DE3934756A1 - Vorrichtung zur daempfung der von einem axialventilator in eine druckleitung abgestrahlten geraeusche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der von einem Axialventi­ lator in eine Druckleitung abgestrahlten Geräusche, wobei der unmittelbar an den Axialventilator anschließende Diffusor mit einer Schalldämmung versehen ist.

Derartige Vorrichtungen zur Geräuschminderung werden benötigt, um stromabwärts von einem Axialventilator die Geräuschabstrahlung des druckseitigen Strömungs­ kanals oder anderer Bauteile und insbesondere die Schallabstrahlung von Kamin­ mündungen zu reduzieren. Die Verwendung von Axialventilatoren zur Bewetterung von Gruben ist ein Anwendungsfall, bei welchem sehr hohe Schalleistungen am freien Ausgang der Diffusormündung der Axialventilatoren auftreten. Daher ist es bei derartigen Grubenventilatoranlagen bekannt, dem Ventilator Schalldämpfer nach­ zuschalten (VDI-Bericht 594, S. 703-718 "Schallschutz bei Grubenventilatoranlagen" von Dipl.-Ing. P. Reiser). Um die im Schalldämpfer entstehenden Druckverluste zu überwinden und die gewünschte Pegelsenkung zu erhalten, ist eine verhältnismäßig große Baulänge bekannt, wobei dem Ventilator-Diffusor ein weiterer Diffusor und ein Schalldämpfer nachgeschaltet ist. Abgesehen von einer schallabsorbierenden Diffusorausmauerung ist auch eine schalldämpfende Auskleidung des Ventilator- Diffusors vorgesehen, die in der Praxis aus einer Mineralfaserhinterfüllung hinter der aus Lochblechen bestehenden Mantelfläche des Diffusorkerns und Diffusor­ mantels besteht. Dabei ist der gesamte Hohlraum hinter den Lochblechen mit dem schallabsorbierenden Material ausgefüllt.

Durch die DE-OS 35 09 033 ist ein Schalldämpfer bekannt, bei dem hinter einem durch ein Lochblech begrenzten Strömungskanal eine Vielzahl von durch Loch­ bleche miteinander in Verbindung stehenden Kammern angeordnet sind, wobei die Rückseite der Lochbleche mit schalldämmendem Material belegt ist. In axialer Richtung werden die einzelnen Kammern durch Vollbleche unterteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialventilator mit einem Schall­ dämpfer zu schaffen, wobei die Schalldämmung lediglich im Axialventilator-Diffu­ sor erfolgen soll, um die Baulänge auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei soll eine möglichst hohe Einfügungsdämpfung erreicht und der im Schalldämpfer ent­ stehende Druckverlust auf ein Minimum reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß hinter der Mantelfläche des Diffusorkerns und/oder des Diffusormantels in Strömungsrichtung nebeneinander sowie quer zur Strömungsrichtung hintereinander schallabsorbierende Kammern an­ geordnet sind, daß die in Strömungsrichtung nebeneinander liegenden Kammern durch vollwandige Schottbleche voneinander getrennt sind, daß die mehrfach hin­ tereinander gestaffelten Kammern in radialer Richtung über Lochwände miteinan­ der in Verbindung stehen und daß die Lochwände auf der dem Strömungskanal ab­ gewandten Seite mit schallabsorbierendem Material belegt sind.

Bei dem zur Schallabsorption verwendeten Material kann sowohl Glasgewebe als auch Drahtgestrick sowie poröses Sintermaterial Verwendung finden.

Durch die Maßnahmen der Erfindung ergibt sich eine sehr starke Pegelabsenkung bei sehr geringer Baulänge, da der Schalldämpfer unmittelbar hinter der Schall­ quelle angeordnet ist. Gegenüber den bekannten Maßnahmen zum Schallschutz bei Grubenventilatoranlagen ergibt sich ein erheblicher Gewinn an Baulänge, da der Schalldämpfer voll in dem Ventilatordiffusor angebracht ist.

Zur optimalen Anpassung an das jeweilige Schallspektrum des Axialventilators und damit zur optimalen frequenzabhängigen Pegelabsenkung sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Kammern in Strömungsrichtung und/oder quer zur Strö­ mungsrichtung unterschiedlich große Volumenabmessungen haben. Desgleichen ist vor­ gesehen, daß zur Volumenänderung der Kammern verschiedene Kammerbreiten Ver­ wendung finden. Bei einer günstigen Verteilung des Schallspektrums ist jedoch auch vorgesehen, daß die Kammern in Strömungsrichtung und/oder quer zur Strö­ mungsrichtung gleich große Volumenabmessungen haben.

Als besonders vorteilhaft für eine breitbandige und frequenzabhängige Pegelabsen­ kung ist insbesondere die Unterteilung der Kammern in radialer Richtung und die Verwendung unterschiedlicher Kammertiefen.

Durch den deutlich kleineren Druckverlust bei einem Schalldämpfer gemäß der Erfindung kann nicht nur die Baulänge insgesamt verringert werden, vielmehr ist es auch möglich, mit Axialverdichtern kleinerer Leistung im Vergleich zu her­ kömmlichen Anordnungen auszukommen.

