DE19640980A1

DE19640980A1 - Vorrichtung zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen in einer Brennkammer

Info

Publication number: DE19640980A1
Application number: DE19640980A
Authority: DE
Inventors: Jakob Prof Dr Keller
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: DE19640980B4

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik. Sie betrifft eine Vorrichtung zur Dämp fung von thermoakustischen Schwingungen in einer Brennkam mer, insbesondere in der Brennkammer einer Gasturbine, umfassend einen Helmholtz-Resonator mit einem Resonanzvolu men und einem Dämpfungsrohr, durch welches das Resonanzvolu men mit der Brennkammer in Verbindung steht.

Stand der Technik

Für die schadstoffarme Verbrennung eines gasförmigen oder flüssigen Brennstoffs hat sich in letzter Zeit die soge nannte "magere Vormischverbrennung" durchgesetzt. Dabei werden der Brennstoff und die Verbrennungsluft möglichst gleichmäßig vorgemischt und erst dann der Flamme zugeführt. Wird dies mit hohem Luftüberschuß vollzogen, wie dies bei Gasturbinenanlagen üblich ist, so entstehen relativ niedrige Flammentemperaturen, was wiederum zu der gewünschten, gerin gen Bildung von Stickoxyden führt. Brennkammern der Vormischbauart sind beispielsweise bekannt aus der EP-A1-387 532. Dort sind Vormischbrenner der Doppelkegelbauart an einer Frontplatte am Kopfende der Brennkammer angeordnet.

Moderne hochbelastete Gasturbinen erfordern zunehmend komplexere und wirkungsvollere Kühlmethoden. Um niedrige NO_x-Emissionen zu erzielen, wird versucht, einen zunehmenden Anteil der Luft durch die Brenner selbst zu leiten. Dieser Zwang zur Reduktion der Kühlluftströme ergibt sich aber auch aus Gründen, die mit der zunehmenden Heißgastemperatur beim Eintritt einer modernen Gasturbine in Zusammenhang stehen.

Bei konventionellen Brennkammern spielt die Kühlung in der Regel eine äußerst wichtige Rolle für die Schalldämpfung der Brennkammer. Die oben erwähnte Reduktion des Kühlluft massenstroms gepaart mit einem stark erhöhten Druckverlust beiwert der gesamten Brennkammerwandkühlung führt nun zu einer fast völligen Unterdrückung der Schalldämpfung. Die Folge dieser Entwicklung ist ein zunehmender Vibrationspegel in modernen LOW-NO_x-Brennkammern.

Deshalb werden in derartigen modernen Brennkammern ther moakustische Schwingungen angeregt durch eine sich auf schau kelnde Wechselwirkung zwischen thermischen und akustischen Störungen. Es können dabei unerwünscht große Schwingungsam plituden auftreten, wenn akustische Eigenschwingungen der Brennkammer angeregt werden. Die negativen Folgen sind unzu lässig hohe mechanische Belastungen der Brennkammer, ein Anstieg der Emissionen durch inhomogene Verbrennung und, im Extremfall, ein Löschen der Flamme. Diese Problematik ist verstärkt, da auf Kühlluftöffnungen in der Brennkammer, welche die Druckpulsationen dämpfen würden, so weit wie möglich verzichtet wird.

Bei Gasturbinen-Brennkammern tritt (je nach Größe der Brennkammer) typischerweise eine schmalbandige Anregung hoher Amplitude im Frequenzbereich von 100 bis 250 Hz auf. Diese Anregung kann mittels sogenannter Helmholtz-Resonato ren gedämpft werden, wobei die Frequenz des Helmholtz-Reso nators genau auf die Frequenz der Brennkammerschwingung abgestimmt werden muß.

Die Erfahrung zeigt nun aber, daß je nach Betriebsbedingun gen (Vollast/Teillast, Umgebungstemperatur, Brennstoff/Luft-Ver hältnis, Gas- oder Ölbetrieb, etc.) die Brennkammerfre quenz um bis zu ca. 20% variieren kann. Auf der anderen Seite ist auch die Frequenz im Helmholtz-Resonator abhängig von den Betriebsbedingungen: Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die Helmholtzfrequenz bei steigen den Pulsationsamplituden aufgrund der Temperaturerhöhung im Helmholtzvolumen um bis zu 19% zu höheren Werten hin ver schieben kann. Es ist aber bekannt, daß bereits durch geringfügige Differenzen zwischen den beiden Frequenzen die Dämpfungsleistung massiv reduziert wird.

