen wird dabei verstanden, daß, unter Berücksichtigung einer Anzahl der Entwurfsvoraussetzungen, wie insbesondere:
Die Scheidewand muß eine derartige Stärke haben, daß sie insbesondere mechanischen Schwingungen gut standhalten kann,
was eine bestimmte Dicke der Scheidewand in der Längsrichtung
des Kanals (das heißt senkrecht zu der Ebene der Zeichnung zu
Figur 3) und einen bestimmten Mindestabstand zwischen den
Längsdurchgängen je nach den Materialeigenschaften der Scheidewand mit sich bringt;
Die Schaffung eines möglichst geringen Strömungswiderstands und somit einer möglichst großen Durchflußfläche aller Längsdurchgänge zusammen;
Die Dämpfung des Schalls bis in vorzugsweise möglichst hohe Frequenzen;
Die vorzugsweise in einfachster Weise erfolgende Anbringung der Längsdurchgänge in der Scheidewand;
die Anzahl der Längsdurchgänge in dem Teil der Scheidewand, der sich in dem rohrförmigen Kanal befinden wird, im wesentlichen möglichst groß ist. Figur 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers. Dieser Schalldämpfer besteht aus einem rohrförmigen Kanal l4 und drei mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen versehenen Scheidewänden 11, 12 und 13. Diese Scheidewände 11, 12 und 13 brauchen
dabei keineswegs identisch zu sein. Sie können unterschiedliche Abmessungen oder verschiedene Muster mit Längsdurchgängen oder Längsdurchgänge unterschiedlicher Größen aufweisen. In diesem Fall sind die Scheidewand 11 und 12 identisch und ist die Scheidewand 13 größer. Die Gestaltung der Scheidewände 11, 12 und 13 ist im wesentlichen gleich der der Scheidewand 1 aus Figur 3· Das Muster von einerseits den Längsdurchgängen in Scheidewand 13 und andererseits den Längsdurchgängen in den Scheidewänden 11, 12 und 13 ist identisch, und auch die Durchmesser der Längsdurchgänge in den Scheidewänden 11, 12 und 13 sind identisch. Jedoch die Seiten 4 der gleichschenkligen Dreiecke 3 bei Scheidewand 13 sind größer als die Schenkel 4 des gleichschenkligen Dreiecks bei den Scheidewänden 11 und 12. Dies heißt, die Zwischenabstände zwischen den Längsdurchgängen der Scheidewand 13 sind größer als die zwischen den Längsdurchgängen der Scheidewände 11 und 12.
Damit wird bewirkt, daß trotz des größeren Durchmessers der Scheidewand 13, die Strömungsbedingungen bei den Scheidewänden 11, 12 und 13 im übrigen zum Großteil gleich sind.
Zwischen den Scheidewänden 11 und 12 befindet sich ein Reflexionsraum oder eine Reflexionskammer I5, die von den Umfangswänden des Kanals Ik und den Scheidewänden 11 und 12 begrenzt wird. Zwischen den Scheidewänden I3 und 12 befindet sich ein Reflexions raum oder eine Reflexionskammer 16, begrenzt von den Umfangswänden des Kanals 14, der Scheidewand 13 und der Scheidewand 12. Der Unterschied zwischen den Reflexionsräumen I5 und 16 ist die, daß Reflexionsraum l6 einen bogenförmigen Teil des Kanals lk umfaßt, jedoch kann Reflexionsraum 16 auch, wie Reflexionsraum I5, in einem geraden Kanalabschnitt vorgesehen sein. Der Bogenteil 16 ist vielmehr aus konstruktionstechnischen Anforderungen heraus eingeführt worden, die bestimmen, daß der Kanal Ik einen Bogen machen muß. Der Kanal 14 ist aus Rohrteilen mit an den Enden Flanschen 7 aufgebaut, die in der üblichen Weise mittels Bolzen aneinander befestigt sind.
