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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung und das resultierende Patent betreffen allgemein Gasturbinen und betreffen insbesondere eine Gasturbine mit einem kompakten Abgassystem, das einen Abgasschacht, Abgaskanäle und ein Abgasgeräuschdämpfungssystem aufweist, das ausgelegt ist, um eine homogenere Strömung dadurch, eine reduzierte Lärmabgabe und eine reduzierte Möglichkeit einer Rückströmung zu unterstützen.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Während eines normalen Betriebs einer Gasturbine umfasst eine der wichtigsten aerodynamischen Herausforderungen die effiziente Ausgabe der eine hohe Dynamik aufweisenden Verbrennungsgasströmung, die aus der Turbine austritt. Obwohl es aerodynamisch vorteilhaft sein kann, eine horizontale Auslasskonfiguration zu nutzen, kann ein axialer Auslass aufgrund der Auswirkungen auf den gesamten Platzbedarf untauglich sein. Angesichts dessen ist es gängige Praxis, einen vertikalen oder seitlich montierten Abgasschacht zu verwenden, der die Verbrennungsgasströmung aus einer Axialturbine in Radialrichtung dreht. Insbesondere kann das Kanalsystem des Abgassystems verwendet werden, um die Verbrennungsgasströmung durch ein Abgasgeräuschdämpfungssystem, d.h. einen Schalldämpferabschnitt, und durch einen Abgasschacht hindurch zu der Atmosphäre zu führen. Die Turbinenkomponenten und wenigstens Teile des Abgassystems können zur weiteren Lärmreduktion in einem Maschinenraum positioniert sein. Der Abgasschacht kann die Verbrennungsgase sowie die Belüftungsluft innerhalb des Maschinenraums auslassen. Das Abgassystem sorgt somit für atmosphärische Sicherheit und trägt zur Erfüllung von Schallemissionsanforderungen bei.
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Der Schalldämpferabschnitt enthält im Allgemeinen eine Reihe von Kulissen als die geräuschdämpfenden Elemente. Die Leistung des Schalldämpferabschnittes kann durch die Art der Verbrennungsgasströmung insofern beeinflusst sein, als eine nicht homogene Strömung gegebenenfalls weniger effektiv sein kann. Außerdem können die Kulissen einer Beschädigung und/oder einer reduzierten Lebensdauer unterliegen, die durch die Hochgeschwindigkeitsströmung verursacht wird/werden. Eine unzureichende Geräuschreduktion kann ferner eine Erhöhung der Länge des Kanalsystems und folglich der in der Gasturbine umfassten Gesamtkosten zur Folge haben. Das Abgassystem kann bei der gegebenen üblichen Entlüftung der Verbrennungsgase und des Maschinenraums auch einer Rückströmung unterliegen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Anmeldung stellt somit ein Abgassystem bereit, um Verbrennungsgase aus einer Gasturbine auszulassen. Das Abgassystem kann eine Abgassammeleinrichtung und einen Abgasschacht mit einem Schalldämpferabschnitt enthalten. Der Schalldämpferabschnitt kann eine Anzahl von Kulissen darin enthalten. Die Kulissen können eine Anzahl von Nasenkonussen enthalten, die den Verbrennungsgasen zugewandt sind. Die Anzahl von Nasenkonussen kann eine erste Gestalt und eine in der Größe erweiterte zweite Gestalt aufweisen.
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In dem zuvor erwähnten Abgassystem kann die erste Gestalt eine pyramidenförmige Gestalt aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Abgassystems können die mehreren Nasenkonusse mit der ersten Gestalt einer ersten Strömung der Verbrennungsgase zugewandt sein.
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Zusätzlich können die mehreren Nasenkonusse mit der in der Größe erweiterten zweiten Gestalt einer zweiten Strömung der Verbrennungsgase zugewandt sein.
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Insbesondere kann die zweite Strömung eine höhere Geschwindigkeit als die erste Strömung aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Abgassystems kann die in der Größe erweiterte zweite Gestalt einen Versatzbereich aufweisen.
