DE2344214A1 - SOUND ABSORPTION WALL FOR GAS TURBINE MOTORS - Google Patents
SOUND ABSORPTION WALL FOR GAS TURBINE MOTORSInfo
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Description
c·c
S 16 P 76S 16 P 76
23U2U23U2U
Short Brothers ~a»4-Harland Limited, Airport Road, Belfast, NordirlandShort Brothers ~ a »4-Harland Limited, Airport Road, Belfast, Northern Ireland
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schallabsorptionswände und auf solche Wände aufweisende Gasturbinenmotoren.The present invention relates to sound absorbing walls and gas turbine engines having such walls.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Schallabsorptionswand mit zwei Außenblechen vorzusehen, von denen das eine perforiert und im Betrieb an eine Schallquelle angrenzend angeordnet ist. Die beiden Außenbleche sind durch einen Luftraum und durch ein perforiertes Kernblech, das gerippt sein kann, voneinander getrennt. Solch eine Wand ist hinsichtlich ihrer Wirkung ein Doppelresonator, der Schall über einen gewissen Frequenzbereich absorbiert.It has already been proposed to provide a sound absorption wall with two outer sheets, one of which perforated and is arranged adjacent to a sound source during operation. The two outer sheets are through an air space and separated from one another by a perforated core sheet, which can be ribbed. Such a wall is re its effect is a double resonator that absorbs sound over a certain frequency range.
Der Nachteil einer solchen Wand ist der, daß im Betrieb im Gasströmungskanal der Gasstrom und die Schallübertragung in allen Richtungen innerhalb des Luftraums stattfinden können, was die Schallabsorptionsleistung der Wand bei Gasturbinenmotoren nachteilig beeinflußt. ·The disadvantage of such a wall is that the gas flow and the sound transmission in the gas flow channel during operation all directions within the air space can take place, which is the sound absorption capacity of the wall in gas turbine engines adversely affected. ·
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schallabsorptionswand zu schaffen, die diesen Lärm wirkungsvoller absorbiert.The object of the invention is to provide a sound absorption wall that absorb this noise more effectively.
Nach dem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Schallabsorp-According to the first aspect of the invention, a sound absorber is
A 0 9 811/0493A 0 9 811/0493
tionswand vorgeschlagen mit einem die Außenbleche trennenden Kern, der eine Mehrzahl von an die Außenbleche angrenzenden, unperforierten Wänden aufweist, und die gekennzeichnet ist durch eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Resonanzhohlräumen, die ebenfalls eine Mehrzahl von perforierten Teilen aufweist, wobei jedes dieser Teile einen ihm zugehörigen Resonanzhohlraum in eine erste, im Betrieb durch das perforierte Außenblech hindurch direkt mit der Schallquelle in Verbindung stehende Einzelkammer und eine zweite, durch die erste Einzelkammer hindurch mit der Schallquelle in Verbindung stehende Einzelkammer trennt.tion wall proposed with a core separating the outer sheets, which has a plurality of adjacent to the outer sheets, has imperforate walls, and which is characterized by a plurality of adjacent resonance cavities, which also has a plurality of perforated parts, each of these parts having a resonant cavity associated therewith in a first, in operation through the perforated outer sheet directly in connection with the sound source standing single chamber and a second, through the first single chamber through it separates the individual chamber in communication with the sound source.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Gasturbinenmotor vorgeschlagen mit einem einen Ringkanal bildenden Düsenrohr, durch das die aus dem Verbrennungsteil des Gasturbinenmotors entweichenden Gase fließen, wobei das Düsenrohr ganz oder teilweise mit einer schallabsorbierenden Struktur verkleidet ist, die ein äußeres Verstärkungsblech und ein inneres Außenblech umfaßt, das eine richtungsweisende Oberfläche für die durch das Rohr fließenden Gase bildet und das durch einen Kern im Abstand von dem äußeren Verstärkungsblech angeordnet ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kern eine Mehrzahl von unperforierten Wänden aufweist, die mit dem Außenblech und dem Verstärkungsblech eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Resonaxhohlräumen bilden, und daß der Kern eine Mehrzahl von perforierten Teilen aufweist, von denen jedes einen zugehörigen Resonanzhohlraum in eine erste Einzelkammer ,According to a second aspect of the invention, a gas turbine engine is proposed with a nozzle tube forming an annular channel, through which the gases escaping from the combustion part of the gas turbine engine flow, with the nozzle pipe completely or is partially covered with a sound-absorbing structure comprising an outer reinforcement plate and an inner one Outer sheet comprises, which forms a directional surface for the gases flowing through the pipe and that by a Core is arranged at a distance from the outer reinforcing sheet, which is characterized in that the core is a plurality of imperforate walls, which with the outer sheet and the reinforcing sheet a plurality of side by side arranged resonance cavities, and that the core a Has a plurality of perforated parts, each of which has an associated resonance cavity in a first individual chamber,
4 09811/04934 09811/0493
- 3 - 23U2H- 3 - 23U2H
die·durch das perforierte Außenblech direkt mit dem Düsenrohr in Verbindung steht, und eine zweite, mit dem Düsenrohr durch die erste Kammer in Verbindung stehende Einzelkammer aufteilt.· through the perforated outer sheet directly to the nozzle pipe is in communication, and divides a second single chamber communicating with the nozzle pipe through the first chamber.