Abhilfe schafft hier die Anwendung eines sogenannten gespül ten Helmholtz-Resonators. Im Zusammenhang mit einer Brenn kammer der Vormischbauart ist in der EP-A-0 597 138 bereits vorgeschlagen worden, einen solchen gespülten Helmholtz-Re sonator einzusetzen. Bei minimalstem Kühlluftverbrauch soll durch Dämpfung der thermoakustisch angefachten Schwin gungen die Schalldämpfung der Brennkammer damit wesentlich verstärkt werden. Hierzu sind die aus Zuführrohr, Resonanz volumen und Dämpfungsrohr bestehende Helmholtz-Resonatoren im unmittelbaren Bereich der Brenner angeordnet. Der Vorteil ist unter anderem darin zu sehen, daß durch die Nähe des Helmholtz-Resonators zu den Verbrennungszonen die in den Flammenfronten entstehenden thermoakustischen Schwingungen besonders intensiv gedämpft werden. Das Zuführrohr und das Dämpfungsrohr sind bei diesen Helmholtz-Resonatoren etwa gleich lang ausgeführt. Der Durchmesser des Zuführrohres wird derart auf den Durchmesser des Dämpfungsrohres abge stimmt, daß der Luftmassenstrom, der aufgrund des Druckab falls über der Brennkammerwand durch den Helmholtz-Resonator strömt, zu einer ausreichenden Konstanthaltung der Lufttem peratur des Dämpfers aufgrund der Wärmeübertragung aus der Brennkammer in unzulässigem Masse führt.

Weitere gespülte Helmholtz-Resonatoren sind im Zusammenhang mit Raketenmotoren aus der FR-A-2 570 129 bekannt.

Wie in der später zu beschreibenden Fig. 1 ersichtlich ist, sind bei modernen Gasturbinen die Platzverhältnisse hin sichtlich der geeigneten Plazierung von Helmholtz-Resonato ren derart beengt, daß der Einbau von leistungsstarken Schalldämpfern im Ausgleichvolumen stromaufwärts der Brenn kammer problematisch ist. Desweiteren hat man bereits Brenn kammern ausgemessen, bei denen eine Anregung hoher Amplitude im Frequenzbereich deutlich unter 100 Hz gemessen wurde. Zur Schalldämpfung derart tiefer Schwingungsfrequenzen werden großvolumige Helmholtz-Resonatoren benötigt, deren Dämp fungsleistung dennoch ungenügend ist.

Darstellung der Erfindung

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Dämpfungsvorrichtung anzugeben mit einem Helmholtz-Resonator, der bei unveränder ter Baugröße erheblich leistungsstärker ist.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genann ten Art dadurch gelöst, daß mindestens eine Wandung des Resonanzvolumens als mechanische Feder ausgebildet ist und daß vorzugsweise an mindestens einer schwingenden Wandung des Resonanzvolumens mechanische Massen angeordnet sind.

Der Kern der Erfindung besteht also darin, die Vorrichtung mit einem mechanischen Masse/Feder-System zu kombinieren. Dabei soll das Masse/Feder-System eine leicht höhere Eigen frequenz aufweisen als das kombinierte System. Bei unverän derter Baugröße kann damit die Dämpfungsleistung des neuen Helmholtz-Resonators um ein bis zwei Größenordnungen gesteigert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einwelligen axialdurchströmten Gasturbine dar gestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt einer Gasturbine;

Fig. 2 das Prinzip eines durchströmten Helmholtz-Re sonators;

Fig. 3-7 Ausführungsbeispiele von Helmholtz-Resonatoren;

Fig. 8 ein Diagramm Resonatorfrequenz in Abhängigkeit von der schwingenden Federmasse.

Von der Anlage sind nur die für das Verständnis der Erfin dung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmittel ist mit Pfeilen bezeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Anlage, von der in Fig. 1 nur die oberhalb der Maschi nenachse 10 liegende Hälfte dargestellt ist, besteht gastur binenseitig (1) im wesentlichen aus dem mit Laufschaufeln beschaufelten Rotor 11 und dem mit Leitschaufeln bestückten Schaufelträger 12. Der Schaufelträger ist im Turbinengehäuse 13 eingehängt.

