DE102018125352A1

DE102018125352A1 - Modulare Akustikblöcke und daraus hergestellte Akustikauskleidungen

Info

Publication number: DE102018125352A1
Application number: DE102018125352.4A
Authority: DE
Inventors: Hua Zhang; Valery Ivanovich Ponyavin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2019-04-25
Also published as: US20190120143A1; CN209244675U; US10815894B2

Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem (14), das aufweist: einen Abgasdurchgangskanal (28) zum Leiten von Abgasen, wobei der Abgasdurchgangskanal (28) Durchgangskanalwände (51) hat, die den Abgasdurchgangskanal (28) zwischen einer stromaufwärts Position und einer stromabwärts Position bilden und umschließen; und einer Akustikauskleidung (61), die gebildet ist an und wenigstens eine der Durchgangskanalwände (51) des Abgasdurchgangskanals (28) abdeckt. Die Akustikauskleidung (61) kann einheitlich ausgebildete modulare akustische Blöcke (60) aufweisen, die aneinander anliegen. Die modularen akustischen Blöcke (60) können jeweils Innenausnehmungen (70) mit unterschiedlichen Längen aufweisen, die eingerichtet sind, um Zielgeräuschfrequenzen zu dämpfen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich auf Akustikauskleidungen für die Geräuschdämpfung in Abgasdurchgängen von industriellen Maschinen und genauer, aber nicht beschränkend, modulare Akustikblöcke zum Herstellen von solchen Akustikauskleidungen zur Verwendung innerhalb der Abgassysteme von Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen.
Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen erzeugen während des Betriebs typischerweise erheblichen Lärm. Die Geräuschniveaus können in bestimmten Umgebungen reguliert sein und eine Übereinstimmung mit solchen Regulierungen kann typischerweise teure und häufig ineffiziente Lösungen erfordern. Zum Beispiel können Akustiktafeln oder Akustikauskleidungen an verschiedenen Stellen des Turbinensystems verwendet werden, wie etwa innerhalb des Diffusors oder des Abgaskanals oder des Abgasschachts. Das Material und die Geometrie von solchen Akustikauskleidungen bestimmen die Absorptionseigenschaften, die mit der Geräuschdämpfung verknüpft sind. Häufig erfordern Frequenzen, die mit dem Betrieb des Turbinensystems verknüpft sind, dickere oder längere Akustikauskleidungen, um das Geräusch adäquat zu dämpfen. Eine solche Zunahme in der Größe der Akustikauskleidung resultiert in teureren Auskleidungen aufgrund des zusätzlich erforderlichen Materials. Außerdem erhöht das Verlängern der Akustikauskleidung unerwünschterweise die Gesamtlänge (d.h. die Grundfläche) der Gasturbine, was die Kosten erhöht, wohingegen dickere Auskleidungen zu einem höheren Druckverlust führen, was die Gesamteffizienz der Gasturbine negativ beeinflussen kann. Ferner sind konventionelle Akustikauskleidungen schwierig herzustellen oder zu modifizieren nachdem sie installiert sind, was weiterhin die Kosten erhöht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Abgasbehandlungssystem, das aufweist: einen Abgasdurchgangskanal zum Leiten des Abgases, wobei der Abgasdurchgangskanal Durchgangskanalwände hat, die den Abgasdurchgang zwischen einer Stromaufwärtsposition und einer Stromabwärtsposition definieren und umschließen; und eine Akustikauskleidung, die gebildet ist an und abdeckend von zumindest einem Teil der Durchgangskanalwände des Abgasdurchgangskanals. Die Akustikauskleidung kann einheitlich ausgebildete modulare Akustikblöcke aufweisen, die aneinander befestigt sind. Die modularen Akustikblöcke können jeweils Innenausnehmungen aufweisen mit unterschiedlichen Längen, die dazu eingerichtet sind, Zielgeräuschfrequenzen zu dämpfen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass das Abgasbehandlungssystem mit der Gasturbine betriebsverbunden ist, um die durch die Gasturbine produzierten Abgase zu empfangen; wobei der Abgasdurchgangskanal einen Abgaskanal und einen Abgasschacht aufweist; wobei der Abgaskanal axial gestapelte Abschnitte aufweist, in denen auf einen Übergangsabschnitt ein stromabwärtsseitiger Abschnitt folgt, wobei: der Übergangsabschnitt dazu eingerichtet ist, eine Strömungsquerschnittsfläche durch den Abgaskanal relativ zur axialen Position zu erweitern; und der stromabwärtsseitige Abschnitt dazu eingerichtet ist, sich zwischen dem Übergangsabschnitt und dem Abgasschacht mit einer im Wesentlichen konstanten Querschnittsströmungsfläche zu erstrecken; und wobei sich der Schacht zwischen dem Abgaskanal und einem Auslass zur Atmosphäre erstreckt; wobei die stromaufwärtsseitige Position und die stromabwärtsseitige Position zwischen denen sich der Abgasdurchgangskanal erstreckt einen stromabwärtsseitigen Auslass der Gasturbine bzw. den Auslass zur Atmosphäre umfassen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die modularen akustischen Blöcke jeweils Außen- und Innenwände aufweisen; wobei die Außenwände Wände mit einer Außenoberfläche aufweisen, wobei die Außenwände enthalten: gegenüberliegend angeordnete Vorder- und Hinterwand; und Seitenwände, die sich zwischen der Vorder- und der Hinterwand erstrecken; wobei die Innenwände Wände aufweisen, die sich zwischen den Außenwänden erstrecken, um ein Inneres des modularen Akustikblocks in die Innenausnehmungen zu unterteilen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die modularen Akustikblöcke jeweils aufweisen: dass die Außenoberfläche der Vorderwand eben ist; dass die Außenoberfläche der Hinterwand eben ist und im Wesentlichen parallel zu der ebenen Außenoberfläche der Vorderwand ist; und dass die Seitenwände, die eine Querschnittsgestalt des modularen Akustikblocks definieren, die zwischen der Vorderwand und der Rückwand konstant ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die Akustikauskleidung die modularen Akustikblöcke aufweist, die aneinander befestigt sind, so dass: die Außenoberfläche der Vorderwand von jedem modularen Akustikblock dem Inneren des Abgasdurchgangskanals zugewandt ist; und die Außenoberfläche der Rückwand von jedem der modularen Akustikblöcke zugewandt und benachbart angeordnet ist zu der wenigstens einen Durchgangskanalwand des Abgasdurchgangskanals an dem die Akustikauskleidung gebildet ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die Außenoberfläche der Rückwand der modularen Akustikblöcke mit einer Innenoberfläche der wenigstens einen der Durchgangskanalwände des Abgasdurchgangskanals verbunden ist, an dem die Akustikauskleidung gebildet ist; und wobei die Akustikauskleidung eine einzige Schicht der aneinander befestigten Akustikblöcke aufweist, so dass die Seitenwände von benachbart angeordneten der modularen Akustikblöcke aneinander anliegen, so dass keine Spalte dazwischen verbleiben.