NO146738B - Lyddempende kanal for maritime gassturbinanlegg - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår lyddempende kanaler for maritime gassturbinanlegg og er særlig egnet til å

dempe støy fra de varme eksosgasser som kommer fra et gass-drevet kraftanlegg ombord.

Anvendelse av gassturbiner som kraftanlegg for marinefartøyer krever store innløpskanaler og eksoskanaler på grunn av den store luftmasse turbinen forbruker. Eksos-en fra gassturbiner består av en varm hurtigstrømmende stor gassmasse som, hvis den ikke dempes, vil skape meget uønsket støy. Slik støy blir vanligvis dempet ved hjelp av lydab-sorberende deleorganer i eksoskanalen, og disse deleorganer kan bli forholdsvis tunge og kan til og med i visse til-felle påvirke fartøyets stabilitet og manøvrerbarhet. Dét er også kjent lyddempende kanaler der kanalen har en flerhet av perforerte partier som veksler med tette partier.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en forholdsvis lett lyddempende kanal for utløp eller innløp til en gassturbin for maritim anvendelse.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig.1, i skjematisk form, viser en del av et marine-fartøy med en gassturbin med en kjent form for støydempende kanal,

fig. 2 viser skjematisk en del av et marinefartøy med gassturbin som har en utførelsesform for støydempende kanal i henhold til oppfinnelsen,

fig. 3 viser fig. 2 sett i pilens A retning og gjengir i en forstørret målestokk, den lyddempende kanal på fig. 2,

fig. 4 viser fig. 3 sett i pilens B retning og

fig. 5 viser mer i detalj en del av kanalen som

er gjengitt på fig. 2-4.

På fig. 1 er det gjengitt en del av et marinefar-tøy B som har et gassturbinanlegg med en gassgenerator og en turbin 10 som driver en aksel 12, en innløpskanal 14 for luft og en eksoskanal 16 for varme gasser anbrakt og under-støttet i en brønn 17 i fartøyet 8. Luftinnløpet omfatter en rektangulær innløpsseksjon 14a og en overgangsseksjon 14b som er forbundet med det sirkulære innløp til gassgenerator-en. Seksjonen 14a innbefatter deleorganer 14c og separator-er 14d for vanndråper. Eksoskanalen 16 for de varme gasser omfatter en overgangsseksjon 16a, en diffusjonsseksjon 16b, en seksjon 16c med parallelle vegger inneholdende lyddempende deleorganer 18 av kjent utførelse og en ytterligere seksjon 16d med parallelle vegger. Deleorganene kan i alminne-lighet omfatte et porøst metallskall som er fylt med lyddempende materiale. Ulempene med en slik anordning er at det lyddempende materiale har tilbøyelighet til å bli trukket gjennom åpningene i metallskallet og at anordningen av deleorganer kan bli for tung slik at tyngdepunktet for far-tøyet heves og kommer for nær opp til fartøyets metasenter med dermed følgende innvirkning på fartøyets stabilitet.

På fig. 2 - 5 er en lyddempende kanal 19 i henhold til oppfinnelsen understøttet og anbrakt i brønnen 17 som er en del av konstruksjonen av fartøyet 8, og kanalen 19 er-statter seksjonene 16c og 16d og den omfatter en porøs indre sylindrisk del 20 av rustfritt stål og en rekke utenpålig-gende kanaldeler 22 av rustfritt stål sveiset til den porøse del 20, og sammen danner disse deler en rekke ringformede, omløpende, støydempende celler 24.

Den porøse indre del 20 har åpninger 20a utformet

i de deler av sylinderen som er i forbindelse med det indre av cellene 24 mens de partier av delen 20 som ligger mellom kanaldelene 22 er massive. Hovedkanalen er anbrakt i brøn-nen 17 og bæres i det minste delvis av armer 23 som hviler på støtter 25.

Varmeisolerende materiale 26, f .eks. en mineralull-matte er lagt rundt utsiden av kanaldelene 22, og fordi begge kanaldeler 22 og rommene mellom kanaldelene er lukket foreligger det ingen muligheter for at materialet 26 blir trukket inn i kanalene 16c, 16d (fig. 2). Isolasjonsmaterialet 26 som kan omfatte ett eller flere lag, der to lag er vist på fig. 5, er dekket med en hud 28 av glassfibertekstil.

Huden 28 og isolasjonsmaterialet 26 holdes på plass av et antall radielle tapper 30 (fig. 5) som er sveiset til den indre delen mellom to nabokanaldeler 22, samt med en kopling 32 med lav ledningsevne skrudd inn på hver tapp og en festeanordning 34 som er skrudd fast på hver kopling.

