DE4241614A1 - Schalldämpfer auf der Abgasseite von Turbinen - Google Patents
Schalldämpfer auf der Abgasseite von TurbinenInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer auf der Abgasseite
von Gasturbinen, welcher stehend angeordnet ist und mehrere
Einbauten zur Schalldämpfung und durch diese gebildete Strö
mungskanäle aufweist, die das Gasturbinenabgas in Teilströmen
führen, wobei es anschließend in einer Hauptströmung dem
stehend angeordneten Kamin zugeführt wird.
Derartige Schalldämpfer sind bekannt. Man baut diese am Tur
binenaustritt von Gasturbinen ein, da sich dort eine erhebli
che Lärmquelle befindet und es aufgrund des geforderten Lärm
schutzes nicht möglich ist, das Gasturbinenabgas ohne weitere
Maßnahmen ins Freie zu leiten.
Eine häufig angewandte Bauform eines solchen Schalldämpfers
besteht aus einem runden oder eckigen Gehäuse mit Einbauten
zur Schalldämpfung, den Kulissen. Diese Kulissen sind bei
stehender Anordnung des Schalldämpfers relativ einfach im
Gehäuse zu befestigen (Befestigung an der Vorderkante und
einfacher Halter am hinteren Ende). Die Kulissen versperren
einen wesentlichen Teil des Strömungsquerschnittes.
Aufgrund der erforderlichen geringen Strömungsgeschwindigkei
ten zwischen den Kulissen (z. B. 30 bis 60 m/s) muß der
Durchmesser des Schalldämpfers bei hohen Anforderungen an die
Schalldämpfung wesentlich größer sein als der Austritts
durchmesser der Gasturbine. Dieser Querschnittssprung wird
meist durch einen Diffusor in Form einer einfachen plötzli
chen Querschnittserweiterung oder in Form von ausgefeilteren
Bauformen überbrückt. Der Diffusor ist mitverantwortlich für
die Gleichmäßigkeit der Anströmgeschwindigkeit über den
Querschnitt des Schalldämpfers, welche wiederum die Effekti
vität des Schalldämpfers bestimmt. Gleichzeitig ist der Dif
fusor aber stark mit Verlusten behaftet.
Es ist bekannt, daß im Abgastrakt von Gasturbinen die
Schalldämpfer im waagerechten Teil vor der Umlenkung und/oder
im senkrechten Teil nach der Umlenkung in den Kamin angeord
net sein können. Im allgemeinen sind bis zu zwei Schalldämp
fer vorhanden.
Im Falle der Anordnung im senkrechten Teil ist eine Umlenkung
mit hoher strömungsmechanischer Qualität anzustreben, damit
eine gleichmäßige Anströmung erreicht wird. Dies wird bisher
vorzugsweise durch den Einbau von Leitblechen in den Krümmer
erreicht.
Aus der Patentschrift CH 594 139 ist ein Schalldämpfer auf
der Ansaugseite eines Verdichters mit ringförmigen Dämpfungs
elementen bekannt, bei dem die Dämpfungselemente an ihrem in
Strömungsrichtung gesehenen Ende in gekrümmte Leitelemente
übergehen und diese Leitelemente so gestaltet sind, daß sie
die aus den von den Dämpfungselementen gebildeten Strömungs
kanälen austretenden Teilströme in die Richtung der im Sam
meltrichter sich einstellenden Hauptströmung umlenken. Alle
Leitelemente haben dabei einen konstanten Abstand zur Rota
tionsachse. Diese Anordnung ist für eine Umlenkung um 90°,
wie sie bei einer stehenden Anordnung der Schalldämpfer für
Gasturbinen notwendig ist, aus aerodynamischer Sicht ungeeig
net.
Der Nachteil der bisher bekannten stehenden Anordnung der
Schalldämpfer im Abgastrakt von Gasturbinen, d. h. der Anord
nung im senkrechten Teil nach der Umlenkung, besteht u. a.
darin, daß für die Schalldämpfer ein Gerüst notwendig ist.
Müssen zwei Schalldämpfer montiert werden, so wird die Bau
höhe aufgrund der separaten Umlenkung (Krümmer mit Leitble
chen) und der beiden jeweils mit einem Diffusor versehenen
Schalldämpfer unerwünscht hoch. Das führt dazu, daß die Ge
rüstkosten steigen, die Zugänglichkeit erschwert wird und die
Kaminhöhe sehr groß wird.
Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr
liegt die Aufgabe zugrunde, eine senkrechte Anordnung der
Schalldämpfer im Abgastrakt einer Gasturbine zu schaffen,
welche nur eine kurze Baulänge aufweist und sich durch gerin
gere Kosten und geringere Druckverluste im Vergleich zum
Stand der Technik auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Schalldämpfer nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch erreicht, daß der
Schalldämpfer aus einem horizontalen und einem vertikalen
Teil besteht, wobei im vertikalen Teil senkrecht angebrachte
Kulissen angeordnet sind und im Übergang vom horizontalen zum
vertikalen Teil des Schalldämpfers Leitelemente diagonal an
geordnet sind.
Die Vorteile der Erfindung sind unter anderem im Wegfall des
bisher üblichen Diffusors sowie einer separaten Umlenkein
richtung zu sehen. Die Einheit aus Umlenkung und Schalldämp
fung kann ohne Gerüst auf dem Boden stehen. Die Baulänge re
duziert sich im Vergleich zum Stand der Technik mindestens um
den nun nicht mehr benötigten Diffusor und die Zulaufstrecke
zu den Kulissen.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Eintrittskanten der
Kulissen direkt an den Leitelementen angebracht sind und die
Leitelemente und die Kulissen dabei jeweils einen ununterbro
chenen Strömungskanal gleicher Länge begrenzen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Kulissen so angeordnet
sind, daß ihre Eintrittskanten sich in einer horizontalen
Ebene befinden und sich dadurch entsprechend der diagonalen
Anordnung der Leitelemente zwischen Leitelementen und Kulis
sen ein divergenter Raum befindet.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfin
dung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Anordnung von Gasturbine, Schall
dämpfer mit Umlenkeinheit und Kamin;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Schalldämpfer, bei
welchem die Eintrittskanten der Kulissen direkt an
den Leitelementen angebracht sind;
Fig. 3/4 jeweils einen Längsschnitt durch einen Schalldämp
fer, bei welchem sich die Eintrittskanten der Ku
lissen in einer horizontalen Ebene befinden und
zwischen Leitelementen und Kulissen ein divergenter
Raum vorhanden ist.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli
chen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung der Arbeitsmit
tel ist mit Pfeilen bezeichnet.
In Fig. 1 ist schematisch die senkrechte Anordnung des
Schalldämpfers 2 und des Kamins 3 im Abgastrakt einer Gastur
bine 1 zu sehen. Das aus der Gasturbine 1 austretende Abgas
muß mit einer möglichst hohen strömungsmechanischen Qualität
in den senkrechten Teil des Abgastraktes umgelenkt werden, da
die Gleichmäßigkeit der Anströmgeschwindigkeit über den
Querschnitt des Schalldämpfers 2 die Effektivität der Schall
dämpfung wesentlich bestimmt.
Bei dem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel besteht der erfindungsgemäße Schalldämpfer aus einem
horizontalen Teil 7 und einem vertikalen Teil 8, wobei der
vertikale Teil 8 einen größeren Querschnitt als der horizon
tale Teil 7 aufweist. Direkt im Übergang des horizontalen
Teils 7 in den vertikalen Teil 8 des Schalldämpfers 2 sind
diagonal die Leitelemente 5 in Form von Umlenkschaufeln ange
ordnet, an die sich sofort die Eintrittskanten der Kulissen 4
anschließen, d. h. die Leitelemente 5 bilden die Spitze der
Schalldämpfkulissen. Die eigentlichen Kulissen 4 sind paral
lel zueinander und vertikal angeordnet und haben voneinander
einen konstanten Abstand. Sie begrenzen jeweils gemeinsam mit
den Leitelementen 5 die Strömungskanäle 6, welche in Bezug
auf Form und Abmessungen jeweils gleichartig sind.
Die aerodynamischen Eigenschaften der in Fig. 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Umlenkung sind dem Stand der Technik (Um
lenkung durch Leitblech im Krümmer) ähnlich. Da aber die
Leitelemente 5, d. h. die Umlenker, bei der erfindungsgemäßen
Lösung die Spitze der Kulissen 4 bilden, sorgen sie neben
der Umlenkung gleichzeitig für die Querschnittserweiterung,
die sonst mit einem stark verlustbehafteten Diffusor erfolgen
müßte. Außerdem stützen sie die Kulissen 4, so daß speziel
le Haltevorrichtungen entfallen können.
