VORRICHTUNG ZUM SCHALLDAMPFEN BEI KRAFTWERKEN

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

Zu diesem Zweck ist bereits eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 bekannt, wonach in einem auf- stromseitig der Gasturbine angeordneten Luftdurchtrittskanal kulissenartige akustische Absorber im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, so dass die anströmende Verbrennungsluft längs der Zwischenräume zwischen diesen Kulissen hindurchstromt . Es hat sich gezeigt, dass hierdurch zwar der Schall gedämmt bzw. gedampft werden kann, derartige Kulissenabsorber fuhren 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. Schalldampfung ohne großen Raumbedarf erreichbar ist.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteranspruchen 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 "Krober-Profil" entsprechen. Darunter versteht man:

ein komplexes z.B. für Umlenkschaufeln verwendbares Profil mit vier unterschiedlichen Radien nach dem Bemessungsschema von Figur 3. Die Abstromkante ist deutlich langer als die An- stromkante; dabei weist das Kroberprofil nur gekrümmte Begrenzungslinien statt gerader Linien auf. Die Maße beziehen sich auf die Sehnenlange zwischen den zeichnerischen Anfangsund Endpunkten des Gesamtprofils. Die Radien sollen bei der Herstellung gerollt, aber nicht gebogen werden.

Die gekrümmten Absorber werden gemäß der Erfindung als Umlenkeinrichtungen im Ubergangsbereich zwischen einem Eingangsbereich einerseits und einem dazu winklig angeordneten Ausgangsbereich des Luftdurchtrittskanals andererseits installiert. Der Ausgangsbereich ist gegenüber dem Eingangsbereich hinsichtlich der Hauptstromungsrichtung 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 Fig. 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 α von beispielsweise 45° oder 57° in der die Strömung umlenkenden Ecke des Gas- durchtrittskanals 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 Stromungsgerausch ist um mehr als 10 dB leiser als das Geräusch der Schallquelle und tragt 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 Stromungswiderstand von etwas 30 kPas/m ² mit einer Masse pro Flache von 0,128 kg/m ² aufweisen.

Die Mineralwolle sollte einen spezifischen Stromungswiderstand von etwa 12,5 kPas/m ² aufweisen.

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

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

Fig. 2 nach einer anderen Ausbildung der Erfindung.

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

Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht auf einen gekrümmten Absorber und

Fig. 5 zeigt einen Aufriss auf einen Luftdurchtritts- kanal, in dem im Ubergangsbereich eine Reihe von gekrümmten Absorbern nebeneinander, das heißt untereinander beabstandet angeordnet sind.

Gemäß Fig. 1 strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch den Luftdurchtrittskanal 6 und zwar beginnend an der Eintrittsstelle Ia über den Eingangsbereich 1 und den Ubergangsbereich 5 sowie den Ausgangsbereich 2 bis zur Austrittsstelle 2a. Die Eintrittsstelle Ia kann gemäß Fig. 5 quadratisch mit einer Breite E ausgebildet sein, wahrend die Austrittsstelle 2a mit der Breite A im Querschnitt rechteck- formig, wie in Fig. 5 gezeigt, ausgebildet sein kann. Bei der Ausbildung von Fig. 1 sind die innerhalb des Kanals 6 angeordneten gekrümmten Absorber 3, die als "Krober-Profile" ausgebildet sind, in einem Winkel α von ca. 57° im Ubergangsbereich, also der Umlenkung platziert. An die aufstromseitigen Enden der gekrümmten Absorber 3 schließen sich jeweils mit einer Lange L ebene Kulissenabsorber 4 an. Bei diesem Beispiel betragt die Lange L 50 cm.

Bei der Ausbildung von Fig. 2 betragt der Winkel α 45° und die Lange L der ebenen Kulissenabsorber 4 100 cm. Der Luftdurch- trittskanal 6 stutzt sich über das Filterhaus 7 auf einem Stutzpodest 8 auf und sitzt mit dem Ausgangsbereich 2 ebenfalls auf einer Stutzkonstruktion auf, die sich innerhalb der Schallhaube 9 befindet, in der die Gasturbine 10 (in unterbrochener Linie angedeutet) untergebracht ist.

Der gekrümmte Absorber 3 gemäß Fig. 3 ist im Querschnitt als "Krober-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 Fig. 1 mit einem Winkel α von 57° können die als Umlenkschaufeln dienenden gekrümmten Absorber Mineralwolle aufweisen, das hinter einem Vlies und einer Lochblechabdeckung eingesetzt ist. Um die Dampfung noch weiter zu verbessern, kann an die ebenen Kulissenabsorber 4 auf- stromseitige 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 Fig. 4 kann der gekrümmte Absorber jeweils mit Einzelsegmenten 3bl bis 3b7 aus dem oben beschriebenen Schaumstoff bedeckt sein.

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