DE3934756C2

DE3934756C2 -

Info

Publication number: DE3934756C2
Application number: DE19893934756
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 6710 Frankenthal De Ludewig; Burkhard Dr.-Ing. 8034 Germering De Stueber; Klaus R. Dr.-Ing. 8122 Penzberg De Fritz
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1992-03-05
Also published as: DE3934756A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der von einem Axialventilator in eine Druckleitung abgestrahlten Geräusche nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device for damping the axial fan noise radiated into a pressure line according to the generic term of claim 1.

Derartige Vorrichtungen zur Geräuschminderung werden benötigt, um stromabwärts von einem Axialventilator die Geräuschabstrahlung des druckseitigen Strömungskanals oder anderer Bauteile und insbesondere die Schallabstrahlung von Kaminmündungen 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 nachzuschalten (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 Diffusormantels besteht. Dabei ist der gesamte Hohlraum hinter den Lochblechen mit dem schallabsorbierenden Material ausgefüllt.Such noise reduction devices are required to be downstream from an axial fan the noise radiation from the pressure side Flow channel or other components and in particular the sound radiation of chimney outlets to reduce. The use of axial fans for ventilation of pits is an application in which very high Sound power at the free outlet of the diffuser mouth of the axial fans occur. Therefore, it is known in such mine fan systems, the Fan silencer downstream (VDI report 594, p. 703-718 "Sound insulation for pit fan systems "by Dipl.-Ing. P. Reiser) Mufflers to overcome pressure losses and the desired To get a level reduction, a relatively large length is known with the fan diffuser another diffuser and a silencer is connected downstream. Apart from a sound-absorbing diffuser lining is also a sound absorbing lining of the fan diffuser provided that in practice from a mineral fiber backfill behind the Shell surface of the diffuser core and diffuser jacket consisting of perforated sheets consists. The entire cavity behind the perforated plates is included filled with the sound absorbing material.

Durch die DE-OS 35 09 033 ist ein Ventilator bekannt, der eine Schalldämpfung im Diffusor aufweist und hinter dem durch Lochbleche begrenzten Strömungskanal des Diffusors einen vollständig mit Glaswolle ausgefüllten Zwischenraum hat. From DE-OS 35 09 033 a fan is known which has sound absorption has in the diffuser and behind the flow channel delimited by perforated plates of the diffuser a space completely filled with glass wool Has.

Durch die DE-OS 35 09 033 ist bekannt, die bei Entspannungsvorgängen ins Freie entstehenden Geräusche in dem durch die an das Gebläse angeschlossenen gasdurchströmten Rohrleitungen durch eine Vielzahl von durch Lochbleche hintereinander in Verbindung stehende Kammern zu dämpfen, wobei die Rückseite der Lochbleche mit schalldämmendem Material belegt ist. In axialer Richtung werden die einzelnen Kammern durch Schottbleche unterteilt. Diese Schottbleche stehen sich im Diffusorkern und im Diffusormantel jeweils in gleichen axialen Ebenen einander gegenüber.From DE-OS 35 09 033 it is known that the in relaxation processes Free noises arising in the connected to the blower pipelines through which gas flows through a large number of perforated plates to dampen connected chambers one behind the other the perforated sheets are covered with sound-absorbing material. In axial The individual chambers are divided in the direction by bulkhead plates. These Bulkhead plates are located in the diffuser core and in the diffuser jacket same axial planes opposite each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialventilator mit einem Schalldämpfer zu schaffen, wobei die Schalldämmung lediglich im Axialventilator-Diffusor erfolgen soll, um die Baulänge auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei soll eine möglichst hohe Einfügungsdämpfung erreicht und der im Schalldämpfer entstehende Druckverlust minimiert werden.The invention has for its object an axial fan with a To create silencers, the sound insulation only in the axial fan diffuser should take place in order to reduce the overall length to a minimum. The highest possible insertion loss should be achieved and the Pressure drop arising from the silencer can be minimized.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnende Maßnahme des Anspruchs 1 gelöst. Durch die versetzte Anordnung der Schottbleche im Diffusormantel gegenüber dem Diffusorkern ergibt sich eine Verringerung des Druckverlustes. Dadurch läßt sich die Dämpfungsleistung im Diffusor bei gleichzeitiger Verringerung der Bauabmessungen wesentlich verbessern.This object is achieved by the characterizing measure of claim 1 solved. Due to the staggered arrangement of the bulkhead plates in the diffuser jacket compared to the diffuser core, there is a reduction in pressure loss. This allows the damping performance in the diffuser to be reduced the construction dimensions significantly improve.