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Insbesondere kann der Versatzbereich der in der Größe erweiterten zweiten Gestalt einen engen Durchgang zwischen benachbarten Nasenkonussen aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Abgassystems kann die in der Größe erweiterte zweite Gestalt eine erweiterte Weite im Vergleich zu der ersten Gestalt aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Abgassystems kann der Abgasschacht einen Übergangskanal zwischen der Abgassammeleinrichtung und dem Schalldämpferabschnitt aufweisen.
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Zusätzlich oder als eine Alternative kann der Abgasschacht an einem Maschinenraum positioniert sein.
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Insbesondere kann der Abgasschacht eine Strömung einer Entlüftungsluft aus dem Maschinenraum aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Abgassystems kann der Abgasschacht ein Rückströmungsverhinderungssystem aufweisen.
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Zusätzlich kann das Rückströmungsverhinderungssystem einen Absatz aufweisen, der einen Spalt definiert.
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In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Abgassystems kann der Abgasschacht eine akustische Behandlung daran aufweisen.
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Die vorliegende Anmeldung und das resultierende Patent stellen ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Abgassystems für Verbrennungsgase aus einer Gasturbine bereit. Das Verfahren kann die Schritte der Aufnahme einer Strömung der Verbrennungsgase, Drehung der Strömung der Verbrennungsgase um ungefähr neunzig Grad, Leitung der Verbrennungsgase in einen Schalldämpferabschnitt mit einer Anzahl von Kulissen, die eine erste Anzahl von Nasenkonussen mit einer ersten Gestalt und eine zweite Anzahl von Nasenkonussen mit einer in der Größe erweiterten zweiten Gestalt aufweisen, und Ablenken der Verbrennungsgase von den Kulissen weg, die die zweite Anzahl von Nasenkonussen und dann die ersten Anzahl von Nasenkonussen aufweisen, um eine homogene Strömung dadurch zu unterstützen.
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Diese und weitere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung und des resultierenden Patentes erschließen sich für einen Durchschnittsfachmann bei einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gasturbine unter Veranschaulichung eines Verdichters, einer Brennkammer, einer Turbine und eines Abgassystems.
- 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schalldämpferabschnitts eines Abgassystems, wie es hierin beschrieben sein kann.
- 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schalldämpferabschnitts eines Abgassystems, wie es hierin beschrieben sein kann.
- 4 zeigt eine schematische Hinter-/Vorderansicht des Schalldämpferabschnitts und eines Übergangskanals eines Abgassystems, wie es hierin beschrieben sein kann.
- 5 zeigt eine schematische Hinteransicht des Schalldämpferabschnitts, des Übergangskanals und eines Abgasschachts eines Abgassystems, wie es hierin beschrieben sein kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Indem nun auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente überall in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Darstellung einer Gasturbine 10, wie sie hierin verwendet werden kann. Die Gasturbine 10 kann einen Verdichter 15 enthalten. Der Verdichter 15 verdichtet eine ankommende Luftströmung 20. Der Verdichter 15 liefert die verdichtete Luftströmung 20 zu einer Brennkammer 25. Die Brennkammer 25 vermischt die verdichtete Luftströmung 20 mit einer unter Druck gesetzten Brennstoffströmung 30 und zündet das Gemisch, um eine Strömung von Verbrennungsgasen 35 zu erzeugen. Obwohl nur eine einzige Brennkammer 25 veranschaulicht ist, kann die Gasturbine 10 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 25 enthalten. Die Strömung der Verbrennungsgase 35 wird wiederum zu einer Turbine 40 geliefert. Die Strömung der Verbrennungsgase 35 treibt die Turbine 40 an, um so mechanische Arbeit zu verrichten. Die in der Turbine 40 erzeugte mechanische Arbeit treibt den Verdichter 15 über eine Welle 45 und eine externe Last 50, wie etwa einen elektrischen Generator und dergleichen, an.
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Die Gasturbine 10 kann Erdgas, flüssige Brennstoffe, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Arten von Brennstoffen und deren Gemische verwenden. Die Gasturbine 10 kann eine von etlichen verschiedenen Gasturbinen sein, die von der General Electric Company aus Schenectady, New York, angeboten werden, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, diejenigen einer 7er oder 9er Reihe von Hochleistungs-Gasturbinen, die von Flugtriebwerken abgeleiteten Gasturbinen von GE und dergleichen gehören. Die Gasturbine 10 kann unterschiedliche Konfigurationen haben und kann andere Arten von Komponenten nutzen. Es können auch andere Arten von Gasturbinen hierin verwendet werden. Es können mehrere Gasturbinen, andere Turbinenbauarten und andere Arten einer Energieerzeugungsausrüstung auch gemeinsam hierin verwendet werden.