Im folgenden werden drei Ausführungsformen der Erfindung an Hand von Beispielen näher beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:The following are three embodiments of the invention Hand of examples described in more detail, reference being made to the drawings. Show it:
Fig. 1 schematisch eine erste Form einer Schallabsorptionswand nach dem ersten Aspekt der Erfindung,1 schematically shows a first form of a sound absorption wall according to the first aspect of the invention,
Fig. 2 schematisch eine zweite Form einer Schallabsorptionswand nach dem ersten Aspekt der Erfindung,2 schematically shows a second form of a sound absorption wall according to the first aspect of the invention,
Fig. 3 schematisch eine dritte Form einer Schallabsorptionswand nach dem ersten Aspekt der Erfindung,3 schematically shows a third form of a sound absorption wall according to the first aspect of the invention,
Fig. 4 schematisch eine Seitenansicht eines Gasturbinenmotors, teilweise im Schnitt, nach einem zweiten Aspekt der Erfindung,4 schematically shows a side view of a gas turbine engine, partly in section, according to a second aspect of the invention,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 4.FIG. 5 shows a section along the line V-V from FIG. 4.
Nach Fig. 1 umfaßt die Schallabsorptionswand ein perforiertes Außenblech 12 und ein nicht perforiertes Außenblech 13 mit einem dazwischenliegenden gerippten Kern 11, Der gerippte Kern 11 umfaßt schräg verlaufende Stege l4a, 15a mit im wesentlichen V-förmigem Querschnitt, die durch Rücken 21 miteinanderAccording to Fig. 1, the sound absorption wall comprises a perforated one Outer sheet 12 and an imperforate outer sheet 13 with an intermediate ribbed core 11, the ribbed Core 11 comprises inclined webs 14a, 15a with a substantially V-shaped cross section, which are connected to one another by backs 21
4 098 11/049 34 098 11/049 3
23U2U23U2U
verbunden sind. Die oberen Rücken 21 sind mit dem.perforierten Außenblech 12 verbunden, und die unteren Rücken 21 sind mit dem unperforierten Außenblech 13 verbunden.are connected. The upper back 21 are perforated with the Outer panel 12 connected, and the lower backs 21 are connected to the imperforate outer panel 13.
Die Stege sind abwechselnd perforiert und unperforiert, so daß die Stege l4a unperforiert und die Stege 15a perforiert sind. Die Rücken 21 werden unperforiert gelassen. Somit bilden die unperforierten Wände l4a des gerippten Kerns 11 mit den Außenblechen 12,13 eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Resonanzhohlräumen. Die perforierten Wände 15§_ bilden Trennstücke, die jeden Hohlraum in eine erste Kammer 23 und in eine zweite Kammer 24 aufteilen.The bars are alternately perforated and imperforate, so that the webs l4a are imperforate and the webs 15a are perforated. The spines 21 are left unperforated. Thus form the imperforate walls l4a of the ribbed core 11 with the outer sheets 12,13 a plurality of juxtaposed Resonance cavities. The perforated walls 15§_ form dividers that divide each cavity into a first chamber 23 and divide into a second chamber 24.
Nach Pig. 2 umfaßt die Schallabsorptionswand einen gerippten Kern 11 zwischen einem perforierten Außenblech 12 und einem unperforierten Außenblech 13. Der gerippte Kern 11 wird durch gebogene Stege I4b, 15b gebildet, die in Rücken 22 zusammentreffen, wobei die Rippen abwechselnd mit dem perforierten Außenblech 12 bzw. dem unperforierten Außenblech 13 verbunden sind. Der Querschnitt des gerippten Kerns 11 ist in einer zur Richtung der Rücken 22 normalen Fläche gekrümmt.After Pig. 2, the sound absorption wall comprises a ribbed core 11 between a perforated outer sheet 12 and a imperforate outer sheet 13. The ribbed core 11 is formed by curved webs I4b, 15b, which meet in the back 22, wherein the ribs are alternately connected to the perforated outer sheet 12 and the imperforate outer sheet 13, respectively are. The cross section of the ribbed core 11 is curved in a surface normal to the direction of the spines 22.
