DE2801071C2

DE2801071C2 - Schalldämpfer für einen von einem Gasstrom durchströmten Kanal

Info

Publication number: DE2801071C2
Application number: DE2801071A
Authority: DE
Inventors: Rene Gerard La Rochette Hoch; Bernard Jean Lucien Cesson Jubelin; Pierre Marie Andre Lycee Francois Couperin Fontainebleau Sarlat; Pierre La Houssaye en Brie Thomas
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1977-01-11
Filing date: 1978-01-11
Publication date: 1984-08-30
Also published as: FR2376994B1; US4150732A; FR2376994A1; GB1594382A; DE2801071A1

Description

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ist koaxial dazu eine aus einer Folge von Abschnitten bestehende innere Zylinderwand 2a, 2b vorgesehen. Kreisringförmige radial verlaufende Trennwände 3a, 3b, 3c, 3i/sind außen mit der Innenwand der äußeren Zylinderwand I und innen mit der Außenwand der inneren Zylinderwand 2a, 2b verbunden und stützen diese ab. Auf diese Weise sind zwischen der äußeren Zylinderwand 1 und der inneren Zylinderwand 2a, 2b ringförmige Hohlräume 4a. 4b, 4c gebiidet. Die ringförmigen Hohlräume4a,4b,4csind über unterschiedlich ausgebildete öffnungen in der inneren Zylinderwand 2a, 2b mit dem durch diese gebildeten Kanal verbunden, durch den gemäß dem Pfeil Fein Gasstrom strömt. Der Hohlraum 4a steht mit tiem Strömungskanal über Rohre 5a in Verbindung, die bündig mit der Innenseite der inneren Zylinderwand 2a abschließen und die in den Hohlraum 4a hineinragen. Auf diese Weise ist ein Hohlraum-Resonator gebildet, dessen Resonanzfrequenz in erster Näherung von dem Volumen des Hohlraums 4a und von der Anzahl, dem Innendurchmesser und der Länge der Rohre "5a abhängt. Der Hohlraum 4b ist über einen ringför-/migen Schlitz 5b in der inneren Zylinderwand 2a, 2b mit •dem Kanal verbunden, wobei der Schlitz über von der inneren Zylinderwand 2a, 2b ausgehende radial verlaufende Begrenzungswände 6b in den Hohlraum 4b hinein verlängert ist. Die Breite des Schlitzes 5b sowie die '"radiale Länge der Begrenzungswände 6b bestimmen zusammen mit dem Innenraum des Hohlraums 4b die Resonanzfrequenz des so gebildeten Hohlraum-Resonators.

Ferner kann der ringförmige Hohlraum 4b über etwa in einer Axialebene oder schräg dazu verlaufende Trennwände 7 in sektorartig angeordnete Hohlräume unterteilt sein. Dadurch wird die Resonanzfrequenz in erster Näherung nicht geändert, solange der Öffnungsquerschnitt nicht zu groß wird.

Die Resonanzfrequenz eines Helmholtz-Resonators ist durch die Beziehung

Die Unterteilung des ringförmigen Hohlraums 4b durch Trennwände 7 teilt die Größen 5 und V im gleichen Verhältnis.

Bei dem Hohlraum 4c ist der ringförmige Schlitz nicht wie beim Hohlraum 4b etwa mittig, sondern randseitig nahe der radial verlaufenden Trennwand 3b vorgesehen. Somit ist der gekrümmte Leitungsweg einerseits durch eine radial verlaufende Begrenzungswand 6c und andererseits durch die Trennwand 3d begrenzt, wobei hier die Begrenzungswand 6c schräg verläuft. Wie ferner dargestellt, können die ringförmigen Schlitze 5b bzw. 5c teilweise durch gelochte Streifen abgedeckt werden, von denen ein Teilstück 8 dargestellt ist. Dadurch werden akustische Widerstände gebildet, die auf Kosten einer Herabsetzung der Resonanz beste Maximaldämpfung liefern. Andererseits kann die Schlitzbreite vergrößert werden. Schließlich können, wie für den Schlitz 5c angedeutet, die Begrenzungswände gegen die

ω₀ = C
bestimmt, mit

tut) = Frequenz der ersten Teilschwingung oder Grundfrequenz,

C = Schallgeschwindigkeit in dem Gas,
5 = Öffnungsquerschnitt,
/' = korrigierte Länge des Leitungsweges,
V = Hohlraumvolumen.