Im dargestellten Fall umfaßt das Turbinengehäuse 13 eben falls den Sammelraum 15 für die verdichtete Brennluft. Aus diesem Sammelraum gelangt ein Teil der Brennluft durch eine gelochte Abdeckung 30 in Pfeilrichtung direkt in die Ring brennkammer 3 ein, welche ihrerseits in den Turbineneinlaß, d. h. stromaufwärts der ersten Leitreihe mündet. In den Sammelraum gelangt die verdichtete Luft aus dem Diffusor 22 des Verdichters 2. Von letzterem sind lediglich die vier letzten Stufen dargestellt. Die Laufbeschaufelung des Verdichters und der Turbine sitzen auf der gemeinsamen Welle 11. Deren Mittelachse stellt die Längsachse 10 der Gasturbi neneinheit dar.

Die Brennkammer 3 ist an ihrem Kopfende mit Vormischbrennern 20 bestückt, wie sie beispielsweise aus der eingangs genann ten EP-A1-387 532 bekannt sind. Am Austritt dieser Brenner stellt sich eine möglichst homogene Brennstoffkonzentration über dem beaufschlagten kreisringförmigen Querschnitt ein. Es entsteht eine definierte kalottenförmige Rückströmzone, an deren Spitze die Zündung erfolgt.

Anläßlich der Verbrennung erreichen die Verbrennungsgase sehr hohe Temperaturen, was besondere Anforderungen an die zu kühlenden Brennkammerwandungen darstellt. Dies gilt um so mehr, wenn sogenannte Low NO_x-Brenner, beispielsweise die hier zugrundegelegten Vormischbrenner zur Anwendung gelan gen, welche bei relativ bescheidenen Kühlluftmengen große Flammrohroberflächen erfordern. Stromabwärts der Brennermün dungen erstreckt sich der ringförmige Verbrennungsraum bis zum Turbineneintritt. Er ist sowohl innen als auch außen begrenzt durch zu kühlende Wandungen, welche in der Regel als selbsttragende Strukturen konzipiert sind.

Die vorliegende Brennkammer ist mit 72 der genannten Brenner 20 bestückt. Je zwei Brenner sind radial übereinanderliegend auf einem Frontsegment 31 angeordnet. 36 von solchen anein anderliegenden Frontsegmenten bilden einen geschlossenen Kreisring, welcher auf diese Art einen Hitzeschild bildet. Die beiden Brenner von benachbarten Frontsegmenten sind jeweils radial versetzt. Dies bedeutet, daß der radial äußere Brenner jedes zweiten Frontsegmentes unmittelbar an die äußere Ringwand der Brennkammer angrenzt. Die radial inneren Brenner der andern Frontsegmente sind demnach in unmittelbarer Nähe der inneren Ringwand angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Hieraus ergibt sich eine ungleich mäßige thermische Belastung der entsprechenden Ringwände über dem Umfang.

Am freien, nicht mit einem Brenner belegten Ende jedes Frontsegmentes 31 ist nunmehr zur Schalldämpfung der Brenn kammer ein gespülter Helmholtzresonator 21 untergebracht. Gemäß den Fig. 3-7 besteht ein solcher Helmholtz-Resonator im wesentlichen aus dem eigentlichen Resonanzvolumen 50, einer Lufteinlaßöffnung zum Helmholtzvolumen, die hier als Zuführrohr 51 ausgebildet ist, sowie einem in das Brennkam merinnere mündenden Dämpfungsrohr 52. Die Spülluft bezieht der Dämpfer aus dem Kopfraum 49.

Zur Funktionsfähigkeit des Helmholtzresonator sind die Zuführrohre 51 so dimensioniert, daß sie für die Luftströ mung einen relativ hohen Druckabfall verursachen. Durch die Dämpfungsrohre 52 hingegen gelangt die Luft bei niedrigem Restdruckabfall in das Brennkammerinnere. Die Begrenzung des Druckabfalls in den Dämpfungsrohren ergibt sich aus der Forderung, daß auch bei ungleichmäßiger Druckverteilung auf der Innenseite der Brennkammerwand stets eine ausrei chende Luftströmung in die Brennkammer hinein gewährleistet bleibt. Selbstverständlich darf an keiner Stelle Heißgas in umgekehrter Richtung in das Helmholtzresonator eindringen.