Der Schalldämpfer, wie er in Figur 1 dargestellt ist, läßt sich insbesondere bei einer Koksofengasanlage anwenden. Die Strömungsrichtung des Koksofengases ist dabei mit Pfeil 8 wiedergegeben. Der erfindungsgemäße Schalldämpfer läßt sich dabei mit dem Anfang I7 des rohrförmigen Kanals Ik' direkt an den Auslaß eines sogenannten Schneckenverdichters anschließen. Ein solcher - nicht dargestellter Schneckenverdichter erzeugt einen pulsierenden Strom Koksofengas mit hohem Schallniveau. Da das Koksofengas viel Schmutz enthält, wird darin
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viel Wasser eingespritzt, um den Schneckenverdichter sauber zu halten. Das somit gesättigte und tropfnasse Koksofengas wird am Auslaß des Verdichters direkt durch die erste Scheidewand 11 für eine erste Schalldämpfungsstufe geführt. Als Folge der Expansion des nassen Koksofengases, nachdem es durch die Längsdurchgänge der Scheidewand 11 geführt ist, wird der von dem Koksofengas mitgeführte Schall niveaumäßig herabgesetzt. Im Abstand von der ersten Scheidewand 11 ist stromabwärts davon eine zweite identische Scheidewand 12 angeordnet. Zwischen diesen Scheidewänden wird eine Reflexionskammer gebildet. Die Funktion dieser Reflexionskammer basiert auf dem Umstand, daß ein Teil des von dem Koksofengas mitgeführten Fluidums bei einer Kollision mit der Scheidewand 12 reflektiert wird und dann in dem zuströmenden Fluidum enthaltenen Schall dämpfen kann. Beim Passieren durch die Scheidewand 12 tritt, in entsprechender Weise wie bei Scheidewand 11, als Folge der nach der Scheidewand 12 eintretenden Expansion des Koksofengases und der dadurch miteinander kollidierenden, durch nahe gelegene Längsdurchgänge passierten Ströme von Koksofengas Dämpfung des darin enthaltenen Schalls auf. Weiter stromabwärts der zweiten Scheidewand 12 ist eine dritte Scheidewand 13 vorgesehen, wobei zwischen den Scheidewänden 12 und 13 eine Reflexionskammer 16, vergleichbar mit der Reflexionskammer 15» ausgebildet ist. Da sich das Muster der Längsdurchgänge in der Scheidewand 13 bis nahe den Innenwänden des Kanals 14 erstreckt, wird vermieden, daß aus dem Strom Koksofengas niedergeschlagenes Wasser sich vor der Scheidewand 13 ansammelt. Hinter der Scheidewand 13 ist eine Vorrichtung 28 angebracht, um Wasser aus dem Strom Koksofengas abzusondern.
Ein weiterer schalldämpfender Effekt tritt dadurch ein, daß das beförderte Fluidum während des Durchfließens durch die Längsdurchgänge infolge des Schalls eine in der Längsrichtung der Längsdurchgänge hin- und hergehende Bewegung erfährt. Wenn die Länge der Längsdurchgänge groß genug ist, wird der Strömungswiderstand in den Längsdurchgängen dabei eine schalldämpfende Wirkung haben. Die aus Stärkenerwägungen heraus erforderliche Dicke der Scheidewand, damit die Scheidewand selbst nicht in Schwingung gerät, ist im allgemeinen größer als die für die schalldämpfende Wirkung erforderliche minimale Länge der Längsdurchgänge. Als Beispiel können für einen Schalldämpfer nach Figur 1, bestimmt für eine Koksofengasanlage die nachfolgende Indikativwerte angegeben werden:
Scheidewand 11 und Scheidewand 12:
- Durchmesser Längsdurchgänge 15 mm;
- Länge Längsdurchgänge 60 mm, das heißt Dicke der Scheidewand in der Längsrichtung des Kanals ist 60 mm;
- Länge jedes Schenkels 4 eines Dreiecks 3 ist 33t13 mm;
- Innendurchmesser des rohrförmigen Kanals etwa 5^5 mm; Scheidewand 13:
- Durchmesser Längsdurchgänge 15 mm
- Länge Längsdurchgänge 60 mm, das heißt Dicke der Scheidewand in der Längsrichtung des Kanals ist 60 mm;
- Länge jedes Schenkels 4 eines Dreiecks 3 ist 40,17 mm;
- Innendurchmesser des rohrförmigen Kanals etwa 685 mm; Abstand zwischen Scheidewand 11 und Scheidewand 12 etwa 1260 mm. Entlang der Kanalachslinie gemessener Abstand zwischen Scheidewand 12 und Scheidewand 13: etwa 2600 mm.
Anordnung Scheidewand 11: Unmittelbar auf dem Auslaß eines Schneckenverdichters mit einem Durchsatz von 12400 m3 pro Stunde.
In Figur 2 ist in schematischer Weise eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfer dargestellt. Zu Beginn 27 des rohrförmigen Kanals 24 ist eine mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen versehene Scheidewand 21 zwischen einem Flansch 7 des Kanals 24 und einem Flansch 7 einer weiter nicht dargestellten davor angeordneten Leitung oder Vorrichtung angeordnet. Ab Scheidewand 21 stromabwärts weiterlaufend ist ein Reflexionsraum 25 vorgesehen, der von dem Bogenteil und nach dem Flanschanschluß von einem geraden Teil gebildet wird, und der bei seinem stromabwärts gelegenen Ende von einer zweiten Scheidewand 22 begrenzt wird,, Scheidewand 22 ist in einem geraden Rohrstück angebracht das an beiden Enden mit Befestigungsflansche 7 versehen ist. An dem stroomabwärts gelegenen Ende dieses geraden Rohrteiles ist ein weiteres Rohrteil befestigt, in dem ein dritter Flansch 23 mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen angebracht ist. Auch dieses weitere gerade Rohrteil ist an beiden Enden mit Befestigungsflanschen 7 versehen. Die Funktion des Schalldämpfers nach der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform. Auch dieser Schalldämpfer läßt sich grundsätzlich bei einer Koksofengasanlage anwenden.
