DE2604692A1

DE2604692A1 - Schalldaempfer, insbesondere fuer gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE2604692A1
Application number: DE19762604692
Authority: DE
Inventors: Maurice Ian Taylor
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1976-08-26
Also published as: IT1055078B; DE2604692B2; GB1499882A; DE2604692C3; US4035535A; JPS51106308A; FR2301064A1

Description

Paieotanwälte Dipl.-Ing. C u rt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

2604692 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 - Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: ⁶· Februar 1976

Unser Zeichen: 15 ²H 5 - Κ/Αρ

Rolls-Royce (1971) Limited, London (England)

Schalldämpfer, insbesondere für Gasturbinentriebwerke

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämmungsaufbau, insbesondere zur Benutzung in den Strömungskanälen von Gasturbinentriebwerken, jedoch ist die Erfindung nicht auf das Gebiet der Gasturbinen beschränkt.

Zur Auskleidung von Strömungskanälen von Gasturbinentriebwerken, und zwar sowohl von Mantelstromgebläsetriebwerken als auch von Turbo-Jet-Triebwerken hat sich ein Honigwaben-Schichtenaufbau als zweckmäßig erwiesen, um den Lärmpegel der aus den Einlassen oder den Auslässen der Kanäle austritt, zu vermindern. Ein solcher Schalldämpfungsschichtenkörperaufbau umfaßt oft eine Abstandszellen-Wabenlage, wobei das eine Ende jeder Wabenzelle durch ein gemeinsames Abflußblech abgeschlossen ist, während das andere Ende jeder Zelle von einem gemeinsamen perforierten Blech bedeckt ist. Die Druckimpulse im Triebwerk laufen über das perforierte Blech in jede Zelle ein und werden darin aufgezehrt, wodurch die Höhe des wahrnehmbaren Lärms vermindert wird, der aus dem Einlaß oder dem Auslaß des Triebwerks austritt.

Es ist bekannt, daß verbesserte Schalldämpfungscharakteristiken dadurch erlangt werden können, daß eine Lage, bestehend aus

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losem Schallabsorptionsmaterial im Schichtenaufbau eingeführt wird. Derartige Schallabsorptionsmaterialien haben allgemein eine Fasergestalt und im typischen Falle werden sie als Füllstoffe für akustische Wände, beispielsweise in Gebäuden benutzt. Derartiges loses Absorptionsmaterial besitzt jedoch keine große mechanische Festigkeit und deshalb muß es von einer Metallblechkonstruktion getragen werden, damit es der harten Beanspruchung im Betrieb bei einem Gasturbinentriebwerk widerstehen kann.

Wenn derartige Absorptionsmaterialien bei einem Honigwaben-Schichtenkörperaufbau benutzt werden, muß eines der Bleche des Honigwaben-Schichtenaufbaus ebenfalls wieder perforiert ausgebildet sein, um dem Schall einen Eintritt in das lose Absorptionsmaterial zu ermöglichen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß Wasser oder Brennstoff oder andere Flüssigkeiten je nach der Lage des Aufbaus innerhalb des Triebwerks, durch das perforierte Blech hindurchsickern und in die Faserstoff-Absorptionsschicht eindringen kann, wodurch das Gewicht erhöht und die Schalldämpfungs-Wirksamkeit des Materials vermindert wird. Falls Brennstoff eingesickert ist, entsteht eine Feuersgefahr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfungsaufbau mit einem aus losem Material bestehenden Absorber zu schaffen, der für Gasturbinen-Strömungskanäle geeignet ist und die Gefahr des Einsickerns und Tränkens des Absorptionsmaterials verhindert.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Schalldämmungs-Schichtenkörperaufbau, der folgende Bestandteile aufweist: Ein erstes und ein zweites perforiertes Blech, wobei das zweite Blech weniger aber größere Perforationslöcher als das erste Blech besitzt; eine Abstandshonigwabenzellschicht

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zwischen dem ersten und zweiten Blech derart, daß eine Mehrzahl'von Perforationslöchern in dem ersten Blech,jedoch nur eines der Perforationslöcher im zweiten Blech mit jeder Zelle des Honigwabenaufbaus in Verbindung steht; ein undurchlässiges Deckblech; eine Lage aus losem Schallabsorptionsmaterial zwischen dem zweiten Blech und dem Abdeckblech; dabei sind die Perforationslöcher des zweiten Bleches Löcher mit einem Flansch am Umfang, wobei der Flansch eines jeden Loches von der Absorptionsschicht in das Innere jeder Zelle des Wabenauf baus vorsteht, und jede Zelle des Wabenaufbaus mit mehreren benachbarten Zellen über öffnungen in ihren Wänden in Verbindung steht, welche öffnungen wenigstens die gleiche Erstreckung haben wie die Flansche der betreffenden mit Flanschen versehenen Löcher.