Kanaldelene 22 består av tre steg 22a, 22b og 22c, der sammenføyningene 22d mellom flensene er sveiset til sylinderen 20 og stegene 22b og 22c er formet for å gi plass for termisk utvidelse mellom sylinderen 20 og delene 22. En slik utvidelse kan finne sted når gassturbinen startes hurtig opp eller hvis man får en plutselig akselerasjon med dermed følgende hurtig økning i temperaturen på eksosgassen. Sylinderen 20 vil bli meget hurtig oppvarmet fordi den er i god kontakt med den varme eksosgassen mens kanaldelene blir var-met opp og utvider seg mer langsomt. Formen på sammenføy-ningene 22d tillater slik varmeutvidelse uten at sylinderen 20 eller kanaldelene 22 blir utsatt for for store påkjenn-inger .

Kanaldelene 22 kan utføres enkeltvis ved pressing og valsing av en plate, og hver sveises for seg til sylinderen 20 eller de kan utformes som enheter med to eller flere kanaler og så sveises til sylinderen.

Om det ønskes kan hver av de ringformede støydem-pende celler 24 deles opp i segmenter ved hjelp av lede-plater som strekker seg radielt mellom sylinderen 20 og steget 22a for hver kanaldel.

Seksjonene 16c og 16d av kanalen er festet sammen til hverandre og til andre kanaler ved vanlige flensanord-ninger 36 med bolter. En ende av kanalen bør fortrinnsvis være festet som vist på fig. 4 mens den annen ende ved mel-lomliggende punkter er understøttet slik at kanalen holdes på plass i radialretningen, men tillater aksial ekspansjon, det vil si i strømningsretningen for eksosgassen.

Graden av porøsitet, f.eks. antall og størrelse av åpningene 20a kan varieres over lengden av kanalen slik at forskjellige deler av kanalen kan avstemmes for å dempe forskjellige støyfrekvenser.

I den utførelse som er vist er porøsitetsgraden slik at 3% av arealet av sylinderveggen 20 er åpen og i et typisk eksempel har hver celle 24 disse forhold: Dybde/bredde ved toppunktet 1:1,19 og dybde/bredde ved bunnen 1:1,984. Cellestørrelsen og porøsiteten kan varieres for tilpasning til de støyfrekvenser som dempes.

Oppfinnelsen er særlig beskrevet med hensyn på dempning av støy i en varmgass, men oppfinnelsen kan like godt anvendes til dempning av støy i kaldgasskanaler og kan anvendes ved luftinnløpet 14. Andre materialer enn rustfritt stål kan benyttes for sylinderen 20 og delene 22, f.eks. aluminium, hvis kanalen skal benyttes som innløpskanal ved inntaket for en gassturbin til maritimt bruk, eller bløtt stål hvis kanalen skal benyttes sammen med en ikke-korro-derende atmosfære.

Åpningene 2 0a kan befinne seg over hele overflaten av sylinderen 20 og kan være lukket mellom sammenstøtende celler 24 av flensene på kanaldelene 22 som er sveiset til sylinderen, slik at denne seksjon av den indre del ikke blir porøs.

Claims (3)

1. Lyddempende kanal (14,19) for et maritimt gassturbinanlegg (10), hvilken kanal har en flerhet av perforerte partier som veksler med tette partier, karakterisert ved en flerhet av ikke-perforerte kanaldeler (22) som ligger i avstand fra hverandre i akseretningen og forløper rundt kanalen (14,19) er festet til denne (14,19) idet de er plassert på kanalen (19) ved hvert av dennes nevn-te perforerte partier, hvilke kanaldeler (22) og de perforerte partier av kanalen (14,19) mellom seg danner en flerhet av ringformede, støydempende celler (24) med trapesformet tverrsnitt, mens de tette partier av kanalen (14,19) står mellom to og to celler (24), at minst ett lag av varmeisolerende materiale (26) omgir de ikke-perforerte kanaldeler (22), og at deksler (2.8) omgir det varmeisolerende materiale (26) og er festet til kanalen (14,19).

2. Lyddempende kanal som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver celle har et dybde/bredde-forhold på 1:1,19 ved toppen og 1:1,984 ved grunnflaten, der grunnflaten for hver celle (24) vender mot kanalen (14,19) og toppen av cellen vender fra kanalen (14,19).

3. Lyddempende kanal som angitt i krav 1, karakterisert ved at de perforerte partier har gjen-nomgående åpninger der arealet av åpningene utgjør omtrent 3% av den totale overflate der perforeringene befinner seg.