Dies führt dazu, daß bei den bekannten Maßnahmen zum Schallschutz für Groß ventilatoranlagen die Baulänge dieser Anlagen erheblich verringert werden kann, da die Schalldämpfung voll im Ventilatordiffusor erfolgt.This leads to the fact that the known measures for sound insulation for large fan systems the overall length of these systems can be significantly reduced, because the sound is fully attenuated in the fan diffuser.

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 Strömungsrichtung unterschiedlich große Volumenabmessungen haben. Desgleichen ist vorgesehen, daß zur Volumenänderung der Kammern verschiedene Kammerbreiten Verwendung finden. Bei einer günstigen Verteilung des Schallspektrums ist jedoch auch vorgesehen, daß die Kammern in Strömungsrichtung und/oder quer zur Strömungsrichtung gleich große Volumenabmessungen haben. For optimal adaptation to the respective sound spectrum of the axial fan and thus provides for an optimal frequency-dependent level reduction the invention that the chambers in the flow direction and / or have different volume dimensions across the flow direction. Likewise, it is provided that different for changing the volume of the chambers Find chamber widths. With a favorable distribution of the sound spectrum however, it is also provided that the chambers in the direction of flow and / or have the same volume dimensions transversely to the direction of flow.

Als besonders vorteilhaft für eine breitbandige und frequenzabhängige Pegelabsen kung ist insbesondere die Unterteilung der Kammern in radialer Richtung und die Verwendung unterschiedlicher Kammertiefen.Particularly advantageous for a broadband and frequency-dependent level drop kung is in particular the division of the chambers in the radial direction and the Use of different chamber depths.

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.Due to the significantly smaller pressure drop in a silencer according to the Invention can not only reduce the overall length, but is it is also possible to use smaller compressors compared to axial compressors get on with the usual arrangements.

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.Finally, is provided for a particularly advantageous embodiment of the invention see that in the diffuser at least 10 and a maximum of 40 chambers each across are staggered in succession to the direction of flow.

Die Erfindung mit ihren Vorteilen wird in der nach folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den An sprüchen und der Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention with its advantages is in the after following description of exemplary embodiments in connection with the An sayings and the drawing explained. It shows

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Schalldämpfers gemäß der Erfindung in einem Axialventilator-Diffusor; Figure 1 shows an embodiment of a muffler according to the invention in an axial fan diffuser.

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a further embodiment of the invention according to FIG. 1;

Fig. 3 eine Ausgestaltung des Axialventilator-Diffusors als Schalldämpfer mit unterschiedlicher Kammertiefe im Diffusorkern; Fig. 3 shows an embodiment of the axial fan diffuser as a silencer chamber with different depth in the diffuser core;

Fig. 4 eine Ausgestaltung des Axialventilator-Diffusors mit einer gestaffel ten Kammertiefe im Kern; Figure 4 shows an embodiment of the axial fan diffuser with a staggered chamber depth in the core.

Fig. 5 den Verlauf der Einfügungsdämpfung bei einem Schalldämpfer gemäß der Erfindung; Fig. 5 shows the course of the insertion loss in a silencer according to the invention;

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. Fig. 6 took the course of the third-octave sound power level in an axial fan diffuser with sound-absorbing measures according to the invention in comparison to an embodiment without sound-absorbing measures.

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.The illustrated in Fig. 1 and designed as a silencer diffuser of an axial fan has the same installation dimensions as the diffuser originally included in the scope of delivery of the axial fan without sound-absorbing measures. The fan impeller, not shown, is located directly upstream from the diffuser 10 , which results in a flow profile corresponding to the arrows 11 . The original cylindrical diffuser core made of solid sheet metal is replaced by a perforated sheet metal cylinder 15 with the same dimensions. Within this perforated sheet cylinder 15 there is a solid sheet cylinder 16 with a smaller diameter. The resulting hollow space between the perforated plate cylinder and the solid plate cylinder is divided in the axial direction by disk-shaped partition plates 17 into individual chambers 18 . Each of these chambers is divided in the radial direction by several perforated sheet metal cylinders 19 and 20 into partial chambers. The perforated plate cylinders 19 and 20 are on the side facing away from the flow channel with sound-absorbing material 21 in the form of glass fabric or wire mesh that art that a substantial part of the chamber volume is free of insulating material. Instead of the glass fabric or wire mesh, a porous sintered material can also be attached to the perforated plate cylinders 19 and 20 .

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.The diffuser jacket of the axial fan diffuser 10 , which consists of solid sheet metal in a conventional manner, is replaced by a perforated sheet metal jacket 22 with the same dimensions. This perforated sheet jacket 22 is surrounded outside by a larger diameter sheet metal jacket 23 such that an annular cavity is formed, which is also divided in the axial direction by bulkheads 24 . Since arise in the axial direction of adjacent chambers 25 , which are divided by perforated sheet metal cylinders into several subchambers such as the chambers 18 of the diffuser core. Behind these perforated sheet metal cylinders, soundproofing materials 27 corresponding to the soundproofing material 21 are also arranged in the diffuser core. The same materials are preferably used as in the diffuser core.

