DE10337111A1

DE10337111A1 - Schalldämpfungsvorrichtung für pulsierendes Heißgas

Info

Publication number: DE10337111A1
Application number: DE2003137111
Authority: DE
Inventors: Udo Fechtner; Helmut Venghaus; Klaus Spindler
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-03-17

Abstract

In einer Schalldämpfungsvorrichtung für pulsierendes Heißgas, umfassend mindestens einen durch gasdichte Begrenzungen definierten, einen Heißgaseintritt und einen Heißgasaustritt aufweisenden Dämpfraum, ist im Inneren des Dämpfraumes mit Abstand zu den Begrenzungen mindestens ein Mikroperforierungen aufweisendes, dem pulsierenden Heißgas ausgesetztes Flachmaterial vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalldämpfungsvorrichtung für pulsierendes Heißgas, umfassend mindestens einen durch Begrenzungen definierten, einen Heißgaseintritt und einen Heißgasaustritt aufweisenden Dämpfraum.

Pulsierendes Heißgas entsteht insbesondere bei verschiedenen Verbrennungsprozessen wie beispielsweise in Gasturbinen. Auch das Rauchgas aus Feuerungsanlagen ist häufig in einem solchen Maße pulsationsbehaftet, daß eine Schalldämpfung erforderlich ist.

Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist eine Schalldämpfungsvorrichtung, die sich in besonderer Weise zur vergleichsweise breitbandigen Dämpfung der Pulsationen von Heißgas eignet, wobei die Schalldämpfungsvorrichtung auch bei den durch hohe Temperaturen sowie starke Pulsationen bestehenden Beanspruchungen langlebig und wartungsarm sein und sich kostengünstig herstellen lassen soll und frei sein können soll von unter Gesundheits- und Umweltaspekten bedenklichen Stoffen.

Die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte, diese Aufgabenstellung lösende Schalldämpfungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß im Inneren des Dämpfraumes mindestens ein Mikroperforierungen aufweisendes, dem pulsierenden Heißgas ausgesetztes Flachmaterial vorgesehen ist.