Vorzugsweise hält das undurchlässige Deckblech die lose Schallabsorptionsschicht in Berührung mit dem zweiten perforierten Blech.

Die Enden des undurchlässigen Deckbleehs können die Enden der losen Absorptionsschicht überlappen und können an den Enden des zweiten perforierten Bleches befestigt sein.

Die Seiten jeder Wabenzelle erstrecken sich vorzugsweise in Spannrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Blech. Jede Zelle steht mit jeder benachbarten Zelle über wenigstens eine öffnung in ihren Wänden in Verbindung.

Flüssigkeit, die nach der Innenseite des Aufbaus über das erste perforierte Blech eintritt, kann aus dem Aufbau durch Mittel abgezogen werden, die an einer Stelle des Aufbaus angeordnet sind, wo sich die Flüssigkeit nach Abzug durch die Wabenschicht über die öffnungen in der Zellenwand unter dem Einfluß der Schwerkraft sammelt. Die Absorptionsschicht kann aus

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Keramik-Paserstoffmaterial bestehen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine Schnittansicht des Schalldämpfungsaufbaus gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Teilansieht in Richtung des Pfeiles 2 in Figur 1 betrachtet;

Fig. j5 eine perspektivische Teilschnittansicht eines Gasturbinenlufteinlasses.

Gemäß Figur 1 besteht der Schalldämpfungsaufbau 10 aus einem Metallblech 12 mit einer großen Zahl kleiner Löcher 14 darin, aus einem Zellenaufbau 16 in Gestalt von einer Abstandszellen-Honigwabenschicht und aus einem weiteren Metallblech 18, das eine Anzahl von mit Flanschen versehenen Löchern 20 besitzt.

Die Bleche 12 und 18 sind an den jeweiligen Seiten der Wabenschicht 16 durch Verlötung oder auf geeignete andere Weise festgelegt.

Ein weiteres Blech 22 ist zu einem Flanschkasten verformt und über den Flansch 24 am Umfang des übrigen oben beschriebenen Aufbaus angeschweißt.

Die Abmessungen des Kastenaufbaus sind so, daß ein Raum von rechteckigem Querschnitt, wie aus Figur 1 ersichtlich, zwischen dem Schachtelaufbau und dem Blech 18 definiert wird, und dieser Raum ist mit einem losen Absorptionsmaterial 26 ausgefüllt, beispielsweise mit einem Material, welches unter der Warenbezeichnung "Saffil" verkauft wird, und dieses Material ist ein

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keramisches Paserstoffmaterial.

Figur 2 läßt deutlich den kleinen Durchmesser der Löcher 14 des Bleches 12 im Vergleich mit dem Durchmesser der Planschlöcher 20 erkennen. Der Plansch eines jeden Loches ist mit dem Bezugszeichen 20a versehen. Weiter zeigt Figur 2 Schlitze 28 in jeder Zellwand 16a, wie das auch aus Figur 1 ersichtlich ist, und diese Schlitze stellen eine Verbindung zwischen allen Zellen der Wabenlage 16 aus weiter unten noch zu erläuternden Gründen dar. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Schlitze 28 nach der Verbindung der Wand 16a mit dem Blech 18, aber in der Praxis besteht das Kriterium darin, daß sie unter den Lippen der jeweiligen Plansche 20a verlaufen, wie dies aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist.

Figur 3 zeigt den Einlaß 30 eines Gasturbinentriebwerks mit einem Abschnitt, der aus dem Aufbau 10 zusammengesetzt ist, von dem das poröse Blech 12 die Oberfläche bildet, die der Einlaßluftströmung und dem Lärm ausgesetzt ist, der von den nicht dargestellten Arbeitsteilen des Triebwerks emittiert wird (diese sind nicht dargestellt). Dieser Abschnitt ist vollständig ringförmig und die als Lärm wahrnehmbaren Druckimpulse aus dem Triebwerksinneren treten durch die sehr schmalen Perforationslöcher 14 in die Zellen des Wabenaufbaus 16 ein und strömen dann durch die relativ großen Löcher 20, um in der losen Absorptionsschicht 26 verteilt und aufgezehrt zu werden. Die Löcher 20 werden so groß als möglich gehalten, unter Berücksichtigung der Querschnittsfläche der jeweiligen Zellen, so daß ein maximaler Anteil des Schalldämpfungsmaterials dem Lärm ausgesetzt wird, und dennoch ein Kanal 32 belassen wird, (Figur 1 und 2) der zwischen den äußeren Oberflächen der Füße der Flansche 20a und dem Grund der Zellwände 16a verläuft.