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Die Gasturbine 10 kann ein Auslass- oder Abgassystem 55 enthalten, das stromabwärts von der Turbine 40 positioniert ist. Allgemein kann das Abgassystem 55 einen Abgasschacht 60 und eine Abgassammeleinrichtung 70 enthalten. Die Abgassammeleinrichtung 70 kann einen Radialdiffusor und dergleichen aufnehmen, um die heißen Verbrennungsgase 35 im Wesentlichen um neunzig Grad (90°) nach oben zu drehen. Der Abgasschacht 60 kann einen Übergangskanal 75, um die heißen Verbrennungsgase 35 zu expandieren, und einen Schalldämpferabschnitt 80 zur Geräusch- bzw. Lärmdämpfung enthalten. Der Schalldämpferabschnitt 80 kann eine Anzahl von Kulissen 85 darin enthalten. Die heißen Verbrennungsgase 35 können anschließend in die Atmosphäre entlüftet oder anderswo geleitet werden. Es können andere Arten eines Kanalsystems in einer beliebigen geeigneten Größe, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Einige der Komponenten des Abgassystems 55 und der Gasturbine 10 als Ganzes können in einem Maschinenraum 90 oder einer anderen Art einer Einhausung positioniert sein. Das Abgassystem 55 gibt somit sowohl die heißen Verbrennungsgase 35 als auch eine Strömung einer Belüftungsluft 95 aus dem Inneren des Maschinenraums 90 aus. Das hierin beschriebe Abgassystem 55 dient lediglich dem Beispielszweck. Es können Abgassysteme mit vielen verschiedenen Komponenten und vielen verschiedenen Konfigurationen hierin im Ganzen oder zum Teil verwendet werden.
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2 zeigt ein Auslass- oder Abgassystem 100, wie es hierin beschrieben sein kann. Ähnlich dem vorstehend beschriebenen enthält das Abgassystem 100 einen Abgasschacht 110 und eine Abgassammeleinrichtung 130 in Verbindung mit den heißen Verbrennungsgasen 35. Die Abgassammeleinrichtung 130 kann einen Radialdiffusor und dergleichen aufnehmen, um die heißen Verbrennungsgase 35 im Wesentlichen um neunzig Grad (90°) nach oben zu drehen. Der Abgasschacht 110 kann einen Übergangskanal 140, um die heißen Verbrennungsgase 35 zu expandieren, und einen Schalldämpferabschnitt 150 zur Geräusch- bzw. Lärmdämpfung enthalten. Es können andere Arten eines Kanalsystems in einer beliebigen geeigneten Größe, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Komponenten der Gasturbine 10 und wenigstens einige der Komponenten des Abgassystems 100 als Ganzes können im Inneren eines Maschinenraums 155 oder einer anderen Art einer Einhausung positioniert sein. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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Der Schalldämpferabschnitt 150 kann eine beliebige geeignete Größe, Gestalt oder Konfiguration haben. Der Schalldämpferabschnitt 150 kann eine Anzahl darin positionierter Kulissen 160 haben. Es kann eine beliebige Anzahl der Kulissen 160 in einer beliebigen geeigneten Größe, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Kulissen 160 dienen dazu, den durch die Verbrennungsgase 35 erzeugten Lärm zu dämpfen. Die Kulissen 160 können aus rostfreiem Stahl, Wolle und ähnlichen Materialien hergestellt sein. Wie hierin beschrieben, können die Kulissen 160 des Schalldämpferabschnitts 150 einer nicht homogenen Strömung der Verbrennungsgase 35 zugewandt sein, wenn die Verbrennungsgase gedreht werden und aus der Abgassammeleinrichtung 130 austreten. Außerdem können wenigstens einige der Kulissen 160 der nicht homogenen Strömung mit hoher Energie und hohem Lärmpegel zugewandt sein. Derartige Bedingungen können eine Auswirkung auf eine effiziente Geräuschreduktion sowie die gesamte Komponentenlebensdauer aufweisen.