Zur Fixierung der Leitelemente 5 in die gewünschte Position
ist es günstig, diese zu einer Einheit zusammenzufassen. Dies
geschieht bei einem rechteckigen Kanalquerschnitt durch zwei
Endplatten 10. Bei einem kreisförmigen Kanal kann die Fixie
rung der einzelnen Leitelemente 5 mittels eines Kreisringes
hergestellt werden. Die Kulissen 4 werden bündig an die
Leitelemente 5 angeschlossen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die
Umlenk- und Schalldämpfeinheit ohne Gerüst auf dem Boden ste
hen kann und sich die Baulänge in diesem Falle um den Diffu
sor und die Zulaufstrecke zu den Kulissen 4 verkürzt. Es ent
fallen somit die Gerüstkosten und die Zugänglichkeit der An
lage wird verbessert.
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind hier die Ku
lissen 4 so angeordnet, daß sich ihre Eintrittskanten auf
einer horizontalen Ebene befinden, so wie es bei handelsübli
chen Schalldämpfermodulen der Fall ist. Sie sind nicht mit
den Leitelementen 5 in Form von Umlenkschaufeln verbunden.
Aufgrund der diagonalen Anordnung der Leitelemente 5 im Über
gang vom horizontalen Teil 7 zum vertikalen Teil 8 des Schall
dämpfers 2 befindet sich nunmehr ein divergenter Raum 9 zwi
schen den Kulissen 4 und den Leitelementen 5. Die Form der
Hinterkante der Leitelemente 5 ist, wie in Fig. 3 darge
stellt, gerade. Das bietet sich bei geringen Öffnungsverhält
nissen an. Die aerodynamischen Verluste sind auch hier ge
ring, weil der hintere Teil jedes Leitelements 5 einen
Carnot-Diffusor bildet, der einen beträchtlichen Druckrück
gewinn liefert.
Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, können an die Hinterkanten der
Leitelemente 5 keilförmige Elemente 11 angefügt werden. Das
bietet sich bei größeren Öffnungsverhältnissen oder zur Mi
die Baulänge vergrößert, womit bei diesem Ausführungsbei
spiel ein wesentlicher Vorteil der der Erfindung teilweise
zunichte gemacht wird.
Bezugszeichenliste
1 Gasturbine
2 Schalldämpfer
3 Kamin
4 Kulisse
5 Leitelement
6 Strömungskanal
7 horizontaler Teil des Schalldämpfers
8 vertikaler Teil des Schalldämpfers
9 divergenter Raum
10 Endplatte zur Befestigung der Leitelemente
11 keilförmiges Element
2 Schalldämpfer
3 Kamin
4 Kulisse
5 Leitelement
6 Strömungskanal
7 horizontaler Teil des Schalldämpfers
8 vertikaler Teil des Schalldämpfers
9 divergenter Raum
10 Endplatte zur Befestigung der Leitelemente
11 keilförmiges Element
Claims (4)
1. Schalldämpfer auf der Abgasseite einer Gasturbine (1),
welcher stehend angeordnet ist und vertikal angebrachte
Kulissen (4) zur Schalldämpfung, ebensoviele gekrümmte
Leitelemente (5) sowie durch die Kulissen (4) und die
Leitelemente (5) gebildete Strömungskanäle (6) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (2) aus
einem horizontalen Teil (7) und einem vertikalen Teil
(8) besteht, wobei die Kulissen (4) im vertikalen Teil
(8) angeordnet sind und die Leitelemente (5) im Übergang
vom horizontalen Teil (7) zum vertikalen Teil (8) des
Schalldämpfers (2) diagonal angeordnet sind.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintrittskanten der Kulissen (4) direkt an den
Leitelementen (5) angebracht sind und die Leitelemente
(5) und Kulissen (4) jeweils einen ununterbrochenen
Strömungskanal (6) gleicher Länge begrenzen.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Eintrittskanten der Kulissen (4) auf einer
horizontalen Ebene befinden und sich entsprechend der
diagonalen Anordnung der Leitelemente (5) zwischen den
Leitelementen (5) und den Kulissen (4) ein divergenter
Raum (9) befindet.
4. Schalldämpfer nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Teil
(8) des Schalldämpfers (2) einen größeren Querschnitt
aufweist als der horizontale Teil (7) des Schalldämpfers
(2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924241614 DE4241614A1 (de) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Schalldämpfer auf der Abgasseite von Turbinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924241614 DE4241614A1 (de) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Schalldämpfer auf der Abgasseite von Turbinen |
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DE4241614A1 true DE4241614A1 (de) | 1994-06-16 |
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ID=6474889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19924241614 Withdrawn DE4241614A1 (de) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Schalldämpfer auf der Abgasseite von Turbinen |
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