DE3814747C2

DE3814747C2 - Dämpfungsvorrichtung für Wasserrohre

Info

Publication number: DE3814747C2
Application number: DE3814747A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dr Knapp
Original assignee: Masco Corp
Current assignee: Masco Corp
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1988-04-30
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2008-05-01
Also published as: FR2614674A1; ES2006644A6; IT1208423B; DK172279B1; DE3814747A1; DK235288D0; FR2614674B1; IT8767373A0; DK235288A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungsvorrichtung zum Einsetzen in ein Wasserrohr oder -kanal, insbesondere zur Verwendung in einem Anschlußstück zu einem Wasserhahn, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Dämpfungsschläuche derartiger Dämpfungsvorrichtungen bestehen aus einem elastomeren Material und sind so geformt, daß sie in ein Wasserrohr, einen -kanal oder ein Gehäuse eingesetzt werden können, beispielsweise in einem Anschluß für eine Armatur, um die raschen Druckschwankungen aufzunehmen und den Geräuschpegel der Einrichtung zu verringern. Zu diesem Zweck schließen die Dämpfungsvorrichtungen eine bestimmte Luftmenge in einer Kammer ein, welche von dem flexiblen, vom Wasser durchflossenen Dämpfungsschlauch begrenzt wird. Diese Luft wirkt als hervorragend elastisches Puffer, welches die raschen Druckschwankungen aufnimmt und ihre Übertragung durch Kompression und Ausdehnung verhindert. Die Wirksamkeit eines solchen Dämpfungsschlauches hängt in erster Linie von der eingeschlossenen Luftmenge, d. h. vom Volumen der Luftkammer, ab. Bei bekannten Ausführungsformen bilden die verformbaren Wände dieser Dämpfungsschläuche bei Nichtvorliegen eines Wasserdrucks über den größten Teil ihrer Ausdehnung einen Hohlzylinder.

Soll der Dämpfungsschlauch unmittelbar in ein zu diesem Zweck nicht im Durchmesser erweitertes Wasserrohr eingesetzt werden, muß der Innendurchmesser des Hohlzylinders groß genug sein, um einen ausreichend bemessenen Durchgangsweg zu ermöglichen, und sein Außendurchmesser ist nur wenig geringer als der Innendurchmesser des Rohrs, in das der Dämpfungsschlauch eingesetzt ist. Die Luftkammer besteht daher aus einem relativ engen ringförmigen Raum, welcher zwischen der flexiblen Wand des Dämpfungsschlauchs und der Rohrwand liegt.

Sobald das System einen Druck von 300 bis 400 kPa erreicht hat, wird die die flexible Wand des Dämpfungsschlauchs umgebende Luft stark komprimiert, woraus zwei Nachteile entstehen. Zum einen wird das Volumen der Luftkammer stark verkleinert, zum anderen nimmt die anfänglich zylinderförmige Wand eine merklich konkave Form an, die zu Wirbeln und Hohlräumen führen kann, wodurch sich der Widerstand gegen den Wasserdurchfluß erhöht und Lärm verursacht wird.

Bei einem bekannten Geräuschdämpfer (DE 27 23 097 A1) der eingangs bezeichneten Gattung ist der Dämpfungsschlauch als geschlossener Hohlring ausgebildet, der direkt als Einschiebteil in den Zuleitungskanal einer Armatur einbringbar ist. Sein durchströmter innerer Mantel und sein zur Anlage an der Innenwandung des Strömungskanals bestimmter äußerer Mantel sind zylindrisch ausgebildet und schließen zwischen sich einen z. B. mit Luft gefüllten Hohlraum ein. Dieser besitzt aber nur eine geringe Querschnittsfläche und damit ein kleines Luftkammervolumen. Im Betrieb wird der innere Mantel im Längsschnitt gesehen eine konkave Form annehmen. Dieser bekannte Geräuschdämpfer besitzt daher die vorstehend aufgeführten Nachteile.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsvorrichtung bereitzustellen, die unmittelbar in ein Wasserrohr oder -kanal einsetzbar ist und dennoch eine große Dämpfungsvorrichtung besitzt und nur eine geringe Störung der Wasserströmung hervorruft.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben und nachstehend ebenfalls erläutert.