Radialrichtung geneigt sein, so daß sich der gekrümmte Leitungsweg in Richtung auf den Hohlraum verengt.

In den F i g. 2 und 3 ist die Innenwand 0 des Gehäuses der schalldämpfenden Vorrichtung nicht dargestellt.
Fig.2 zeigt eine Ausbildung eines Schalldämpfers, be« der der gekrümmte Leitungsweg von dem ringförmigen Schlitz 5/in der inneren Zylinderwand 2jausgeht. Er erstreckt sieh zunächst zwischen der radialen Trennwand 3/zwischen den beiden Zylinderwänden 1 und 2j einerseits und der hier radialen Begrenzungswand 6/. die auf der anderen Seite des ringförmigen Schlitzes 5y von der inneren Zylinderwand 2y nach außen wegragt. Am anderen Ende dieser Begrenzungswand 6/ erstreckt sich koaxial zu den Zylinderwänden 1 und 2y eine Zwischenwand 9/, die in den Hohlraum 4/ hineinragt. Der gekrümmte L ?itungsweg umfaßt daher einen im wesentlichen radial verlaufenden und einen im wesentlichen koaxial verlaufenden Teil.

Ferner sind zusätzliche Trennwände zwischen der inneren Zylinderwand 2./und der Zwischenwand 9/und im wesentlichen parallel zur Begrenzungswand 6y vorgesehen. Auf diese Weise wird in dem Hohlraum Aj ein zusätzlicher ringförmiger Sekundärresonanzhohlraum 12 abgeteilt.

Gemäß einer ersten in Fig.2 rechts dargestellten Äusführungsform steht der Sekundärresonanzhohlraum 12 über in der inneren Zylinderwand 2j vorgesehenen öffnungen 13 mit dem Kanal in Verbindung.

Gemäß einer anderen in Fig.2 links dargestellten Ausführungsform steht der Sekundärresonanzhohlraum 12 über in der Begrenzungswand 6/ vorgesehenen öffnungen 14 mit dem (benachbarten) gekrümmten Leitungsweg in Verbindung.
Wenn auch nicht im einzelnen dargestellt, kann auch hier die anhand F ί g. 1 erläuterte Wand 7 vorgesehen sein, um den ringförmigen Hohlraum 4j bzw. gegebenenfalls auch den Sekundärresonanzhohlraum 12 in mindestens zwei sektorartig angeordnete Hohlräume zu unterteilen.

Fig. 3 dient zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers, bei dem benachbarte Hohlräume 4g, 4Λ zu einer radialen Trennwand 3g spiegelsymmetrisch angeordnet sind, weshalb auch die ringförmigen Schlitze 5g, 5h benachbarter Hohlräume 4g bzw. 4h und die diese begrenzenden Wände, nämlich die Begrenzungswand 6g, 6h und die Zwischenwand 9g, 9h, spiegelsymmetrisch zu der radialen Trennwand 3g angeordnet sind. Die Trennwand 3# stützt auf diese Weise den entsprechenden Abschnitt der inneren Zylinderwand 2g in einem mittleren Bereich ab. Ferner sind abwechselnd zu den radialen Trennwänden 3b ebenfalls radiale Trennwände 10 vorgesehen, die benachbarte ringförmige Schlitze 5g, 5h benachbarter solcher Anordnungen voneinander trennen. Wenn auch in F i g. 3 nicht im einzelnen dargestellt, iit auch bei dieser Ausführungsform ein Sekundärresonanzhohlraum, wie gemäß F i g. 2 erläutert, abteilbar.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß in großer Vielfalt Form, Abmessungen und Anzahl der Resonanz-Hohlräume sowie Sekundärresonanzhohlräume sowie Form und Abmessungen der ringförmigen Schlitze wählbar sind, wodurch eine Abstimmung in einem weiten Frequenzbereich möglich ist ohne den konstruktiven Aufbau wesentlich ändern zu müssen. Damit ist der erfindungsgemäß aufgebaute Schalldämpfer für zahlreiche Anwendungsfälle geeignet, wobei im übrigen der Schalldämpfer in einfacher Weise aufgebaut und auch in einfacher Weise herstellbar ist.

