DE3401210C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer mit einem Ringka­ nal zum ansaugseitigen Anschluß an einen Lüfter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Schalldämpfer ist bekannt aus der DE-OS 15 72 421.

Um im Zusammenhang mit Lüftungsanlagen die Geräuschbelastung der Umgebung klein zu halten, sind Kulissenschalldämpfer und Zylinderschalldämpfer bekannt, die am Eingang oder Ausgang eines Strömungskanals angeordnet werden.

Der Strömungskanal kann dabei ein Rohrsystem oder ein Kanal sein, wobei ein im Zuge dieses Rohrsystems oder Kanals lie­ gender Lüfter oder Kompressor einen Teil des Strömungskanals bildet. Im Extremfall besteht der Strömungskanal nur aus dem Strömungskanal des Lüfters oder Kompressors selbst.

Bei den bekannten Zylinderschalldämpfern hat der Strömungs­ kanal eine kreiszylindrische Form, und der Querschnitt die­ ses Strömungskanals ist über die gesamte Länge des Schall­ dämpfers im wesentlichen konstant. Da für eine gute Dämpfung der vom Strömungskanal gebildete Spalt relativ klein sein muß, sind bei diesen Schalldämpfern Strömungsgeschwindigkeit und Druckabfall relativ groß, bzw. die förderbare Luftmenge ist relativ klein.

Bei den bekannten Kulissenschalldämpfern müssen zur Erzie­ lung einer guten Dämpfung die Kulissen in Strömungsrichtung möglichst lang sein, und die Spalte zwischen den Kulissen möglichst schmal sein. Das bedeutet, daß auch bei diesen Schalldämpfern der Druckverlust relativ groß ist. In den Fällen, in denen die Anschlußstelle des Schalldämpfers nahe der Lüfteröffnung liegt, macht sich auch die durch den Ku­ lissenschalldämpfer bedingte Luftführung, die für die kreis­ ringförmige Eintrittsöffnung des Lüfters ungünstig ist, nachteilig bemerkbar. Das vom Lüfter erzeugte Geräusch wird vergrößert, und der Wirkungsgrad wird vermindert. Dieser Nachteil kommt besonders dort zum Tragen, wo die beengten Raumverhältnisse ein weites Abrücken des Schalldämpfers von der Lüfteröffnung nicht gestatten.

Aus der DE-OS 15 72 421 ist ein Lüfter bekannt, an dessen Ansaugseite ein trichterförmiger Schalldämpfer mit seiner im Durchmesser kleineren Seite angeschlossen ist. Dieser Schalldämpfer besteht aus einem kegelstumpfförmigen äußeren Trichter, einem Innentrichter, durch dessen geschlossenen Hohlraum die Antriebswelle für den Lüfter verläuft, und einen Zwischentrichter, der sich in Achsrichtung des Schall­ dämpfers nur über einen Teil der Länge des Schalldämpfers erstreckt. In dem Schalldämpfer werden somit zwei Ringkanäle gebildet, die sich in dem am Lüfter liegenden Abschnitt des Schalldämpfers zu einem Ringkanal vereinigen. Dabei weist der mittlere Durchmesser des äußeren Ringkanals einen von der Eintrittsseite der Luft in den Schalldämpfer zur Aus­ trittsseite hin kleiner werdenden mittleren Durchmesser auf. Die genannten drei aus Stahlblech bestehenden Trichter sind auf ihren vom Strömungsmedium bestrichenen Flächen mit schallschluckendem Material belegt. An der Eintrittsseite für die Luft nehmen die Öffnungen der beiden Ringkanäle zu­ sammen praktisch die gesamte Stirnfläche des Schalldämpfers ein.

