Die vorliegende Erfindung sieht eine Schalldämpfanordnung zur Verwendung mit einer Luftkühlvorrichtung vor. Insbesondere sieht die Erfindung eine Anordnung vor, die zur Verwendung an einer zwangsgelüfteten Flüssigkeit-zu-Luftkühlvorrichtung an entweder der Lufteintrittsöffnung oder der Luftauslassöffnung der Luftkühlvorrichtung, oder beiden, besonders anpassbar ist.

Zwangsgelüftete Flüssigkeit-zu-Luftkühlsysteme verwenden eine Luftbewegungsmaschinerie, wie etwa Gebläse, die ein wahrnehmbares oder signifikantes Geräusch erzeugen. Dieses Geräusch ist bei einem bestimmten Dezibel-Wert in Geschäftsgebäuden, städtischen Lagen und spezifischen geografischen Regionen oder Umgebungen, wie etwa Europa und Japan, unakzeptabel. In dem Luftströmungsweg können Schallablenkbarrieren und Schallabsorbtionselemente installiert werden, die als Dämpfer bezeichnet werden.

Schallablenkbarrieren haben eine begrenzte Anwendung, da sie das ästhetische Erscheinungsbild des Gebäudes, der Struktur oder der Umgebung stören können. Zusätzlich haben diese Barrieren einen begrenzten Effekt bei der Reduktion des Geräuschpegels und erfordern häufig strukturelle Verstärkungen gegen den Wind. Die hinzugefügten Barrierekonstruktionen können die Kosten und die Gesamtgröße der Kühlvorrichtung erhöhen.

Die am häufigsten genutzten Vorrichtungen, um einen erhöhten Dezibel-Wert zu unterdrücken, sind die Schallabsorbtionselemente oder Dämpfer. Zu Schalldämpfzwecken können die Schallabsorbtionselemente entweder an der Lufteinlass- oder der Luftauslassseite, oder beiden, des Flüssigkeit-zu-Luftkühlsystems angeordnet werden. Ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfsystems enthält eine Hülle, die rechteckige Ablenkelemente aus Schallabsorptionsmaterial enthält. Ein solches System ist in der JP 52103050 offenbart. Solche Dämpfsysteme sind in dem Luftströmungsweg entweder stromauf des Lufteinlasses oder stromab des Luftauslasses angeordnet, um die Luftströmung durch das Hüllen- und Ablenkelement-Netzwerk zu leiten. Allgemein haben diese Ablenkelemente eine rechteckige Konfiguration aus einem Material, wie etwa Glasfaser. Jedoch haben die Ablenkelemente und ihre zugeordnete Struktur die Tendenz, dass sie voluminös und teuer sind. Ferner erhöht die Verwendung der rechteckigen Ablenkelemente die statischen Druckverluste entlang dem Luftströmungswert signifikant.

Es sind Schallabsorptionsvorrichtungen bekannt, die an oder von Decken oder Wänden montierbar sind. Jedoch werden diese Vorrichtungen als relativ teuer im Vergleich zur Schalldämpfung mittels einer Ablenkelemente und Hüllenanordnung angesehen.

Eine Schalldämpfanordnung für eine zwangsgelüftete Flüssigkeit-zu-Luftkühlvorrichtung, die erfindungsgemäß aufgebaut ist, hat die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Eine Mehrzahl länglicher im Wesentlichen zylindrischer Elemente sind in zumindest zwei Reihen quer über den Luftströmungsweg durch die Kammer angeordnet, wobei die länglichen im Wesentlichen zylindrischen Elemente der benachbarten Reihen mit den Lücken zwischen benachbarten länglichen im Wesentlichen zylindrischen Elementen einer gegebenen Reihe fluchten und die gerade Sichtlinie durch die Kammer von der Schallquelle zu dem Schallempfänger zu blockieren, wobei die länglichen im Wesentlichen zylindrischen Elemente jeweils einen veränderlichen Querschnittsdurchmesser und eine unregelmäßig geformte Oberfläche vom Oberende zum Unterende des Elements haben. Die Anordnung ist entweder an der Einlassöffnung oder dem Luftauslass der Kühlvorrichtung montierbar, oder einer Anordnung, die sowohl an der Lufteinlassöffnung als auch an der Luftauslassöffnung vorgesehen sein kann, um den Schalldezibel-Wert zu reduzieren, der zur Luftströmung in und aus einer Kühlvorrichtung zugeordnet ist. Die Oberflächen der länglichen Elemente sind vom Oberende zum Unterende des Zylinders unregelmäßig geformt. Daher ist in jedem Element eine Mehrzahl zylindrischer Durchmesser vorhanden. An irgendeinem Ort der Dämpfanordnung mit der Kühlvorrichtung kann ein Kupplungsraum vorgesehen sein, der sich über einen Weg von zumindest dem Doppelten des kleinsten Durchmessers des größten länglichen Elements in einer Reihe von Elementen benachbart der Kühlvorrichtungsöffnung, die mit der Dämpfelementöffung gekoppelt ist, erstreckt.