Die Dimensionierung eines üblichen gespülten Helmholtz dämpfers ergibt sich aus den Forderungen, daß der Phasen winkel zwischen den Schwankungen der Dämpfungsluft-Massen ströme durch die Zufuhr- und Dämpfungsrohre etwa gleich π sein soll, und daß der Phasenwinkel zwischen der Schwankung des Massenstromes im Dämpferrohr und der Druckschwankung in der Brennkammer etwa gleich π sein soll, also gegenphasig. Für eine harmonische Schwingung mit vorgegebener Frequenz auf der Innenseite der Brennkammerwand bedeutet diese Forde rungen, daß die Dimensionierung des Dämpfers so sein soll, daß die Helmholtz-Frequenz des Resonators, der durch das Volumen 50 und die Öffnungen 51 und 52 gebildet wird, der Frequenz der zu dämpfenden Brennkammerschwingung entspricht.

Das Zuführrohr 51 bestimmt den Druckabfall. Die Geschwindig keit am Ende des Zuführrohres stellt sich so ein, daß der dynamische Druck des Strahles zusammen mit den Verlusten dem Druckabfall über der Brennkammer entspricht. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit im Dämpfungsrohr kann im vorliegen den Fall einer Gasturbinenbrennkammer typisch 2 bis 4 m/s betragen bei idealer Auslegung. Sie ist also sehr klein im Vergleich zur Schwingungsamplitude, was bedeutet, daß die Luftteilchen sich im Dämpfungsrohr pulsierend vorwärts und rückwärts bewegen. Dennoch wird nur gerade soviel Luft durchströmen lassen, daß ein nennenswertes Aufheizen des Resonators vermieden wird. Eine Aufheizung durch Strahlung aus dem Bereich der Brennkammer hätte zur Folge, daß die Frequenz nicht stabil bleibt. Die Durchspülung soll deshalb lediglich die eingestrahlte Wärmemenge abführen.

Entscheidend für die Stabilisierung einer thermoakustischen Schwingung ist der Ort der Dämpfung. Stärkste Anfachung tritt dann auf, wenn die Reaktionsrate und die Druckstörung in Phase schwingen. Die stärkste Reaktionsrate tritt in der Regel in der Nähe des Zentrums der Verbrennungszone auf. Deshalb wird auch dort die höchste Reaktionsratenschwankung sein, falls eine solche stattfindet. Als günstig wirkt sich hierbei die vorliegende Anordnung der Dämpfer am radial äußeren respektiv inneren Ende der Frontsegmente aus, da auf diese Art der jeweilige Dämpfer sich inmitten von drei Bren nern befindet.

Die grundsätzlichen Merkmale eines durchströmten Helmholtz resonators, wie er in einer Brennkammer, aber auch überall sonst, Anwendung finden kann, sind in Fig. 2 dargestellt. Der Resonator besteht im wesentlichen aus dem Zuführrohr 51, dem Resonanzvolumen 50 und dem Dämpfungsrohr 52. Das Zuführ rohr 51 bestimmt den Druckabfall. Die Geschwindigkeit am Ende des Zuführrohres stellt sich so ein, daß der dynami sche Druck des Strahles zusammen mit den Verlusten dem Druckabfall über der Brennkammer entspricht. Es wird nur so viel Luft zugeführt, daß das Dämpferinnere sich nicht aufheizt. Eine Aufheizung durch Strahlung aus dem Bereich der Brennkammer hätte zur Folge, daß die Frequenz nicht stabil bleibt. Die Durchspülung soll deshalb lediglich die eingestrahlte Wärmemenge abführen.

Um die Leistung des Helmholtzresonators zu steigern, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die beiden Enden des Dämp fungsrohres 52 nicht scharfkantig auszuführen, sondern mit einer Abrundung zu versehen. Deren Krümmungsradien am Eintritt und am Austritt sind so bemessen, daß die Strou halzahl, die aus einem solchen Krümmungsradius, aus der Geschwindigkeitsamplitude im Dämpfungsrohr und aus der Schwingungsfrequenz gebildet wird, vorzugsweise den Wert 0,2 überschreitet. Mit dieser Maßnahme wird unter anderm erreicht, daß die Strömung am Eintritt und am Austritt des Dämpfungsrohres nicht völlig ablöst, wie das bei scharfkan tigem Ein- und Austritt der Fall ist. Die Eintritts- und Austrittsverluste werden niedriger, wodurch die pulsierende Strömung wesentlich verlustärmer wird. Diese verlustarme Gestaltung führt zu sehr hohen Schwingungsamplituden, was wiederum zur Folge hat, daß der angestrebte hohe Strahlver lust an den Enden des Dämpfungsrohres weiter gesteigert wird. Anders ausgedrückt, das Anwachsen der Amplitude über kompensiert die Absenkung des Verlustbeiwertes. Im Ergebnis erzielt man einen Helmholtzresonator, der das zweifache bis dreifache an Dämpfungsleistung aufweist verglichen mit den an sich bekannten durchströmten Resonatoren.