Es wird deutlich sein, daß der erfindungsgemäße Schalldämpfer,
wie beispielsweise die Dreistufen- Schalldämpfer nach Figur 1 und 2, sich auch bei anderen Anlagen als einer Koksofengasanlage anwenden lassen. Die Dimensionierung von insbesondere den Scheidewänden und auch der Reflexionsräume wird dabei in erheblichem Umfange von dem zu transportierenden Fluidum, den zu dämpfenden Schallfrequenzen, der Transportgeschwindigkeit des zu transportierenden Fluidums, den zulässigen Druckabfällen, und vielen anderen Parametern abhängig sein. Eine gute Dimensionierung der Scheidewände und der Reflexionsräume wird dabei häufig ein iterativer Vorgang sein, wobei immer eine Abwägung zwischen der relativen Bedeutung der einzelnen Parameter vorgenommen werden muß.

Claims (12)

SCHÜTZANSPRÜCHE
1. Schalldämpfer zur Dämpfung des Schalls in einem durch einen rohrförmigen Kanal befördertes Fluidum, welcher Schalldämpfer diesen rohrförmigen Kanal (l4; 24) und wenigstens eine sich über den gesamten Querschnitt des Kanals erstreckende Scheidewand (1; 11, 12, 13; 21, 22, 23) umfaßt, in der wenigstens ein sich in der Längsrichtung des Kanals erstreckender Längsdurchgang (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewand (1; 11, 12, 13; 21, 22, 23) mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen (2) versehen ist, die im wesentlichen auf den gesamten Querschnitt des Kanals (14; 24) verteilt angebracht sind.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsdurchgänge (2) nach einem regelmäßigen Muster angebracht sind.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das regelmäßige Muster ein Dreiecksmuster von gleichen, vorzugsweise gleichschenkligen Dreiecken (3) ist, wobei die Längsdurchgänge (2) an den Eckpunkten der Dreiecke (3) angebracht sind.
4. Schalldämpfer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsdurchgänge bis nahe der Innenwand des Kanals angebracht sind, dies in der Weise, daß die Akkumulierung von Flüssigkeit an der Stromaufwärtsseite der Scheidewand im wesentlichen vermieden wird.
5· Schalldämpfer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsdurchgänge einen Durchmesser bis maximal 20 mna bis 25 mm aufweisen, beispielsweise einen Durchmesser von etwa 15 mm.
6. Schalldämpfer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14; 24) an der stromaufwärts der Scheidewand (12, 13; 22, 23) gelegenen Seite einen Reflexionsraum (I5, l6 beziehungsweise 25, 26) bietet, in dem von der Scheidewand reflektierter Schall zur Dämpfung von durch zufließendes Fluidum mitgeführtem Schall benutzt wird.
7. Schalldämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflexionsraum (15, 16; 25, 26) eine von den Wänden des Kanals (l4 beziehungsweise 24), der Scheidewand (12, I3 beziehungsweise 22, 23). und einer weiteren ähnlich, stromaufwärts angebrachten Scheidewand (11, 12 beziehungsweise 21, 22) begrenzte Kammer ist.
8. Schalldämpfer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Anzahl von Dämpfungsstufen aufweist, mit pro Stufe einer mit einer großen Anzahl von Längsdurchgängen versehenen Scheidewand (1; 11, 12, 13; 21, 22, 23), wobei die Scheidewände
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gegenseitig, in der Längsrichtung des Kanals (Ik; 2k) betrachtet im gegenseitigen Abstand angeordnet sind.
9· Schalldämpfer nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die einzige oder die in der Stromaufwärtsrichtung gesehen erste Scheidewand (11; 21) zwischen dem Auslaß einer Fluidumtransportvorrichtung, wie einem Schneckenverdichter, und dem Beginn (17; 27) des Kanals angebracht ist.
10. Koksofengasanlage, versehen mit einem erfindungsgemäßen
Schalldämpfer.
11. Koksofengasanlage nach Anspruch 10, wobei der Schalldämpfer an den Auslaß eines Schneckenverdichters angeschlossen ist, wobei der Schneckenverdichter mit Wassereinspritzmitteln versehen ist und wobei wenigstens eine Scheidewand des Schalldämpfer in einem im wesentlichen waagerechten Teil des Kanals angeordnet ist.
12. Scheidewand (1; 11, 12, 13; 21, 22, 23) für Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1-9.
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