DE1955745A1

DE1955745A1 - Vorrichtung zur Geraeuschunterdrueckung

Info

Publication number: DE1955745A1
Application number: DE19691955745
Authority: DE
Inventors: Paulson Elmir Edward
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-11-08
Filing date: 1969-11-06
Publication date: 1970-06-11
Also published as: JPS5125522B1; FR2022913A1; BE740122A; GB1274680A; US3533486A

Description

Dr. rer. nat. Horst Schüler PATENTANWALT

^ NOV. 1969

Li/ho

6 Frankfurt/Main 1, den Niddastraße 52 Telefon (0611) 237220 Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M.

Bank-Konto: 523/3168 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

1261-13DL-944

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady, N.Y. / USA

Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsmittelgeräte, insbesondere auf eine Vorrichtung zur Dämpfung oder Unterdrückung von Geräuschen, die durch Gasturbinen erzeugt werden.

Die Unterdrückung von Geräuschen, die durch Gasturbinen erzeugt werden, insbesondere beim Start und bei der Landung von Plugzeugen im Umkreis dichtbesiedelter Gebiete, findet immer mehr Beachtung.

Bei den Turbinengebläsen heutiger Generation wird ein Großteil der potentiell unerwünschten Geräusche durch das Gebläse erzeugt. Es gibt eine Anzahl akustisch günstiger Vorschläge, um derartige von einem Gebläse erzeugten Geräusche zu unterdrücken, zu dämpfen oder anderweitig zu steuern, die jedoch allgemein unerwünschte Verluste der Maschinenleistung zur Folge haben. So wurde z.B. vorgeschlagen, was vom rein akustischen Standpunkt aus vorteilhaft ist, daß akustisch beaufschlagte, mit Schlitzen versehene Bleche, Leitbleche o.a. in dem Gebläsekanal vorgesehen werden, um nicht nur die insgesamt beaufschlagte Fläche innerhalb des Gebläsekanals zu vergrößern, sondern fc um den Kanal in Unterkanäle aufzuteilen, die mehr zur Geräusch- · unterdrückung beitragen. Irgendwelche, in den Gebläsekanal hineinreichende Elemente wirken schon von sich aus hinderlich, beeinflussen in gewissem Grade Ie dort hindurchgehende Strömung und verursachen dadurch Le -ungsVerluste der Maschine. Solche Verluste sind insbesonde =· während des normalen Fluges in großen Höhen unerwünscht, wc die Geräuschunterdrückung im allgemeinen weniger wichtig ist, dafür jedoch umso mehr der Wirkungsgrad der Maschine.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf Vorrichtungen, mit denen während der Landung und/oder des Startes von Flugzeugen leistungsfähige und wirksame Geräuschunterdrückungen ' erzielt werden, ohne daß während des Fluges in großen Höhen Verluste der Maschinenleistung auftreten.

Eine primäre Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, Vorrichtungen zur Geräuschunterdrückung vorzusehen, mit denen eine hohe akustische Dämpfung während desjenigen Flugabschnittes selektiv erreicht werden kann, bei dem die Geräuschaussendung ein kritischer Faktor ist, wobei andererseits während des Flugabschnittes, bei dem die leräuschaussendung von sekundärer Bedeutung ist, die Maschinenleistung nur minimal herabgesetzt wi r*ä.

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zur Geräuschunterdrückung, wie oben beschrieben, vorzusehen, wobei ein Körper, bestehend aus geräuschunterdrückendem Material zwischen einer verstauten Position, in der er die Strömung durch den Kanal nicht beeinflußt und einer auseinandergezogenen, akustisch vorteilhaften Position innerhalb des Kanals bewegt wird.

Die Lösungen der gestellten Aufgaben werden erreicht, indem ein Körper aus geräuschabsorbierendem Material vorgeschlagen wird, der durch die den Kanal bildenden Elemente getragen wird und wobei Vorrichtungen zur Bewegung oder Lageveränderung des Körpers aus geräuschabsorbierendem Material innerhalb des Kanals vorgesehen sind. Sowohl der aus geräuschunterdrückendem Material bestehende Körper, als auch die Mittel zur Positionierung können die verschiedensten Formen annehmen. So kann z.B. der Körper aus geräuschunterdrückendem Material der Art nach eine Verkleidung aus widerstandsfähigen Faserstoffen, eine Resonanzkammer oder eine Kombination der genannten Arten sein. Die Positionierungsvorrichtungen können aus irgendwelchen Primärantrieben oder Betätigungsvorrichtungen in Kombination mit Einrichtungen bestehen, die geeignet sind, das geräuschunterdrückende Material zu bewegen und zwar vorzugsweise zwischen einer verstauten oder zurückgezogenen Position, in der ein solches Material keine Beeinflussung der durch den Kanal führenden Strömung bewirkt und einer auseinandergezogenen oder ausgedehnten, akustisch vorteilhaften Lage innerhalb des Kanals.

