DE29611884U1

DE29611884U1 - Einrichtung zur Kompression von Luft oder Gasen mit akustischen Schwingungserzeugern

Info

Publication number: DE29611884U1
Application number: DE29611884U
Authority: DE
Original assignee: ABS GES fur AUTOMATISIERUNG B
Current assignee: ABS GES fur AUTOMATISIERUNG B
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2006-07-10

Description

Bezeichnung der Erfindung:

Einrichtung zur Kompression von Luft oder Gasen mit akustischen Schwingungserzeugern.

Stand der Technik

Bei bestimmten technischen Anwendungsfällen, z.B. bei der Geräuschdämpfung durch die Erzeugung von Antischall, ist es erforderlich, in einer &ldquor;rauhen Prozeßumgebung" Schall zu erzeugen. Diese Umgebung ist z.B. in Abgaskanälen zu finden, gekennzeichnet durch das Auftreten aggressiver Gase mit hohen Temperaturen, Verbrennungsrückstände, Staub, Feuchte usw.. Die Schallerzeuger (in der Regel Lautsprecher) wären bei unmittelbarem Kontakt mit dieser Umgebung nach kurzer Zeit zerstört oder zumindest funktionsunfähig. Eine Möglichkeit des Schutzes des Schallerzeugers ist es, vor diesem einen Überdruck zu erzeugen, so daß der unmittelbare Kontakt des Schallerzeugers mit der rauhen Prozeßumgebung durch die sich einstellenden Strömungsverhältnisse nicht zustande kommt. Bei einer bereits bekannten Lösung (US Patent Nr.: 5,446,249, 1995) wird der Überdruck durch eine extern anzuschließende Luftdruckquelle, die notwendigerweise vor Ort zur Verfugung stehen muß, erzeugt.

Ziel der Erfindung

Das erfindungsgemäße Ziel der Erfindung besteht in der Erzeugung von Überdruck ohne der Notwendigkeit des Vorhandenseins einer Luftdruckquelle. Das Prinzip beruht darauf, daß ein Teil der Bewegungsenergie des Schwingungserzeugers für die Erzeugung des Überdruckes benutzt wird. Der Überdruck wird durch spezielle konstruktive Maßnahmen bzw. durch den Einsatz von Ventilen durch den akustischen Schwingungserzeuger selbst erzeugt.

Vorteil der Erfindung

Mit der Erfindung wird erreicht, daß mittels eines akustischen Schwingungserregers neben den akustischen Schallwellen ein Überdruck erzeugt wird. Dieser Überdruck schützt den Schwingungserreger vor dem Kontakt mit einer rauhen Prozeßumgebung. Eine externe Druckquelle ist dann nicht mehr erforderlich.

Darstellung der Erfindung

Die Funktionsweise ist in den folgenden Bildern dargestellt:

Zweikammersystem (Bild 1)

Diese Einrichtung besteht aus einem Gehäuse (1) mit zwei Kammern (2) und (3) die durch eine Zwischenwand (4) getrennt sind. Die Zwischenwand hat mehrere Öffnungen, an der Öffnung (5) ist der Schwingungserzeuger (6) so angeflanscht, daß keine Luft oder Gas über die Öffnung (5) von Kammer (3) nach Kammer (2) hindurchtreten kann. An den Außenwänden von Kammer (2) sind an geeigneter Stelle ein oder mehrere Öffnungen (7) eingebracht, die mit Einrichtungen (8) versehen sind (z.B. Klappenventile oder durch Hilfsenergie steuerbare Ventile) oder deren Konstruktion und Lage so ausgelegt ist, daß eine Ventilfunktion entsteht, die bewirkt, daß die Luft (oder Gase) aus der Umgebung nur in Richtung Kammer (2) strömen kann. Bei der Bewegung der Membran des Schwingungserzeugers in Richtung Kammer (3) wird ein Unterdruck in Kammer (2) erzeugt, wodurch über die Öffnung(en) (7) Luft angesaugt wird. Bei der Rückwärtsbewegung der Membran entsteht ein Überdruck pl in Kammer (2), da die angesaugte Luft durch die Ventilwirkung nicht über die Öffnung(en) (7) entweichen kann. Zwischen der Kammer (2) und (3) sind ein oder mehrere Öffnungen (7a) vorhanden, durch die die angesaugte Luft aus Kammer (2) in Kammer (3) gepreßt wird. Es ist sinnvoll, aber unter bestimmten Voraussetzungen nicht zwingend notwendig, diese Öffnung(en) ebenfalls mit Ventilwirkung zu versehen, um ein Rückströmen der Luft aus Kammer (3) in Kammer (2) zu verhindern. Damit entsteht ein annähernd gleich großer Überdruck pl in der Kammer (3). Die

