DE1516680C - Low pressure gas siren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Niederdruckgassirene, bei der das aus einem Gaserzeuger austretende Gas durch einen rotierenden Unterbrecher moduliert und einem Schallstrahler zugeführt ist, wobei der elektrisch angetriebene Modulator und der Schallstrahler unmittelbar mit dem Auspuff eines im Leerlauf arbeitenden Gasturbinentriebwerks verbunden sind, mit einem während einer Schallpause offenen und während der Schallerzeugung geschlossenen Auslaß für das Gas an die Außenluft (gemäß deutschem Patent 679.The invention relates to a low-pressure gas siren in which the gas emerging from a gas generator is modulated by a rotating interrupter and fed to a sound emitter, the electrically driven modulator and the sound emitter being directly connected to the exhaust of an idling gas turbine engine, with one during a sound pause open outlet for the gas to the outside air, which is closed during the generation of sound (according to German patent 679.

In weiterer Ausgestaltung dieser Sirene sieht diese Erfindung vor, daß der Modulator einen in Strömungsrichtung des Gases vor seinem Rotor liegenden Stator aufweist, dessen Eintrittsstutzen sich an den Auspuff des Gasturbinenwerks bzw. eine Umschaltvorrichtung anschließt, und dessen Austrittsstutzen den Durchlaßöffnungen des Rotors nach Zahl und Anordnung entsprechend und den hinter dem Rotor befindlichen Eintrittsöffnungen der Schallstrahler gegenüber liegen.In a further embodiment of this siren, this invention provides that the modulator has one in the direction of flow of the gas in front of its rotor has stator, the inlet nozzle of which is attached to the The exhaust of the gas turbine plant or a switching device connects, and its outlet nozzle the passage openings of the rotor according to number and arrangement and the one behind the rotor located inlet openings of the sound radiators are opposite.