Gemäß vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung für Strömungsgeräte vorgesehen, die einen Aufbau besitzen, durch den ein Strömungskanal festgelegt ist und die eine Geräuschquelle umfassen, wobei ein Körper aus geräuschunterdrückendem Material durch den genannten Aufbau getragen wird und eine Positionierungsvorrichtung zur Bewegung des Körpers aus geräuschunterdrückendem Material innerhalb des Kanals vorhanden ist, damit dieses Material innerhalb des Kanals selektiv positioniert werden kann.

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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird diese anhand eines Beispieles und der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 einen teilweisen, in Längsrichtung halbierten Schnitt eines Turbinengebläses mit weggebrochenen Teilen, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält;

Figur 2 einen Querschnitt gemäß der Linie 2-2 nach Figur 1;

Figur 3 einen Querschnitt ähnlich demjenigen,nach Figur 2, die ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;

Figur 4 einen Querschnitt ähnlich demjenigen nach Figur 2, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt und

Figur 5 einen Querschnitt ähnlich demjenigen nach Figur 2, die noch ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung offenbart.

In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet«

In Figur 1 ist der vordere Teil einer Flugzeuggasturbine mit 10 bezeichnet, die eine geeignete Struktur 12 aufweist, welche teilweise einen ringförmigen Gebläsekanal 14 bildet, durch den ein Strömungsmittel mit Hilfe eines Gebläses 15 gepreßt wird, um für die Maschine 10 einen Antriebsschub zu erzeugen. Die Struktur 12 enthält ein erstes Teil oder ein Gebläsegehäuse 16, das für den Kanal 14 teilweise eine äußere Begrenzung 18 darstellt und ein zweites Teil oder einen Flugzeugrumpf 20, der eine innere Begrenzung 22 für den Kanal 14 bildet.

Bei der Kompression eine* Strömungemittele erzeugt das Gebläse 15 Gertutehe, «le -«le vorher erwähnt« im allgemeinen un»rwüniöht sind, wenn da« Flugzeug eich In geringen Höhen In der Nähe dient besiedelter Gebiete bewegt, tfm eine wirkeaeie Unterdrückung solcher durch da· Öebläee erzeugter Oertueehe tu ermöglichen, let gemäA der grundlegenden Idee der vorliegenden

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SAD ORIGINAL·

Erfindung ein Körper aus geräuschabsorbierendem Material 24 zusammen mit Vorrichtungen 26 zur Bewegung und zur variablen Positionierung des Materials 24 innerhalb des Gebläsekanals 14 vorgesehen. Die Positionierungsvorrichtungen 26 dienen vorzugsweise dazu, das Material zwischen einer verstauten oder zurückgezogenen Lage 28, in der der Körper aus geräuschabsorbierendem Material 24 die Strömung durch den Kanal 14 nicht beeinflußt und einer auseinandergezogenen oder ausgedehnten Lage 30, in der das Material 24 sich in einer akustisch günstigen und wirksamen Lage innerhalb des Kanals 14 befindet, zu bewegen.

Der Körper aus geräuschabsorbierendem Material 24 besteht vorzugsweise aus mehreren geräuschabsorbierenden Verkleidungen 34, welche faserförmig, in Form einer Resonanzkammer oder in Kombination derselben ausgebildet sein können oder die auch von irgendeiner Art sein können, welche geeignet ist, Geräusche zu absorbieren oder zu unterdrücken.

Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl die vorliegende Erfindung nur in Verbindung mit dem Gebläsekanal 14 dargestellt und beschrieben ist, diese für andere Maschinenkanäle oder bei anderen einen Kanal umschließenden Konstruktionen wirksam verwendet werden kann, in denen eine Geräuschunterdrückung nur während ganz bestimmter Betriebszeiten gewünscht wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden in den Figuren 1 bis 5 beispielhafte Ausführungsformen beschrieben.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2 ist die Vorrichtung 26 zur Bewegung und unterschiedlichen Positionierung der Verkleidung 34 innerhalb des Kanals 14 mit einer geeigneten Betätigungsvorrichtung 36 und einem Gestänge 33 versehen, die zur radialen Verschiebung der Verkleidung 34 zwischen ihrer verstauten Position 28 und ihrer ausgesogenen Stellung 30 die« nen, wobei jede Verkleidung 34 gegen die peripher benaohbarte Verkleidung angrenzt, um einen nahesu kontinuierlichen Ring oder

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ein mit Schlitzen versehenes Blech innerhalb des Kanals 14 zu bilden.

Wie am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, sind in dem Gebläsegehäuse 16 zur Aufnahme der Verkleidungen 34, wenn diese sich in der verstauten pder zurückgezogenen Position 28 befinden, zurückgesetzte Vorrichtungen 40 vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 besitzen die zurückgesetzten Vorrichtungen 40 mehrere Schächte 42, die kreisförmig um den Kanal 14 angeordnet sind. Jeder Schacht 42 ist so dimensioniert, daß er die entsprechende Verkleidung 34 mit der inneren gewölbten Verkleidungsoberfläche 44, die einen Teil der äußeren Be- W grenzung 18 des Kanals 14 bildet, aufnehmen kann.

Die Betätigungsvorrichtung 36 kann in konventioneller Weise aus einem Strömungsmittelantrieb bekannter Art bestehen, der so ausgebildet ist, daß er von den durch die Maschine 10 erzeugten Drucke betrieben werden kann, obgleich natürlich auch andere geeignete Vorrichtungen, wie beispielsweise mit Motoren angetriebene Schrauben o.a. verwendet werden können.

Die Gestängevorrichtungen 38 gemäß Figur 1 und 2 enthalten ein Paar gekreuzter oder kreuz und quer verlaufender Gestänge 46, welche mit ihrer entsprechenden Verkleidung' 34 und der Betatik gungsvorrichtung 36 drehbar verbunden sind, so daß dann, wenn die Betätigungsvorrichtung ausgedehnt ist, die Verkleidung radial nach außen in ihre verstaute Position 28 gelangt und wenn die Betätigungsvorrichtung zurückgezogen wird, bewegt sich die Verkleidung radial nach innen in Richtung ihrer auseinandergezogenen Stellung 30. Um das Gestänge 38 zu stabilisieren, kann eine bewegliche Befestigungsvorrichtung H8 an der Kreuzung des Gestänges 46 vorgesehen sein, welch· so ausgebildet ist, daß sie einen radial geriohteten Schlitz oder eine Schiene 50, dl· durch das Gebläsegehäuse 16 getragen wird, gleitend erfaßt. Um dl· Geräuschdämpfung in der au8*in*nderg»sog«nen Position 30 su »rhöh«n, können dl· Verkleidung·!) 34 und dl· Poiitioni·- rungevorrichtungen 26 so dimensioniert werdtn, da» dl« axial· Ungt (In Figur J 1It¹¹I(J fetV4YW^ft' τ***¹***¹**^{1 iur} r**ial*n

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Höhe (in Figur 1 mit "H" bezeichnet) des Unterkanals 52, der zwischen dem mit Schlitzen versehenen Blech und der äußeren Begrenzung 18 gebildet wird, groß ist.

Zur weiteren Verstärkung der gesamten Geräuschdämpfung kann ein zweiter Körper aus geräuschunterdrückendem Material 54 verwendet werden, um die zurückgesetzten Vorrichtungen Ho zu bekleiden, so daß dann, wenn die. Verkleidungen\34 auseinandergezogen sind, der zweite Körper mit dem Kanal 14 in einer geräuschunterdrückenden Verbindung steht. Das geräuschunterdrükkende Material 54 kann auch auf andere Oberflächen angewendet werden, die den Kanal 14 bilden.