Aus der FR-PS 12 83 147 ist ein Strömungskanal bekannt, in welchem ein Lüfter angeordnet ist, an dessen Ansaugseite ein Schalldämpfer in den Strömungskanal eingefügt ist. Dieser Schalldämpfer besteht aus einer äußeren mit schallschlucken­ dem Material belegten Wand und einem inneren mit schall­ schluckendem Material gefüllten Innenkörper. Zwischen der äußeren Wand und dem genannten Innenkörper dieses Schall­ dämpfers verläuft ein Ringkanal, der so beschaffen ist, daß er in Längsrichtung nach Art eines Venturi-Rohres einen sich zunächst verengenden und dann erweiternden Querschnitt hat. Die Länge des Innenkörpers in Strömungsrichtung ist kürzer als die entsprechende Länge der Außenwand des Schalldämp­ fers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämp­ fer der eingangs genannten Art zu entwickeln, der in seinem Aufbau relativ einfach ist, hinsichtlich seiner schalldäm­ menden Wirkung den bekannten Schalldämpfern aber überlegen ist, insbesondere beim an einen Lüfter mit einer kreisring­ förmigen Anschlußöffnung.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Schalldämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungs­ gemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen genannt.

Durch den Schalldämpfer gemäß der Erfindung kann im Ver­ gleich zu den bekannten Kulissen- oder Zylinderschalldämp­ fern bei gleichem Druckabfall eine um 25% und mehr verbes­ serte Dämpfung erreicht werden. Insbesondere ist die Dämp­ fung im Hochfrequenzbereich wesentlich besser als bei diesen bekannten Schalldämpfern.

Anhand des in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Figur zeigt im Schnitt durch die vertikale Mittelebene den prinzipiellen Aufbau eines Schalldämpfers gemäß der Er­ findung, wobei der Schalldämpfer unmittelbar an den Strö­ mungskanal 21 eines Lüfters 2 angeschlossen ist.

Der Schalldämpfer 1 besteht aus einem mit schallschluc­ kendem Material 12 gefüllten Gehäuse 11, wobei in dem schallschluckendem Material ein kreisringförmiger Ringkanal 13 angeordnet ist. An seiner Anschlußseite 5 ist der Ringka­ nal 13 an die kreisringförmige Ansaugöffnung des Lüfters möglichst stufenlos angepaßt. Der Ringkanal 13 besteht aus einem an den Lüfter angrenzenden Abschnitt 13 b mit praktisch konstantem mittlerem Durchmesser D und einem sich an den Abschnitt 13 b anschließenden Abschnitt 13 a, dessen mittlerer Durchmesser D sich zu der Eintrittsöffnung des Schalldämp­ fers ständig vergrößert. Dabei verengt sich der Ringkanal 13 vorzugsweise in solcher Weise, daß die Querschnittsfläche des Ringkanals 13 an allen Stellen der Längskoordinate des Schalldämpfers in Strömungsrichtung etwa gleich groß ist.

Die Wände des Ringkanals 13 sind mit glattem perforiertem Ma­ terial, vorzugsweise korrosionsfestem Blech, ausgekleidet.

Der zentrale Kern 15 des Schalldämpfers wird von Stegen 16 getragen, die vorzugsweise aus flachen, an den Kanten abge­ rundeten Metallplatten bestehen, deren Breitseiten parallel zur Strömungsrichtung liegen. In Längsrichtung des Schall­ dämpfers 1 liegen die Stege 16 möglichst weit von der An­ schlußseite 5 entfernt.

An der freien Seite 4 des Schalldämpfers sind die Eintrittskanten 17 vorzugsweise stark abgerundet. Die Frontplatte 18 besteht nötigenfalls aus wetterbeständigem Material.

Der Querschnitt des gesamten Schalldämpfers 1 senkrecht zur Längskoordinate x ist vorzugsweise quadratisch. Er kann aber auch eine andere Form, z. B. eine Kreisform, haben.

Die Länge des kreiszylindrischen Abschnittes 13 b des Ringkanals 13 beträgt vorzugsweise das Ein- bis Zweifache der radialen Breite des Ringkanals in diesem Abschnitt und sollte mindestens das Einfache der genannten radialen Breite betragen. Die Länge des konischen Abschnitts 13 a des Ringkanals wird bestimmt in Abhängigkeit der gewünschten Dämpfung, des zulässigen Druckabfalls und des verfügbaren Raumes. Die Gesamtlänge des Schalldämpfers sollte bei Anschluß an einen ringförmigen Strömungskanal, z. B. einen Lüfter, den Außendurchmesser dieses Strömungskanals nicht unterschreiten.