Schließlich ist für eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vorge­ sehen, daß im Diffusor mindestens 10 und maximal 40 Kammern jeweils quer zur Strömungsrichtung hintereinander gestaffelt sind.

Die Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen ergibt sich auch aus der nach­ folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den An­ sprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Schalldämpfers gemäß der Erfindung in einem Axialventilator-Diffusor;

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausgestaltung des Axialventilator-Diffusors als Schalldämpfer mit unterschiedlicher Kammertiefe im Diffusorkern;

Fig. 4 eine Ausgestaltung des Axialventilator-Diffusors mit einer gestaffel­ ten Kammertiefe im Kern;

Fig. 5 den Verlauf der Einfügungsdämpfung bei einem Schalldämpfer gemäß der Erfindung;

Fig. 6 den Verlauf des Terz-Schalleistungspegels bei einem Axialventilator- Diffusor mit schalldämpfenden Maßnahmen gemäß der Erfindung in Gegenüberstellung zu einer Ausführung ohne schalldämpfende Maß­ nahmen.

Der in Fig. 1 dargestellte und als Schalldämpfer ausgebildete Diffusor eines Axial­ ventilators hat die gleichen Einbaumaße wie der ursprünglich zum Lieferumfang des Axialventilators gehörige Diffusor ohne schalldämmende Maßnahmen. Das nicht dargestellte Ventilator-Laufrad befindet sich unmittelbar stromauf vom Diffusor 10, wodurch sich ein den Pfeilen 11 entsprechender Strömungsverlauf ergibt. Der ursprüngliche zylindrische Diffusorkern aus Vollblech ist durch einen Lochblech­ zylinder 15 mit gleichen Abmessungen ersetzt. Innerhalb dieses Lochblechzylin­ ders 15 befindet sich ein Vollblechzylinder 16 mit einem kleineren Durchmesser. Der zwischen dem Lochblechzylinder und dem Vollblechzylinder entstehende Hohl­ raum ist in axialer Richtung durch scheibenförmige Schottbleche 17 in einzelne Kammern 18 unterteilt. Jede dieser Kammern wird in radialer Richtung durch mehrere Lochblechzylinder 19 und 20 in Teilkammern unterteilt. Die Lochblech­ zylinder 19 und 20 sind auf der dem Strömungskanal abgewandten Seite mit schallabsorbierendem Material 21 in Form von Glasgewebe oder Drahtgestrick der­ art belegt, daß ein wesentlicher Teil des Kammervolumens frei von dämmendem Material ist. Anstelle des Glasgewebes oder Drahtgestrickes kann auch ein poröses Sintermaterial auf den Lochblechzylindern 19 und 20 angebracht sein.

Der Diffusormantel des Axialventilator-Diffusors 10, der in herkömmlicher Weise aus Vollblech besteht, ist durch einen Lochblechmantel 22 mit gleichen Abmessun­ gen ersetzt. Dieser Lochblechmantel 22 wird außerhalb von einem durchmesser­ größeren Vollblechmantel 23 derart umgeben, daß ein ringförmiger Hohlraum ent­ steht, der ebenfalls in axialer Richtung durch Schottbleche 24 unterteilt ist. Da­ durch entstehen in axialer Richtung nebeneinander liegende Kammern 25, die durch Lochblechzylinder in mehrere Teilkammern wie die Kammern 18 des Diffusor­ kerns unterteilt sind. Hinter diesen Lochblechzylindern sind ebenfalls schalldämmen­ de Materialien 27 entsprechend dem schalldämmenden Material 21 im Diffusor­ kern angeordnet. Dabei finden vorzugsweise dieselben Materialien wie im Diffusor­ kern Verwendung.

Wie aus Fig. 1 entnehmbar ist, verlaufen die Lochblechzylinder in den einzelnen Kammern derart, daß die Teilkammern unterschiedliche Volumengrößen in jeweils der zugeordneten axialen Ebene haben. Ferner verlaufen die Schottbleche des Diffu­ sorkerns in axialen Ebenen, welche gegenüber den axialen Ebenen der Schott­ bleche 24 des Diffusormantels versetzt sind.

Bei der Ausführungsform des Axialventilator-Diffusors 20 gemäß Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellte Ausführungsform un­ terscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 lediglich durch den Verlauf der Lochbleche zur Unterteilung der Kammern im Diffusormantel, welche nicht längs einer Zylinderebene, sondern längs einer Kegelmantelfläche verlaufen, die denselben Öffnungswinkel wie der Diffusormantel haben.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Axialventilator-Diffusors ist anstelle des Vollblechzylinders 16 gemäß Fig. 1 ein kegelstumpfförmiger Voll­ blechmantel 36 im Innern des Diffusorkerns angebracht. Dadurch entstehen über die axiale Erstreckung des Diffusorkerns Kammern mit in Strömungsrichtung zu­ nehmenden Kammervolumen.