Entsprechend der Erfindung ist vorgesehen, daß die Luftkammer durch zwei abdichtend am Rohr anliegende äußere Flansche und den zwischen den Flanschen sich erstreckenden flexiblen Wandabschnitt oder durch eine die äußeren Flansche verbindende, starre, rohrförmige, äußere Wand und den zwischen den Flanschen sich erstreckenden flexiblen Wandabschnitt gebildet ist, und daß der flexible Wandabschnitt bei Nichtvorliegen eines Wasserdrucks eine im Hinblick auf seine Mittelachse stark konvexe Form aufweist, und zwar derart, daß der flexible Wandabschnitt bei normal zu erwartendem Betriebsdruck annähernd eine zylindrische Form annimmt.

Aufgrund seiner charakteristischen konvexen Form verursacht der flexible Wandabschnitt bei Nichtvorliegen eines Wasserdrucks eine scheinbar zu starke Drosselung des Flüssigkeitsdurchgangs. Steht das System jedoch unter dem normal zu erwartenden Betriebsdruck, verursacht der Wasserdruck eine Kompression der Luft in der Luftkammer infolge der Verformungsbewegung des flexiblen Wandabschnitts des Dämpfungsschlauchs. Der flexible Wandabschnitt biegt sich durch, bis er bei normal zu erwartendem Betriebsdruck annähernd eine zylindrische Form angenommen hat, wodurch die Drosselung beendet ist. Auf diese Weise erhält der flexible Wandabschnitt des Dämpfungsschlauchs eine Form, welche eine verringerte Störung der Wasserströmung bewirkt. Gleichzeitig nimmt die von dem flexiblen Wandabschnitt begrenzte Luftkammer unter Betriebsbedingungen ein Volumen an, das etwa dem Ruhevolumen der Luftkammer eines bisher bekannten Dämpfungsschlauchs gleicher Abmessungen entspricht und daher eine viel größere Wirksamkeit als Schalldämpfer bietet.

Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Dämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entlang der Linie I-I in Fig. 2 ist,

Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 ist,

Fig. 3 bis 5 Längsschnittansichten ähnlich der in Fig. 1 sind, die eine zweite, dritte und vierte Ausführungsform der Erfindung zeigen,

Fig. 6 ein Längsschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 7 einer fünften Ausführungsform mit äußeren Stabilisierungsrippen ist,

Fig. 7 eine Querschnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 6 ist,

Fig. 8 ein Längsschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 9 einer sechsten Ausführungsform mit inneren Stabilisierungsrippen ist,

Fig. 9 eine Querschnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8 ist und

Fig. 10 eine Querschnittansicht ähnlich der in Fig. 9 ist, die eine siebte Ausführungsform mit inneren Stabilisierungsrippen zeigt.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet der Buchstabe T ein durch die strichpunktierten Linien dargestelltes Rohr, in den die Dämpfungsvorrichtung eingesetzt ist. Dabei kann es sich um einen beliebigen Rohrtyp in einer Wasserleitung handeln. Eine vorgesehene Verwendung ist jedoch zusammen mit einem exzentrischen Anschlußstück, welches einen Wasserhahn, z. B. eine Mischbatterie für eine Badewanne, an die Zufuhrleitung anschließt.

