Reinigbarer Schalldämpfer (SD) für Kanäle für tiefe Frequenzen

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Kanäle für tiefe Frequenzen,
wobei in dem Kanal gelochte Kanalstücke vorgesehen sind und die Kanalstücke (3) verschieden lang ausgeführt sind, die Kanalstücke mit Kammern, die außen an dem Kanal angeordnet sind, in Verbindung stehen und die Kammern als Schalldämpfer ausgebildet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen reinigbaren Schalldämpfer für tiefe Frequenzen.

Stand der Technik

[0002] Kammer-Schalldämpfer (SD), z.B. DE 23 21 549 C2, sind vom Wirkprinzip her bekannt. Damit eine breitbandige Wirkung der Lambda-Viertel- oder der Helmholtz-Resonatoren-SD erzielt wird, werden in diese poröse Absorber eingebaut. Dem Stand der Technik entsprechend sind das Glas- oder Mineralwollen, allgemein ausgedrückt silikatische faserige poröse Absorber, oder Metallwollen, meist Edelstahlwolle. Diese porösen Absorber verlieren bei Medien, die Schmutz enthalten, ihre akustischen Eigenschaften, weil der Schmutz die Schutzschichten vor dem porösen Absorber (Lochbleche, Vliese, Glasseidengewebe) und/oder den porösen Absorber selbst zusetzt. Wenn die akustisch wirksamen Hohlräume durch Schmutz verschlossen werden, verliert der SD einen Teil seiner Wirkung und muß gereinigt werden bzw. erneuert werden. Die Reinigung ist deshalb problematisch, weil entweder faserförmige Absorber dabei ausgetragen werden oder die Reinigung nicht über die gesamte Absorberdicke erfolgreich verläuft. Erfahrungsgemäß läßt die akustische Wirksamkeit solcher dem Stand der Technik entsprechender SD mit der Betriebsstunden-Zahl (Verschmutzung) und der Zahl der durchgeführten Reinigungen nach. Außerdem gibt es andere (technologische) Nachteile je nach Art der Verschmutzung (z.B. Brand- und Explosionsgefahr).

[0003] In Kanälen mit rundem oder eckigem Querschnitt werden Medien (Gase) gefördert, die neben Lärm auch Verschmutzungen transportieren. Diese Verschmutzungen reichern sich mit der Zeit an herkömmlichen SD-Einbauten an deren akustisch aktiver Oberfläche und im (porösen) akustisch wirksamen Material (Absorber) so stark an, daß die akustische Wirksamkeit verlorengeht.

[0004] Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen leicht reinigbaren Schalldämpfer gemäß Oberbegriff zu schaffen.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen Schalldämpfer nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0006] Die Erfindung ist ein von Haus aus gegen Verschmutzung unempfindlicher SD, der keinerlei akustisch wirksames poröses Absorptionsmaterial enthält. Er kann zusätzlich mit einer mit Gas und/oder Flüssigkeit betriebenen Reinigungsanlage versehen werden, ohne daß sich seine akustischen Eigenschaften dadurch verschlechtern. Dabei ist es möglich,

a) die einzelnen Teil des SD getrennt zu reinigen,

b) die Teile des SD gleichzeitig zu reinigen,

c) die Reinigung periodisch durchzuführen oder

e) auf eine Reinigung während des Betriebes der Anlage oder während Abstellzeiten im Einbauzustand des SD ganz zu verzichten und diesen bei Bedarf auszubauen, zu reinigen und dabei wieder einzubauen.

[0007] Anhand von Bild 1 soll die Wirksamkeit des SD erläutert werden:
In dem (runden oder eckigen) Kanal 1 wird über eine Länge L der SD mit gleichem Querschnitt eingebaut oder der SD wird an ein Kanalende angebaut. Der Querschnitt ist über die gesamte Länge des SD im allgemeinen konstant, damit der Druckverlust des SD gegenüber dem strömenden Gas möglichst gering bleibt. Der innere die Strömung führende Kanal 2 des SD wird durch in Lochblech ausgeführte Kanalstücke 3 unterbrochen. Die Geometrie dieser Lochbleche ist ein akustisch und aerodynamisch relevanter Parameter des SD. Er ist durch die Größe des Lochbleches, den Lochflächenanteil, die Lochdurchmesser und die Materialstärke des Lochbleches veränderbar. Durch die gelochte Wandung des inneren Kanals werden außen angebrachte Hohlkammern 4 akustisch an den inneren Kanal 2 angekoppelt, aber gleichzeitig strömungstechnisch von diesem getrennt. Die akustischen Parameter dieser Hohlkammern 4 sind ihre Länge (in Achsrichtung) und ihre Dicke (senkrecht zur Achsrichtung). Weil die Kammern auf Grund ihrer Geometrie nicht breitbandig absorbieren, müssen mehrere von ihnen so in Achsrichtung hintereinander angeordnet werden, daß eine den akustischen Erfordernissen angepaßte Dämpfung erreicht wird, die auch breitbandig sein kann.