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass ein Cluster der modularen Akustikblöcke durchgängig durch die Akustikauskleidung wiederholt wird, wobei das Cluster aufweist: einen Zentralen der modularen Akustikblöcke; und Benachbarte der modularen Akustikblöcke, die den Zentralen der modularen Akustikblöcke umgeben und benachbart zu dem Zentralen der Akustikblöcke angeordnet sind; wobei innerhalb des Clusters die Seitenwände des Zentralen der modularen Akustikblöcke jeweils an einer Zugeordneten der Seitenwände der Benachbarten der modularen Akustikblöcke anliegen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die modularen Akustikblöcke jeweils einen Verbindungsmechanismus aufweisen, der innerhalb des Clusters den Zentralen der modularen Akustikblöcke mit den Benachbarten der modularen Akustikblöcke verbindet; und wobei der Verbindungsmechanismus einen Vorsprung aufweist, der von einer Ersten der Seitenwände vorsteht und einen Schlitz, der innerhalb einer Zweiten der Seitenwände gebildet ist, wobei der Vorsprung und der Schlitz des Zentralen der modularen Akustikblöcke dazu eingerichtet sind, mit dem Schlitz bzw. dem Vorsprung von den Benachbarten der modularen Akustikblöcke zusammenzuwirken.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die Querschnittsgestalt des modularen Akustikblocks jeweils ein Polygon aufweist mit drei oder mehr linearen Seiten, wobei jede der drei oder mehr linearen Seiten einer der Seitenwände entspricht; und wobei die modularen Akustikblöcke jeweils die Innenausnehmungen enthalten, die sich in Längsrichtung zwischen jeweiligen Öffnungen, die durch die Außenoberfläche der Vorderwand gebildet sind, und jeweiligen Endpunkten erstrecken, die innerhalb des Inneren des modularen Akustikblocks gebildet sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass für jeden der modularen Akustikblöcke die Öffnungen durch die Außenoberfläche der Vorderwand eine Gitterkonfiguration aufweisen, bei der: die Öffnungen eine einheitliche Querschnittsform und Querschnittsfläche aufweisen; und die Öffnungen in Reihen angeordnet sind.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass für jeden der modularen Akustikblöcke: die Innenausnehmungen ihre einheitliche Querschnittsgestalt und Querschnittsfläche der Öffnungen aufrechterhalten, während sich die Innenausnehmungen in das Innere des modularen Akustikblocks erstrecken; die unterschiedlichen Längen der Innenausnehmungen Endpunkte der Innenausnehmungen aufweisen, die relativ zu einer Dicke des modularen Akustikblocks variieren, wobei die Dicke des modularen Akustikblocks eine Distanz zwischen der Vorderwand und der Rückwand aufweist; und das Polygon eine Gestalt aufweist, das eine Fläche ohne Überlappungen oder Spalte abdecken kann.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die modularen Akustikblöcke jeweils einen rechteckigen Quader aufweisen; und wobei für jeden der modularen Akustikblöcke: die einheitliche Querschnittsgestalt der Öffnungen ein Rechteck aufweist; und wobei die Außenoberfläche der Rückwand der Seitenwände jeweils Vollmaterialoberflächen aufweisen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass für jeden der modularen Akustikblöcke die Innenausnehmungen lineare Innenausnehmungen und geknickte Innenausnehmungen aufweisen; wobei die linearen Innenausnehmungen jeweils eine einzige Kammer aufweisen, die um eine lineare Achse gebildet ist, die in einer Längsrichtung in einer Richtung orientiert ist, die im Wesentlichen rechtwinklig zu der Außenoberfläche der Vorderwand ist; und wobei die geknickten Innenausnehmungen jeweils zwei verbundene Kammern aufweisen, in denen eine erste Kammer von einer zweiten Kammer gefolgt ist, wobei: die erste Kammer um eine lineare Achse gebildet ist, die sich zwischen einem ersten Ende, das durch einen der Öffnungen gebildet ist, und einem zweiten Ende erstreckt, das innerhalb der Ausnehmung des modularen Akustikblocks gebildet ist, wobei die lineare Achse der ersten Kammer im Wesentlichen rechtwinklig zu der Außenoberfläche der Vorderwand ist; und die zweite Kammer mit dem zweiten Ende der ersten Kammer verbunden ist und sich um eine lineare Achse erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu der Außenoberfläche der Vorderwand ist.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass eine Länge der linearen Innenausnehmungen als eine Länge der einzigen Kammer bestimmt ist; wobei eine Länge der geknickten Innenausnehmungen als eine kombinierten Länge der ersten und zweiten Kammern bestimmt ist; wobei für jeden der modularen Akustikblöcke die unterschiedlichen Längen der Innenausnehmungen einen Bereich zwischen 0,5 bis 15 Zoll umfassen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die wenigstens eine der Durchgangswände, an der die Akustikauskleidung gebildet ist, die Durchgangswände innerhalb des Abgaskanals aufweist; und wobei die Zielgeräuschfrequenzen einen Bereich von zwischen 400-3000 Hz aufweisen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die wenigstens eine Durchgangskanalwand, an der die Akustikauskleidung gebildet ist, die Durchgangskanalwände innerhalb des Übergangsabschnitts und des stromabwärtsseitigen Abschnitts des Abgaskanals umfasst.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Abgasbehandlungssystems kann es vorteilhaft sein, dass die wenigstens eine der Durchgangskanalwände, an der die Akustikauskleidung gebildet ist, die Durchgangskanalwände innerhalb jedes von dem Abgaskanal und dem Abgasschacht umfasst; und wobei jeder der modularen Akustikblöcke von einem keramischen Matrixverbundmaterial und/oder einer Legierung aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.
Die vorliegende Erfindung beschreibt außerdem eine Akustikauskleidung, die einheitlich ausgebildete modulare Akustikblöcke aufweist, die aneinander befestigt sind. Die modularen Akustikblöcke können jeweils Außen- und Innenwände aufweisen. Für jeden der modularen Akustikblöcke enthalten die Außenwände sich entgegengesetzte Vorder- und Rückwand und Seitenwände, die sich zwischen der Vorder- und der Rückwand erstrecken. Für jeden der modularen Akustikblöcke können sich die Innenwände zwischen den Außenwänden erstrecken und das Innere des modularen Akustikblocks in Innenausnehmungen unterteilen, die sich in Längsrichtung zwischen jeweiligen Öffnungen, die durch die Vorderwand hindurch gebildet sind, und jeweiligen Endpunkten, die innerhalb der Ausnehmung des modularen Akustikblocks gebildet sind, erstrecken. Die Innenausnehmungen können Längen haben, die über einen Bereich von Längen variiert sind, um einen Zielbereich von Geräuschfrequenzen zu dämpfen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Akustikauskleidung kann es vorteilhaft sein, dass ein Cluster der modularen Akustikblöcke durch die Akustikauskleidung wiederholt wird, wobei das Cluster aufweist: einen zentralen der modularen Akustikblöcke; und Benachbarte der modularen Akustikblöcke, die den Zentralen der Akustikblöcke umgeben und benachbart sind zum Zentralen der Akustikblöcke; wobei die Seitenwände des Zentralen der modularen Akustikblöcke innerhalb des Clusters jeweils an einer zugeordneten der Seitenwände der Benachbarten der modularen Blöcke anliegen.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Akustikauskleidung kann es vorteilhaft sein, dass die modularen Akustikblöcke jeweils einen Verbindungsmechanismus aufweisen, der innerhalb des Clusters den zentralen der modularen Akustikblöcke mit den benachbarten der modularen Akustikblöcke verbindet; und wobei der Verbindungsmechanismus einen Vorsprung aufweist, der von einer ersten der Seitenwände vorsteht und einen Schlitz, der innerhalb einer zweiten der Seitenwände gebildet ist, wobei der Vorsprung und der Schlitz des zentralen der modularen Akustikblöcke dazu eingerichtet ist, mit dem Schlitz bzw. dem Vorsprung der benachbarten der modularen Akustikblöcke zusammen zu wirken.
Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Akustikauskleidung kann es vorteilhaft sein, dass die modularen Akustikblöcke jeweils aufweisen: Außenoberflächen der Vorderwand und der Rückwand, die eben und parallel zueinander sind; wobei die Seitenwände eine Querschnittsform der modularen Akustikblöcke definieren, die zwischen der Vorderwand und der Rückwand konstant ist; wobei die Querschnittsform der modularen Akustikblöcke jeweils ein Polygon aufweist mit drei oder mehr linearen Seiten, wobei jede der drei oder mehr linearen Seiten einer der Seitenwände entspricht; und wobei die Akustikauskleidung eine einzige Schicht der modularen Akustikblöcke aufweist, die aneinander befestigt sind, so dass innerhalb des Clusters keine Spalte zwischen dem zentralen der modularen Akustikblöcke und den benachbarten der modularen Akustikblöcke verbleiben.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden werden, wenn die nachfolgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen darstellen, wobei:

1 ein Blockschaltbild einer Gasturbine ist, die ein Abgasbehandlungssystem aufweist, innerhalb dem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
2 eine perspektivische Ansicht eines modularen Akustikblocks ist, der in einer Akustikauskleidung entsprechend beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung montiert werden kann.
3 eine geschnittene perspektivische Ansicht eines modularen Akustikblocks entsprechend beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine geschnittene perspektivische Ansicht eines modularen Akustikblocks entsprechend eines alternativen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine montierte Ansicht einer Akustikauskleidung ist, wie sie durch die modularen Akustikblöcke in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann;
6 eine Draufsicht auf einen modularen Akustikblock ist, der einen Verbindungsmechanismus zum Sichern des modularen Akustikblocks mit benachbarten oder anschließenden Blöcken aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein oder mehrere spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben. In dem Versuch, eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele bereitzustellen, können nicht alle Merkmale von aktuellen Implementierungen in der Beschreibung erläutert werden. Es sollte verstanden werden, dass in der Entwicklung von irgendwelchen solchen aktuellen Implementierungen, wie bei irgendeinem Ingenieur- oder Designprojekt, eine Vielzahl von implementierungsspezifischen Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele des Entwicklers, wie etwa die Übereinstimmung mit systembezogenen und geschäftsbezogenen Randbedingungen, die von einer Implementierung zur anderen variieren können, zu erreichen. Außerdem sollte es verstanden werden, dass solch eine Entwicklungsanstrengung komplex und zeitraubend sein kann, aber nichts desto trotz eine Routineunternehmung des Designs, der Fabrikation und der Herstellung für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet sein würde, die den Nutzen dieser Offenbarung haben.
Wenn Elemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sind die Artikel „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ und „dieser/diese/dieses“ dazu bestimmt zu bedeuten, dass ein oder mehrere dieser Elemente vorhanden sind. Die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“ und „mit“ sind dazu bestimmt, inklusiv zu sein und es können zusätzliche Elemente, andere als die aufgezählten Elemente, vorhanden sein. Irgendwelche Beispiele von Betriebsparametern und/oder Umgebungsbedingungen sind nicht exklusiv für andere Parameter/Zustände der offenbarten Ausführungsbeispiele. Zusätzlich sollte es verstanden werden, dass Bezugnahmen auf „ein Ausführungsbeispiel“ der vorliegenden Erfindung nicht dazu bestimmt sind, interpretiert zu werden als die Existenz von zusätzlichen Ausführungsbeispielen ausschließend, die die zitierten Merkmale ebenfalls beinhalten.
Unter Berücksichtigung des Vorstehenden ist 1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Gasturbinensystems 10, das sowohl eine Gasturbine 12 enthält, die betriebsverbunden ist mit einem Abgasbehandlungssystem 14. Das Gasturbinensystem 10 kann zum Beispiel ein Leistungserzeugungskraftwerk sein. Wie veranschaulicht, enthält die Gasturbine 12 einen Kompressor 18, eine Brennkammer 20 und eine Turbine 22. Die Turbine 22 kann mit dem Kompressor 18 (und, nicht veranschaulicht, einem Generator) mittels einer Welle antriebsverbunden sein. Im Betrieb gelangt Luft in die Gasturbine 12 durch einen Lufteinlassabschnitt, wird in dem Kompressor 18 unter Druck gesetzt. Dazu kann der Kompressor 18 eine Mehrzahl von Kompressorschaufeln aufweisen, die mit der Welle verbunden sind. Die Drehung der Welle verursacht die Drehung der Kompressorschaufeln, wodurch Luft in den Kompressor 18 gesaugt wird und die Luft komprimiert wird, bevor die Luft zu der Brennkammer 20 gelangt.
Innerhalb der Brennkammer 20 wird die komprimierte Luft mit Brennstoff gemischt und verbrannt. Die Brennkammer 20 kann ein oder mehrere Brennstoffdüsen aufweisen, die ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einem geeigneten Verhältnis zur optimalen Verbrennung, Emissionen, Brennstoffverbrauch, Leistungsabgabe, usw. in die Brennkammer einspritzen. Das Verbrennen von Luft und Brennstoff kann heiße unter Druck stehende Gase erzeugen, die dann verwendet werden können, um ein oder mehrere Turbinenschaufeln innerhalb der Turbine 22 anzutreiben. Im Betrieb strömen die Verbrennungsgase in und durch die Turbine 22, strömen gegen und zwischen den Turbinenschaufeln, wodurch die Turbinenschaufeln angetrieben werden und daher die Welle rotiert und eine Last antreibt, wie etwa einen elektrischen Generator. Wie es oben angegeben ist, kann die durch die Turbine 22 veranlasste Drehung der Welle die Schaufeln innerhalb des Kompressors 18 rotieren lassen und auf diese Weise wird Luft in die Gasturbine 12 gesaugt, um den Zyklus fortzusetzen.
Die Verbrennungsgase, die dann durch die Turbine 22 expandiert werden, treten als ein Strom von Abgasen 26 mittels eines stromabwärtsseitigen Auslasses 24 an dem hinteren Ende der Turbine 22 aus. Von dem stromabwärtsseitigen Auslass 24 kann das Abgas 26 weiter stromabwärts Strömen zu und durch das Abgasbehandlungssystem 14. Zum Beispiel kann der stromabwärtsseitige Auslass 24 der Turbine 22 mit dem Abgasbehandlungssystem 14 und einem Abgasdurchgangskanal 28, der dort hindurch gebildet ist, fluidisch verbunden sein. Der Abgasdurchgangskanal 28 kann einen Abgaskanal 29 aufweisen. Der Abgaskanal 29 kann einen stromaufwärtsseitigen Abschnitt, auf dem hierin als Übergangsabschnitt 30 bezuggenommen wird, sowie einen anschließenden Abschnitt aufweisen, der auf den Übergangsabschnitt 30 folgt, auf den hier als ein stromabwärtsseitiger Abschnitt 31 bezuggenommen wird. Es wird verstanden werden, dass der Übergangsabschnitt 30 so genannt wird, weil er dazu eingerichtet ist, die Querschnittsströmungsfläche des Abgaskanals 29 zu vergrößern oder überzuleiten von einer kleineren Querschnittsfläche in der Nähe des stromabwärtsseitigen Auslasses 24 der Turbine 22 zu einer größeren Querschnittsströmungsfläche. Die größere Querschnittsströmungsfläche kann sich, wie veranschaulicht, durch den stromabwärtsseitigen Abschnitt 31 des Abgaskanals 29 erstrecken. Wie es angegeben ist, kann der stromabwärtsseitige Abschnitt 31 eine im Wesentlichen konstante Querschnittsströmungsfläche aufweisen, die sich zwischen dem Übergangsabschnitt 30 und einem Schacht 49 erstreckt. Das Abgas 26 kann durch den Schacht 49 weiterströmen zu einem Auslass zu der Atmosphäre oder einem Auslass 50, an dem das Abgas an die Atmosphäre abgegeben wird.