Regenwasser oder Kondenswasser tritt, wenn es vorhanden ist, ebenso durch die kleinen Perforationslöcher 14 ein, aber es

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wird bei dem Durchtritt durch die kleinen Perforationslöcher in kleine Tröpfchen unterteilt. Infolge der Oberflächenspannung haften die Regenwassertröpfchen an der Unterseite des Bleches 12 an und laufen an den Wänden 16a der Zellen ab, um sich in den Kanälen 22 zu sammeln, von wo sie von Zelle zu Zelle über die Schlitze 28 gelangen können, und über eine Saugpumpe 3^ und eine geeignete Leitung 36 dann nach der Atmosphäre abgeführt werden können. Dadurch wird ein Vollsaugen des Absorptionsmaterials jedenfalls im hohen Maße vermieden, und es bleibt daher die Schalldämpfungswirksamkeit erhalten.

Wenn der Aufbau 10 benutzt wird, um einen Teil der Innenwand eines nicht dargestellten Strahlrohres zu bilden, so daß der Aufbau dann einer Brennstoffbeaufschlagung ausgesetzt wird, so wird der ausgelaufene Brennstoff in der gleichen Weise wie das Regenwasser gesammelt und über Bord abgelassen, oder über einen geeigneten Filter des Systems dem Brennstoffrohr wieder zugeführt.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Schalldämpfungsaufbau in Schichtenbauweise mit einem ersten und einem zweiten perforierten Blech und einem Abstandszellen-Honigwabenaufbau zwischen dem ersten und zweiten Blech, welcher mit den Blechen verbunden ist und mit einem undurchlässigen Deckblech sowie einer Schicht aus losem Schallabsorptionsmaterial zwischen dem zweiten Blech und dem Deckblech,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) Die Perforationslöcher(20)in dem zweiten Blech (18) sind in geringerer Zahl, aber mit größerem Durchmesser vorgesehen als die Perforationslöcher (14) des ersten

• Bleches (12), wodurch eine Vielzahl von Perforationslöchern (14) in dem ersten Blech (12), jedoch nur ein einziges Perforationsloch (20) in dem zweiten Blech (18) mit jeder Zelle des Honigwabenaufbaus (16) in Verbindung stehen.

b) Jedes Perforationsloch (20) in dem zweiten Blech ist ein Loch (20) mit einem Plansch (20a), und der Flansch (20a) eines jeden Loches (20) steht von der losen Absorptionsschicht (26) in das Innere der jeweiligen Zelle des Honigwabenaufbaus (16) vor.

c) Jede Zelle des Honigwabenaufbaus (16) steht mit mehreren benachbarten Zellen über "Öffnungen (28)

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in den Seitenwänden (l6a) in Verbindung, wobei die öffnungen (28) wenigstens teilweise die gleiche Erstreckung haben wie die Flansche (20a) der Flanschlöcher (20), wobei im Falle eines Flüssigkeitseintritts nach dem Aufbau (10) über das erste perforierte Blech (12) die Merkmale (b) und (c) zusammen eine Flüssigkeitsdrainage seitlich über den Wabenaufbau (16) unter dem Einfluß der Schwerkraft bewirken.
2. Schalldämpfungsaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (24) des undurchlässigen Deckbleches (22) die Enden der losen Absorptionsschicht (26) überlappen und an den Enden des zweiten perforierten Bleches (18) befestigt sind, um die lose Schallabsorptionsschicht (26) in Berührung mit dem zweiten Blech (18) zu halten.
3. Schalldämpfungsaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (16a) jeder Zelle des Honigwabenaufbaus (16) sich in Spannrichtung zwischen dem ersten und zweiten Blech (12,18) erstrecken, und jede Zelle mit jeder benachbarten Zelle über wenigstens eine öffnung in ihrer Wandung in Verbindung steht.
4. Schalldämpfungsaufbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß "eine Flüssigkeitsabfuhr aus dem Aufbau (10) nach der Drainage durch die öffnungen (28) im Wabenaufbau (16a) durch eine Leitung (36) bewirkt wird, die mit

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. dem Aufbau (lo) an einer Stelle verbunden ist, wo sich die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft gesammelt hat.
5. Schalldämpfungsaufbau nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lose Absorptionsschicht (26) aus einem keramischen Paserstoffmaterial besteht.
6. Schalldämpfungsaufbau nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste perforierte Blech (12) wenigstens einen Teil der Oberfläche der Innenwand eines Kanals (30) in einem Gasturbinentriebwerk bildet und sich wenigstens über einen Teil des Umfangs erstreckt.

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