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Einige der Kulissen 160 hierin können somit nach unten gerichtete Nasenkonusse 170 an deren unterem Ende, das der Strömung der Verbrennungsgase 35 zugewandt ist, enthalten. Einige der Nasenkonusse 170 können eine erste oder eine im Wesentlichen pyramidenförmige Gestalt 175 haben, obwohl eine beliebige geeignete Gestalt hierin verwendet werden kann. Einige der Kulissen 160 können in der Größe erweiterte Nasenkonusse 180 enthalten. Anstelle der Nasenkonusse 170 mit der pyramidenförmigen Gestalt 175 können die in der Größe erweiterten Nasenkonusse 180 eine zweite Gestalt, d.h. eine vergrößerte Weite 185, aufweisen, die der Strömung der Verbrennungsgase 35 zugewandt ist. Insbesondere kann die in der Größe erweiterte Weite 185 einen Versatzbereich 190 enthalten, der sich über die Weite der Kulissen 160 hinaus erstreckt. Der Versatzbereich 190 kann somit einen engen Durchgang 195 zwischen den in der Größe erweiterten Nasenkonussen 180 erzeugen. Der enge Durchgang 195 kann einen zusätzlichen Strömungswiderstand durch ihn hindurch einführen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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Die Kombination aus den Nasenkonussen 170 und den in der Größe erweiterten Nasenkonussen 180 kann helfen, den eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Verbrennungsgasstrom 35 von den Kulissenwänden abzulenken, um deren Lebensdauer zu verlängern. Die engen Durchgänge 195 können ferner einen zusätzlichen Strömungswiderstand einbringen. Infolgedessen kann die Strömung der Verbrennungsgase 35 in Richtung der Wände des Übergangskanals 140 neu verteilt werden, um eine homogenere Strömung mit geringerer Geschwindigkeit zu fördern. In anderen Worten können die in der Größe erweiterten Nasenkonusse 180 im Vergleich zu den restlichen Kulissen 160 mit den kleineren Nasenkonussen 170 in einem Bereich mit höherer Geschwindigkeit positioniert werden.
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Die Verwendung der in der Größe erweiterten Nasenkonusse 180 mit der erweiterten Weite 185 und den Versätzen 190, die die engen Durchgänge 195 bilden, kann somit den Strömungswiderstand für die eine höhere Dynamik aufweisende Strömung schaffen und folglich die Strömung für eine verbesserte gesamte Geräuschdämpfung und Komponentenlebensdauer in Richtung auf Regionen mit geringerer Geschwindigkeit und geringerem Widerstand umlenken. Insbesondere verbessert eine homogenere Strömung der Verbrennungsgase 35 die gesamte Lärmunterdrückung. Außerdem können die Nasenkonusse 170, 180 mit den Kulissen 160 integral sein und können somit die Verwendung zusätzlicher stromabwärtiger Ablenkeinrichtungen oder einer anderen Struktur, die die gesamten Kosten erhöhen können, vermeiden. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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3 zeigt ein Abgassystem 200, wie es hierin beschrieben sein kann. Ähnlich dem Abgassystem 100, das vorstehend in 2 beschrieben ist, enthält das Abgassystem 200 den Abgasschacht 110 und die Abgassammeleinrichtung 130 in Verbindung mit den heißen Verbrennungsgase 35. Die Abgassammeleinrichtung 130 kann einen Radialdiffusor und dergleichen aufnehmen, um die heißen Verbrennungsgase 35 im Wesentlichen um neunzig Grad (90°) nach oben zu drehen. Der Abgasschacht 110 kann den Übergangskanal 140, um die heißen Verbrennungsgase 35 zu expandieren, und den Schalldämpferabschnitt 150 zur Geräusch- bzw. Lärmdämpfung enthalten. Es können andere Arten eines Kanalsystems in einer beliebigen geeigneten Größe, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Komponenten der Gasturbine 10 und wenigstens einige der Komponenten des Abgassystems 200 als Ganzes können im Inneren des Maschinenraums 155 oder einer anderen Art einer Einhausung positioniert sein. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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Wie vorstehend kann der Schalldämpferabschnitt 150 eine beliebige geeignete Größe, Gestalt oder Konfiguration aufweisen. Der Schalldämpferabschnitt 150 kann eine Anzahl von darin positionierten Kulissen 160 haben. Es kann eine beliebige Anzahl der Kulissen 160 in einer beliebigen geeigneten Größe, Gestalt oder Konfiguration hierin verwendet werden. Die Kulissen 160 dienen zur Dämpfung des durch die Verbrennungsgase 35 erzeugten Geräusches bzw. Lärms. Einige der Kulissen 160 können hierin somit eine Anzahl von abwärts gerichteten Nasenkonussen 170 an deren unterem Ende, das der Strömung der Verbrennungsgase 35 zugewandt ist, enthalten. Einige der Nasenkonusse 170 können die erste oder die im Wesentlichen pyramidenförmige Gestalt 175 aufweisen, obwohl eine beliebige geeignete Gestalt hierin verwendet werden kann.