Auf diese Weise konstruiert wird es verstanden werden, dass der Abgaskanal 29 und der Schacht 49 für die Zwecke hierin als Durchgangskanalwände 51 aufweisend beschrieben werden können, die gemeinsam einen Abgasdurchgangskanal 28 definieren und umschließen, durch den die Abgase 26 beim Betrieb des Abgasbehandlungssystems 14 geleitet werden. Wie es hierin verwendet wird, sind die Innenoberflächen 52 der Durchgangskanalwände 51 solche, die dem Inneren des Abgasdurchgangskanals 28 zugewandt sind. Dieser umschlossene Abgasdurchgangskanal 28 kann sich kontinuierlich von einem stromaufwärtsseitigen Beginn, der stromabwärtsseitige Auslass 24 der Turbine 22 ist, durchgängig zu einem stromabwärtsseitigen Endpunkt erstrecken, der der Auslass 50 des Schachts 49 ist, wo das Abgas 26 in die Atmosphäre abgelassen wird. Es wird erkannt werden, dass die nachfolgende Erläuterung eine Akustikauskleidung einführt und beschreibt, die entsprechend Aspekten der vorliegenden Erfindung effizient mittels einheitlich konfigurierter modularer akustischer Blöcke 60 hergestellt werden kann. Die Akustikauskleidung 61 kann verwendet werden, um eine oder mehrere der Innenoberflächen 52 von einer oder mehrere der Durchgangskanalwände 51 des Abgasdurchgangskanals 28 durch das Abgasbehandlungssystem 14 hindurch abzudecken, um die Geräusche zu absorbieren und zu reduzieren, die durch die Gasturbine 12 während des Betriebs erzeugt werden.
Mit Bezug nunmehr auf die 2-4, sind perspektivische Ansichten von modularen akustischen Blöcken 60 bereitgestellt, die in Übereinstimmung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung effizient montiert, gestapelt oder aneinander befestigt werden können, um eine Akustikauskleidung 61 zu bilden. Wie es erkannt werden wird, stellt 2 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften modularen akustischen Blocks 60 bereit, während 3 und 4 perspektivische Ansichten von beispielhaften modularen akustischen Blöcken 60 bereitstellen, die geschnitten wurden, um alternative Innenausgestaltungen in Übereinstimmung mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darzustellen. Ein Beispiel einer Akustikauskleidung 61 wird genauer mit Bezug auf 5 erläutert.
Mit Bezug auf die modularen akustischen Blöcken 60, kann jeder als eine diskrete modulare Einheit ausgebildet sein, die geformt ist, um eine effiziente Montage oder ein effizientes Stapeln mit anderen einheitlich geformten Blöcken zu ermöglichen, um eine kontinuierliche Akustikauskleidung 61 zu bilden. Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich eine kontinuierliche akustische Auskleidung auf eine Auskleidung, die einen zusammenhängenden vordefinierten oder Ziel-Oberflächenbereich vollständig abdeckt. Daher kann die Querschnittsgestalt des modularen akustischen Blocks 60 entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen die eines Polygons sein, der die Gestalt hat, die verwendet werden kann, um „eine Fläche zu plätteln“ ohne Überlappungen oder Spalte. Solche Formen können zum Beispiel ein Rechteck, ein Dreieck oder ein Sechseck umfassen. Auf diese Weise können eine Mehrzahl der modularen akustischen Blöcke 60 aneinander befestigt werden, um eine Akustikauskleidung 61 zu bilden, die einen Ziel-Oberflächenbereich vollständig abdeckt - der zum Beispiel an der Innenoberfläche 52 der Durchgangskanalwände 51, die einen Abgasdurchgangskanal 28 bilden, definiert werden kann - so dass keine Überlappungen oder Spalte zwischen benachbarten modularen akustischen Blöcken 60 auftreten. In Übereinstimmung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen - wie sie in den 2-4 gezeigt sind - können die modularen akustischen Blöcke 60 jeweils als ein Würfel oder allgemeiner als ein rechteckiger Quader geformt sein.
Der modulare akustische Block 60 kann in Bezug auf die Außenwände beschrieben werden, die seine Form definieren und insbesondere auf die Art, auf die Merkmale, die sich auf diese Außenwände beziehen, die gewünschte Funktionalität für die modulare Einheit bereitstellen. Wie es in den Figuren gezeigt ist, kann jeder der modularen Blöcke 60 ein Paar von gegenüberliegenden Außenwänden aufweisen, die hierin als eine Vorderwand 62 und eine Rückwand 64 bezeichnet werden. Die Vorderwand 62 wird so genannt, weil sie die Außenoberfläche des modularen akustischen Blocks 60 enthält, die nach dem Installieren, dem Inneren des Abgasdurchgangskanals 28 zugewandt ist. Daher ist die Außenoberfläche der Vorderwand 62 während des Betriebs den Abgasen 26 zugewandt, die durch den Abgasdurchgangskanal 28 strömen. Gegenüberliegend der Vorderwand 62 angeordnet, enthält die Rückwand 64 die Außenoberfläche des modularen akustischen Blocks 60, die nach dem Installieren benachbart ist zu oder zugewandt ist zu den Durchgangskanalwänden 51 des Abgasdurchgangskanals 28, an denen die Akustikauskleidung 61 gebildet ist. In diesem Fall wird es verstanden werden, dass es zu Installationszwecken die Außenoberfläche der Rückwand 64 sein kann, die den modularen akustischen Block 60 an bzw. mit der Innenoberfläche 52 von einer der Durchgangskanalwände 51 anbringt oder verbindet. Entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Außenoberflächen der Vorderwand 62 und der Rückwand 64 flache oder ebene Oberflächen und können ausgerichtet sein, um parallel zueinander zu sein.
Die anderen Außenwände des modularen akustischen Blocks 60 sind die Seitenwände, die hierin als Seitenwände 66 bezeichnet werden. Es wird verstanden werden, dass sich die Seitenwände 66 allgemein zwischen der Vorderwand 62 und der Rückwand 64 erstrecken. Daher wird es verstanden werden, dass nach dem Installieren die Seitenwände 66 eines modularen akustischen Blocks 60 sind, die anliegen an oder benachbart angeordnet sind zu den Seitenwänden 66 von anderen benachbarten oder angrenzenden modularen akustischen Blöcken 60.
Es wird erkannt werden, dass die Rückwand 64 und die Seitenwände 66 mit Vollmaterialaußenoberflächen ausgebildet sein können, während die Vorderwand 62 mehrere diskrete Öffnungen aufweist, die dort hindurchgehend gebildet sind. Die Rückwand 64 und die Seitenwände 66 können unter Verwendung eines starren Materials ausgebildet sein und diese Wände können eine strukturelle Stütze für den modularen akustischen Block 60 sowie für die Akustikauskleidung 61 bereitstellen, die aus solchen Blöcken gebildet ist. Daher sollte es in Bezug auf die Außenoberflächen des modularen akustischen Blocks 60 verstanden werden, dass die Außenoberflächen der Vorderwand 62 und der Rückwand 64 die Enden des Blocks 60 darstellen, die jeweils dem Inneren des Abgasdurchgangskanals bzw. der Durchgangskanalwand 51 zugewandt sind, während die Außenoberflächen der Seitenwände 66 die Querschnittsgestalt des modularen akustischen Blocks 60 definieren und die nach dem Installieren die Seitenwände von solchen modularen akustischen Blöcken 60 beaufschlagen, die sie in der akustischen Auskleidung 61 umgeben.