Zur Vergrößerung des Dämpfungsvermögens ist nunmehr vorge sehen, den Helmholtz-Resonator mit einem Masse/Feder-System auszurüsten. Diese Maßnahme führt zu einer virtuellen Ver größerung des Resonanzvolumens.

In den Fig. 3 bis 7 sind mehrere Ausführungsbeispiele hierzu dargestellt:
Der Helmholtz-Resonator besteht jeweils aus einem Resonanz volumen 50 und einem Dämpfungsrohr 52, durch welches das Resonanzvolumen 50 mit der Brennkammer 3 in Verbindung steht. Das Dämpfungsrohr 52 ist bei allen Ausführungen am gleichen Frontsegment 31 der Brennkammer angeordnet wie die Brenner 20. An seinem anderen Ende mündet das Dämpfungsrohr 52 in einen stationären Flansch 55 des Resonanzvolumens. Abgesehen von der Ausführung nach Fig. 4 ist an diesem stationären Flansch auch das Zuführrohr 51 für die Spülluft befestigt. Die Spülluft wird dem Plenum 49 entnommen. Der Flansch 55 ist durch nicht dargestellte Mittel ebenfalls am Frontsegment 31 befestigt.

Die in der Regel zylindrische Wandung des Resonanzvolumens ist in den Beispielen nach Fig. 3, 4 und 5 als mechanische Feder (54) ausgebildet. Sie besteht aus einem elastischen Balgelement 54a, resp 54b, 54c, welches an seinem der Brenn kammer 3 zugekehrten Ende mit dem stationären Flansch 55 verbunden ist. Im Beispiel nach Fig. 4 mündet das Zuführrohr 51 über das Balgelement 54b in das Resonanzvolumen. Im Bei spiel nach Fig. 7 besteht die Feder bei ebenfalls zylinder förmigen Resonanzvolumen 50 aus einer Mehrzahl von gasdicht zusammengehefteten Tellerfedern 54e, und ist ebenfalls an ihrem der Brennkammer 3 zugekehrten Ende mit dem stationären Flansch 55 verbunden.

An ihrem der Brennkammer 3 abgewandten Seite ist bei allen Ausführungen die Feder mit einem schwingenden Flansch 56 verbunden. Die totale Masse des schwingenden Flansches wird durch zusätzliche mechanische Massen 53 getrimmt, welche auf geeignete, vorzugsweise lösbare Art am Flansch 56 befestigt sind.

Gemäß Fig. 6 ist die dem Dämpfungsrohr 52 abgewandte Seite des Resonanzvolumens 50 als elastische Membrane oder Scheibe 54d mit großem Durchmesser ausgebildet, an welcher die mechanische Masse 53 befestigt ist.

Die Wahl eines geeigneten Helmholtz-Resonators ist letzlich abhängig von den geometrischen Gegebenheiten am Aufstel lungsort. Berücksichtigt werden außerdem die Bedingungen hinsichtlich der Elastizitätskonstanten und das Erfordernis einer unbegrenzten Lebensdauer der Feder bei gegebener Schwingungsamplitude.

Die Feintrimmung des Helmholtz-Resonators über eine Anpas sung der anzubringenden federnden Masse, d. h. über eine Veränderung des virtuellen Resonanzvolumens, ist viel einfa cher als beim einem herkömmlichen Helmholtz-Resonator, bei welchem zur Frequenzanpassung das Resonanzvolumen und/oder die Länge des Dämpfungsrohres verändert werden müssen.