In den Figuren der Zeichnungen identifizieren gleiche Bezugszahlen gleiche Komponenten. Nun wird eine Ausführung der Erfindung nur als Beispiel dem Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:

1 ist eine Seitenansicht eines Beispiels eines Kühlturms in der Nähe einer Struktur oder eines Gebäudes;

2 stellt schematisch eine Dämpfkammer dar, die mit einer Flüssigkeit-zu-Luftkühlvorrichtung gekoppelt ist;

3 zeigt eine Seitenansicht eines Wandabsorbers;

4 zeigt eine Schrägansicht eines horizontal aufgehängten Absorbers;

5 stellt eine Schrägansicht eines vertikal aufgehängten Absorbers dar;

6 stellt schräge Drauf- und Bodenansichten eines Deckenplatten-Absorbers dar;

7 ist eine schematische Darstellung einer Dämpfkammer nach dem Stand der Technik in einer Teilschnittansicht, worin einige der zylindrischen Ablenkelemente in zwei Reihen angeordnet sind;

8 stellt ein Beispiel eines rechten zylindrischen Ablenkelements nach dem Stand der Technik in einer Seitenansicht dar;

9 stellt eine Endansicht des in 8 gezeigten zylindrischen Ablenkelements dar;

10 stellt die Ausführung der vorliegenden Erfindung dar, die unregelmäßig geformte, jedoch allgemein zylindrische Ablenkelemente zeigt.

In 1 ist eine klassische Flüssigkeit-zu-Luftkühlvorrichtung 10, die Kühltürme oder Verdampfer oder Kondensatoren enthalten kann, in der Nähe einer zugeordneten Struktur dargestellt, die allgemein eine kommerzielle Einrichtung wäre, wie etwa ein Bürogebäude 12. Die Vorrichtung 10 hat einen Kühlturm 14 mit einer Luftfördervorrichtung, wie etwa einem Gebläse, einer Lufteinlassöffnung 18 und einer Auslassöffnung 20, wobei eine Schallbarriere 22 zwischen der Struktur 12 und der Auslassöffnung 20 angeordnet ist, um den Dezibel-Wert des Geräusches zu unterdrücken, das aus der Luftströmung aus der Auslassöffnung 20 austritt. 1 ist ein Beispiel einer Darstellung einer alternativen Konfiguration, die Dämpfanordnungen 24 und 26 zeigt, die an der Einlassöffnung 18 bzw. der Auslassöffnung 20 angeordnet sind.

2 zeigt eine vergrößerte Ansicht und Darstellung der Dämpfanordnung 24, die solche Anordnungen repräsentiert. Da die Anordnungen 24 und 26 in Struktur und Betrieb ähnlich sind, wird nur die Anordnung 24 beschrieben, wobei sich aber versteht, dass die Beschreibung auch auf die Anordnung 26 anwendbar ist. In dieser 2 ist die Dämpfanordnung 24 mit dem Turm 14 an der Einlassöffnung 18 gekoppelt. Die Anordnung 24 ist mit einem allgemein rechteckigen Gehäuse 25 gezeigt, wobei aber die Form des Gehäuses nicht einschränkend ist, sondern lediglich eine Illustration. Die Anordnung 24 hat eine Kammer 28 mit einem Lufteinlass 30, einem Luftauslass 32 und einer Mehrzahl von Ablenkelementen 34, die längs in der Kammer 28 in Richtung des Luftstroms angeordnet sind, wie mit dem Pfeil gezeigt. Die einzelnen Ablenkelemente 34 in jeder Reihe sind durch eine Lücke 36 zwischen benachbarten Ablenkelementen 34 getrennt, obwohl nichts vorgibt, dass solche Lücken 36 über den Querschnitt 'x' des Lufteinlasses 30 gleich sein müssen.

Der Lufteinlass 30 hat einen Querschnitt oder eine Querschnittsfläche 'x', und die Ablenkelemente 34 haben eine allgemein rechteckige Form, die typischerweise zwischen etwa 55% bis 65% der Querschnittsfläche 'x' einnehmen. Längliche Ablenkelemente 34 sind gewöhnlich aus schallabsorbierendem Material gebildet, wie etwa Glasfaser. Jedoch sind die Ablenkelemente 34 voluminös, allgemein teuer und erzeugen signifikante Druckverluste in dem Luftstrom durch die Kammer 28.