In Figur 3 ist jede Verkleidung bei 56 an das Gebläsegehäuse mit der Positionierungsvorrichtung 26 drehbar befestigt, wobei diese so ausgebildet ist, daß jede Verkleidung 34 zwischen ihrer Stauposition 28 und ihrer auseinandergezogenen Lage 30 sich drehen kann. Ähnlich wie das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 und 2 umfaßt die Positionierungsvorrichtung 26 geeignete Betätigungselemente 36 und Vorrichtungen, die darauf reagieren lind welche die Form eines Kurbelarmes 58 besitzen, um die Verkleidung 34 bewegen zu können. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist die zurückgezogene Vorrichtung 40 als ein im wesentlichen kontinuierlicher nach innen gerichteter peripher·* Schlitz 60 ausgebildet, der so dimensioniert ist, daß die Verkleidung 34 zurückziehbar ausgenommen werden kann, so daß die innere Verkleidungsoberfläche 44 einen Teil der äußeren Kanal* begrenzung 18 bildet.

Um für die Verkleidungen 34 weitere Verstärkungen vorzusehen, wenn sie sich in Bezug auf den Kanal 14 in der autelnandergetegenen oder erstreckten Lage befinden, können di· Verkleidungen 34 in »loh gegeneinander drehbare Paare mit Drehvorrichttal* gen 62 angeordnet werden, die nit den freien Indtn eines jeden Paares verbunden eind.

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Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird in Figur 4 gezeigt, in der wiederum jede Verkleidung 34 bei 56 mit dem ersten Strukturteil 16 drehbar verbunden ist. In der Ausführungsform jedoch sind anstelle der Gestänge 38 nach Figur 1-3 Zahnradgetriebe 64 vorgesehen, die auf die Betätigungsvorrichtung 36 ansprechen. In Figur 4 besteht das Zahnradgetriebe 64 aus einem Ringzahnrad 66, das durch das Gebläsegehäuse rotierbar getragen wird und mit einem geeigneten Antriebsrad 68 in Eingriff steht, das durch jede Verkleidung 34 um das Gelenk 56 drehbar gelagert ist. Die Betätitungsvorrichtung 36 kann dann mit einem Zapfenlager 70 antriebsmäßig verbunden werden, das von dem Ringzahnrad 66 herausragt und für eine Drehung des Ringzahnrades 66 sorgt und daher die Positionierung der Verkleidungen 34 zwischen der Stauposition 28 und der auseinandergezogenen Lage 30 ermöglicht,

In Figur 5 ist eine abgewandelte Form des Getriebes 64 dargestellt, wobei das Ringzahnrad 66 mehrere Antriebsräder 68 antreibt, von denen wiederum jedes eine gebogene Zahnstange 72 erfaßt, die von ihrer entsprechenden Verkleidung 34 getragen wird. Es muß noch bemerkt werden, daß in der Ausführungsform gemäß Figur 5 die zurückgesetzte Vorrichtung 40 die Form von vielen gewölbten Sehlitzen 73 einnimmt, die sich in dem Gebläsegehäuse 16 befinden, wobei jeder so dimensioniert ist, daß er seine entsprechende Verkleidung 34 gleitbar aufnehmen kann.

Während des Betriebes können die geräuschunterdrückenden Ver- kleidungen 34 zurückgezogen und selektiv in der Stauposition, in der auseinandergezogenen Stellung oder in irgendeiner Zwischenposition angeordnet sein.

Demzufolge können z.B. die Verkleidungen während des Marschfluges, bei dem die Maschinenleistung von primärer und die Oeräuschunterdrückung von sekundärer Bedeutung ist» verstaut werden, und zwar vorzugsweise in einer Position, in der nur eine minimale Behinderung der durch den Kanal 14 führenden Strömung erfolgt. Wenn dagegen eine verstärkte Qerfiuschunteγ-00 982 W 132 9 '"■ "^; '■>-■ ·.:·■■.-. BADORiGINAL

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drückung gewünscht wird, z.B. während eines Fluges in mittleren Höhen vor dem Landeanflug, können die Verkleidungen teilweise herausgezogen werden. Wenn eine maximale Geräuschunterdrückung gewünscht wird, z.B. in geringen Höhen während des Landeanfluges können die Verkleidungen 34 vollständig innerhalb des Gebläsekanals herausgezogen werden.

Während die Verkleidungen 34 zur Geräuschunterdrückung in Figur 1 bezogen auf das Gebläse 15 stromaufv/ärts angeordnet sind, können sie auch wirksam in anderen Bereichen des Gebläsekanals, z.B. wie durch die gestrichelt gezeichneten Linien mit 74 angezeigt ist, ebenso wie in anderen Teilen des Kanals der Maschine angeordnet werden.

