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Dokumentenidentifikation DE202005018803U1 06.04.2006
Titel Vorrichtung zum Schalldämpfen/Schalldämmen insbesondere bei Kraftwerken
Anmelder Faist Anlagenbau GmbH, 86381 Krumbach, DE
Vertreter Müller Schupfner Patentanwälte, 80336 München
DE-Aktenzeichen 202005018803
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 06.04.2006
Registration date 02.03.2006
Application date from patent application 01.12.2005
IPC-Hauptklasse F02C 7/045(2006.01)A, F, I, 20051201, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G10K 11/16(2006.01)A, L, I, 20051201, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Bei Kraftwerken werden zur Energiegewinnung bzw. Energieumsetzung vielfach Turbinen verwendet, denen aufströmseitig ein Gas-Luft-Gemisch zugeführt wird. Die Zuführung von Verbrennungsluft erfolgt zweckmäßigerweise in getrennten Kanalsystemen bzw. Rohren, die innerhalb des Kraftwerks verlegt sind. Die dabei entstehenden akustischen Schallwellen sollen so weit wie möglich gedämpft bzw. gedämmt werden.

Zu diesem Zweck ist bereits eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 bekannt, wonach in einem aufströmseitig der Gasturbine angeordneten Luftdurchtrittskanal kulissenartige akustische Absorber im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, so dass die anströmende Verbrennungsluft längs der Zwischenräume zwischen diesen Kulissen hindurchströmt. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch zwar der Schall gedämmt bzw. gedämpft werden kann, derartige Kulissenabsorber führen aber zu einem erheblichen Druckverlust zwischen etwa 650 und 800 Pa, sofern nicht zu breite und zu hohe Luftdurchtrittskammern verwendet werden, was erheblichen Raumbedarf verlangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, dass ein wesentlich geringerer Druckverlust bei sonst etwa gleich guter Schalldämmung bzw. Schalldämpfung ohne großen Raumbedarf erreichbar ist.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen sind weitere Verbesserungen derselben beansprucht.

Gemäß der Erfindung werden keine im Wesentlichen flache und plane, das heißt ebene Kulissenabsorber, sondern gekrümmte Absorber verwendet. Dabei empfiehlt sich vor allem die Verwendung solcher gekrümmter Absorber, die einem so genannten "Kröber-Profil" entsprechen. Darunter versteht man:

ein komplexes z.B. für Umlenkschaufeln verwendbares Profil mit vier unterschiedlichen Radien nach dem Bemessungsschema von 3. Die Abströmkante ist deutlich länger als die Anströmkante; dabei weist das Kröberprofil nur gekrümmte Begrenzungslinien statt gerader Linien auf. Die Maße beziehen sich auf die Sehnenlänge zwischen den zeichnerischen Anfangs- und Endpunkten des Gesamtprofils. Die Radien sollen bei der Herstellung gerollt, aber nicht gebogen werden.

Die gekrümmten Absorber werden gemäß der Erfindung als Umlenkeinrichtungen im Übergangsbereich zwischen einem Eingangsbereich einerseits und einem dazu winklig angeordneten Ausgangsbereich des Luftdurchtrittskanals andererseits installiert. Der Ausgangsbereich ist gegenüber dem Eingangsbereich hinsichtlich der Hauptströmungsrichtung um einen Winkel zwischen 60° und 120° insbesondere rechtwinklig, also 90° abgewinkelt angeordnet.

Die gekrümmten Absorber sind bevorzugt beidseitig mit schallabsorbierendem Material überzogen. Dabei empfiehlt sich die Verwendung von porösem Material. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn an der konvexen Außenseite (Rückseite) der gekrümmten Absorber eine gleichmäßig dicke Absorberschicht von beispielsweise 4 cm und an der anderen konkaven Innenseite eine Absorberschicht mit unterschiedlicher Schichtdicke angebracht ist, wie dies noch näher am Beispiel der 3 gezeigt wird. Die Schichtdicke der innenseitigen Absorberschicht ist im Bereich der stärksten Krümmung etwa fünfmal so dick wie die Schichtdicke der Absorberschicht an der konvexen Seite der gekrümmten Absorber.

Die insbesondere als "Kröber-Profile" ausgebildeten gekrümmten Absorber sind diagonal in einem Winkel &agr; von beispielsweise 45° oder 57° in der die Strömung umlenkenden Ecke des Gasdurchtrittskanals angeordnet, der im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmig, beispielsweise quadratisch ausgebildet sein kann.

Es hat sich gezeigt, dass bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung der Gesamtdruckverlust durch die Vorrichtung nur etwa 30 bis 35% desjenigen Wertes beträgt, der bei den bisher bekannten ebenen Absorberkulissen anzutreffen ist. Dies gilt auch dann, wenn sich jeweils an einen gekrümmten Absorber ein ebener Kulissenabsorber nicht allzu großer Länge anschließt.

Das berechnete Strömungsgeräusch ist um mehr als 10 dB leiser als das Geräusch der Schallquelle und trägt daher zu keinem Anteil an der Schall-Leistung im Ansaugbereich bei.

Der absorbierende Aufbau der Absorber besteht im Wesentlichen aus Mineralwolle hinter einer Vlies- und/oder Lochblechabdeckung. So empfiehlt sich beispielsweise die Verwendung von Lochblechen in einer Dicke von 1 mm, einem Lochabstand von 8 mm und einem Lochdurchmesser von 5 mm. Das Vlies sollte einen Strömungswiderstand von etwas 30 kPas/m2 mit einer Masse pro Fläche von 0,128 kg/m2 aufweisen.