Die Stege sind abwechselnd perforiert und unperforiert, so daß die Stege I4b unperforiert und die Stege 15b_ perforiert sind. Wie oben mit Bezug auf Pig. I beschrieben, bilden die Außenbleche 12,13 und die unperforierten Stege l4b_ eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Hohlräumen, von denenThe webs are alternately perforated and imperforate, so that the webs I4b are imperforate and the webs 15b_ perforated are. As above with reference to Pig. I described, the outer sheets 12, 13 and the imperforate webs l4b_ form a number of juxtaposed cavities, of which
/♦0981 1/0493/ ♦ 0981 1/0493
jeder in erste und zweite Kammern 23,24 durch einen perforierten Steg 15b aufgeteilt ist.each in first and second chambers 23,24 through a perforated Web 15b is divided.
Nach Pig. 3 ist wiederum ein gerippter Kern 11 zwischen den Außenblechen 12,13 vorgesehen. Der gerippte Kern 11 umfaßt eine Anzahl von Stegen l4c_, 15£, die durch Rücken 16,17 miteinander verbunden sind. Die oberen Rücken 16 sind mit dem perforierten Außenblech 12 verbunden und die unteren Rücken sind mit dem unperforierten Außenblech 13 verbunden.After Pig. 3, a ribbed core 11 is again provided between the outer sheets 12, 13. The corrugated core 11 comprises a number of webs l4c_, £ 15, passing through backs 16.17 are connected to each other. The upper backs 16 are connected to the perforated outer sheet 12 and the lower ones The backs are connected to the imperforate outer sheet 13.
Der gerippte Kern 11 ist V-förmig und die Stege l4c;, 15£ sind durch Kanneliierungen 18 gerippt, die sich in eine Richtung im rechten Winkel zur Länge der Rücken 16,17 erstrecken, und enden mit den Kannellierungen an jedem Ende in einem vorbestimmten Abstand von den. Rücken l6,17. Somit erhält der Kern 11 zusätzliche Festigkeit und Steifheit in einer zu den Außenblechen 12,13 normalen Richtung.The ribbed core 11 is V-shaped and the webs l4c ;, 15 £ are ribbed by fluting 18 that extend in one direction extend at right angles to the length of the back 16,17, and end with the fluting at each end in a predetermined Distance from the. Back l6.17. Thus, the core 11 receives additional strength and rigidity in one to the Outer sheets 12,13 normal direction.
Die Stege sind abwechselnd perforiert und unperforiert, so daß die Stege l4£ unperforiert und die Stege 15c_ perforiert sind. Die Perforationen des Stegs 15£ sind in einigen oder in allen Stegkannellierun'gen 18 vorgesehen.The bars are alternately perforated and imperforate, so that the webs 14 £ unperforated and the webs 15c_ perforated are. The perforations of the web 15 are provided in some or in all of the web channels 18.
Wie o.ben mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, bilden die unperforierten Stege l4c mit den Platten 12,13 eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Hohlräumen. Die perforierten Stege 15c teilen jeden Hohlraum in erste und zweiteAs described above with reference to FIGS. 1 and 2, the imperforate webs 14c with the plates 12, 13 form a number of juxtaposed cavities. The perforated ridges 15c divide each cavity into first and second
40981 1/049340981 1/0493
- 6 ' . 23442H - 6 ' . 23442H
Kammern 23,24 ab.Chambers 23.24.
In allen drei Ausfuhrungsformen, die oben mit Bezug auf die Figuren 1,2 und 3 beschrieben sind, sind die Größe und Anzahl der Perforationen in dem Außenblech 12 und dem gerippten Kern 11 so gewählt, daß sie die Bandbreite des durch die Wand absorbierten Schalls vergrößern. Der Bereich der von der Wand absorbierten Wellenlängen wird weiter durch die Wandtiefe und die Form des Kerns bestimmt. Die Wände aller drei Ausführungsformen werden dadurch zusammengesetzt, daß die Außenbleche 12,13 durch Punktschweißen mit dem gerippten Kern 11 verbunden werden. Im Betrieb wird in allen drei oben mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsformen das perforierte Außenblech 12 so angeordnet, daß der Schall direkt auf seine Oberfläche trifft.In all three embodiments mentioned above with reference to the Figures 1, 2 and 3 are the size and number of the perforations in the outer sheet 12 and the corrugated core 11 chosen so that they the bandwidth of the through the wall the absorbed sound. The range of wavelengths absorbed by the wall is further determined by the wall depth and the shape of the core. The walls of all three Embodiments are assembled in that the outer sheets 12, 13 by spot welding to the ribbed core 11 can be connected. In operation, in all three embodiments described above with reference to FIGS. 1 to 3 the perforated outer sheet 12 arranged so that the sound hits its surface directly.
