[发明专利]声阻尼装置

说明书

本发明涉及声阻尼装置。公开了一种包括颈部(13)和阻尼体积(15)的声阻尼器(11)，其中，颈部(13)包括与腔室(5)流体连接的嘴部(17)，且其中腔室(5)被至少一个壁(7)的内侧表面(9)限制。声阻尼器装置的特征在于，凹部(23)位于颈部(13)的嘴部(17)与壁(7)的内侧表面(9)之间。

技术领域

本发明涉及燃烧动态的声阻尼，且涉及声阻尼装置。在本申请的语意中的燃烧动态包括脉动、声振荡、压力和速度波动，以及在日常用语中称为噪声的那些。术语“燃烧动态”和“噪声”有时用作同义词。

背景技术

燃烧动态例如在燃气涡轮中在燃烧动态发生的不同地点或腔室处发生。这种地点或腔室的示例是燃烧器腔室、混合腔室、压室以及空气通道。出于简化的目的，随后使用术语“腔室”，且其包括燃烧动态发生的所有位置。在这些腔室中，气体(例如燃料和空气的混合物或排气)以高速流动，这导致燃烧动态。在燃烧器腔室中燃烧空气和燃料导致更多的燃烧动态。

为了减少这些燃烧动态，在本领域中已知安装声阻尼装置，例如，亥姆霍兹共振器、半波管、四分之一波长管或其他类型的具有或不具有流过的气体的阻尼装置。

这些声阻尼装置具有一个或多个共振频率。如果在燃气涡轮的操作中，燃烧动态激发声阻尼装置的共振频率，则燃烧动态被减少或被阻尼。

图1示出了反射系数(Y-轴)及其对频率的依赖。

线1示出了当使用具有大约300赫兹的共振频率的声阻尼装置时的理论反射系数。如可看出地，在300赫兹的频率处，反射频率具有大约0.5的相对最小值。在大约225赫兹和375赫兹的频率处，反射系数具有大约0.75的局部最大值。

给出示例：我们假定，例如，燃气涡轮的燃烧室配备有具有300赫兹的共振频率的声阻尼吸收器。如果我们进一步假定，在操作中，在该燃烧室中，噪声继而包括300赫兹的频率，则可预期，由于在300赫兹处反射系数的局部最小值，具有300的频率的噪声被有效地阻尼且因此燃烧器的噪声排放被减少。

申请人已经在安装好的燃气涡轮中进行一些测量，并且将在50赫兹与400赫兹之间的相同频率范围处取得的理论反射系数(线1)与测量值进行比较。

测量值在图1中通过点3示出。通过比较测量值与理论反射系数，可以看出，在250赫兹与350赫兹之间的范围内，测量值3并不像应当预期地那样显示局部最小值。

换言之：声阻尼装置并不有效地工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种声阻尼器，其能够在燃气涡轮中在操作时有效地阻尼，且因此有效地减少随着燃气涡轮的操作而发生的处于特定频率的噪声。

该目的通过使用包括颈部和阻尼体积的声阻尼器来实现，其中，颈部包括与腔室流体连接的嘴部，其中，腔室被至少一个壁的内侧表面限制，且其中，颈部的嘴部通向凹部中，其定位在颈部的嘴部和壁的内侧表面之间。

通过该凹部，颈部的嘴部不直接通向腔室中，而是通向没有或仅有低切向流的凹部。在要求保护的发明的语意中的切向流是，差不多平行于凹部所定位处的壁的内侧表面，或垂直于通过阻尼器的颈部的气体偏流而流动的腔室内部的气体流。

在燃烧器腔室中，气体以高速流动。该气体流，不管是空气还是未燃烧的燃料或燃料已燃烧后的排气，是具有每秒高体积的切向流，从而导致切向流的高速度。在切向流的低速下，可发生相同的效果。

要求保护的发明的发明人注意到，该切向流扰动声阻尼器的颈部内侧的偏流。因此，包括颈部和阻尼体积的声阻尼器的效果被强烈地减少，如已经结合图1的示例解释地那样。换言之：图1中所测量的值3示出，声阻尼器的阻尼效果受到切向流效果的限制。当然，该效果还发生在具有处于其他频率的切向流的其他腔室中。