In der Schalldämpftechnik sind andere schallunterdrückende Vorrichtungen bekannt, wie sie in den 3 bis 6 dargestellt sind. In 3 sind längliche halbelliptische Formen 38 aus schallabsorbierendem Material an einer Wand in einer geordneten oder linearen Aufreihung montierbar. In 4 sind ein Paar der halbelliptischen Formen 38 an ihren Außenrändern miteinander verbunden, um ein rohrartiges Element 40 zu bilden, mit einem hohlen Durchgang 42 und einem Ablenkelement 44 darin. Die Komponente 40 wird horizontal aufgehängt, um den Schall zu absorbieren. 5 stellt einen vertikal angeordnete Schallabsorberkomponente 40 dar. In 6 sind die schallabsorbierenden Formen 38 so angegeben, dass ihre Seiten entweder nach oben konvex oder nach oben konkav sind, wobei die Formen 38 an einer Decke montierbar sind, um den Schall zu absorbieren. Obwohl diese Absorptionsformen in umgrenzten Räumen wirksam sein können, wo die Luftbewegung nur nominell ist, werden die Kosten der Schallunterdrückungsvorrichtungen sowie die Installationskosten als teuer angesehen, um sie in der Umgebung mit erzwungener Luftbewegung zu verwenden.

In 7 sind Beispiele zylindrischer Ablenkelemente 46 in einer ersten Reihe 48 und einer zweiten Reihe 50 über die Querschnittsfläche 'x' in der Kammer 28 angeordnet. In dieser Aufreihung haben die Ablenkelemente 46 in jeder der Reihen 48 und 50 eine Lücke 52 zwischen benachbarten Ablenkelementen 46. Die Luftströmungsrichtung geht durch die Kammer 28 zwischen der Einlassluftöffnung 30 und der Auslassöffnung 32. Ablenkelemente 46 der zweiten Reihe 50 fluchten allgemein mit der Lücke 'y', die zwischen den Ablenkelementen 46 der ersten Reihe 48 vorhanden ist. Ähnliche Ablenkelemente 46 der ersten Reihe 48 fluchten etwa mit Lücken 'y' zwischen den Ablenkelementen 46 der zweiten Reihe 50. 10 zeigt die Anordnung der vorliegenden Erfindung, worin die im Wesentlichen zylindrische Form eine nicht kreisförmige Form ist, mit einer Querschnittsansicht, die sich von der in 9 gezeigten unterscheidet, wobei eine solche unterschiedliche Form zum Beispiel elliptisch, oval oder halbringförmig sein könnte. Stattdessen könnten die zylindrischen Formen schräg oder erratisch sein, wie in 10 in vergrößertem Format zur Verdeutlichung gezeigt. In diesen erratischen oder schrägen Formen hat der Zylinder 46 eine Vielzahl veränderlicher Querschnittsdurchmesser. Der Trennungsabstand zwischen den benachbarten Reihen 48 und 50 beträgt zumindest den kleinsten Querschnitts-Dimensionsdurchmesser der Ablenkelemente 46 in den benachbarten Reihen. Die trennende Lücke 'y' beträgt zwischen etwa 70% und 95% des kleinsten Durchmessers der Ablenkelemente 46, die die Lücke 'y' definieren.

Das Gehäuse 25 in 7 ist mit einer ersten Reihe 48 und einer zweiten Reihe 50 der Ablenkelemente 46 dargestellt, wobei sich jedoch versteht, dass jegliche Anzahl von Reihen von Ablenkelementen über die Kammer 28 hinweg angeordnet werden kann. Die Verbindung des Gehäuses 25 mit entweder der Lufteinlassöffnung 18 oder der Luftauslassöffnung 20 des Turms 14 ist angeordnet, um einen Abstandsraum 'z' vorzusehen. Dieser Trennabstand ist zwischen den Ablenkelementen 46 und der Lufteinlassöffnung 18 vorgesehen, oder zwischen den Ablenkelementen 46 und Auslassöffnung 20, um Luftdruckverluste längs dem Luftströmungsweg zu minimieren.