Vorteilhafterweise wird der Stator durch ein Rohrverzweigungsstück gebildet. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Gasturbinentriebwerk über dem Modulator und den Schallstrahlern angeordnet, während der elektrische Antrieb für den Modulator sich vorzugsweise unterhalb des letzteren befindet. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Niederdruckgassirene ergeben sich strömungstechnisch günstige Verhältnisse für das Arbeitsgas, indem diesem ein glatter Strömungsweg geboten und Wirbelung weitgehend vermieden wird. Außerdem wird der heiße Gasstrom so gut wie möglich von der Berührung mit dem Rotor ferngehalten, so daß dieser samt seiner Lagerung und seinem Antrieb sich nicht unnötig hoch erwärmen kann. Zusätzlich kann der Rotor auch gegen Wärmestrahlung abgeschirmt werden, indem gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, die dem Rotor gegenüberliegenden Flächen des Stators mit einer wärmedämmenden Schicht versehen sind. Ferner können hierbei die trichterförmigen Schallstrahler so gestaltet und angeordnet werden, daß auch bei ungünstigsten Wetterbedingungen weder Regen noch Schnee in den inneren Bereich der trichterförmigen Schallstrahler und den Modulator eindringen können. Schließlich ist eine gedrungene Bauweise möglich, und zwar insbesondere dann, wenn gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung Welle und Auspuff des Gasturbinentriebwerks senkrecht mit der Achse des Modulators fluchten.The stator is advantageously made up of a manifold educated. According to a further feature of the invention is the gas turbine engine Arranged over the modulator and the sound emitters, while the electric drive for the Modulator is preferably below the latter. With the configuration according to the invention a low-pressure gas siren results in favorable flow conditions for the working gas by This offers a smooth flow path and turbulence is largely avoided. Besides that the hot gas flow is kept away from contact with the rotor as much as possible, so that this including its storage and drive, cannot heat up unnecessarily. In addition, the Rotor can also be shielded against thermal radiation by, according to an advantageous embodiment of the invention, the surfaces of the stator facing the rotor with a heat-insulating Layer are provided. Furthermore, the funnel-shaped sound emitters can be designed and arranged in this way be that even in the worst weather conditions neither rain nor snow in the interior The area of the funnel-shaped sound emitter and the modulator can penetrate. After all, it's a squat Construction possible, in particular if according to a further advantageous Feature of the Invention The shaft and exhaust of the gas turbine engine perpendicular to the axis of the modulator cursing.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung liegen jeweils mehrere Statoröffnungen einem trichterförmigen Schallstrahler, gegebenenfalls mit vorgeschaltetem Anpassungsraum, gegenüber. Hierbei bildet also die Anzahl der Durchlaßöffnungen des Rotors und des Stators ein ganzzahliges vielfaches der Zahl der trichterförmigen Schallstrahler, wobei jeweils mehrere Durchlaßöffnungen des Stators einer entsprechend großen Eintrittsöffnung eines trichterförmigen Schallstrahlers gegenüberliegen. Hierdurch kann zum einen die Anzahl der trichterförmigen Schallstrahler gering gehalten werden, so daß der konstruktive Aufwand verringert wird. Zum anderen sind kleinere Rotordrehzahlen anwendbar. Darüber hinaus können in einfacher Weise vor den trichterförmigen Schallstrahlern Resonanz- bzw. Anpassungskammern, angeordnet werden, mit denen das Klangbild des erzeugten Schalles in gewollter Weise beeinflußt wird. Schließlich ergibt sich eine schnellere Zunahme und Abnahme des Durchtrittsquerschnitts bezogen auf den Drehwinkel des Rotors und damit eine Verbesserung der akustischen Wirkung.According to a further advantageous feature of the invention, there are a plurality of stator openings in each case across from a funnel-shaped sound emitter, possibly with an upstream adaptation room. Here, the number of passage openings of the rotor and the stator is an integral multiple the number of funnel-shaped sound emitters, each with several passage openings of the stator one correspondingly large inlet opening of a funnel-shaped sound emitter are opposite. Through this On the one hand, the number of funnel-shaped sound emitters can be kept low, so that the constructive Effort is reduced. On the other hand, smaller rotor speeds can be used. Furthermore resonance or adaptation chambers can easily be installed in front of the funnel-shaped sound emitters, be arranged, with which the sound image of the sound generated is influenced in a deliberate manner. Finally, there is a more rapid increase and decrease in the passage cross-section based on the angle of rotation of the rotor and thus an improvement in the acoustic effect.

Die Erfindungsmerkmale können zum großen Teil vorteilhaft auch bei anderen Sirenen angewendet werden, die mit anderen Gasen oder mit Luft bei beliebigen Drücken betrieben werden, also unabhängig davon, welcher Quelle das Arbeitsgas entstammt und wie es dem aus Modulator und Schallstrahler bestehenden Schallerzeuger zugeführt wird.The features of the invention can for the most part advantageously also be used with other sirens, which are operated with other gases or with air at any pressure, i.e. regardless of which source the working gas comes from and how it comes from the one consisting of the modulator and the sound emitter Sound generator is supplied.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigtSeveral exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. In the drawing shows

F i g. 1 eine Niederdruckgassirene mit zylindrischem Rotor und schrägliegender Achse des Gasturbinentriebwerks, F i g. 1 a low-pressure gas siren with a cylindrical rotor and inclined axis of the gas turbine engine,

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,FIG. 2 shows a section through FIG. 1 along the section line II-II in FIG. 1,

Fig. 3 eine Niederdruckgassirene mit scheibenförmigem Rotor und schrägliegender Achse des Gasturbinentriebwerks, 3 shows a low-pressure gas siren with a disc-shaped rotor and an inclined axis of the gas turbine engine,

F i g. 4 einen Schnitt durch F i g. 3 gemäß der Schnittlinie IV-IV,F i g. 4 shows a section through FIG. 3 according to section line IV-IV,

F i g. 5 eine Niederdruckgassirene mit scheibenförmigem Rotor und senkrechter Achse des Gasturbinentriebwerks, F i g. 5 a low-pressure gas siren with a disc-shaped rotor and a vertical axis of the gas turbine engine,