Zusammen damit, wie die Außenwände ausgebildet sind, kann der modulare akustische Block 60 der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Art beschrieben werden, auf die die Innenwände 68 die Innenräume innerhalb der Blöcke 60 bilden. Allgemein enthalten die Innenwände 68 mehrere sich kreuzende Wände, die das Innere des modularen akustischen Blocks 60 in mehrere innere Zellen oder wie es hierin verwendet wird, Innenausnehmungen 70 unterteilen. Die Innenwände 68 können im Wesentlichen aus Vollmaterial sein und sich über das Innere des modularen akustischen Blocks 60 erstrecken, z.B. zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 66 sowie zwischen der Vorderwand 62 und der Rückwand 64, die sich gegenüberliegen. Wie veranschaulicht, können die Innenwände 68 im Wesentlichen dünner sein als die Außenwände, die die Rückwand 64 und die Seitenwände 66 bilden. Wie es erkannt werden wird, können die Innenwände 68 spezifisch ausgebildet sein, um das Innere des modularen akustischen Blocks 60 in gleichgeformte Innenausnehmungen 70 mit einer vorherbestimmten Größe, Querschnittsgestalt und/oder Länge zu unterteilen. Die geometrische Anordnung der Innenausnehmungen 70 kann variiert werden, um die Absorption von Geräuschen über einen größeren Bereich von vorherbestimmten oder Zielgeräuschfrequenzen zu unterstützen.
Wie es in 3 gezeigt ist, können sich die Innenausnehmungen 70 in Längsrichtung von einer Öffnung 72, die durch die Außenoberfläche der Vorderwand 62 gebildet ist, in Längsrichtung erstrecken. Von dieser Öffnung 72 können sich die Innenausnehmungen 70 teilweise oder vollständig über das Innere erstrecken und sich mit der Rückwand 64 verbinden. Die Vorderwand 62 kann durch die mehreren Öffnungen 72, die dort hindurch gebildet sind, im Wesentlichen offen bleiben, wobei die Anzahl der Öffnungen 72 mit der Anzahl von Innenausnehmungen 70 übereinstimmt. Die sich kreuzende geometrische Anordnung der Innenwände 68 vorausgesetzt, können die Öffnungen 72 der Innenausnehmungen 70 eine gitterartige Konfiguration an der Außenoberfläche der Vorderwand 62 bilden. Das heißt, die Innenwände 68 sind angeordnet, so dass ihre Kreuzung eine sich wiederholende einheitliche Querschnittsform und -größe bildet, wie etwa das gezeigte beispielhafte Quadrat, was der Außenoberfläche der Vorderwand 62 diese gitterähnliche Erscheinung gibt.
Die Größe und Form der Innenausnehmungen 70 steuert allgemein die Menge und die Art der akustischen Absorption, die zwischen den modularen akustischen Blöcken 60 auftritt und daher der akustischen Auskleidung 61, die aus der Anordnung von solchen modularen akustischen Blöcken 60 gebildet ist. Entsprechend bevorzugter Ausführungsbeispiele können sich die Innenausnehmungen 70 wie beschrieben in das Innere des modularen akustischen Blocks 60 von jeweiligen Öffnungen 72 erstrecken, die durch die Außenoberfläche der Vorderwand 62 gebildet sind. Mit Erstreckung in das Innere des modularen akustischen Blocks 60 kann jede von den Innenausnehmungen 70 die Querschnittsform und Querschnittsgröße der Öffnungen 72 beibehalten, von der sie ausgeht. Wie es veranschaulicht ist, kann die Querschnittsform der Innenausnehmungen 70 im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch sein, obwohl andere Formen auch möglich sind. Zum Beispiel können andere mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Innenausnehmungen 70 aufweisen mit einer dreieckförmigen oder sechseckförmigen Querschnittsgestalt. Die Innenausnehmungen 70 können eingerichtet sein, so dass ihre Längen variieren, wobei Art und Umfang der Variation eingerichtet ist, so dass der modulare akustische Block vorzugsweise Geräusche über einen breiteren Zielfrequenzbereich absorbiert. Zum Beispiel kann das breite Band von absorbierten Frequenzen bei beispielhaften Ausführungsformen zwischen 400-3000 Hz reichen, aber irgendwelche anderen gewünschten Frequenzbereich können absorbiert werden abhängig von dem Volumen- und Dickenbeschränkungen des modularen akustischen Blocks 60 und der Architektur der Innenausnehmungen 72.
Wie es außerdem in 3 gezeigt ist, erstreckt sich jede der Innenausnehmungen 70 entlang einer Längsachse, die gerade oder linear ist. Daher kann jede von diesen beispielhaften Innenausnehmungen 70 als sich von einer Öffnung 72, die durch die Außenoberfläche der Vorderwand 62 hindurch gebildet ist, entlang eines linearen Pfades zu einem Punkt erstreckend beschrieben werden, wo der modulare akustische Block 60 innerhalb des Inneren des modularen akustischen Blocks 60 endet. Wie dargestellt, kann die Position dieses „Endpunkts“ der Innenausnehmungen 70 in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen über die Dicke des modularen akustischen Blocks 60 variiert werden, so dass die Länge der Innenausnehmungen 70 variiert, was wie beschrieben gemacht werden kann, um den Bereich der akustischen Absorptionseigenschaften des modularen akustischen Blocks 60 zu verbreitern. Auf diese Weise ausgebildet können die linearen Innenausnehmungen 75 allgemein beschrieben werden als eine einzige lange Kammer aufweisen, die linear längsweise ausgerichtet ist in einer Richtung, die im Wesentlichen rechtwinklig ist zu der Außenoberfläche der Vorderwand 62 des modularen akustischen Blocks 60. Solche Innenausnehmungen 70, d.h. solche, die entsprechend dieser linearen Konfiguration aus - die entsprechend dieser linearen Konfiguration ausgebildet sind - können als „lineare Innenausnehmungen 75“ bezeichnet werden. Andere Formen und Ausrichtungen von solchen Innenausnehmungen 70 sind in Übereinstimmung mit alternativen Ausführungsbeispielen auch möglich.
Wie es in 4 gezeigt ist, können die Innenausnehmungen 70 der vorliegenden Erfindung außerdem dazu eingerichtet sein, sich zu biegen oder eine geknickte Ausgestaltung zu haben und solche Innenausnehmungen 70 können als „geknickte Innenausnehmungen 76“ bezeichnet werden. Durch Verwenden dieser geknickten Ausführung wird es verstanden werden, dass längere Gesamtlängen für diese Innenausnehmungen 70 erreicht werden können, die den Bereich der akustischen Absorption, insbesondere in Bezug auf geringere Frequenzen, erhöhen können, ohne das Erfordernis, die Gesamtdicke des modularen akustischen Blocks 60 zu erhöhen. (Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich die Dicke des modularen akustischen Blocks 60 auf den Abstand zwischen der Vorderwand 62 und der Rückwand 64.) Daher kann die Knickkonfiguration verwendet werden, um Innenausnehmungen mit einer Ausnehmungslänge zu erzeugen, die größer ist als die Dicke des modularen akustischen Blocks 60. Auf diese Weise kann die Dicke der Akustikauskleidung 61, die erforderlich ist, um einen Zielfrequenzbereich zu dämpfen, minimiert werden, was wiederum die Druckverluste minimiert, die durch den Abgasdurchgangskanal 28 aufgrund der Dicke der akustischen Auskleidung 61 auftreten. Wie es hierin beschrieben wird, sind die geknickten Innenausnehmungen 76 in Bezug auf die beiden verbundenen Kammern definiert, die sie bilden: eine erste Kammer 77, die sich von einer der Öffnungen 72 erstreckt und ungefähr rechtwinklig zu der Außenoberfläche der Vorderwand 62 ausgerichtet ist; und eine zweite Kammer 78, die im Wesentlichen parallel zu der Außenoberfläche der Vorderwand 62 ausgerichtet ist. Die beiden Kammern 77, 78 der geknickten Innenausnehmungen 76 sind mittels einer Biegung oder eines Knicks von ungefähr 90 Grad verbunden. Andere Ausrichtungen für die geknickten Innenausnehmungen 76 sind auch möglich.