Die Dämpfungsvorrichtung 3 ist durch die voll ausgezogenen Linien unter den Bedingungen dargestellt, unter denen sie installiert wird, d. h. wenn sie nicht unter Wasserdruck steht. Die Vorrichtung 3 besteht aus elastischem Gummi oder einem anderen geeigneten elastischen Material und enthält Dichtungsflansche 1, die so bemessen sind, daß sie in das Rohr T eingesetzt werden können und dort abdichtend anliegen. Ein flexibler Wandabschnitt 2 erstreckt sich zwischen den beiden Flanschen 1 und weist im Hinblick auf seine Mittelachse eine konvexe Form auf. In der hier beschriebenen Ausführungsform entspricht der Längsschnitt des flexiblen Wandabschnitts 2 annähernd einem Kreisbogen. Der Wandabschnitt 2 begrenzt im Querschnitt der Dämpfungsvorrichtung 3 einen engen Durchgang, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Durchmesser dieses Durchgangs ist offensichtlich unzureichend, um den Durchfluß des erwarteten Wasserstroms zu gestatten. Tatsächlich beträgt der Bereich des verringerten Querschnitts des Wandabschnitts 2 in der hier dargestellten Ausführungsform nicht einmal den zwanzigsten Teil des Querschnitts des Rohres T.

Die Dämpfungsvorrichtung 3 wird in das Rohr T eingesetzt, wenn es leer ist, weshalb sich die Kammer oder Tasche C, welche zwischen der Wand des Rohrs T, den an sie anliegenden Flanschen 1 und dem flexiblen Wandabschnitt 2 gebildet ist, mit Luft gefüllt wird, die unter atmosphärischem Druck steht. Sie soll als Luftkammer wirken, um die Wirkung einer Dämpfungsvorrichtung zu erzielen.

Es wird deutlich, daß das Volumen der Luftkammer C viel größer ist als das bei einem Schlauch des herkömmlichen Typs, der in Ruheposition im wesentlichen zylindrische flexible Wände besitzt sowie einen Außendurchmesser, der nur etwas kleiner ist als der des Rohres T.

Wenn dem Rohr T ein Wasserdruck, der normalerweise zwischen 300 und 400 kPa liegt, zugeführt wird und die Luft in der Kammer C entsprechend komprimiert wird, verringert sich das Volumen der Kammer C, und der flexible Wandabschnitt dehnt sich aus und nimmt die durch die strichpunktierte Linie 2′ dargestellte Form an (Fig. 1, 2).

Dementsprechend vergrößert sich auch der Durchmesser des verringerten Querschnitts des flexiblen Wandabschnitts 2 und wird ausreichend groß, um den Durchfluß der erwarteten Flüssigkeitsmenge zu ermöglichen. Der flexible Wandabschnitt nimmt jedoch keine konkave Form an, weshalb die Strömung nicht durch Wirbel oder Hohlräume beeinträchtigt wird. Auf der anderen Seite nähert sich das Volumen der Luftkammer C, das sich infolge der Druckbeaufschlagung verringert hat, dem Volumen von bereits bekannten Dämpfungsschlauch-Luftkammern in Ruheposition, d. h. bei Unwirksamkeitsbedingungen und ist daher wesentlich größer als das Luftkammervolumen der bekannten Schläuche bei gleichem Druck, was unter Betriebsdruck zu gesteigerter Wirksamkeit führt. Die Wirksamkeit der Dämpfungsvorrichtung wird erheblich vergrößert.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform wird die Luftkammer C durch die Flansche 1 geschlossen, welche der Innenfläche der Wand des Rohrs T anliegen. Will man sich für eine wirksame Funktion der Dämpfungsvorrichtung nicht auf diese Abdichtung verlassen, so kann eine zweite, in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform verwendet werden, in der die Flansche 11 außer mit dem flexiblen Wandabschnitt 12 auch mit den Enden einer starren, rohrförmigen äußeren Wand 13 verbunden sind, welche aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten, nichtporösen Material bestehen kann und die Luftkammer C verschließt, ohne daß äußere Kräfte erforderlich sind. In diesem Fall kann die Dämpfungsvorrichtungsbaugruppe 11-13 in das Rohr T eingesetzt werden.