F i g. 6 einen Schnitt durch F i g. 5 gemäß der Schnittlinie VI-VI,F i g. 6 shows a section through FIG. 5 according to section line VI-VI,

F i g. 7 eine Niederdruckgassirene gemäß F i g. 5 und 6, jedoch mit drei Stator- und Rotoröffnungen pro Schallerzeuger und Anpassungskammer,F i g. 7 shows a low-pressure gas siren according to FIG. 5 and 6, but with three stator and rotor openings per sound generator and adjustment chamber,

F i g. 8 einen Schnitt durch F i g. 7 gemäß der Schnittlinie VIII-VIII in F i g. 7, undF i g. 8 shows a section through FIG. 7 according to the section line VIII-VIII in F i g. 7, and

Fig. 9 einen Schnitt nach der Schnittlinie IX-IX in Fig. 8.FIG. 9 shows a section along the section line IX-IX in FIG. 8.

In allen Fällen ist auf dem oberen Ende eines Rohrmastes 1 ein Gasturbinentriebwerk 2 mittels eines geeigneten ein- oder mehrteiligen Ständers oder Konsols 3 angebracht, an dem unterhalb der Turbine! ein Schallerzeuger, nämlich trichterförmige Schallstrahler 4 und ein Modulator 5 mit seinem Antrieb 6 gehalten wird. Zwischen Modulator 5 und Turbine! ist eine Umschaltvorrichtung 7 in Form eines Dreiwegeventils befestigt, indem sich an den Auspuff 8 der Turbine der Einlaß des Dreiwegeventils anschließt, das mit seinem einen Ausgang an ein Auspuffrohr 9 und mit dem anderen Ausgang an den Eingangsstutzen des den Stator 10, d. h. den feststehenden Teil des Modulators 5 bildenden Rohrverzweigungsstückes angeschlossen ist. Die Ausgangsstutzen des letzteren münden in gewissem Abstand gegenüber den Eintrittsöffnungen der Schallstrahler 4, wobei zwischen diesen Stutzen und den trichterförmigen Schallstrahlern 4 der Rotor 11 des Modulators 5 angeordnet ist, der durch einen Elektromotor 6 angetrieben wird. Der Drehschieber 7 α der Umschaltvorrichtung 7 ist durch eine hydraulische Betätigungseinrichtung 12 verstellbar, die sich am Ständer bzw. Konsol 3 abstützt.In all cases, a gas turbine engine 2 is attached to the upper end of a tubular mast 1 by means of a suitable one-part or multi-part stand or bracket 3, on which below the turbine! a sound generator, namely a funnel-shaped sound emitter 4 and a modulator 5 with its drive 6 is held. Between modulator 5 and turbine! a switching device 7 in the form of a three-way valve is attached by the inlet of the three-way valve connects to the exhaust 8 of the turbine, which has one output to an exhaust pipe 9 and the other output to the inlet port of the stator 10, ie the fixed part of the modulator 5 forming the manifold piece is connected. The outlet nozzles of the latter open at a certain distance from the inlet openings of the sound emitters 4, the rotor 11 of the modulator 5, which is driven by an electric motor 6, being arranged between these nozzles and the funnel-shaped sound emitters 4. The rotary slide valve 7 α of the switching device 7 can be adjusted by a hydraulic actuating device 12 which is supported on the stand or bracket 3.

Das Ganze ist von einem geschlossenen Gehäuse umgeben, das öffnungen für die Schallstrahler 4 und den Auspuff 9 aufvveist.The whole is surrounded by a closed housing, the openings for the sound emitters 4 and the exhaust 9 is open.

Bezüglich der Anordnung und Ausgestaltung der Turbine 2 und des Schallerzeugers unterscheiden sich die einzelnen Ausführungsformen wie folgt.The arrangement and configuration of the turbine 2 and the sound generator differ the individual embodiments as follows.