Wie es auch in 4 veranschaulicht ist, kann der modulare akustische Block 60 der vorliegenden Erfindung beide Arten von Innenausnehmungen 70 aufweisen, d.h. sowohl lineare Innenausnehmungen 75 als auch geknickte Innenausnehmungen 76, um eine noch größere Varianz zwischen den Längen der Innenausnehmungen 70 zu erreichen. Es wird verstanden werden, dass die Länge von einer der linearen Innenausnehmungen 75 einfach als die Distanz von der einzigen Kammer abgeleitet wird, die sie bildet, d.h. die Distanz zwischen der Öffnung 72 der linearen Innenausnehmung 75 bis zu ihrem Endpunkt innerhalb des Inneren des Blocks 60. In Bezug auf die geknickten Innenausnehmungen 76, kann die Länge als eine kombinierte Länge der ersten und zweiten Kammer 77, 78 berechnet werden, die die geknickte Innenausnehmung 76 bilden. Unter Verwendung dieser Definitionen kann der modulare akustische Block 60 entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen derart eingerichtet sein, dass die Innenausnehmungen 70 (die gerade und/oder geknickte Innenausnehmungen 75, 76 umfassen) Längen haben, die zwischen 0,5 bis 15 Zoll variieren. Wie es weiter in 4 gezeigt ist, können die Innenausnehmungen 75, 76 auf eine Weise gepackt werden, um die Verwendung des verfügbaren Volumens des modularen akustischen Blocks 60 zu maximieren, da der Knick der geknickten Innenausnehmungen 76 ein 90° Winkel ist. Auf diese Weise können die längsten Innenausnehmungen 70 eine Länge haben, die fast das Doppelte ist von der Gesamtdicke des modularen akustischen Blocks 60. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene andere Geometrien für die Innenausnehmungen 70 auch möglich sind, umfassend, aber nicht beschränkt auf gekrümmte Ausnehmungen, Ausnehmungen mit einer „S“-Gestalt, Ausnehmungen mit unregelmäßigen Formen, die in Dickenrichtung von einem Teil der Ausnehmung zu einem anderen variieren, usw. Auch können in verschiedenen Ausführungsbeispielen irgendwelche geeigneten Dimensionen, Ausnehmungslängen und Querschnittsformen verwendet werden.
Wie es verstanden werden wird, ist die Temperatur, die mit den Abgasen 26 der Gasturbinen verknüpft ist, ausreichend hoch, um die Verwendung von speziell ausgewählten Materialien zur Herstellung der modularen akustischen Blöcke 60 zu erfordern. Zum Beispiel hat sich ein keramisches Matrixverbundmaterial („CMC“) als fähig erwiesen, solchen hohen Temperaturen standzuhalten und kann in die notwendigen Formen zur Verwendung beim Herstellen der modularen akustischen Blöcke 60 der vorliegenden Erfindung geformt werden. Metallische Materialien können auch verwendet werden, wie etwa Stahl oder Legierungen aus rostfreiem Stahl, wie es ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen würde.
Nunmehr speziell bezugnehmend auf 5 wird eine zusammengebaute Ansicht einer Akustikauskleidung 61 bereitgestellt, die zeigt, wie eine akustische Auskleidung 61 unter Verwendung der modularen akustischen Blöcke 60 der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Wie veranschaulicht, wird die akustische Auskleidung 61 mittels einer einzigen Schicht der modularen akustischen Blöcke 60 zusammengesetzt, wobei diese einzige Schicht aneinander anliegend und an einer der Durchgangskanalwände 51 des Abgasdurchgangskanals 28 innerhalb des Abgasbehandlungssystems 14 befestigt ist. Die einzige Schicht der modularen akustischen Blöcke 60 stellt eine kontinuierliche akustische Auskleidung 61 bereit, die eine einheitliche Dicke aufweist. Wie erläutert, kann die Dicke des modularen akustischen Blocks 60 minimiert werden, so dass Druckverluste durch den Abgasdurchgangskanal 28, die der Dicke der akustischen Auskleidung 61 zuzuordnen sind, auch minimiert ist. Alternativ können auch mehrere Schichten der modularen akustischen Blöcke 60 verwendet werden.
Zum Zwecke der Erläuterung, wie die modularen akustischen Blöcke 60 positioniert oder aneinander befestigt sind, um die akustische Auskleidung 61 zu erzeugen, kann es hilfreich sein, auf die modularen akustischen Blöcke 60 innerhalb der akustischen Auskleidung 61 einer diskreten Anordnung folgend oder, wie es hierin verwendet wird, einem „Cluster“ der Blöcke 60 folgend Bezug zu nehmen, dass Durchgänge durch die Akustikauskleidung 61 wiederholt wird. Wie es hierin verwendet wird, enthält dieses Cluster einen bestimmten modularen akustischen Block der Auskleidung 61, der als ein „zentraler“ der modularen akustischen Blöcke 61 bezeichnet wird und dann solche modularen akustischen Blöcke 60, die den „zentralen“ umgeben oder benachbart dazu sind als „benachbarte“ der modularen akustischen Blöcke 61 zu bezeichnen. Unter Verwendung dieser Bezeichnungen kann die akustische Auskleidung 61 dann als eine sich wiederholende Konfiguration beschrieben werden, bei der die Seitenwände des „zentralen“ der modularen akustischen Blöcke 60 an einer zugeordneten von den Seitenwänden der „benachbarten“ der modularen akustischen Blöcke 60 anliegen.
Entsprechend alternativen Ausführungsbeispielen können die modularen akustischen Blöcke 60 verwendet werden, um eine akustische Auskleidung 61 an irgendeiner der Innenoberflächen 52 vollständig oder teilweise von irgendeiner der Durchgangskanalwände 51 zu bilden, die einen Abgasdurchgangskanal 28 durch das Abgasbehandlungssystems 14 bilden und umschließen. Wie vorstehend beschrieben, kann der Abgasdurchgangskanal 28 allgemein beschrieben werden als eine kontinuierliche Erstreckung zwischen einer stromaufwärtsseitigen Position (die z.B. der stromabwärtsseitige Auslass 24 der Turbine 22 sein kann) und einer stromaufwärtsseitigen Position (der z.B. der Auslass 50 des Schachts 49 sein kann). Genauer kann die Akustikauskleidung 61 der vorliegenden Erfindung entsprechend bevorzugte Ausführungsbeispiele an und benachbart zu einer oder mehreren der Durchgangskanalwände 51 gebildet sein, die den Abgasdurchgangskanal 28 durch den Abgaskanal 29 bilden. Zum Beispiel kann dies Bereiche des Abgaskanals 29 des Übergangsabschnitts 30, des stromabwärtsseitigen Abschnitts 31 oder sowohl des Übergangsabschnitts 30, als auch des stromabwärtsseitigen Abschnitts 31 umfassen. Alternativ kann die Akustikauskleidung 61 der vorliegenden Erfindung auch an und benachbart zu einer oder mehrerer der Durchgangskanalwände 51 hergestellt werden, die einen Abschnitt des Abgasdurchgangskanals 28 umschließen, der sich durch den Schacht 49 des Abgasbehandlungssystems 14 erstreckt. Auch kann die Akustikauskleidung 61 der vorliegenden Erfindung an und benachbart zu einer oder mehrerer der Durchgangskanalwände 51 hergestellt werden, die den Abgasdurchgangskanal 28 umschließen, der sowohl durch den Abgaskanal 29 als auch den Schacht 49 des Abgasbehandlungssystems 14 gebildet ist.