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In diesem Beispiel können einige der Kulissen 160 einen weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonus 210 enthalten. Anstelle der Nasenkonusse 170 mit der ersten oder der pyramidenförmigen Gestalt 175 können die weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonusse 210 eine zweite Gestalt, d.h. eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt 220, aufweisen. Die im Wesentlichen trapezförmige Gestalt 220 ist hierin lediglich für den Beispielszweck beschrieben. Es können viele weitere und andere Formen für die weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonusse 210 verwendet werden. Die im Wesentlichen trapezförmige Gestalt 220 kann eine flache, stumpfe Fläche 230 aufweisen, die der Strömung der Verbrennungsgase 35 zugewandt ist. Die flache, stumpfe Oberfläche 230 kann ferner einen Versatzbereich 240 enthalten, der sich über die Weite der Kulissen 160 hinaus erstreckt. Der Versatzbereich 240 kann somit einen engen Durchgang 250 zwischen den weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonussen 210 der Kulissen 160 erzeugen. Die engen Durchgänge 250 bringen somit einen weiteren Strömungswiderstand ein. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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Die Kombination aus den Nasenkonussen 170 und den weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonussen 210 kann helfen, den eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Verbrennungsgasstrom 35 von den Kulissenwänden abzulenken, um so deren Lebensdauer zu verlängern. Insbesondere kann die Kombination an ein spezielles Geschwidigkeitsprofil an der Abgassammeleinrichtung 130 und folglich eine Strömungsverteilung stromabwärts angepasst sein. Die weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonusse 210 können in etwa an einer hinteren Wand 260 des Schalldämpferabschnitts 150 an dem stromaufwärtigen Ende der Kulissen 160 positioniert sein. Die Kombination ermöglicht somit eine gesteuerte Zuordnung des Verbrennungsgasstroms 35 stromaufwärts des Schalldämpferabschnitts 150 für eine gleichförmigere Verteilung der in den Schalldämpferabschnitt 150 eintretenden Strömung. Die jeweilige Verteilung der Nasenkonusse 170, 210 kann anhand des Ortes hoher Geschwindigkeiten in dem Strom bestimmt werden. Eine Erhöhung der Strömungshomogenität erhöht somit die Schalldämpferleistung. Obwohl die zweite Gestalt hierin anhand der im Wesentlichen trapezförmigen Gestalt 220 beschrieben ist, können andere Arten von Gestalten ebenfalls hierin verwendet werden. Die Hauptsache ist die Differenzierung der Größe und Gestalt der Nasenkonusse, um so den gesamten Strömungswiderstand zu variieren.
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Die Verwendung der weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonusse 210 mit der im Wesentlichen trapezförmigen Gestalt 220 oder einer beliebigen gewünschten Gestalt und den Versätzen 240, die die engen Durchgänge 250 bilden, kann somit einen vergrößerten Widerstand für die eine hohe Dynamik aufweisende Strömung erzeugen, und sie lenkt folglich die Strömung in Richtung auf Bereiche mit geringerer Geschwindigkeit und geringerem Widerstand für eine verbesserte Lärmdämpfung und Komponentenlebensdauer. Insbesondere verbessert eine homogenere Strömung der Verbrennungsgase 35 entlang des Schalldämpferabschnitts 150 die gesamte Lärmunterdrückung. Außerdem können die Nasenkonusse 170, 210 mit den Kulissen 160 integral sein und können somit die Verwendung zusätzlicher stromabwärtiger Ablenkeinrichtungen und anderer Struktur, die die gesamten Kosten erhöhen können, vermeiden.