Die erste Kammer 23 wirkt als ein Resonator, der eine erste charakteristische Frequenz absorbiert, und die erste und zweite Kammer 23,24 wirken zusammen als ein Resonator, der den Schall einer zweiten charakteristischen Frequenz absorbiert. Somit absorbieren die Kammern zusammen den Schall über ein breites Frequenzband.The first chamber 23 acts as a resonator, which is a first characteristic frequency is absorbed, and the first and second chambers 23,24 act together as a resonator, the absorbs the sound of a second characteristic frequency. Thus, the chambers together absorb the sound a wide frequency band.
Bezugnehmend auf die Figuren 4 und 5 ist nach einem zweiten Aspekt der Erfindung eine Schallabsorptionswand nach jeder der oben mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Arten in das Düsenrohr 30 eines Gasturbinenmotors 31 eingebaut.Referring to Figures 4 and 5, there is a second one Aspect of the invention is a sound absorption wall according to any of the types described above with reference to FIGS. 1 to 3 installed in the nozzle pipe 30 of a gas turbine engine 31.
0 981 1 /04930 981 1/0493
mm'J — mm'J -
23U2U23U2U
Der Gasturbinenmotor 31 umfaßt einen Gebläsekanal 32, der zwischen dem Motorgehäuse 34 und einer ringförmigen Verkleidung 33 gebildet ist. Der ßasturbinenmotor 31 treibt ein Vordergebläse 35 an, das in der Verkleidung 33 angeordnet ist und heiße Gase ausbläst. Das Düsenrohr 30 befördert diese heißen Gase von dem Verbrennungsteil zum Turbinenteil des Motors 31. Der Verbrennungsteil, Turbinenteil und das Düsenrohr produzieren Lärm mit charakteristischen Frequenzen, die durch das Düsenrohr fließen.The gas turbine engine 31 includes a fan duct 32, the between the motor housing 34 and an annular shroud 33 is formed. The gas turbine motor 31 drives a front fan 35 which is arranged in the casing 33 and blows out hot gases. The nozzle pipe 30 conveys these hot gases from the combustion part to the turbine part of the Engine 31. The combustion part, turbine part and the nozzle pipe produce noise with characteristic frequencies that flow through the nozzle pipe.
Wie am besten aus Pig. 5 ersichtlich, wird die Schallabsorptionswand, die jede der oben mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Wände sein kann, angewandt, um die innere Oberfläche 36 des Düsenrohrs ganz oder teilweise zu verkleiden. Die Wand ist so angeordnet, daß sich die Hohlräume in zur Achse des Düsenrohrs 30 normalen Flächen erstrecken, so daß das perforierte Außenblech 12 eine richtungsweisende Oberfläche für die Gase darstellt. Daraus ergibt sich ohne bemerkenswerte Gewichtszunahme eine feste Struktur, die den charakteristischen, durch das Düsenrohr 30 fließenden Lärm ver-How best from Pig. 5 shows, the sound absorption wall, each of the above with reference to Figures 1 to 3 may be used to cover the inner surface 36 of the nozzle tube in whole or in part. The wall is arranged so that the cavities extend in surfaces normal to the axis of the nozzle tube 30, see above that the perforated outer plate 12 represents a directional surface for the gases. This results in without noticeable increase in weight a solid structure that eliminates the characteristic noise flowing through the nozzle pipe 30
nachträglich μ
geändert A subsequently μ
changed A
In diesem Fall kann die lärmabschwächende Leistung" der Wand noch durch die Anordnung von einer oder mehreren Wänden 37 verstärkt werden, die achsial entlang des Düsenrohrs liegen und jeden Hohlraum in eine Anzahl von sich in Umfangsriehtung erstreckende Teile aufteilen.In this case, the noise attenuating performance "of the wall." can be reinforced by the arrangement of one or more walls 37 which lie axially along the nozzle tube and dividing each cavity into a number of circumferentially extending parts.
4 09811/04934 09811/0493
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