6 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform des modularen akustischen Blocks 60, bei dem ein Verbindungsmechanismus bereitgestellt ist, um modulare akustische Blöcke 60 zu sichern, die benachbart zueinander in der Akustikauskleidung 61 angeordnet sind. Wie veranschaulicht, enthält der Verbindungsmechanismus entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Konfiguration mit einem Vorsprung 81 und einem Schlitz 82. Zum Beispiel sind Vorsprünge 81 gebildet, die von zwei der Seitenwände 66 des modularen akustischen Blocks 60 vorstehen, während Schlitze 82 - die zu den Vorsprüngen 81 korrespondieren - innerhalb der anderen beiden Seitenwände 66 des beispielhaften modularen akustischen Blocks 60 gebildet sind. Die Vorsprünge 81 und die Schlitze 82 können dann verwendet werden, um den modularen akustischen Block 60 mit dem benachbarten modularen akustischen Blöcken 60 während des Installations- oder Stapelverfahrens richtig auszurichten. Wenn es in Verbindung mit dem „Cluster“ von modularen akustischen Blöcken 60 beschrieben wird, dass vorstehend eingeführt wurde, kann der Verbindungsmechanismus gelten, um den zentralen der modularen akustischen Blöcke 60 mit den benachbarten der modularen akustischen Blöcke 60 zu verbinden. Genauer sind der Vorsprung und der Schlitz des zentralen der modularen akustischen Blöcke 60 eingerichtet, um mit dem Schlitz bzw. dem Vorsprung von benachbarten der modularen akustischen Blöcke 60 zusammenzuarbeiten. Nach dem Installieren stellen die Vorsprünge 81 und die Schlitze 82 einen Eingriffsverbindungs- und Stützmechanismus bereit, der bestimmten Arten von Relativbewegung zwischen benachbarten Blöcken 60 standhält. Auf diese Weise kann die Akustikauskleidung 61 strukturell verbessert sein. Die vorliegende Erfindung nimmt die Verwendung von anderen Arten von Verbindungsmechanismen vorweg, um gleiche Ergebnisse zu erreichen.
Während die vorliegende Erfindung detailliert in Verbindung mit nur einer beschränkten Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sollte es klar verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um irgendeine Anzahl von Variationen, Abwandlungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen zu beinhalten, die bislang nicht beschrieben wurden, die aber dem Gedanken und dem Schutzbereich der Erfindung entsprechen. Zusätzlich, während verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, sollte es verstanden werden, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsbeispiele enthalten können. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorgehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern sie ist nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche beschränkt. Ein Abgasbehandlungssystem 14, das aufweist: einen Abgasdurchgangskanal 28 zum Leiten von Abgasen, wobei der Abgasdurchgangskanal 28 Durchgangskanalwände 51 hat, die den Abgasdurchgangskanal 28 zwischen einer stromaufwärts Position und einer stromabwärts Position bilden und umschließen; und einer Akustikauskleidung 61, die gebildet ist an und wenigstens eine der Durchgangskanalwände 51 des Abgasdurchgangskanals 28 abdeckt. Die Akustikauskleidung 61 kann einheitlich ausgebildete modulare akustische Blöcke 60 aufweisen, die aneinander anliegen. Die modularen akustischen Blöcke 60 können jeweils Innenausnehmungen 70 mit unterschiedlichen Längen aufweisen, die eingerichtet sind, um Zielgeräuschfrequenzen zu dämpfen.
Ein Abgasbehandlungssystem 14, das aufweist: einen Abgasdurchgangskanal 28 zum Leiten von Abgasen, wobei der Abgasdurchgangskanal 28 Durchgangskanalwände 51 hat, die den Abgasdurchgangskanal 28 zwischen einer stromaufwärts Position und einer stromabwärts Position bilden und umschließen; und einer Akustikauskleidung 61, die gebildet ist an und wenigstens eine der Durchgangskanalwände 51 des Abgasdurchgangskanals 28 abdeckt. Die Akustikauskleidung 61 kann einheitlich ausgebildete modulare akustische Blöcke 60 aufweisen, die aneinander anliegen. Die modularen akustischen Blöcke 60 können jeweils Innenausnehmungen 70 mit unterschiedlichen Längen aufweisen, die eingerichtet sind, um Zielgeräuschfrequenzen zu dämpfen.
Bezugszeichenliste

Gasturbinensystem	10
Gasturbine	12
Abgasbehandlungssystem	14
Kompressor	18
Brennkammer	20
Turbine	22
stromabwärtsseitiger Auslass	24
Abgasdurchgangskanal	28
Abgaskanal	29
Übergangsabschnitt	30
stromabwärtsseitiger Abschnitt	31
Schacht	49
Auslass	50
Durchgangskanalwand	51
Innenoberfläche	52
modularer akustischer Block	60
Akustikauskleidung	61
Vorderwand	62
Rückwand	64
Seitenwand	66
Innenwand	68
Innenausnehmungen	70
Öffnung	72
lineare Innenausnehmungen	75
geknickte Innenausnehmungen	76
erste Kammer	77
zweite Kammer	78
Vorsprung	81
Schlitz	82

Claims

Abgasbehandlungssystem (14) aufweisend: einen Abgasdurchgangskanal (28) zum Leiten von Abgasen, wobei der Abgasdurchgangskanal (28) Durchgangskanalwände (51) aufweist, die den Abgasdurchgangskanal (28) zwischen einer stromaufwärtsseitigen Position und einer stromabwärtsseitigen Position definieren und umschließen; und eine Akustikauskleidung (61), die gebildet ist an und abdeckend von wenigstens einer der Durchgangskanalwände (51) des Abgasdurchgangskanals (28); wobei die Akustikauskleidung (61) einheitlich geformte modulare akustische Blöcke (60) aufweist, die aneinander anliegen; und wobei die modularen akustischen Blöcke (60) jeweils Innenausnehmungen (70) mit unterschiedlichen Längen aufweisen, die dazu eingerichtet sind, Zielgeräuschfrequenzen zu dämpfen.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 1, wobei das Abgasbehandlungssystem (14) betriebsverbunden ist mit einer Gasturbine (12) zum Empfangen des von der Gasturbine (12) erzeugten Abgases; wobei der Abgasdurchgangskanal (28) einen Abgaskanal (29) und einen Schacht (49) aufweist; wobei der Abgaskanal (29) axial gestapelte Abschnitte aufweist, in denen auf einen Übergangsabschnitt (30) ein stromabwärtsseitiger Abschnitt (31) folgt, wobei: der Übergangsabschnitt (30) dazu eingerichtet ist, eine Querschnittsströmungsfläche durch den Abgaskanal (29) relativ zu der axialen Position zu erweitern; und der stromabwärtsseitige Abschnitt (31) dazu eingerichtet ist, sich zwischen dem Übergangsabschnitt (30) und dem Schacht (49) mit einer im Wesentlichen konstanten Querschnittsströmungsfläche zu erstrecken; und wobei sich der Schacht (49) zwischen dem Abgaskanal (29) und einem Auslass (50) zur Atmosphäre erstreckt; wobei die stromaufwärtsseitige Position und die stromabwärtsseitige Position, zwischen denen sich der Abgasdurchgangskanal (28) erstreckt, einen stromabwärtsseitigen Auslass (24) der Gasturbine (12) bzw. den Auslass (50) zur Atmosphäre umfasst.