In der Annahme, daß die Luftdichte im Resonanzvolumen 50 und im Dämpfungsrohr 52 gleich groß ist, lautet die verall gemeinerte Helmholtzgleichung:

Hierin bedeuten:
ω die Helmholtz-Resonator-Kreisfrequenz
c die Schallgeschwindigkeit im Resonanzvolumen
A der Summenquerschnitt des Dämpfungsrohres und des Zuführrohres
L die Länge des Dämpfungsrohres (bzw. des Zuführrohres)
VV das virtuelle Resonanzvolumen

Das virtuelle Resonanzvolumen ist folgendermaßen definiert:

Hierin bedeuten:
V das tatsächliche Volumen des Resonanzvolumen
ρ die Luftdichte im Resonanzvolumen
k die Federkonstante
A_F ² der tatsächliche Querschnitt, auf den der Druck im Resonanzvolumen wirkt
m die tatsächlich schwingende Masse

Im Beispielsfall der Fig. 3 und 6 entspricht A_F ² dem Querschnitt des Resonanzvolumens.

Aus der obigen Gleichung ergibt sich, daß eine Vergröße rung des maßgeblichen Querschnitts A_F ² zu einer Erhöhung der Dämpfungsleistung führt.

Bei alldem ist es angebracht, die Eigenfrequenz der Feder etwas größer zu wählen als die Resonanzfrequenz des Dämp fers. Als Beispiel sei angegeben, daß eine Feder-Eigenfre quenz von 50 Hz geeignet ist zur Dämpfung einer Resonanz schwingung von 40 Hz.

Fig. 8 zeigt, wie sich die Resonanzfrequenz des neuen Systems ändert unter Verwendung solcher Federwerte und in Abhängigkeit der Federmasse. Zugrundegelegt sind dabei folgende Systemparameter:

Schallgeschwindigkeit c = 520 m/s
Querschnitt des Dämpfungsrohres A = 0,00105 m²
Länge des Dämpfungsrohres L = 0,2 m
tatsächliches Resonanzvolumen V = 0,002 m³
Luftdichte im Resonanzvolumen ρ = 6,21 kg/m³
beaufschlagter Federquerschnitt A_F ² = 0,02 m²
Federkonstante k = 10⁵ kg/s²

Es ist damit zu erkennen, daß man allein mit der Federmasse ein einfaches Mittel in der Hand hat, bei sonst unveränder ter Konfiguration des Helmholtz-Resonators eine Feinabstim mung auf die gewünschte Frequenz durchzuführen.

Bezugszeichenliste

1

Gasturbine

2

Verdichter

3

Brennkammer

10

Maschinenachse

11

Rotor

12

Schaufelträger

13

Turbinengehäuse

15

Sammelraum

20

Brenner

21

Helmholtz-Resonator

22

Diffusor von

2

30

Abdeckung

31

Frontsegment

49

Kopfraum

50

Resonanzvolumen

51

Zuführrohr

52

Dämpfungsrohr

53

mechanische Masse

54

a, b, c mechanische Feder, Balgelement

54

d mechanische Feder, Membrane

54

e mechanische Feder, Tellerfeder

55

stationärer Flansch

56

schwingender Flansch

Claims

1. Vorrichtung zur Dämpfung von thermoakustischen Schwin gungen in einer Brennkammer (3), insbesondere in der Brennkammer einer Gasturbine, umfassend einen Helm holtz-Resonator mit einem Resonanzvolumen (50) und einem Dämpfungsrohr (52), durch welches das Resonanzvo lumen (50) mit der Brennkammer (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wandung des Resonanzvolumens (50) als mechanische Feder (54) ausgebildet ist.

2. Helmholtz-Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß an mindestens einer schwingenden Wandung des Resonanzvolumens (50) mechanische Massen (53) angeordnet sind.

3. Helmholtz-Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Masse/Feder-System eine höhere Eigenfrequenz aufweist als ein starrer ungefederter Helmholtz-Resonator mit gleichen Volumen.

4. Helmholtz-Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Feder ein elastisches Balgelement (54a, b, c) ist.

5. Helmholtz-Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß bei zylinderförmigen Resonanzvolumen (50) die Feder aus einer Mehrzahl von gasdicht zusam mengehefteten Tellerfedern (54e) besteht.

6. Helmholtz-Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die dem Dämpfungsrohr (52) abgewandte Seite des Resonanzvolumens (50) als elastische Membrane (54d) ausgebildet ist, an welche die mechanische Masse (53) angekoppelt ist.

7. Helmholtz-Resonator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonanzvolumen (50) mit einem Zuführrohr (51) für ein Spülmittel ausgerü stet ist.

8. Helmholtz-Resonator nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß das Zuführrohr (51) von einem die Brenn kammer (3) umgebendem Plenum (49) angespeist ist.