Kammer (3) ist in Richtung rauher Umgebung mit einer Trennwand (9) versehen, die schalldurchlässig ist (und die luftdurchlässig sein kann). Eine hinreichende Voraussetzung für die Gewährleistung des Schutzes des Schwingungserzeugers vor der rauhen Umgebung ist, daß der Druck pl in Kammer (3) größer ist als der Druck pO der in der rauhen Umgebung vorherrscht. Damit ist gewährleistet, daß ein mehr oder weniger starkes Luftpolster den Schallerzeuger schützt. Der Druck pl ist abhängig von der Pumpleistung des Schwingungserzeugers, welche über die Amplitude und Frequenz durch die Steuereinheit (10) in bestimmten Grenzen eingestellt werden kann, und vom Strömungswiderstand der Trennwand (9). Bei der Montage ist ggf. eine thermische Isolation (11) zwischen Gehäuse und der rauhen Umgebung erforderlich, damit die Wärme nicht über die Gehäusewand weitergeleitet wird bzw. es müssen thermische Isolatoren als Material für das Gehäuse verwendet werden. Eine weitere (hier nicht in den Bildern dargestellte Steuereinheit) kann dazu benutzt werden, um durch Hilfsenergie stellbare Ventileinrichtungen (8) zeitlich abgestimmt so zu steuern, daß eine optimale Ventilwirkung erreicht wird.

Einkammersystem (Bild 2)

Diese Einrichtung ist ein Sonderfall von Bild 1, nur daß hier die Kammer 2 fehlt. Hier sind an der Außenwand der Kammer (3) ein oder mehrere Öffnungen (7) an geeigneter Stelle angebracht, die ebenfalls Ventilfunktion (8) besitzen und die Luft nur in Richtung Kammer (3) passieren lassen. Bei der Rückwärtsbewegung der Membran des Schwingungserzeugers (6), damit ist die Bewegung aus der Kammer heraus gemeint, wird Luft durch die Öffnung(en) (7) angesaugt. Voraussetzung dafür ist, daß aus der Sicht der Membran der Strömungswiderstand der Trennwand (9) deutlich größer ist als der resultierende Strömungswiderstand der Öffnungen (7). Dies kann durch eine geeignete konstruktive Auslegung der Kammer und der Trennwand erreicht werden. Bei der Vorwärtsbewegung der Membran wird jetzt die angesaugte Luft in Richtung Trennwand (9) gepreßt. Damit die Schutzwirkung entsteht, muß der entstehende Überdruck pl größer als der in der rauhen Umgebung bestehende Druck pO sein.

Claims

Schutzansprüche:

1. Schallerzeuger mit Kompressorflinktion bestehend aus einer Schwingungserzeugenden Membran (6), welche in oder an einem Gehäuse (1) angebracht ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß am Gehäuse (1) an geeigneter Stelle eine oder mehrere Öffnungen (7) angebracht sind, welche, bedingt durch ihre Lage und Konstruktion oder durch spezielle Einrichtungen (8), eine Ventilfunktion besitzen, die bewirkt, daß durch die Saugwirkung der Membran (6) die Luft (oder andere Gase) ganz oder zum überwiegenden Teil von außen in die Gehäusekammer strömt und nicht umgekehrt von der Kammer nach außen.

2. Schallerzeuger mit Kompressorfunktion nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,

daß am Gehäuse (1) in Schallausbreitungsrichtung eine schalldurchlässige Trennwand (9) vorhanden ist, welche, bedingt durch die Konstruktion dieser Trennwand und der Konstruktion des Gehäuses, aus der Sicht der Schwingungserzeugenden Membran (6) beim Ansaugen einen größeren Strömungswiderstand besitzt als der Strömungswiderstand der Öffnung (7/7a) oder der resultierende Strömungswiderstand bei Vorhandensein mehrerer Öffnungen (7/7a) im Durchlaßbetrieb.

3. Schallerzeuger mit Kompressorflinktion nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,

daß die schwingungserzeugende Membran sich im Gehäuse (1) befindet und an einer Zwischenwand (4) angebracht ist, so daß zwei Kammern (2) und (3) entstehen, wobei die gewünschte Schallausbreitung in Richtung Kammer (3) verläuft und diese Kammer mit der schalldurchlässigen Trennwand (9) auf der anderen Seite abgeschlossen ist.

4. Schallerzeuger mit Kompressorfunktion nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet,

daß in der Zwischenwand (4) an geeigneter Stelle eine oder mehrere Öffnungen (7a) angebracht sind, welche, bedingt durch ihre Lage und Konstruktion oder durch spezielle Einrichtungen (8a), eine Ventilfunktion besitzen, die bewirkt, daß die Luft (oder andere Gase) ganz oder zum überwiegenden Teil von Kammer (2) in Kammer (3) strömt und nicht umgekehrt von Kammer (3) nach Kammer (2).

5. Schallerzeuger mit Kompressorflinktion nach Anspruch 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet,

daß eine thermische Isolation (11) zwischen Gehäuse (1) und der rauhen Umgebung vorhanden ist oder die Gehäusewand selbst aus nicht wärmeleitendem Material besteht.

6. Schallerzeuger mit Kompressorflinktion nach Anspruch 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Steuereinheit (10) vorhanden ist, über welche die Amplitude und Frequenz der Membran (6) eingestellt werden und damit die Pumpleistung (Luftdurchsatz) der Einrichtung gesteuert werden kann.

7. Schallerzeuger mit Kompressorflinktion nach Anspruch 1 bis 6
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Steuereinheit vorhanden ist, die über Hilfsenergie steuerbare Ventileinrichtungen (8)
zeitlich abgestimmt so ansteuert, daß eine optimale Ventil- und damit Pumpwirkung erreicht wird.