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Die weiteren in der Größe erweiterten Nasenkonusse 210 können somit in einem Abgaskanal nur für Verbrennungsgase, für gemeinsame Verbrennungs- und Entlüftungsströmungen, dort, wo der Abgasschacht 110 hinsichtlich der Größe und des Gewichts beschränkt sein kann, und dort verwendet werden, wo der Schalldämpferabschnitt 150 in enger Nähe zu der Abgassammeleinrichtung 130 angeordnet sein kann, so dass die Strömung nicht allmählich verlangsamen und ein homogenes Profil erhalten kann. Außerdem kann die Kombination auch eine Kanalleitung mit asymmetrischen Formen stromaufwärts von dem Schalldämpferabschnitt berücksichtigen. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Abgassystems 300, wie es hierin beschrieben sein kann. Angesichts der Verwendung des speziellen Schalldämpferabschnitts 150 ist der Rest des Abgasschachts 110 allgemein nicht als eine geräuschreduzierende Vorrichtung konstruiert. Der Abgasschacht 110 kann jedoch eine beträchtliche Länge aufweisen. Der gesamte Abgasschacht 110 oder Teile von diesem kann / können somit eine akustische Behandlung 110 aufweisen, die auf dessen / deren Innenwände aufgebracht ist. Die akustische Behandlung 310 kann Schichten von akustischen faserförmigen und/oder reaktionsförmigen Materialien und ähnlichen Arten von schallabsorbierenden Materialien enthalten. Die akustische Behandlung 310 kann z.B. über Lochplatten bzw. -bleche und dergleichen aufgebracht und gesichert werden. Es können andere Arten von akustischen Dämpfungsmaterialien hierin verwendet werden. In diesem Beispiel kann die akustische Behandlung 310 an dem Übergangskanal 140 aufgebracht sein. Es können auch andere Bereiche des Abgasschachts 110 hierin verwendet werden. Es können andere Komponenten und andere Konfigurationen hierin verwendet werden.
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Die Verwendung der akustischen Behandlung 310 kann somit eine Schalleinfügungsdämpfung zu der Leistung des Schalldämpferabschnitts 150 hinzufügen. Die akustische Behandlung 310 kann ferner durch Reduktion des Druckverlustes durch den Schalldämpferabschnitt 150 den gesamten Gasturbinenwirkungsgrad verbessern. Ferner kann die akustische Behandlung 310 helfen, Lärmanforderungen zu erfüllen und/oder die Konstruktionsanforderungen des Schalldämpferabschnitts 150 zu lockern, um so an dem Gesamtgewicht und der Gesamtgröße des Systems einzusparen. Derartige Einsparungen können in Anwendungen mit Raumbeschränkungen, wie etwa in auf einem Anhänger montierten Energieerzeugungssätzen und anderen Arten von mobilen Erzeugungseinrichtungen, beträchtlich sein.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Auslass- bzw. Abgassystems 400, wie es hierin beschrieben sein kann. Wie vorstehend beschrieben, kann das Abgassystem 400 sowohl den heißen Verbrennungsgasstrom 35 aus der Abgassammeleinrichtung 130 als auch die Strömung der Entlüftungsluft 95 aus dem Maschinenraum 155 ausgeben. Angesichts dessen kann eine Möglichkeit einer Verbrennungsgasrückströmung in den Maschinenraum 155 hinein entlang des Pfads der Entlüftungsluft 95 vorliegen. Eine derartige Rückströmung kann Übertemperaturereignisse und eine Beschädigung an der Einrichtung verursachen. Insbesondere können, wenn die Verbrennungsgase 35 und die Entlüftungsluft 95 beginnen, sich im Inneren des Übergangskanals 140 zu vermischen, die Verbrennungsgase 35 von den Wänden des Übergangspfads 140 mit einer Drehgeschwindigkeit gelöst werden. Eine derartige Drehgeschwindigkeit kann in umgekehrte Richtung ausgerichtete Verbrennungsströmungen darin hervorrufen, die zu dem Maschinenraum 155 hin entweichen können.