In Fig. 1 und 2 ist ein becherförmiger Rotor 11 in seinem zylindrischen Mantel mit rechteckigen Schallöffnungen versehen. Dementsprechend sind die Schallstrahler 4 an einem den Rotor 11 umgebenden zylindrischen Ring angesetzt, der mit dem Ständer 3 verbunden ist.In Figs. 1 and 2, a cup-shaped rotor 11 is in provided its cylindrical jacket with rectangular sound openings. Accordingly, they are Sound emitter 4 attached to a cylindrical ring surrounding the rotor 11, which is connected to the stand 3 connected is.

Gemäß Fig. 3 und 4 hat der Rotor 11 Scheibenform und sektorförmige Schallöffnungen und sitzen die Schallstrahler 4 an einem flachen Ring oder Flansch.According to FIGS. 3 and 4, the rotor 11 has a disc shape and sector-shaped sound openings and is seated the sound emitters 4 on a flat ring or flange.

In F i g. 5 und 6 ist ebenfalls ein scheibenförmiger Rotor 11 vorhanden. Außerdem ist hier die Turbine 2 so auf den Ständer 3 aufgesetzt, daß die Achse ihrer Welle und ihres Auspuffs senkrecht in einer Flucht mit der Achse des Modulators 5 liegt. In diesem Fall ergeben sich besonders günstige strömungstechnische Verhältnisse und kann das Gehäuse 13 einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser erhalten.In Fig. 5 and 6 there is also a disc-shaped rotor 11. Also here is turbine 2 so placed on the stand 3 that the axis of its shaft and its exhaust are perpendicular in alignment with the axis of the modulator 5 lies. In this case, particularly favorable flow technology results Ratios and the housing 13 can get a relatively small diameter.

In Fig.7 und 8 ist die Anordnung im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführung gemäß F i g. 5 und F i g. 6. Doch sind hier jeweils drei Schallöffnungen 10α und Πα im Stator 10 bzw. Rotor 11 einem trichterförmigen Schallstrahler Xa zugeordnet. Vor jedem Schallstrahler ist eine Resonanz- bzw. Anpassungskammer 14 abgebildet, die beispielsweise flache Zylinderform hat und entweder drei kleine Eintrittsöffnungen oder, wie dargestellt, eine große Eintritts- öffnung hat, die drei öffnungen 10 α bzw. 11 α im Stator 10 bzw. Rotor Il überdeckt. Der gemäß der Schnittlinie in Fig. 8 geführte Schnitt, der in Fig.9 wiedergegeben ist, läßt diese Verhältnisse deutlich erkennen. In FIGS. 7 and 8 the arrangement is essentially the same as in the embodiment according to FIG. 5 and FIG. 6. However, three sound openings 10α and Πα in the stator 10 and rotor 11 are assigned to a funnel-shaped sound emitter Xa . In front of each sound emitter, a resonance or adaptation chamber 14 is shown, which has, for example, a flat cylinder shape and either three small inlet openings or, as shown, one large inlet opening, the three openings 10 α and 11 α in the stator 10 or rotor Il covered. The section along the line of intersection in FIG. 8, which is shown in FIG. 9, clearly shows these relationships.