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Bei beispielsweise sektorartigem Aufbau kann von einem flächigen Aufbau ausgegangen v/erden, der dann in die endgültige Form gebogen wird. Dazu wird zunächst eine ebene Platte für die äußere Zylinderwand 1 vorgesehen, werden auf diese den Trennwänden 3 entsprechende Flächen aufgebracht (aufgeschweißt oder aufgelötet) und werden an den Enden zur Bildung der Zwischenwände 9 und Begrenzungswände 6 umgebogene, ebenfalls ebene Platten, die die Abschnitte der hinteren Zylinderwand 2 bilden, in entsprechender Lage auf den Trennwänden 3 aufgebracht, aufgeschweißt oder aufgelötet, wobei zuvor die zusätzlichen Trennwände 11 .vorgeseheniworden sind. Anschließend wird diese Anordnung zur .Bildung eines Sektors mit richtiger Krümmung gebogen. Jedoch sind auch andere Hersteil verfahren, etwa auf der Grundlage zylindrischer¹ bzw. ringförmiger Bauelemente möglich.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

28 Ol 071 1 2 beispielsweise aus dem DE-GM G 5 010 bekanntgewor- Patentansprüche: den. Durch zu den Zylinderwänden koaxiale Zwischenwände werden gekrümmte Leitungswege gebildet, dc-

1. Schalldämpfer für einen von einem Gasstrom ren eines Ende über Öffnungen in der inneren Zylinderdurchströmten Kanal, aus zwei im wesentlichen ko- 5 wand mit dem Kanal und deren anderes Ende mit den axialen Zylinderwänden, deren innere den Kanal be- Hohlräumen der Helmholtz-Resonatoren verbunden grenzt, wobei radial verlaufende Trennwände den ist. Daher liegt zumindest ein Teil des gekrümmten Lei-Raum zwischen den Zylinderwänden zur Bildung tungsweges etwa parallel zur Achse des Kanals. Ferner einzelner ringförmiger Hohlräume unterteilen, die werden im wesentlichen radial verlaufende Begrenjeweils über mindestens eine öffnung in der inneren io zungswände zur Festlegung der gekrümmten Leitungs-Zylinderwand mit dem Kanal verbunden sind, wo- wege verwendet. Andererseits ist auch eine Ankoppdurch die Hohlräume jeweils ringförmige Hohl- lung der Hohlraum-Resonatoren an den Kanal über raum-Resonatoren bilden, durch die die sich im Ka- schlitzförmige öffnungen bekannt (vergl. z. B. DE-GM nal fortpflanzende Schallenergie in einem bestimm- 18 23 527).

ten Frequenzbereich dämpfbar ist, wobei der Ein- |5 Es hat sich jedoch gezeigt, daß der bekannte Schallgang von dem Kanal zu dem jeweiligen Hohlraum- dämpfer, abgesehen von seinem komplizierten Aufbau, Resonator über einen gekrümmten Leitungsweg er- was zwangsweise eine sehr kostspielige Fertigung zur folgt, der Teil des ringförmigen Hohlraums ist und Folge hat, an geänderte Anwendungsfälle kaum angevon o^a.r inneren Zylinderwand so ausgeht, daß die paßt werden kann. Das heißt, daß der bekannte Schallöffnung mit der inneren Zylinderwand bündig ab- 20 dämpfer für einen ganz speziellen Anwendungsfali gej; schließt und ein Teil des Leitungsweges im wesentli- .schaffen worden ist und seine Anwendung bei anderen Ί '"'■ chen koaxial zur Achse des¹ Kanals verläuft und ; Anwendungsfällen, insbesondere bei zu dämpfendem .; durch eine zur Achse des Kanals koaxiale Zv/ischen- 'Schall anderer Frequenzen und Bandbreiten, nicht oder >- wand in dem Hohlraum begrenzt ist, dadurch doch zumindest nicht ohne erhebliche Änderungen des gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der in- 25 gesamten Aufbaus verwendet werden kann,
neren Zylinderwand (2/JaIs ringförmige Schlitze (5j) Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Schalldämpausgebildet sind und daß eine zusätzliche Trenn- fer der eingangs erläuterten Art dahingehend auszubilwand (11) im Hohlraum (4j) zwischen der inneren den, daß bei einfachem Aufbau und geringen Abrnes-Zylinderwand (2j) und der den Leitungsweg begren- sungen eine leichte Anpaßbarkeit an zahlreiche Anwenzenden Zwischenwand (9j) einen zusätzlichen ring- 30 dungsfälle ohne wesentliche Änderungen ermöglicht ist. förmigen Sekundärresonanzhohlraum (12) abteilt. Die Aufgabe wird durch die kennreichnenden Merk-