[0008] Bild 2 zeigt beispielshaft die nach Norm bestimmte Einführungsdämpfung eines 4 m langen Rohr-SD mit 400 mm Durchmesser des Innenrohres.

[0009] Weil diese Hohlkammern-SD kein Absorptionsmaterial wie der Stand der Technik enthalten, ist eine Reinigung der Kammern 4 und der Lochbleche 3 möglich. Außerdem wird im erfindungsgemäßen reinigbaren SD die Kammer nicht über eine dünne Wand mit mehreren Öffnungen akustisch an den das Medium leitenden Kanal angekoppelt, sondern über nur eine Öffnung. Die Wand kann auch dick sein. Die Dicke ist akustischer Auslegungs-Parameter. Große Wandstärken können z.B. in SD für Tunnel-Abluft- und Zuluftanlagen auftreten, in denen die Kanäle gemauert oder aus Beton hergestellt sein können. In Stahlblech wurde bisher die größte Wand-Dicke mit 5 mm ausgeführt. Weiterhin müssen nach dem Stand der Erfindung die Öffnungen zueinander einen Abstand von einem Viertel der Wellenlänge der zu bedämpfenden Frequenzen haben. Auch hier unterscheidet sich der erfindungsgemäße reinigbare Schalldämpfer wesentlich vom Stand der Technik, weil die Abstände der Öffnungen frei wählbar sind.

[0010] Für die Reinigung werden die Reinigungsmedien 8 /Luft, Gas, Dampf, Wasser, Reinigungsmittel) den Kammern über außen (wie im Bild 1 dargestellt) oder in den Kammern oder im inneren Kanal liegende Rohrleitungen zugeführt. In den Kammern können radial oder tangential oder in beliebigem Winkel ausströmende, z.B. düsenförmige Öffnungen 9 das Reinigungs-Medium 8 gleichmäßig oder gezielt in die Kammern eindringen lassen. Es können auch siebähnliche Auslässe statt Düsen als Leitungsenden, die in den Kammern 4 münden, vorgesehen sein. An den Leitungsenden können auch bewegliche Düsen angeordnet sein, z.B. nach dem Rasensprengerprinzip oder auch nach dem Prinzip für Sprinkler. Bei gasförmigen Reinigungsmitteln (z.B. Druckluft) und staubförmigen, sich nicht verfestigenden Ablagerungen in den Kammern, kann auf eine Entsorgungsleitung 6 verzichtet werden. Der aufgewirbelte Staub tritt dann durch die Lochbleche in den inneren Kanal ein und wird dort mit dem Gasstrom aus dem Bereich des SD hinausbefördert. Das gleiche gilt, wenn der SD ständig mit einem Spülgas über die Reinigungsleitung 5 mit einem geringen Überdruck in den Kammern gegenüber dem Innen-Kanal 2 versehen wird, so daß in den Löchern der Lochbleche stets eine geringe Strömung von außen nach innen herrscht, so daß Schmutzpartikel nicht in die Löcher oder über diese in die Kammern 4 eindringen können. Werden kondensierender Dampf und/oder Reinigungs-Flüssigkeiten über die Reinigungsleitungen 5 den Kammern 4 zugeführt, kann auf die Entsorgungsleitung 6 nur in den Fällen verzichtet werden, in denen die SD senkrecht angeordnet sind und die Lochbleche 3 sich an den unteren Enden der Kammern 4 befinden, so daß die verschmutzte Reinigungsflüssigkeit durch die Löcher nach unten in den Kanal 1 laufen und dort entsorgt werden kann. Die Reinigung der Kammern wird entweder für jede einzeln über die Ventile 7 oder gruppenweise oder gleichzeitig über alle Kammern vorgenommen.