Außerdem ist aus F i g. 8 und 9 ersichtlich, daß die ihrer Anzahl nach mit den Statoröffnungen 10 a übereinstimmenden Rotoröffnungen 11a etwas breiter als die Statoröffnungen 10 α sind, so daß der rasch zunehmende und abnehmende Durchtrittsquerschnitt über einen gewissen Drehwinkel des Rotors 11 konstant ist. Das gleiche Breitenverhältnis der öffnungen 10 a und 11 α von Stator 1 und Rotor 11 kann auch bei den übrigen Ausführungsformen vorliegen, wie in F i g. 6 dargestellt ist, die in der linken Hälfte den Rotor Il mit den Schallöffnungen 11a in der Ansicht und in der rechten Hälfte den Stator 10 mit den öffnungen 10 α im Schnitt zeigt.In addition, from FIG. 8 and 9 that the number of rotor openings 11a corresponding to the stator openings 10a are somewhat wider than the stator openings 10a, so that the rapidly increasing and decreasing passage cross-section is constant over a certain angle of rotation of the rotor 11. The same width ratio of the openings 10a and 11α of stator 1 and rotor 11 can also be present in the other embodiments, as in FIG. 6 is illustrated, showing the rotor Il α in the left half with the sound holes 11a in the view and in the right half of the stator 10 with the openings 10 in section.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Niederdruckgassirene, bei der das aus einem Gaserzeuger austretende Gas durch einen rotierenden Unterbrecher moduliert und einem Schallstrahler zugeführt ist, wobei der elektrisch angetriebene Modulator und der Schallstrahler unmittelbar mit dem Auspuff eines im Leerlauf arbeitenden Gasturbinentriebwerks verbunden sind, mit einem während einer Schallpause offenen und während der Schallerzeugung geschlossenen Auslaß für das Gas an die Außenluft, gemäß deutschem Patent 1516 679, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (5) einen in Strömungsrichtung des Gases vor seinem Rotor (11) liegenden Stator (10) aufweist, dessen Eintrittsstutzen sich an den Auspuff des Gasturbinentriebwerks (2) bzw. eine Umschaltvorrichtung (7) anschließt, und dessen Austrittsstutzen den Durchlaßöffnungen des Rotors (11) nach Zahl und Anordnung entsprechend und den hinter dem Rotor (11) befindlichen Eintrittsöffnungen der Schallstrahler (4, 4 a) gegenüberliegt.1. Low-pressure gas siren, in which the gas emerging from a gas generator is modulated by a rotating interrupter and fed to a sound emitter, the electrically driven modulator and the sound emitter being directly connected to the exhaust of an idling gas turbine engine, with an open and during a sound pause outlet for the gas to the outside air, which is closed during the generation of sound, according to German patent 1516 679, characterized in that the modulator (5) has a stator (10) located in front of its rotor (11) in the direction of flow of the gas, the inlet nozzle of which is attached to the The exhaust of the gas turbine engine (2) or a switching device (7) connects, and its outlet stub is opposite the passage openings of the rotor (11) according to the number and arrangement and the inlet openings of the sound emitters (4, 4 a) located behind the rotor (11). 2. Sirene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (10) durch ein Rohrverzweigungsstück gebildet ist.2. Siren according to claim 1, characterized in that the stator (10) by a pipe branching piece is formed. 3. Sirene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotor (11) gegenüberliegenden Flächen des Stators (10) mit einer wärmedämmenden Schicht versehen sind.3. Siren according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor (11) opposite Surfaces of the stator (10) are provided with a heat insulating layer. 4. Sirene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Statoröffnungen (10 α) einem trichterförmigen Schallstrahler (4 a), gegebenenfalls mit vorgeschaltetem Anpassungsr.aum (14) (F i g. 9), gegenüberliegen. 4. Siren according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each case several stator openings (10 α) a funnel-shaped sound emitter (4 a), optionally with an upstream Adjustment room (14) (Fig. 9), opposite. 5. Sirene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinentriebwerk (2) und die Umschaltvorrichtung (7) über dem Modulator (5) und den Schallstrahlern (4, 4 a) angeordnet sind, während der elektrische Antrieb (6) für den Modulatur (S) sich vorzugsweise unterhalb des letzteren befindet.5. Siren according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gas turbine engine (2) and the switching device (7) are arranged above the modulator (5) and the sound emitters (4, 4 a) , while the electric drive (6 ) for the modulus (S) is preferably below the latter. 6. Sirene nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Welle und Auspuff des Gasturbinentriebwerks (2) senkrecht mit der Achse des Modulators (5) fluchten.6. Siren according to claim 5, characterized in that the shaft and exhaust of the gas turbine engine (2) vertically aligned with the axis of the modulator (5).