Im Betrieb versperren zumindest zwei Reihen von Ablenkelementen 46 die Sichtlinie von der Schallquelle zu dem Schallempfänger. Insbesondere fliegt in 7 Luft in die Kammer 28 durch den Lufteinlass 30 zur Ausfuhr in den Turm 14 an der Lufteinlassöffnung 18. Jedoch tritt die Luft durch die Kammer 28 um die Ablenkelemente 46 herum, durch den Raum 'z' und den Luftauslass 32 und in die Lufteinlassöffnung 18 hinein. In dieser Konfiguration ist die Sichtlinie der Luftströmung durch die Kammer 28 von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass verdunkelt. Insbesondere hat der Lufteinlass 30 eine erste Querschnittsfläche über die Kammer 28 und etwa normal zur Luftströmungsrichtung. Die Ablenkelemente 46 in den Reihen 48 und 50 sorgen wirkungsvoll für einen Einfügungsverlust, der die Abnahme des Schallleistungspegels ist, der am Ort des Empfängers gemessen wird, wenn ein Schalldämpfelement in den Übertragungsweg zwischen der Schallquelle und dem Empfänger eingesetzt wird.

In der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass der Einfügungsverlust durch eine Kombination der zwei folgenden Phänomene entsteht:

• 1) einen mehrfachen Barriereneffekt von zumindest zwei Reihen von Dämpfelementen; und
• 2) einen Schallabsorptionseffekt des Dämpfmaterials.

Der mehrfache Barriereneffekt ist die frontale Aufprallwirkung der Dämpfer auf die Schallfront, die von der Schallquelle zu dem Empfänger läuft. Demzufolge wird die Schallenergie reduziert, in dem sie teilweise durch die auftreffende Oberfläche der Dämpfer absorbiert wird und in dem sie in den Raum 26 reflektiert und dort verteilt wird.

Die Schallabsorption wird durch die Akustikmaterialien der Dämpfelemente erzeugt. Die Materialien haben die natürliche Wirkung, Schall zu absorbieren. Die Elemente, die für die Verteilung der Schallenergie in den Akustikmaterialien sorgen, sind kleine luftgefüllte Poren, die zwischen den Materialfasern oder verfilzten Mineralien gebildet sind. Als ein Beispiel sind in bestimmten Anwendungen im Wesentlichen zylindrische Dämpfelemente benutzt worden, die aus Glasfaserlagen mit dünnen Fasern und Verbindungsporen zwischen den Fasern gebildet sind.

Der statische Luftdruckverlust, der den Schalldämpfelementen der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist, ist weniger als der Druckverlust bei länglichen Ablenkelementen 34. Da die im Wesentlichen zylindrische Dämpfelementanordnung eine insgesamt größere Öffnungsfläche hat, das heißt in jedem Querschnitt, ist die Öffnungsfläche nur in den Räumen 'y' zwischen benachbarten Zylindern verengt. Auch in den verengten Räumen 'y' ist der bevorzugte Abstand größer als in bekannten Systemen mit rechteckigen Ablenkelementen. Ferner haben die verengten Räume 36 zwischen den Ablenkelementen 34 in 2 zu einer Kanalbildung mit hoher Luftgeschwindigkeit geführt, die einen glattgängigen Luftzutritt zu den Einlässen des Gebläses 16 ausschließt, und demzufolge zu zusätzlichen Druckverlusten in der Luftströmung. Die erfindungsgemäßen im Wesentlichen zylindrischen Dämpfelemente geben eine stromlinige Oberfläche zu der Luftströmung, die sich stromab in einem Raum zwischen der Dämpfelementreihe von Ablenkelementen benachbarter Einlassöffnungen 18 ausdehnt, was zu einem reduzierten Einlassdruckverlust führt. So reduzieren die kostenreduzierten im Wesentlichen zylindrischen Ablenkelemente 46 die Luftströmungsdruckverluste, was zu einer Reduktion im Energieverbrauch durch die Luftfördervorrichtungen 16 sowie zu einem reduziertem Geräuschpegel vom Betrieb der Vorrichtung 10 führt.

Bevorzugt erstreckt sich der Raum 'Z' über einen Weg zwischen dem Luftauslass 32 und der Lufteinlassöffnung 18 von zumindest dem Doppelten des kleinsten Außendurchmessers des größten länglichen Elements in der dem Luftauslass 32 benachbarten Reihe. Alternativ erstreckt sich der Raum 'Z' über einen Weg zwischen dem Luftauslass 32 und einer Luftfördervorrichtung 16, die entweder in dem Anordnungsgehäuse 25 oder Lufteinlassöffnung 18 angeordnet ist, über zumindest das Doppelte des kleinsten Außendurchmessers des größten länglichen Elements in der dem Luftauslass 32 benachbarten Reihe.