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.As can be seen from FIG. 1, the perforated plate cylinders in the individual chambers run in such a way that the subchambers have different volume sizes in each case in the assigned axial plane. Furthermore, the bulkhead plates of the diffuser core run in axial planes which are offset from the axial planes of the bulkhead plates 24 of the diffuser jacket.

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.In the embodiment of the axial fan diffuser 20 according to FIG. 2, the same parts are provided with the same reference numerals. The illustrated embodiment un differs from the embodiment according to FIG. 1 only by the course of the perforated plates for dividing the chambers in the diffuser shell, which do not run along a cylinder plane, but along a cone shell surface, which have the same opening angle as the diffuser shell.

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.In the embodiment of an axial fan diffuser shown in FIG. 3, instead of the solid sheet cylinder 16 according to FIG. 1, a truncated cone-shaped solid sheet jacket 36 is attached inside the diffuser core. As a result, the axial extension of the diffuser core creates chambers with the chamber volume to be taken in the direction of flow.

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.Correspondingly, the cavity located behind the diffuser jacket can be designed by a truncated cone-shaped solid sheet jacket 33 in such a way that different chamber volumes arise over the axial extent, for example, as shown in the drawing, the opening angle of the solid sheet jacket 33 is smaller than the opening angle of the perforated sheet jacket 22 . Otherwise, the structure of the sound-absorbing diffuser is as shown in FIG. 1, as can also be seen from the reference numerals used for the same parts.

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.The embodiment of the axial fan diffuser according to FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 1 in that the solid sheet cylinder 16 according to FIG. 1 is replaced by a stepped solid sheet jacket 46 in the interior of the diffuser core. This also results in chambers of different volumes in the axial extent, which has an advantageous effect on a frequency-dependent level reduction.

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.Although the axial fan diffusers according to FIGS. 1 to 4 each show partition plates 17 equally spaced over the entire axial length, it is also provided that the partition plates can also have different distances from one another, so that chambers of different widths are formed, the number and the arrangement of the divisions in the radial direction can change both continuously and discontinuously. This enables an optimal adaptation to the sound spectrum of the fan.

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.Finally, it should be noted that depending on the size of the sound absorbing Diffuser and the sound power to be absorbed when dividing the chambers at least in the diffuser jacket and in the diffuser core in an axial plane 10 to a maximum of 40 subchambers provided several times in series can be so that the desired damping effect with unchanged overall length can be held.

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.If the required level reduction permits, axial fan diffu sensors are used in which only the diffuser core or the diffuser jacket is designed as a silencer.

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.In Fig. 5, the insertion loss for a diffuser according to the invention is shown, wherein the curve A describes the insertion loss for an embodiment in which only the diffuser core is designed as a silencer. The curve profile according to B gives an insertion loss for a diffuser according to the invention, in which both the diffuser core and the diffuser jacket are designed as silencers. The given example for the insertion loss was created for an axial fan, the pressure-side third-ounce sound power spectrum is shown in FIG. 6.

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.The measures of the invention make it possible to use the individual components for soundproofing to be selected and optimally coordinated so that compared to the previously known prior art, much lower investment tion costs arise, in particular due to the possibility of extreme Shortening the overall length compared to previously known embodiments for sound Insulation with comparable large sound levels.

Claims

1. Device for damping the noise emitted by an axial fan in a pressure line, the diffuser directly adjoining the axial fan behind the outer surface of the diffuser core and / or the diffuser jacket in the direction of flow next to one another and transversely to the direction of flow having sound-absorbing chambers ( 18, 25 ) , The chambers ( 18, 25 ) lying next to each other in the flow direction are separated from one another by full-walled bulkhead plates ( 17, 24 ), the chambers ( 18, 25 ), which are staggered several times in succession, are connected to one another in the radial direction via perforated walls ( 19, 20 ) and Perforated walls ( 19, 20, 26 ) on the side facing away from the flow channel are covered with sound-absorbing material ( 21, 27 ), characterized in that

- That the partition plates ( 17 ) of the diffuser core are axially offset against the partition plates ( 24 ) of the diffuser shell.

2. Device according to claim 1, characterized in

- That at least 10 and a maximum of 40 chambers are staggered in a row in the diffuser transversely to the flow direction.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that

- That different chamber widths are provided for changing the volume of the chambers.

4. The device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that

- That different chamber depths are provided for changing the volume of the chambers.