Analog dazu sind in einer dritten, in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform an den flexiblen Wandabschnitt 22 angeschlossenen Flansche 21 innerhalb der Innenfläche einer elastomeren rohrförmigen Wand 23, welche die Luftkammer C verschließt, abgedichtet, z. B. vulkanisiert. Die Luftkammer C kann in diesem Fall auch in mehrere Abschnitte unterteilt sein. So kann z. B. der flexible Wandabschnitt 22 hinsichtlich der Mitte der Wand 23 linsenförmige Ausformungen ähnlich denen, die bei bestimmten Verpackungsmaterialien verwendet werden, bilden. Bei der zweiten und dritten Ausführungsform, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, sowie bei der soeben beschriebenen Ausführungsform, bei welcher die Luftkammer C aus linsenförmigen Ausformungen besteht, kann die in der Kammer eingeschlossene Luft auch durch ein anderes Gas ersetzt werden. Weiterhin kann die Kammer C auch unter Druck gesetzt werden, bevor ein solcher im Rohr T aufgebaut ist, indem entweder die Kammer in einer unter Druck stehenden Umgebung geschlossen wird oder eine Substanz in die Kammer C eingeleitet wird, welche nach und nach ein Gas freisetzt.

In Fig. 5 entspricht der flexible Wandabschnitt 32, welcher die Flansche 31 miteinander verbindet, nicht einem Kreisbogen, sondern gleicht eher einer hydrodynamischen Düse. Dabei kann unter Betriebsbedingungen eine noch geringere Störung des durch die Dämpfungsvorrichtung fließenden Wasserstroms erzielt werden. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der begrenzte Bereich nicht mehr in der Mitte, weshalb er sich weniger als in den ersten drei Ausführungsformen ausdehnt, weshalb der verringerte Querschnitt größer ist als bei den vorangegangenen Fällen, wenn er auch an sich für den Durchfluß der erwarteten Flüssigkeitsmenge zu klein ist. So beträgt z. B. die Fläche des verringerten Querschnitts etwa 1/9 des Querschnitts des Rohres T.

Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, ist der flexible Wandabschnitt 42, welcher die äußeren Flansche 41 miteinander verbindet, mit Rippen 43 versehen, die sich in Längsrichtung und radial nach außen erstrecken. Die Funktion dieser Rippen besteht hauptsächlich darin, einen gewissen Längswiderstand gegen die Durchbiegung des flexiblen Wandabschnitts 42 nach außen vorzusehen, um eine Verformung und Beanspruchung des Wandabschnitts durch die Wasserströmung auszuschließen. Weiterhin verleihen die Rippen 43 dem flexiblen Wandabschnitt 42 eine gewisse Stützung, die es ihm ermöglicht, nur eine minimale Dicke zu besitzen, um seine örtliche Verformbarkeit voll auszunutzen und so die Wirksamkeit der Dämpfungsvorrichtung zu erhöhen.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Alternative, bei der der flexible Wandabschnitt 52, welcher die äußeren Flansche 51 miteinander verbindet, Rippen 53 enthält, die sich in Längsrichtung und radial nach innen erstrecken und so elastische Verbindungen zwischen genau gegenüberliegenden Bereichen des flexiblen Wandabschnitts 52 bilden. Auch in diesem Fall verhindern die Rippen 53 jeden Wasserströmungswiderstand auf den flexiblen Wandabschnitt, abgesehen von der elastischen Einwirkung der Rippen 53, welche sich versteifen und verlängern, wenn der flexible Wandabschnitt sich unter der Einwirkung des Wasserdrucks nach außen hin verlagert, wodurch der Dämpfungseffekt der Luftkammer verstärkt wird. Da die Elastizität von Luft linear ist, die von Elastomeren jedoch nicht, vereinigt die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Dämpfungsvorrichtung zweckmäßig die Auswirkungen dieser beiden Eigenschaften und ermöglicht es, sehr günstige Wirkungen eines modifizierten Dämpfers zu verwirklichen.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, kann der flexible Wandabschnitt 62, welcher die äußeren Flansche 61 miteinander verbindet, auch Rippen 63 besitzen, die nach innen weisen, wo ein röhrenförmiges Element 64 die radialen inneren Enden der Rippen 63 verbindet. Diese Ausführungsform ist im Hinblick auf das zuvor Gesagte besonders vorteilhaft, wenn eine Herabsetzung der Zugwirkung der radialen Rippen gewünscht wird.

