DE2224249B2 - Auslassanlage fuer gasturbinen - Google Patents

Description

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e im Schalldämpfer erzielt

durch die im Kennzeichen des „ vorSnTeT^tentanspruchs 1 angegebene Erfin-

^dUDie^gSildung eines Schalldämpfers aus parallelen. D.e AusDiiaui« _Malerial gefüllten und zwi-

Ie bildenden Strömungslcit-Zeitschrift »Energie«. 1%1.

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' 267. bekannt.

ier erfindungsgemäßen Anordnung die Gc- -hnittsfläche der zwischen den StromungsleitDlatten" gebildeten Strömungskanäle gleich der

geb.ideien β _Vcri_ustc auf ein Minimum

„ SSeiUVuÄ die stromaufscit.gen Enden der sSngsleitplatten des im Auslaßkanal angeordneten SchSmpfers unmittelbar in die siromaufsc.t.g spnz

Fonschitt. daß eine gute Schalldämpfung ohne Beern- « trächngung des Turbinenwirkungsgrades erz.elt w.rd. Ja m Sldämpfer keine wesentlichen Druckverluste

Die Erfindung betrifft eine Auslaßanlage für Gastur binen gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Pa tentanspruchs 1.

Die Hauptaufgabe großer Turbiner.auslaßanlagen tind das Umwandeln der durch die hohe Geschwindigkeit bedingten großen kinetischen Energie des aus der Turbine ausströmenden Strömungsmittels in potentielle Druckenergie, die Kleinhaltung der Druckverluste in der Auslaßanlage und die Verringerung der Lärmbelästigung auf erträgliche Pegel.

Eine Auslaßanlage der eingangs genannten Art ist aus »Luftfahrttechnik«, Februar 1957, S. 40, bekannt. Bei der bekannten Auslaßanlage ist ein im wesentlichen aus drei konzentrischen Ringen bestehender Schalldämpfer im Übergangskanal angeordnet, dessen vorderer Teil als Diffusor ausgebildet ist, und an dessen hinterem Teil sich ein mit Umlenkschaufeln versehener Eckkrümmer anschließt, der den Abgasstrahl in die Senkrechte umleitet. Diese bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases im Diffusor vermindert, danach jedoch in den Zwischenräumen zwischen den drei konzentrisehen, den Schalldämpfer bildenden Ringen wegen des nun kleineren Strömungsquerschnitts wieder stark erhftht und im Eckkrümmer wiederum ebenso stark ver-Darüber hinaus tritt bei der erf.ndungsgemaßcn Anordnung die vorteilhafte Wirkung ein daß wegen der .o dachförmigen Geschwindigkeit der Abgase im Scha ΙΓηΜΓ ein geringer Verschleiß der durch d.e ÄngüEi^ttS gebildeten Scha.ldämpfere.emen-

^tCSchliemich elgtben sich auf Grund der verringerten Druckverluste in der erfindungsgemäßen Auslaßanlage wesentliche Kosteneinsparungen beim Bau von Gasturbineneinheiten. Die bei bekannten Auslaßanlagcn großer Gasturbinen erzielbare maximale Druckruckge-Snnung beträgt etwa 35%. während neue Versuche bdgroßen Gasturbinen unter Verwendung einer erf.ndunlsgemäßen Auslaßanlage eine Druckruckgewmnung bis zu 700/0 ergeben haben. E.ne größere Druckrückgewinnung bedeutet eine Steigerung der Turbincneistung. Beispielsweise kann eine Gasturb.nenanlagc mit einer Leistung von 60 MW bei Verwendung der erfndungsgemäßen Auslaßanlage ihre Leitung um etwa 400OkW steigern, ohne daß sich der Brennstoffbedarf erhöht. Bei einem gegenwärtigen Anlagenpreis von etwa DM 127,- pro Kilowatt entspricht die Lcistungssteigerung von 400OkW einer Kostenersparnis von DM 508 000,- pro Gaslurbineneinheit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung w.rd nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung naher beschrieben.

einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Aus-

^laF^a"gTeine Draufsicht der in F i g. 1 dargestellten Auslaßanlage,

F i g. 3 einen vergrößerten Halbschniti durch den sich an den Turbinenauslaß anschließenden Diffusorkanal der in F i g. 1 dargestellten Au:!aiJanlage, und

F i g. 4 einen vergrößerten Schnitt durch den Schalldämpferabschnitt der in F i g. 1 dargestellten Auslaßanlage.

F i g. 1 zeigt eine Auslaßanlage 10 einer Gasturbine 12. Die Muslaßanlage weist einen Diffusorabschnitt 14, einen Übergangskanal 16, einen Eckkrümmer 18 und einen sich in einen Schalldämpferabschnitt 20 und einen abschließenden Diffusorabschnitt 21 gliedernden Auslaßkanal auf.

Gemäß F i g. 3 schließt sich an die letzte Stufe 22 eines Turbinenrotors ^3 unmittelbar der Diffusorabschnitt 14 an, der eine etwa konische äußere Wand 26 und einen daran mittels Streben 25 befestigten inneren Wandkörper 24 aufweist, die zwischen sich einen zwischen der Querschnittsebene A-A' und der Querschnittsebene B-B divergierenden Strömungskanal 28 bilden.

Der Diffusorabschnitt 14 geht gemäß F i g. 4 fließend in den Übcrgangskanal 16 über. Der Übergangskanal 16 verläuft zwischen der Querschnittsebene B-B und einer schrägen Schnittebene C-C. Die Außenwand 26 des Diffusorabsehnittes 14 ist über ein dehnbares Zwischenstüek 31 mit einem einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Wandteil 30 verbunden.