[0011] Vorteile des erfindungsgemäßen reinigbaren Kanal-SD sind

• breitbandige, berechenbare Wirksamkeit, auch bei tiefen Frequenzen, siehe Bild 2,
• einfacher und kostengünstiger Aufbau. Der SD kann auch nur aus einem Material gefertigt sein, so daß er nach Gebrauch ohne Probleme rückgeführt werden kann.
• Materialwahl nach den Anforderungen aus dem Medium, z.B. Stahl, Leichtmetall, Edelstahl, Kunststoff, Glas, sowohl für die SD als auch für die Reinigungsanlage.
• Druckverlust gegenüber der gleich langen Rohrleitung ohne SD ist vernachlässigbar. Im Rohr-SD-Prüfstand des Fraunhofer-Instituts für Bauphyik konnte der Druckverlust des in Bild 2 gezeigten SD wegen Geringfügigkeit nicht bestimmt werden.
• Anregung der Kammern 4 durch Wirbel-Ablösung zu tonalen Komponenten (Orgelpfeifen-Effekt) wird durch die Lochblech-Abdeckung 3 der Öffnungen zwischen innerem Kanal 2 und den außen angeordneten Kammern 4 vermieden.
• Die SD können in Kanäle aller Druckstufen eingebaut werden, wenn sie entsprechend dicht gefertigt und als Druckgefäße ausgelegt werden.
• Die SD können, ähnlich wie Kulissen-SD, nach allen Richtungen zu größeren Einheiten zusammengefügt werden, um entsprechend hohe Gas-Durchsätze zu gewährleisten, oder auch einzeln parallel zueinander betrieben werden.
• Durch optimierte Düsenanordnung (auch Mehrfachdüsen) läßt sich ein hoher Reinigungsgrad erzielen.
• Der konstruktiven Vielfalt der Kammer-Anordnungen sind kaum Grenzen gesetzt.
  Bild 3 zeigt, wie bei geringer zur Verfügung stehender SD-Länge die Kammern so angeordnet werden können, daß der SD kurz und dafür dick wird.

Literatur:

[0012] 

1) Brandstätt, P.; Eckoldt, D.; Heizmann, M.; Rambausek, N.:
Rohrschalldämpfer für tiefe Frequenzen. IBP-Mitteilungen (Entwurf)

2) Leistner, Ph.; Krüger, J.; Leistner, M.:
Hybride Schalldämpfer - Hohe Dämpfung bei tiefen Frequenzen. Zur Veröffentlichung vorgesehen in: Heizung Lüftung/Klima Haustechnik.

3) Heizmann, Markus:
Mineralwollefreier Rohr-Schalldämpfer für tiefe Frequenzen. Diplomarbeit an der Fachhochschule Stuttgart - Hochschule für Technik, 1995.

Ansprüche

1. Reinigbarer Schalldämpfer für Kanäle (1) für tiefe Frequenzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß

- in dem Kanal (1) gelochte Kanalstücke (3) vorgesehen sind und die Kanalstücke (3) verschieden lang ausgeführt sind,

- die Kanalstücke (3) mit Kammern (4), die außen an dem Kanal (1) angeordnet sind, in Verbindung stehen und die Kammern als Schalldämpfer ausgebildet sind,

- und feste oder bewegliche Düsen (9) zur Reinigung der Kammern (4) vorgesehen sind,

- und die Kammern (4) über steuerbare Ventile oder andere Stellglieder (z.B. Drehschieber) (7) mit Reinigungsmittelleitungen (8) in Verbindung stehen.

2. Reinigbarer Schalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanalstücke (3) einzeln reinigbar ausgeführt sind.

3. Reinigbarer Schalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reinigung kontinuierlich oder periodisch durchführbar ist.

4. Reinigbarer Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanäle (1) und/oder Kanalstücke (3) aus Blech, Kunststoff oder anderen festen Materialien wie Beton oder Mauerwerk bestehen.

5. Reinigbarer Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärke der Kammern (4) in Abhängigkeit der akustischen Parameter ausgelegt ist.

6. Reinigbarer Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längen der Kammern (4) nach dem Lambda-Viertel-Prinzip oder Helmholtz-Prinzip ausgebildet sind.

7. Reinigbarer Schalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reinigungsanlagen (5 - 9) fest installiert oder verfahrbar ausgebildet sind.

8. Reinigbarer Schalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (4) über die Reinigungsleitungen (5 und 6) miteinander akustisch verbunden sind.

9. Reinigbarer Schalldämpfer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reinigungsleitungen (5 und 6) durch die Stellglieder (7) akustisch verschlossen werden.

10. Reinigbarer Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 - 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnitte in ihrer Form beliebig sind (rund, rechteckig, vieleckig) und kombinierbar sind, z.B. Kanal (1) und innerer Kanal (2) quadratisch, Kammern (4) außen rund.

Zeichnung