Selbstverständlich können die verschiedenen Ausführungsformen der Dämpfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die hier getrennt beschrieben wurden, miteinander kombiniert werden. So kann z. B. eine Dämpfungsvorrichtung mit der Form einer hydraulischen Düse, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, mit rohrförmigen vulkanisierten Außenwänden wie in Fig. 4 versehen werden und/oder mit äußeren Rippen gemäß der Fig. 6 und 7 oder sogar mit inneren Rippen gemäß der Fig. 8, 9 oder 10. Die in den Fig. 8 und 10 dargestellten inneren Rippen 53 oder 63 können gleichzeitig mit äußeren Rippen 43 entsprechend den Fig. 6 und 7 verwendet werden, oder auch mit äußeren Rippen, die sich radial und quer erstrecken, oder auch mit äußeren Rippen, die sich in Längs- und Querrichtung überschneiden und so eine wabenartige Struktur bilden.

Es liegt ebenfalls auf der Hand, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch andere Ausführungsformen möglich sind. Der flexible Wandabschnitt und die äußeren Flansche können verschiedene Formen erhalten. So kann z. B. der hier mit kreisförmigem Querschnitt abgebildete flexible Wandabschnitt auch einen viereckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Auch die Verstärkungs- und Versteifungselemente, mit denen die Dämpfungsvorrichtung in der beschriebenen Weise ausgestattet werden kann, können verschiedene Formen erhalten.

Claims

1. Dämpfungsvorrichtung zum Einsetzen in ein Wasserrohr oder -kanal, bestehend aus einem vom Wasser durchflossenen Dämpfungsschlauch, deren innerer flexibler Wandabschnitt die Begrenzung einer dicht geschlossenen Luftkammer bildet, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Luftkammer durch zwei abdichtend am Rohr anliegende äußere Flansche (1, 31, 41, 51, 61) und den zwischen den Flanschen (1, 31, 41, 51, 61) sich erstreckenden flexiblen Wandabschnitt (2, 42, 52, 62) oder durch eine die äußeren Flansche (11, 21) verbindende, starre, rohrförmige, äußere Wand (13, 23) und den zwischen den Flanschen (11, 21) sich erstreckenden flexiblen Wandabschnitt (12, 22) gebildet ist und
- daß der flexible Wandabschnitt (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62) bei Nichtvorliegen eines Wasserdrucks eine im Hinblick auf seine Mittelachse stark konvexe Form aufweist, und zwar derart, daß der flexible Wandabschnitt (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62) bei normal zu erwartendem Betriebdsdruck annähernd eine zylindrische Form annimmt.

2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandabschnitt (2, 12, 22, 42, 52, 62) im Längsschnitt eine konvexe Form aufweist, die einem Kreisbogen ähnlich ist.

3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandabschnitt (32) das Längsschnittprofil einer hydrodynamischen Düse besitzt.

4. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandabschnitt (42) mit längsgerichteten Rippen (43) ausgestattet ist, die im wesentlichen radial und nach außen gerichtet sind.

5. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandabschnitt (52, 62) mit längsgerichteten Rippen (53, 63) versehen ist, die im wesentlichen radial und nach innen gerichtet sind.

6. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (53, 63) diametral gegenüberliegende Bereiche des flexiblen Wandabschnitts (52, 62) miteinander verbinden.

7. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (63) einen Teil eines inneren röhrenförmigen Elements (64) bilden.

8. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandabschnitt im wesentlichen radial nach außen weisende Rippen aufweist, die längs- und/oder quergerichtet sind.

9. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den flexiblen Wandabschnitt (12, 22) und die rohrförmige Wand (13, 23) begrenzte Kammer (C) mit einem Gas gefüllt ist, das unter einem Druck steht, der größer als der atmosphärische Druck ist.

10. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Flansch (21) abdichtend mit der äußeren rohrförmigen Wand (23), die aus einem abdichtenden Elastomer gebildet ist, verbunden ist.

11. Dämpfungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Wandabschnitt (22) und die äußere rohrförmige Wand (23) eine linsenförmige Struktur bilden.