DE1958354A1

DE1958354A1 - Schichtenkoerperaufbau insbesondere fuer Schalldaempfer von Gasturbinenstrahltriebwerken

Info

Publication number: DE1958354A1
Application number: DE19691958354
Authority: DE
Inventors: Kelly John Charles; Moore Christopher John
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1968-11-23
Filing date: 1969-11-20
Publication date: 1970-08-06
Also published as: GB1268777A; DE1958354C3; US3670843A; FR2023964A1; DE1958354B2; JPS5036361B1

Description

PATENTANWÄLTE-

DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 1958354 DR. TINO HAIBACH

9 η Nov. 1969

8 MÜNCHEN 2, ZU.NUV.

UNSER ZEICHEN: 12 j6Q - K/ja

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire/England

Schichtenkörperaufbau insbesondere für Schalldämpfer von Gasturbinenstrahltriebwerken

Die Erfindung betrifft einen Schichtenkörperaufbau, insbesondere einen schalldämpfenden Schichtenkörperaufbau, der zur Auskleidung einer Wandung eines Mantelstromkanals oder eines Gebläsekanals bei einem Gasturbinenstrahltriebwerk benutzbar ist.

Gemäß der Erfindung weist der schalldämpfende Schichtenkörper eine erste Lage aus Zellmaterial, eine von der ersten Lage getragene poröse Schicht, eine zweite Zellschicht, die von der porösen Schicht getragen wird und eine von der zweiten

getragene
Zellschicht ggfrfrignfateac undurchlässige Schicht auf.

Die undurchlässige Schicht kann aus elastischem Material in Gestalt einer einzigen Lage oder einer Lamellierung aus zwei elastischen Schichten bestehen, die eine viskose Schicht einschließen.

Die poröse Schicht kann aus einer undurchlässigen Platte bestehen, die mit Lochreihen versehen ist oder es können mehrere Schichten

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aus Glasfasergewebe vorgesehen werden, die miteinander verbunden sind oder ein Faserstoffmetallaufbau.

Eine oder beide Zellschichten können aus einem metallischen Honigwabensystem bestehen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele dt ? Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung; zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Gasturbinentriebwerkes mit Frontgebläse,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines •Schalldämpfungs-Sehichtenkörperaufbaues gemäß der Erfindung,

Fig. 3- eine andere Aus führungs form der Außenhaut des Aufbaues nach Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Abwandlung in Bezug auf die Außenhaut,

Fig. 5 eine Ausbildung der Innenhaut des Aufbaues,

Fig. 6 eine alternative Anordnung der Innenhaut,

Fig. 7 eine weitere alternative Ausgestaltung der Innenhaut.

Das in der Zeichnung dargestellte Gasturbinenstrahltriebwerk besitzt ein Gebläsegehäuse 12, das einen Gebläsekanal 14 deffiniert, in dem die Gebläseschaufeln 16 umlaufen. An der Innenwand des Gehäuses 12 ist eine Auskleidung 1& in Gestalt eines Schichtenkörpers angebracht, die aus einer ersten Honigwabenschicht 20, einer porösen Schicht 22, einer zweiten Honig-

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wabenschicht 24 und einer undurchlässigen Schicht 26 besteht (Fig. 2), wobei die Schichten miteinander verbunden sind.

Die undurchlässige Schicht 26 besteht aus einer dünnen glatten Membran aus Mellinex (Warenzeichen) oder röstfreiem Stahl. Die Schicht kann aus einem elastischen Material bestehen und gemäß Pig. 5 besitzt sie zwei Lagen eines elastischen Materials 28, welche eine viskose Schicht jJO einschließen. Die Schicht 26 ist vorzugsweise mit Selbstklebematerial 32 an der Honigwabenzellstruktur 24 zugewandten Seite überzogen, so daß diese Schicht leicht mit der Zellstruktur verbunden werden kann.

Gemäß Fig. 5 besteht die poröse Lage aus einer Drahtsträhne, die zu einem flachen Blech zusammengerückt ist, z.B. aus Feltmetall (Warenzeichen). Gemäß Fig. 6 besteht die poröse Schicht aus Lagen aus Glasfasergewebe, die bezüglich der Faserrichtung gegeneinander " angestellt sind und durch Kunstharz miteinander verbunden sind.

Die Konstruktion der porösen Schicht, die unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschrieben wurde, ist derart, daß das in der Schicht 20, 24 enthaltene Strömungsmittel beim Durchtritt von einer dieser Schichten nach der anderen einem langen gewundenen Pfad folgen muß, wenn diese Strömungsmittel durch die poröse Schicht hindurchtritt, wodurch das Strömungsmittel Energie verliert.

Gemäß Fig. 7 besteht die poröse Schicht 22 aus einer undurchlässigen Platte, die mit Lochreihen versehen ist.

Die beiden Honigwaben-Zellschichten 20 und 24 bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, obgleich auch andere geeignete Materialien benutzt werden können und die Schichten können unterschiedliche Zellgrößen aufweisen.

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Im Betrieb wird akustische Energie, die vom Triebwerk IO erzeugt , wird, durch das den Kanal 14 durchströmende Gas übertragen und durch den Aufbau 18 infolge von Hystereseverlusten in den Vibrationsmembranen 26 absorbiert. Außerdem wird die Schallenergie vernichtet durch die Irreversible Arbeit, die auf das Strömungsmittel im Kanal benachbart zur Membran ausgeübt wird, durch die irreversible Arbeit, die auf das Strömungsmittel zwischen Membran und poröser Schicht 22 ausgeübt wird, durch Reibungsverluste in der porösen Schicht und durch Reibungsverluste an den Wänden der Zellschicht 20.