Entsprechend kann auch der hinter dem Diffusormantel befindliche Hohlraum durch einen kegelstumpfförmigen Vollblechmantel 33 derart gestaltet sein, daß über die axiale Erstreckung unterschiedliche Kammervolumina entstehen, in dem beispiels­ weise wie in der Zeichnung dargestellt, der Öffnungswinkel des Vollblechmantels 33 kleiner als der Öffnungswinkel des Lochblechmantels 22 ist. Im übrigen ist der Aufbau des schalldämmenden Diffusors wie in Fig. 1 ausgeführt, wie sich auch aus den für gleiche Teile benutzten Bezugszeichen ergibt.

Die Ausführungsform des Axialventilator-Diffusors gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dadurch, daß der Vollblechzylinder 16 gemäß Fig. 1 durch einen gestuften Vollblechmantel 46 im Innern des Diffu­ sorkerns ersetzt ist. Auch dadurch ergeben sich in axialer Erstreckung Kammern unterschiedlicher Volumina, was sich für eine frequenzabhängige Pegelsenkung vorteilhaft auswirkt.

Obwohl die Axialventilator-Diffusoren gemäß den Fig. 1 bis 4 jeweils über die gesamte axiale Länge in gleichem Abstand verteilte Schottbleche 17 zeigen, ist auch vorgesehen, daß die Schottbleche auch unterschiedliche Abstände voneinander haben können, so daß unterschiedlich breite Kammern entstehen, wobei die Anzahl und die Anordnung der Unterteilungen in radialer Richtung sich sowohl kontinuier­ lich als auch diskontinuierlich ändern können. Dadurch ist eine optimale Anpassung an das Schallspektrum des Ventilators möglich.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß je nach der Größe des schalldämmenden Diffusors und der zu absorbierenden Schalleistung bei der Unterteilung der Kammern im Diffusormantel und im Diffusorkern in einer axialen Ebene etwa mindestens 10 bis etwa maximal 40 Teilkammern mehrfach hintereinander geschaltet vorgesehen sein können, damit der gewünschte Dämpfungseffekt bei unveränderter Baulänge er­ halten werden kann.

Wenn es die erforderliche Pegelabsenkung zuläßt, können auch Axialventilator-Diffu­ soren Verwendung finden, bei denen lediglich der Diffusorkern oder der Diffusor­ mantel als Schalldämpfer ausgebildet ist.

In Fig. 5 ist die Einfügungsdämpfung für einen Diffusor gemäß der Erfindung dar­ gestellt, wobei die Kurve A die Einfügungsdämpfung für eine Ausführungsform beschreibt, bei der nur der Diffusorkern als Schalldämpfer ausgebildet ist. Der Kurvenverlauf gemäß B ergibt eine Einfügungsdämpfung für einen Diffusor gemäß der Erfindung, bei dem sowohl der Diffusorkern als auch der Diffusormantel als Schalldämpfer ausgebildet ist. Das angegebene Beispiel für die Einfügungsdämpfung wurde für einen Axialventilator erstellt, dessen druckseitiges Terz-Schalleistungs­ spektrum aus Fig. 6 hervorgeht.

Durch die Maßnahmen der Erfindung ist es möglich, die einzelnen Komponenten für den Schallschutz so auszuwählen und optimal aufeinander abzustimmen, daß gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik wesentlich geringere Investi­ tionskosten entstehen und zwar insbesondere durch die Möglichkeit der extremen Verkürzung der Baulänge gegenüber bisher bekannten Ausführungsformen zur Schall­ dämmung bei vergleichbar großen Schallpegelleistungen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Dämpfung der von einem Axialventilator in eine Druck­ leitung abgestrahlten Geräusche, wobei der unmittelbar an den Axialven­ tilator anschließende Diffusor mit einer Schalldämmung versehen ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß hinter der Mantelfläche des Diffusorkerns und/oder des Diffusor­ mantels in Strömungsrichtung nebeneinander sowie quer zur Strömungs­ richtung hintereinander schallabsorbierende Kammern (18, 25) angeord­ net sind,
• - daß die in Strömungsrichtung nebeneinanderliegenden Kammern (18, 25) durch vollwandige Schottbleche (17, 24) voneinander getrennt sind,
• - daß die mehrfach hintereinander gestaffelten Kammern (18, 25) in radialer Richtung über Lochwände (19, 20, 26) miteinander in Verbin­ dung stehen,
• - und daß die Lochwände (19, 20, 26) auf der dem Strömungskanal abge­ wandten Seite mit schallabsorbierendem Material (21, 27) belegt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als schallabsorbierendes Material Glasgewebe oder Drahtgestrick Verwendung findet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als schallabsorbierendes Material poröses Sintermetall Verwendung findet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Kammern (18, 25) in Strömungsrichtung und/oder quer zur Strö­ mungsrichtung unterschiedlich große Volumenabmessungen haben.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Kammern (18, 25) in Strömungsrichtung und/oder quer zur Strö­ mungsrichtung gleich große Volumenabmessungen haben.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zur Volumenänderung der Kammern verschiedene Kammerbreiten vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zur Volumenänderung der Kammern verschiedene Kammertiefen vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Diffusor quer zur Strömungsrichtung mindestens 10 und maximal 40 Kammern hintereinander gestaffelt sind.