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Claims

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l.j vorrichtung zur Geräuschunterdrückung für Strömungsmittel-geräte, die einen Aufbau besitzen,durch den ein Strömungskanal begrenzt wird und der eine Geräuschquelle umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Körper aus geräusch unterdrückendem Material (2*0 durch den Aufbau getragen wird und daß Positionierungsvorrichtungen (36) zur Bewegung des Körpers aus geräuschunterdrückendem Material innerhalb des Kanals vorhanden sind, um eine selektive Positionierung dieses Materials innerhalb des Kanals zu ermöglichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsvorrichtung (26) den ersten Körper aus geräuschabsorbierendem Material (24) zwischen einer zurückgezogenen Stellung, in der der Körper aus geräuschabsorbierendem Material (2.4) innerhalb einer zurückgezogenen Vorrichtung (40) untergebracht ist und einer ausgestreckten Stellung, in der der Körper aus geräuschabsorbierendem Material (24) in einer akustisch günstigen Lage innerhalb des Kanals sich befindet, bewegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper aus geräuschabsorbierendem Material (24) einen Teil der Kanalbegrertzung festlegt, wenn er sich in der zurückgezogenen Stellung befindet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch geke η η -ζ e ic h η β t, daß ein zweiter Körper aus geräuschabsorbierendem Material (54) von dem Aufbau fest getragen wird und die ν zurückgesogene Vorrichtung (40) bekleidet, sur Verstärkung der Geräuschdämpfung innerhalb des Kanals, wenn der erste Körper aus gerftsachabsorbierendem Material sich außerhalb der surückgesogenen Pesition befindet. ^:
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper aus geräuschabsorbierendem Material (24) aus einer Reihe von gewölbten, akustisch beaufschlagten Verkleidungen (3¹O besteht, die zur zurückgezogenen Vorrichtung (40) peripher zurückziehbar angeordnet sind, wobei die Positionierungsvorrichtung (26) eine Betätigungsvorrichtung (36) und ein darauf ansprechendes Gestänge (46) besitzt, um jede Verkleidung (34) radial nach innen in die ausgedehnte Stellung bringen zu können, in der jede Verkleidung (34) gegen die peripher benachbarten Verkleidungen (34) angrenzt und so einen nahezu kontinuierlichen Ring aus geräuschabsorbierendem Material bildet, der innerhalb des Kanals konzentrisch angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper aus geräuschabsorbierendem Material mindestens eine akustisch beaufschlagte Verkleidung (34) besitzt, die an einem Ende (bei 56) an den Aufbau mit der Positionierungsvorrichtung (26) drehbar befestigt ist und die eine Betätigungsvorrichtung (36) und darauf ansprechende Vorrichtungen (38) besitzt, damit jede Verkleidung (34) zwischen der zurückgezogenen und ausgedehnten Stellung gedreht werden kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Betätigungsvorrichtung (36) ansprechende Vorrichtung aus einem Ringzahnrad (66) besteht, der durch den Aufbau drehbar getragen wird und der mit einem Antriebsrad (68) in Eingriff steht, das durch die Verkleidung (34) um das Gelenk (56) drehbar gelagert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Betätigungsvorrichtung (36). ansprechende Vorrichtung aus einem Kurbelarm (58) besteht, der durch die Verkleidung (6*0 getragen wird und mit der Betätigungsvorrichtung (36) drehbar verbunden ist.

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BApORIGINAL
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus geräuschabsorbierendem Material (24) mindestens eine akustisch beaufschlagte Verkleidung (3*0 besitzt, wobei die auf die Betätigungsvorrichtung (36) ansprechende Vorrichtung aus einer gebogenen Zahnstange (72), die von der Verkleidung getragen wird, aus einem Antriebsrad (68), das durch den Aufbau drehbar getragen wird und mit der gebogenen Zahnstange (72) in Eingriff steht und aus einem Ringzahnrad (66) besteht, das durch den Aufbau drehbar getragen wird und mit dem Antriebsrad (68) in Eingriff steht und derartig verbunden ist, daß es sich mit der Betätigungsvorrichtung (36) drehen kann.

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ORIGINAL INSPECTED

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