Das kegelförmige stroniabwärtigc Ende 24.7 des Innenwandteils 24 erstreckt sich etwas in den Übergangskanal 16 hinein. Durch den Übergang auf die rcchtecki- ge Querschnittsform vergrößert sich der Strömungsquerschnitt des Strömungsweges im Übergangskanal plötzlich und in wesentlichem Maße und fördert dadurch die Bildung von Wirbeln. Der stromabwärtigc Teil des Übergangskanals 16 ist durch die schrage Schnittebene C-C begrenzt, die unter spitzem Winkel zur Horizontalen geneigt ist.

Der Eckkrümmer 18 enthält eine Anzahl von stromaufseitig spitz zulaufenden Umlenkschaufeln 34, deren Vorderkanten 35 entlang der schrägen Schnittebenc C-Cgelegen sind.

Der Schalldämpferabschnitt 20 ist gemäß den F i g. 2 und 4 von einem Schalldämpferrohr 40 mit etwa rechteckigem Querschnitt umgeben. Innerhalb des Schalldämpferrohrs 40 ist eine Anzahl vertikaler, als Schalldämpferclemente dienender .Strömungsleitplatten 42 angeordnet, die zwischen sich Strömungskanälc 38 bilden. Der Querschnitt des Schalldämpferrohrs 40 ist wesentlich größer als der Querschnitt des Übcrgangskanals 16, und die Dicke der Strömungsleitplatten 42 ist so bemessen, daß die Gesamtquerschnittsfläche der .Strömungskanäle 38 etwa gleich der Querschnittsfläche des Strömungsweges im Übergangskanal 16 ist.

Gemäß dem in Fi g. 4 gezeigten vergrößerten Ausschnitt eines Schalldämpferelements weisen die Sn ömungsleitplatten jeweils poröse Seitenwandungen 44 auf, zwischen denen ein verhältnismäßig weiches, schallschluckendes Material 46 angeordnet ist.

Die Strömungsleitplatten 42 und ebenfalls die da/wischen gebildeten Strömungskanäle 38 weisen alle die gleiche Länge auf. Die stromabwärtigen Enden der Strömungsleitplatten 42 sind gestaffelt entlang einer parallel zur Ebene B-B verlaufenden Ebene F-F'gelegen.

Die stromabwärtigen Enden 50 der Strömungsleitplatten 42 laufen spitz zu und bilden im Bereich zwischen einer Ebene E-E und der Ebene F-F' einen Diffusorabschnitt 21, innerhalb welchem sich der Gesamtquerschnitt der Strömungskanäle 38 im Schalldämpierabschnitt 20 auf nahezu den doppelten Strömungsquerschnitt vergrößert.

Das aus der letzten Turbinenstufe 22 austretende heiße Abgas durchströmt zunächst den Diffusorabschnilt 14. Dabei wird die kinetische Energie bzw. die Geschwindigkeit des Abgases teilweise in potentielle Energie bzw. in Druck umgewandelt. Aus dem Diffusorabschnitt 14 tritt dann Eckkrümmer Abgas durch den divergierenden Strömungsweg 32 in den Übcrgangskanal 16 ein.

Das Abgas trifft dann auf die Umlenkschaufeln 34 auf und tritt mit etwa konstanter und gleichförmiger Geschwindigkeit in die Strömungskanälc 38 ein, wobei eine Umlenkung des Abgasstromes bei kleinsten Druckvcrlusten erfolgt.

In dem sich an den Schalldämpferabschniii 20 anschließenden Diffusorabschnitt, wo der Sirömungsquerschniti auf dem relativ kurzen Weg zwischen den Ebenen E-E und F-F annähernd verdoppelt wird, wird eine weitere Druckrückgewinnung erzielt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: entstehen erhebliche Druckverf *" Turbinenwirkungsgrad

1. Auslaßanlage für Gasturbinen, mit einem sich an den Turbinenauslaß anschließenden Übergangskanal, einem Auslaßkanal und einem zwischen diesen beiden Kanälen angeordneten, mit Umlenkschaufeln versehenen Eckkrümmer sowie mit einem innerhalb der Auslaßanlage angeordneten Schalldämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise aus parallelen, mit schallschluckendem Material (46) gefüllten und /wischen sich Strömungskanäle \38) bildenden Strömungsleitplatten (42) bestehende Schalldämpfer im Auslaßkanal (20, 21) angeordnet ist, daß ferner die Strömungsleitplatten an ihren siromaufseitigen Enden unmittelbar in die stromaufseitig spitz zulaufenden Umlenkschaufeln (34) übergehen und daß die Gesamtquerschnittsfläche der zwischen den Strömungsleitplatten gebildeten Strömungskanälc gleich der Querschnittsfläche des Übergangskanals (16) ist.

2. Auslaßanlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitplatten (42) in an sich bekannter Weise stromabseiiig spitz zulaufende Endabschnitte (50) aufweisen, welche zwischen sich Diffusoren (21) von relativ kurzer Länge bilden.

3. Auslaßanlage nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Auslaßkanals (40) etwa zweimal so groß wie die Querschnittsfläche des Übergangskanals (16) ist.

4. Auslaßanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strömungslcitplatten (42) die gleiche Länge aufweisen und die Hinterkanten der Endabschnitte (50) in einer Ebene (F-F') liegen, die parallel zu der Ebene (CC') verläuft, in welcher die Vorderkanten der Umlenkschaufeln (34) liegen.

liegt

gute Salfdümpfung ohne Ver-