Die Mineralwolle sollte einen spezifischen Strömungswiderstand von etwa 12,5 kPas/m2 aufweisen.

Besonders bevorzugte Ausbildungen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von der Seite nach einer Ausbildung (die Absorber sind von außen eigentlich nicht sichtbar) und

2 nach einer anderen Ausbildung der Erfindung.

3 zeigt schematisch das mit absorbierenden Schichten bedeckte "Kröber-Profil" des gekrümmten und als Umlenkeinrichtung dienenden Absorbers.

4 zeigt eine schematische Seitenansicht auf einen gekrümmten Absorber und

5 zeigt einen Aufriss auf einen Luftdurchtrittskanal, in dem im Übergangsbereich eine Reihe von gekrümmten Absorbern nebeneinander, das heißt untereinander beabstandet angeordnet sind.

Gemäß 1 strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch den Luftdurchtrittskanal 6 und zwar beginnend an der Eintrittsstelle 1a über den Eingangsbereich 1 und den Übergangsbereich 5 sowie den Ausgangsbereich 2 bis zur Austrittsstelle 2a. Die Eintrittsstelle 1a kann gemäß 5 quadratisch mit einer Breite E ausgebildet sein, während die Austrittsstelle 2a mit der Breite A im Querschnitt rechteckförmig, wie in 5 gezeigt, ausgebildet sein kann. Bei der Ausbildung von 1 sind die innerhalb des Kanals 6 angeordneten gekrümmten Absorber 3, die als "Kröber-Profile" ausgebildet sind, in einem Winkel &agr; von ca. 57° im Übergangsbereich, also der Umlenkung platziert. An die aufströmseitigen Enden der gekrümmten Absorber 3 schließen sich jeweils mit einer Länge L ebene Kulissenabsorber 4 an. Bei diesem Beispiel beträgt die Länge L 50 cm.

Bei der Ausbildung von 2 beträgt der Winkel &agr; 45° und die Länge L der ebenen Kulissenabsorber 4 100 cm. Der Luftdurchtrittskanal 6 stützt sich über das Filterhaus 7 auf einem Stützpodest 8 auf und sitzt mit dem Ausgangsbereich 2 ebenfalls auf einer Stützkonstruktion auf, die sich innerhalb der Schallhaube 9 befindet, in der die Gasturbine 10 (in unterbrochener Linie angedeutet) untergebracht ist.

Der gekrümmte Absorber 3 gemäß 3 ist im Querschnitt als "Kröber-Profil" ausgebildet, und dabei ist der aus 8 mm Blech bestehende tragende Teil 3a an der Außenseite mit einer 4 cm dicken Schaumstoffschicht und an der Innenseite gleichfalls mit einer Schaumstoffschicht bedeckt, die jedoch verhautet ist. Dabei nimmt die Schichtdicke der inneren Schicht 3c vom maximalen Bereich X im Gebiet des kleinsten Krümmungsradius' r = 120,3 cm von maximal 20 cm nach außen ab.

Bei der Ausbildung von 1 mit einem Winkel &agr; von 57° können die als Umlenkschaufeln dienenden gekrümmten Absorber Mineralwolle aufweisen, das hinter einem Vlies und einer Lochblechabdeckung eingesetzt ist. Um die Dämpfung noch weiter zu verbessern, kann an die ebenen Kulissenabsorber 4 aufströmseitige jeweils noch ein längerer Kulissenabsorber angesetzt werden. Derartige Mantelkulissen sind als Resonatoren wirkende Tiefenabsorber mit einem ringsum geschlossenen glatten Metallmantel aus 1 mm Stahlblech hergestellt, der mit Mineralwolle gefüllt ist.

Gemäß 4 kann der gekrümmte Absorber jeweils mit Einzelsegmenten 3b1 bis 3b7 aus dem oben beschriebenen Schaumstoff bedeckt sein.

Aus 5 ist ersichtlich, wie die Absorber 3 an der Umlenkstelle, also dem Übergangsbereich zwischen dem Eingangsbereich 1 und dem Ausgangsbereich 2 des Luftdurchtrittskanals 6, angeordnet sind, so dass Luft in Pfeilrichtung durch den Eingang 1a ein- und durch den Ausgang 2a in den zur Gasturbine 10 führenden Kanal 4, hier mit rechteckförmigem Querschnitt, ausströmt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Schalldämpfen bzw. Schalldämmen, bei dem akustische Absorber im Wesentlichen parallel in einem im Ansaugbereich von Gasturbinen (10) installierten Luftdurchtrittskanal (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Umlenkeinrichtungen dienende gekrümmte Absorber im Übergangsbereich (5) zwischen einem Eingangsbereich (1) und einem um einen Winkel zwischen 60° und 120° dazu verlaufenden Ausgangsbereich (2) des Luftdurchtrittskanals (6) angeordnet sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmten Absorber (3) beidseitig mit schallabsorbierendem Material (3b, 3c) überzogen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die gekrümmten Absorber (3) je ein "Kröber-Profil" verwendet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Absorber (3) an der konvexen Außenseite mit Schaumstoff und an der konkaven Innenseite mit Schaumstoff bedeckt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber an der konkaven Innenseite mit verhautetem Schaumstoff beklebt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss (aufströmseitig) an den als Umlenkeinrichtung dienenden Absorber eine Kulisse (4) angeordnet ist, die gleichfalls schalldämpfende Eigenschaften aufweist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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