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Das Abgassystem 400 kann folglich ein Rückströmungsverhinderungssystem 410 enthalten. Das Rückströmungsverhinderungssystem 410 kann benachbart zu dem Maschinenraum 155 positioniert sein. Insbesondere kann das Rückströmungsverhinderungssystem 410 einen sich nach innen erstreckenden Absatz 420 enthalten, der einen horizontalen Entlüftungsspalt 430 zwischen der Abgassammeleinrichtung 130 und dem Übergangskanal 140 definiert. Der sich nach innen erstreckende Absatz 420 dreht die Entlüftungsströmung 95 durch den horizontalen Entlüftungsspalt 430 hindurch und in den Übergangskanal 140 hinein. Ebenso dienen der Absatz 420 und der Spalt 430 dazu, jegliche in die umgekehrte Richtung gerichtete Verbrennungsströmungen 35 daran zu hindern, aus dem Übergangskanal 140 in den Maschinenraum 155 einzutreten. Vielmehr können jegliche derartige Strömungen 35 zu dem Kern der Strömung durch diese umgeleitet werden, wo die Dynamik der Strömung jegliche Umkehrströmung weiter stromabwärts und von dem Maschinenraum 155 weg ziehen kann.
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Das Rückströmungsverhinderungssystem 410 verhindert somit die unerwünschte Rückströmung von Verbrennungsgasen 35 in den Maschinenraum 155. Das Rückströmungsverhinderungssystem 410 tut dies, ohne Komponenten hinzuzufügen, die unmittelbar mit dem heißen Verbrennungsgasstrom 35 positioniert sind. Infolgedessen kann das Rückströmungsverhinderungssystem 410 die gesamte Systemzuverlässigkeit bei niedrigeren Kosten erhöhen.
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Es sollte offenkundig sein, dass das Vorstehende nur bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung und des resultierenden Patentes anbetrifft. Es können zahlreiche Veränderungen und Modifikationen durch einen Durchschnittsfachmann daran vorgenommen werden, ohne dass von dem allgemeinen Geist und Umfang der Erfindung abgewichen wird, wie er durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
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Die vorliegende Anmeldung stellt ein Abgassystem bereit, um Verbrennungsgase aus einer Gasturbine auszulassen. Das Abgassystem kann eine Abgassammeieinrichtung und einen Abgasschacht mit einem Schalldämpferabschnitt enthalten. Der Schalldämpferabschnitt kann eine Anzahl von Kulissen darin enthalten. Die Kulissen können eine Anzahl von Nasenkonussen enthalten, die den Verbrennungsgasen zugewandt sind. Die Nasenkonusse können eine erste Gestalt und eine in der Größe erweiterte zweite Gestalt aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gasturbine
- 15
- Verdichter
- 20
- Luft
- 25
- Brennkammer
- 30
- Brennstoff
- 35
- Verbrennungsgase
- 40
- Turbine
- 45
- Welle
- 50
- Last
- 55
- Abgassystem, Auslasssystem
- 60
- Abgasschacht
- 70
- Radialdiffusor
- 75
- Übergangskanal
- 80
- Schalldämpferabschnitt
- 85
- Kulissen
- 90
- Maschinenraum
- 95
- Entlüftungsluft
- 100
- Abgassystem, Auslasssystem
- 110
- Abgasschacht
- 130
- Abgassammeleinrichtung
- 140
- Übergangskanal
- 150
- Schalldämpferabschnitt
- 155
- Maschinenraum
- 160
- Kulisse
- 170
- Nasenkonusse
- 175
- Pyramidenförmige Gestalt
- 180
- erweiterter Nasenkonus
- 185
- erweiterte Weite
- 190
- Versatz
- 195
- enge Durchgänge
- 200
- Abgassystem, Auslasssystem
- 210
- weiterer erweiterter Nasenkonus
- 220
- im wesentlichen trapezförmige Gestalt
- 230
- stumpfe Fläche
- 240
- Versatzbereich
- 250
- enger Durchgang
- 260
- hintere Wand
- 300
- Abgassystem, Auslasssystem
- 310
- akustische Behandlung
- 400
- Abgassystem, Auslasssystem
- 410
- Rückströmungsverhinderungssystem
- 420
- Absatz
- 430
- Spalt