Die radiale Dicke des radial außerhalb des Ringkanals 13 liegenden schallschluckendem Materials beeinflußt den Grad der Dämpfung im Niederfrequenzbereich. Die genannte radiale Dicke sollte bei Kühlanordnungen für große Transformatoren mindestens 50 mm betragen.

Der Ringkanal 13 des Schalldämpfers braucht nicht einen kreisringförmigen Querschnitt zu haben. Beispielsweise kann der Querschnitt auch ellipsenringförmig sein. Lediglich an der Anschlußseite 5 muß der Ringkanal 13 beim unmittelbaren Anschluß an einen Strömungskanal mit kreisringförmiger Anschlußöffnung dieser entsprechend angepaßt sein, wobei sich der kreisringförmige Querschnitt vorzugsweise über eine gewisse Strecke in den Schalldämpfer hineinerstreckt. Ferner braucht die Änderung des mittleren Durchmessers D in dem sich erweiternden Abschnitt 13 a des Ringkanals 13 als Funktion der Längskoordinate x nicht linear zu erfolgen. Beispielsweise kann die Zunahme des Durchmessers D nahe dem freien Ende (4) des Schalldämpfers größer sein als in tiefergelegenen Bereichen des Ringkanals.

Der Schalldämpfer gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere zum unmittelbaren Anschluß an den Strömungskanal 21 eines Lüfters. Der Strömungskanal bildet dann mit dem Lüfter eine einen geräuscharmen Lüfter darstellende Baueinheit. In der Figur ist eine solche Baueinheit dargestellt. In dem kreisringförmigen Strömungskanal 21 rotiert das Lüfterrad 22 mit den Lüfterschaufeln 23. Dahinter liegen die Leitschaufeln 24 des Lüfters und der Lüftermotor 3, der an der zentralen Nabe 25 der Leitschaufeln angeflanscht ist. Der Motor 3 mit dem Lüfterrad 22 ist über die Leitschaufeln am Lüftergehäuse 26 befestigt, das seinerseits an der Frontplatte 42 des Schalldämpfers 1 befestigt ist. Das geförderte Medium kann je nach Drehrichtung des Lüfters den Schalldämpfer 1 in der einen oder anderen Richtung durchströmen.

Der Strömungsquerschnitt des Ringkanals 13 hat etwa die gleiche Größe wie der Strömungskanal 21 des Lüfters. Vorzugsweise wird er etwas größer gemacht, wie es auch im gezeigten Ausführungsbeispiel erkennbar ist. Um einen stufenförmigen Übergang am Eingang des Lüfters zu vermeiden, ist die Nabe des Lüfterrades 22 an der Eingangsseite verjüngt ausgebildet. Natürlich kann diese Anpassung der Querschnitte am Lüftereingang auch durch eine stufenfreie Verengung des Ringkanals 13 an seinem Anschlußende vorgenommen werden bzw. auch im Bereich des äußeren Durchmessers des Ringkanals 13 des Schalldämpfers und/oder des Strömungskanals 21.

Die Nabe des Lüfterrades ist so ausgebildet, daß der Schalldämpfer 1 mit seiner ebenen Anschlußseite sehr dicht an die den Strömungskanal 21 begrenzenden Flächen der Lüfterradnabe herangerückt werden kann. Aus diesem Grunde ist die Lüfterradnabe an der Ansaugseite mit einer ebenen Begrenzungsfläche ausgebildet. Zwischen Schalldämpfer und Lüfterradnabe ist lediglich ein Toleranzspalt zur Vermeidung eines Anschlagens der rotierenden Lüfterradnabe gegen den Schalldämpfer erforderlich.

Die Anzahl der Stege 16 und/oder die Winkelabstände zwischen den Stegen (Teilungswinkel) sind vorzugsweise verschieden von der Anzahl und den entsprechenden Teilungswinkeln der Schaufeln des Lüfterrades.

Durch die Bauweise des Schalldämpfers gemäß der Erfindung und seinen unmittelbaren Anschluß an einen ringförmigen Strömungskanal wird eine erhebliche Herabsetzung des nach außen dringenden, vom Lüfter erzeugten Schalls erzielt. Hierzu tragen einerseits die günstigen Strömungs­ verhältnisse im Schalldämpfer und in der Übergangszone zum Strömungskanal bei, die einen nur geringen Druckabfall verursachen, was eine Verkleinerung der erforderlichen Lüfterleistung und damit zugleich des erzeugten Schalls zur Folge hat.