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 2, wobei die modularen akustischen Blöcke (60) jeweils Außenwände und Innenwände 68 aufweisen; wobei die Außenwände Wände aufweisen, die eine Außenoberfläche haben, wobei die Außenwände enthalten: Vorderwand und Rückwand (64), die sich gegenüberliegen; und Seitenwände, die sich zwischen der Vorderwand und der Rückwand 64 erstrecken; wobei die Innenwände (68) Wände enthalten, die sich zwischen den Außenwänden erstrecken, um ein Inneres des modularen akustischen Blocks (60) in die Innenausnehmungen (70) zu unterteilen.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 3, wobei die modularen akustischen Blöcke jeweils aufweisen: die Außenoberfläche der Vorderwand (62), die eben ist; die Außenoberfläche der Rückwand (64), die eben ist und sich ungefähr parallel zu der ebenen Außenoberfläche der Vorderwand (62) erstreckt; und die Seitenwände, die eine Querschnittsform der modularen akustischen Blöcke (60) definieren, die zwischen der Vorderwand (62) und der Rückwand (64) konstant ist.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 4, wobei die Akustikauskleidung (61) die modularen akustischen Blöcke (60) aufweist, die aneinander anliegen, so dass: die Außenoberfläche der Vorderwand (62) von jedem der modularen akustischen Blöcke (60) dem Inneren des Abgasdurchgangskanals (28) zugewandt ist; und die Außenoberfläche der Rückwand (64) von jedem der modularen akustischen Blöcke (60) zugewandt und benachbart angeordnet ist zu der wenigstens einen von den Durchgangskanalwänden (51) des Abgasdurchgangskanals (28), an dem die Akustikauskleidung (61) gebildet ist.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 5, wobei ein Cluster der modularen akustischen Blöcke (60) durchgängig durch die Akustikauskleidung (61) wiederholt ist, wobei das Cluster aufweist: einen Zentralen der modularen akustischen Blöcke (60); und Benachbarte der modularen akustischen Blöcke (60), die den Zentralen der modularen akustischen Blöcke (60) umgeben und benachbart zu dem Zentralen der modularen akustischen Blöcke (60) angeordnet sind; wobei innerhalb des Clusters die Seitenwände des Zentralen der modularen akustischen Blöcke (60) jeweils an einer zugeordneten der Seitenwände der Benachbarten der modularen akustischen Blöcke (60) anliegen.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 6, wobei die modularen akustischen Blöcke (60) jeweils einen Verbindungsmechanismus aufweisen, der innerhalb des Clusters den Zentralen der modularen akustischen Blöcke (60) mit den Benachbarten der modularen akustischen Blöcke (60) verbindet; und wobei der Verbindungsmechanismus einen Vorsprung (81) aufweist, der von einer ersten der Seitenwände vorsteht und einen Schlitz (82), der in einer zweiten der Seitenwände gebildet ist, wobei der Vorsprung (81) und der Schlitz (82) des Zentralen der modularen akustischen Blöcke (60) dazu eingerichtet ist, mit einem Schlitz (82) bzw. einem Vorsprung (81) von den Benachbarten der modularen akustischen Blöcke (60) zusammenzuarbeiten.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Querschnittsgestalt der modularen akustischen Blöcke (60) jeweils ein Polygon aufweist mit drei oder mehr linearen Seiten, wobei jede von den drei oder mehr linearen Seiten einer der Seitenwände entspricht; wobei die modularen akustischen Blöcke (60) jeweils die Innenausnehmungen (70) enthalten, die sich in Längsrichtung und zwischen jeweiligen Öffnungen (72), die durch die Außenoberfläche der Vorderwand (62) gebildet sind, und jeweiligen Endpunkten, die innerhalb des Inneren des modularen akustischen Blocks (60) gebildet sind, erstrecken; und wobei für jeden der modularen akustischen Blöcke (60) die Öffnungen (72) durch die Außenoberfläche der Vorderwand (62) eine Gitterkonfiguration aufweisen, in der: die Öffnungen (72) eine einheitliche Querschnittsform und Querschnittsfläche aufweisen; und die Öffnungen (72) in Reihen angeordnet sind.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 8, wobei für jeden der modularen akustischen Blöcke (60): die Innenausnehmungen (70) die einheitliche Querschnittsform und Querschnittsfläche der Öffnungen (72) aufrechterhalten, wie sich die Innenausnehmungen (70) in das Innere des modularen akustischen Blocks (60) erstrecken; die unterschiedlichen Längen der Innenausnehmungen (70), die Endpunkte der Innenausnehmungen (70) aufweisen, die relativ zu der Dicke des modularen akustischen Blocks (60) variiert werden, wobei die Dicke des modularen akustischen Blocks (60) eine Distanz zwischen der Vorderwand (62) und der Rückwand (64) aufweist; und das Polygon eine Gestalt aufweist, das eine Ebene ohne Überlappungen und Spalte abdecken kann.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 9, wobei für jeden der modularen akustischen Blöcke (60) die Innenausnehmungen (70) lineare Innenausnehmungen (75) und geknickte Innenausnehmungen (76) aufweisen; wobei die linearen Innenausnehmungen (75) jeweils eine einzige Kammer aufweisen, die um eine lineare Achse gebildet sind, die in Längsrichtung in einer Richtung ausgerichtet ist, die im Wesentlichen rechtwinklig zu der Außenoberfläche der Vorderwand (62) ist; und wobei die geknickten Innenausnehmungen (76) jeweils zwei miteinander verbundene Kammern aufweisen, bei denen auf eine erste Kammer (77) eine zweite Kammer (78) nachfolgt, wobei: die erste Kammer (77) um eine lineare Achse gebildet ist, die sich zwischen einem ersten Ende, das durch eine der Öffnungen (72) gebildet ist, und einem zweiten Ende, das innerhalb des Inneren des modularen akustischen Blocks (60) gebildet ist, erstreckt, wobei die lineare Achse der ersten Kammer (77) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Außenoberfläche der Vorderwand (62) ist; und die zweite Kammer (78) mit dem zweiten Ende der ersten Kammer (77) verbunden ist und sich um eine lineare Achse erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu der Außenoberfläche der Vorderwand (62) ist.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 10, wobei eine Länge der linearen Innenausnehmungen (75) bestimmt ist als eine Länge der einzigen Kammer; wobei eine Länge der geknickten Innenausnehmungen (76) bestimmt ist als eine kombinierte Länge der ersten und der zweiten Kammer (78); wobei für jeden der modularen akustischen Blöcke (60) die unterschiedlichen Längen der Innenausnehmungen (70) einen Bereich zwischen 0,5 bis 15 Zoll umfassen.
Abgasbehandlungssystem (14) nach Anspruch 5, wobei die Zielgeräuschfrequenzen einen Bereich von zwischen 400-3000 Hz umfassen; und wobei die wenigstens eine der Durchgangskanalwände (51), an der die Akustikauskleidung (61) gebildet ist, die Durchgangskanalwände (51) innerhalb sowohl des Abgaskanals (29) als auch des Schachts (49) aufweist; und wobei jeder der modularen akustischen Blöcke (60) aus einem keramischen Matrixverbundmaterial und/oder einer Legierung aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.