Die vorliegende Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß mikroperforiertes Flachmaterial im Falle der Verwendung eines geeigneten Werkstoffs unter den weiter oben angesprochenen Bedingungen, die insbesondere gekennzeichnet sind durch starke Pulsationen und hohe Temperaturen, zur wirksamen Schalldämpfung geeignet ist. Als mikroperforiertes Flachmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei ein solches perforiertes Flachmaterial angesehen, dessen Porengröße maximal 2,0 mm² beträgt. Je nach dem spezifischen Anwendungsfall liegt die Porengröße dabei bevorzugt zwischen 0,1 mm2 und 1,5 mm². Damit kann das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte mikroperforierte Flachmaterial, abgesehen von dem Werkstoff, im wesentlichen den als solches im Zusammenhang mit anderen Anwendungen bekannten mikroperforierten Flachmaterialien, insbesondere sogenannten mikroperforierten Folien, entsprechen. Allerdings besteht das im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte mikroperforierte Flachmaterial aus einem metallischen Werkstoff, wobei insbesondere Aluminium, namentlich AL99.5H24, und hitzebeständiger Edelstahl, namentlich 1.4301 oder 1.4828, in Betracht kommen.
Besonders bevorzugt kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung als mikroperforiertes Flachmaterial eine mikroperforierte Folie mit einer Wandstärke zwischen 0,4 mm und 0,8 mm zum Einsatz.
Der Dämpfraum kann je nach dem spezifischen Anwendungsfall beispielsweise als Kammer, Rohr, Behälter oder dergleichen, durchströmt oder aber nicht durchströmt, ausgeführt sein. Er kann bei Bedarf Einbauten enthalten, namentlich strömungsleitende Einbauten wie Leitbleche und sonstige Leiteinrichtungen, mit deren Hilfe das Heißgas insbesondere auf das mikroperforierte Flachmaterial gerichtet und/oder an diesem entlang geleitet werden kann.
Im Hinblick auf die spezifische Anordnung des mikroperforierten Flachmaterials innerhalb des Dämpfraumes gibt es mehrere Möglichkeiten, die innerhalb einer Schalldämpfungsvorrichtung auch miteinander kombiniert werden können. So kann es je nach der Ausdehnung des mikroperforierten Flachmaterials und den Druckverhältnissen, denen dieses ausgesetzt ist, besonders zweckmäßig sein, wenn das mikroperforierte Flachmaterial, namentlich solches in Form einer mikroperforierten Folie, zur Bildung einer mehrlagig aufgebauten mikroperforierten Wand flächig an einer steifen, gelochten Stützwand anliegt und ggf. fest mit dieser verbunden ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung weist der Dämpfraum mindestens eine aus mehreren Lagen eines perforierten Flachmaterials zusammengefügte Zwischenwand auf. Besonders günstig ist dabei, wenn die betreffende Zwischenwand eine gewellte oder gefaltete mikroperforierte Trägerfolie und zwei beiderseits auf diese aufgebrachte mikroperforierte Beschichtungsfolien umfaßt. Auf diese Weise werden in dem Raum zwischen den beiden Beschichtungsfolien durch die gewellte oder gefaltete mikroperforierte Trägerfolie begrenzte einzelne Kammern definiert, welche durch die Mikroperforationen der drei Folien an die beiden benachbarten Bereiche des Dämpfraumes angekoppelt sind. Weitere Lagen können in entsprechender Weise hinzugefügt werden. Die Wellungen bzw. Faltungen der Trägerfolie können ungleichmäßig sein, wodurch sich innerhalb der Zwischenwand unterschiedlich dimensionierte Kammern ergeben, was die Dämpfungscharakteristik günstig beeinflußt.
Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung ist mindestens ein Dämpfraum zumindest bereichsweise mit mikroperforiertem Flachmaterial ausgekleidet. Das mikroperforierte Flachmaterial kann dabei insbesondere mit einem mehr oder weniger großen Abstand im wesentlichen parallel zu einer gasdichten Begrenzung angeordnet sein. Als Abstandshalter eignet sich dabei wiederum ein mikroperforiertes Flachmaterial, und zwar zickzackförmig gefaltet oder gewellt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist mindestens ein Dämpfraum eine Füllung aus mikroperforiertem Flachmaterial auf. Namentlich in diesem Falle läßt sich mit der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung in dem Frequenzbereich unter etwa 100 Hz ein gutes Dämpfungsverhalten erreichen. Ein besonders günstiges Dämpfungsverhalten ergibt sich dabei, wenn die Füllung aus mikroperforiertem Flachmaterial mehrere zueinander im wesentlichen parallele, mit Abstand zueinander angeordnete Schichten umfaßt. Besonders günstig ist dabei ein Abstand zwischen den beiden einzelnen Schichten der Füllung in der Größenordnung zwischen dem 12fachen und dem 80fachen, idealerweise zwischen dem 15fachen und dem 40fachen Wert der Dicke des mikroperforierten Flachmaterials.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine solche Füllung, je nach den Einbauverhältnissen, aus einem durchgehenden Streifen aus mikroperforiertem Flachmaterial gewickelt oder aber gefaltet sein. In diesem Fall ergeben sich besonders geringe Herstellungskosten. Indessen ist auch denkbar, eine solche mehrere zueinander im wesentlichen parallele Schichten umfassende Füllung aus mehreren im wesentlichen zueinander konzentrischen, einen beliebigen Querschnitt aufweisenden Rohren aus mikroperforiertem Flachmaterial herzustellen, wobei die Rohre aus mikroperforiertem Flachmaterial insbesondere ein inneres, heißgasführendes, gelochtes oder seinerseits eine Mikroperforierung aufweisendes Rohr umgeben können.
Das Dämpfungsverhalten der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung läßt sich weiterhin günstig beeinflussen, wenn das mikroperforierte Flachmaterial Poren unterschiedlicher Formen und/oder unterschiedlicher Größen aufweist; dies trägt zu einer besonders breitbandigen Dämpfung bei.
Geeignete Porenformen umfassen dabei Kreise, Kreisabschnitte, Ovale, Trapeze, Schlitze und dergleichen. Im Hinblick auf die Porengrößen haben sich bei unrunden Poren Breiten zwischen 0,05 mm und 0,15 mm und Längen zwischen 0,5 mm und 1,5 mm als besonders günstig erwiesen.

Claims

Schalldämpfungsvorrichtung für pulsierendes Heißgas, umfassend mindestens einen durch gasdichte Begrenzungen definierten, einen Heißgaseintritt und einen Heißgasaustritt aufweisenden Dämpfraum, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Dämpfraumes mit Abstand zu den Begrenzungen mindestens ein Mikroperforierungen aufweisendes, dem pulsierenden Heißgas ausgesetztes Flachmaterial vorgesehen ist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dämpfraum eine Füllung aus mikroperforiertem Flachmaterial aufweist.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung aus mikroperforiertem Flachmaterial mehrere zueinander im wesentlichen parallele Schichten umfaßt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten der Füllung mit Abstand zueinander angeordnet sind.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den einzelnen Schichten zwischen dem 15fachen und dem 40fachen Wert der Dicke des mikroperforierten Flachmaterials beträgt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mehrlagig aufgebaute mikroperforierte Wand aufweist, die eine steife gelochte Stützwand und mindestens ein an dieser flächig anliegendes mikroperforiertes Flachmaterial in Form einer mikroperforierten Folie umfaßt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zwei Bereiche des Dämpfraumes definierende Zwischenwand mikroperforiertes Flachmaterial umfaßt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand eine gewellte oder gefaltete mikroperforierte Trägerfolie und zwei beiderseits auf diese aufgebrachte mikroperforierte Beschichtungsfolien umfaßt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein heißgasführendes Rohr mikroperforiertes Flachmaterial umfaßt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eine gewellte oder gefaltete mikroperforierte Trägerfolie und zwei beiderseits auf diese aufgebrachte mikroperforierte Beschichtungsfolien umfaßt.
Schalldämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Dämpfraum zumindest bereichsweise mit mikroperforiertem Flachmaterial ausgekleidet ist.