Andererseits wird durch den Schalldämpfer gemäß der Erfindung eine hervorragende Schalldämpfung erzielt. Da bei gleichbleibendem Querschnitt und nach außen zunehmendem mittleren Durchmesser des Ringkanals 13 die radiale Breite des Ringkanals 13 viele verschiedene Werte durchläuft und zur freien Seite 4 des Schalldämpfers relativ klein wird, erhält man eine sehr breitbandige Dämpfung des Schalls. Insbesondere die hohen Frequenzen werden wegen der geringen radialen Breite des Ringkanals im Bereich der freien Seite 4 sehr stark gedämpft, ohne daß diese geringe Breite des Spaltes mit einer Vergrößerung des Strömungswiderstandes verbunden ist. Auch die Umlenkung der Schallwelle an der Übergangsstelle zwischen den beiden Abschnitten 13 a und 13 b des Ringkanals 13 trägt zur Schalldämpfung bei.

Claims (10)

1. Schalldämpfer mit einem Ringkanal zum ansaugseitigen An­ schluß an einen Lüfter, welcher Ringkanal (13) zumindest teilweise einen in Längsrichtung des Schalldämpfers verän­ derlichen mittleren Umfang hat, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Schalldämpfer nur ein einziger Ringkanal (13) in einem im übrigen mit schall­ schluckendem Material (12) gefüllten Gehäuse (11) vorhanden ist, daß der mittlere Umfang des Ringkanals (13), in dem Ab­ schnitt (13 a), in welchem sich dieser mittlere Umfang verän­ dert, sich in Richtung vom Eintrittsende (4) des Strömungs­ mediums in den Schalldämpfer (1) zum Lüfter (2) hin fortwäh­ rend verkleinert, daß der Ringkanal (13) unmittelbar an den kreisringförmigen Strömungskanal (21) des Lüfters (2) an­ schließbar ist, und daß die Querschnittsfläche des Ringka­ nals (13) an allen Stellen der Längskoordinate (x) des Schalldämpfers (1) in Strömungsrichtung im wesentlichen die gleiche Größe hat.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringkanal (13) aus zwei Ab­ schnitten (13 a, 13 b) besteht, von denen der erste Abschnitt (13 a) einen veränderlichen mittleren Umfang hat, während der zweite Abschnitt (13 b) einen im wesentlichen konstanten mittleren Umfang hat, und daß der zweite Abschnitt (13 b) an der Anschlußseite (5) zum Lüfter liegt.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (13 a), in welchem sich der mittlere Umfang des Ringkanals (13) in Richtung Lüfter (2) laufend ver­ kleinert, sich praktisch über die ganze Länge des Schall­ dämpfers (1) erstreckt.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Abschnittes (13 b) mindestens das Einfache, vorzugsweise das Ein- bis Zweifache, der radialen Breite des Ringkanals (13) in diesem Abschnitt beträgt.

5. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (13) an allen Stellen der Längskoordinate (x) des Schalldämpfers einen kreisringförmigen Querschnitt hat.

6. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Ringkanals (13) mit dünnen perforiertem Material ausge­ kleidet sind.

7. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er unmit­ telbar an den kreisringförmigen Strömungskanal (21) des Lüf­ ters (2) angeschlossen ist und mit diesem eine geräuscharme Lüftereinheit bildet.

8. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ gang vom Ringkanal (13) zu dem Strömungskanal (21) des Lüf­ ters (2) stufenlos ausgebildet ist.

9. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Be­ festigung notwendigen Stege (16) im Ringkanal (13) sich hin­ sichtlich ihrer Anzahl und oder ihrer Winkelverteilung über den Umfang von der Anzahl und/oder der Winkelverteilung der Lüfterschaufeln (23) des Lüfters (2) unterscheiden.

10. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schall­ dämpfer (1) mit einer ebenen, am Lüfter (2) anliegenden Fläche ausgebildet ist und daß die Nabe des Lüfterrades (22) eingangsseitig mit einer ebenen Begrenzungsfläche ausgebil­ det ist.