Die Selbstklebeschicht 20 gewährleistet, daß bei Bruch der Membran die freiliegenden Ränder an dem Zellaufbau 24 anhaften und es wird irreversible Arbeit geleistet bei der Ausdehnung und bein Zusammenziehen der Selbstklebeschicht und diese trägt zu den Hystereseverlusten in der Vibrationsmembran bei.

Bei der Ausbildung gemäß Fig. ? wird die irreversible Arbelt durch Scherbeanspruchung des viskosen Materials j50 geleistet und auch diese Arbeit trägt zu den Hystereseverlusten in der Vibrationsmembran bei.

Die glatte undurchlässige Membran vermindert den Widerstand der Auskleidung gegenüber der durch den Kanal tretenden Strömung und damit wird das Problem der Verstopfung und Blockierung infolge verunreinigten Strömungsmittels elemeniert.

Die akustische Steifheit der Auskleidung kann eingestellt werden, indem die Spannung in der Membran und die Abmessungen bei der Zellschicht 20 und 24 geändert werden. *

Bei einer herkömmlichen, aus einer porösen Schicht bestehenden

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Auekleidung« die von einem Honigwabenaufbau getragen wird« /wird die akustische Masse des Systems von der Strömungsmittelmasse In der porösen Schicht und von einem Teil des Strömungsmittels In dem Honigwabenaufbau gebildet. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung hängt demgegenüber die akustische Masse außerdem noch von der Masse der Membran ab« die durch Änderung der Dichte * und Dicke des Membranmaterials oder/und durch die Abmessungen der Honigwabenschicht 24 eingestellt werden kann.

Bei einer herkömmlichen Auskleidung wird die Resonanzfrequenz durch das Verhältnis von Steifheit zur Masse des Strömungsmittels In dem Honigwabenaufbau gesteuert. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Resonanzfrequenz dadurch eingestellt werden« daß das Verhältnis von Steifheit des Strömungsmittels in dem ersten Honigwabenaufbau 20 zur Masse der Membran 26 eingestellt wird und da die Resonanzfrequenz nicht mehr allein nur durch die Tiefe des ersten Honigwabenaufbaues 20 bestimmt wird« kann diese Tiefe daher vermindert werden, was zu einer beträchtlichen Raumeinsparung führt.

Auch braucht das Strömungsmittel zwischen Membran und Gehäuse nicht identisch zu sein mit dem Strömungsmittel in dem Kanal und demgemäß kann die Frequenz der Auskleidung dadurch eingestellt werden, daß das Strömungsmittel in der Auskleidung entsprechend gewählt wird.

Gemäß obiger Ausführungen enthält die erfindungsgemäße Auskleidung eine poröse Schicht aber es 1st klar« daß diese Schicht wegfallen kann und trotzdem in akustischer Hinsicht Vorteile erhalten bleiben.

Die Auskleidung gemäß der Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit dem Gebläsekanal eines Gasturbinenstrahltrieb-

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Werkes beschrieben, jedoch ist die Erfindung auch für andere Kanäle und Kammern benutzbar, bei denen akustische Energie auf die Wandung eines Kanals oder Gehäuses durch eine stationäre oder sich bewegende Strömungsmittelmasse übertragen wird.
Die Auskleidung kann in Bezug auf akustische Schallquellen innerhalb oder außerhalb des Kanals Anwendung finden.

Die Benutzung der undurchlässigen Membran 26 ermöglicht eine Vergrößerung der Abmessung*|jer Zellstruktur in der Richtung der mittleren Bewegung des StrÖmungsmittels, ohne daß dies zu einem zusätzlichen Widerstand infolge der Rezirkulation des Strömungsmittels durch die poröse Schicht führen würde.

Patentansprüche:

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

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- 7 -Patentansprüche:

ί 1) fechalldämpfer-Schichtenkörperaufbau insbesondere für Gasturbinen- ^-^strahltriebwerke, dadurch g e k e η η ζ e i c h.n et, daß er eine erste Schicht aus Zellmaterial, eine poröse von der ersten Schicht getragene Schicht, eine zweite Zellschicht auf der porösen Schicht und eine undurchlässige Schicht aufweist, die von der zweiten Zellschicht getragen wird.

2) Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Schicht aus elastischem Material besteht.

3) Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichn β t, daß die*undurchlässige Schicht aus zwei elastischen Lagen und einer Inneren viskosen Lage besteht.

4) Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Schicht aus einer Platte besteht, dl· mit einer großen Zahl dicht benachbarter LOoher versehen ist.

5) Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1-3* dadurch g e -Ice η η zeichnet, daß die poröse Schicht aus mehreren Lagen aus Glasfasergewebe besteht.

6) Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1-3* dadurch g e k e η η -»eic h η β t, daß die poröse Schicht aus einem Metallfaseraufbau besteht. ■

7) Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch |lk« anzeichnet* daß entweder eine oder beide

' 2ellsohichten aus rostfreiem Stahl mit Honlgwabenzellstruktur ' bestehen,

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ORIGINAL INSPECTED