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge- male des Anspruchs 1 gelöst.

kennzeichnet, daß der zusätzliche Sekundärreso- Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteran-

nanzhohlraum (12) mit dem Kanal durch öffnungen Sprüche weitergebildet.

(13) in der inneren Zylinderwand (2j) verbunden ist. 35 Ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch ge- Schalldämpfern liegt darin, daß der gekrümmte Leikennzeichnet, daß der zusätzliche Sekundärreso- tungsweg dazu verwendet wird, in den Hohlraum-Resonanzhohlraum (12) mit dem benachbarten ge- nanzkammern weitere ringförmige Sekundärresonanzkrümmten Leitungsweg durch Öffnungen (14) in der Hohlräume vorzusehen. Dadurch kann eine leichte An-Begrenzungswand (6χ) verbunden ist. 40 passung an bestehende AnwendungsfälL· bezüglich

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis Breitbandigkeit der zu dämpfenden Frequenzen er-3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige reicht werden, da nunmehr zwei Hohlraum-Resonato-Hohlraum in mindestens zwei sektorartig angeord- ren auf die zu dämpfenden Frequenzen abgestimmt nete Hohlräume unterteilt ist (Wand 7). werden können. In der Praxis kann die Abstimmung

45 durch lediglich Versetzen einer der Wände, beispiels-

weise der zusätzlichen Trennwand erfolgen. Dabei

bleibt der Gesamtaufbau des Schalldämpfers im wesentlichen unverändert. Durch eine solche Ausbildung

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für einen ist nunmehr eine breitbandige Schalldämpfung mit ein-

von einem Gasstrom durchströmten Kanal gemäß dem 50 fachen Mitteln möglich.

Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dar-

Schalldämpfer dieser Art werden insbesondere als gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es

Gehäusewandungen bei Strahltriebwerken wie Strahl- zeigt

turbinen verwendet, um eine möglichst hohe Schall- F i g. 1 perspektivisch und im Teil-Axialschnitt einen

dämpfung in zumindest allen interessierenden Fre- 55 Schalldämpfer, dessen Wand mit Hohlraum-Resonato-

quenzbändern zu erreichen. Dabei werden grundsätz- ren unterschiedlicher Ausführungsformen versehen ist,

-lieh zwei Arten von Hohlkammerresonatoren unter- die in bekannter Weise auf eine einzige Resonanzfre-

schieden, nämlich einerseits solche, die als einfache quenz abgestimmt sind,

Drossel bezeichnet werden und deren Mündung direkt Fig.2 perspektivisch im Teil-Axialschnitt eine Ausin den von dem Gasstrom durchströmten Kanal mündet, eo bildung der Hohlraum-Resonatoren des Schalldämpfers sowie die sogenannten Helmholtz-Resonatoren, deren gemäß der Erfindung,
Hohlraum über eine Verbindungsleitung mit dem vom F i g. 3 eine vorteilhafte Weiterbildung.
Gasstrom durchströmten Kanal verbunden ist. Be Gemäß Fig. 1 ist die äußere Zylinderwand 1 eines kanntlich bestimmen die Länge und der Querschnitt des Schalldämpfers an der Innenwand 0 des Gehäuses einer Leitungsweges sowie das Volumen des Hohlraums die 55 schallzudärrrpfenden Vorrichtung wie einer Düse einer Frequenz und die Bandbreite, bei denen eine gute Turbinen- oder Kompressorstufe einer Brennkammer Schalldämpfung erfolgt. oder dergleichen befestigt. Die Innenwand 0 kann auch Ein Schalldämpfer der eingangs genannten Art ist mit der äußeren Zylinderwand 1 einstückig sein. Ferner