WO2004101975A1 - Vorrichtung zur schalldämpfung in einem strömungskanal - Google Patents

Vorrichtung zur schalldämpfung in einem strömungskanal Download PDF

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WO2004101975A1
WO2004101975A1 PCT/EP2004/050764 EP2004050764W WO2004101975A1 WO 2004101975 A1 WO2004101975 A1 WO 2004101975A1 EP 2004050764 W EP2004050764 W EP 2004050764W WO 2004101975 A1 WO2004101975 A1 WO 2004101975A1
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plate
injection
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liquid
shaped element
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PCT/EP2004/050764
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Jürgen Hoffmann
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Alstom Technology Ltd
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/045—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for noise suppression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
    • F02C7/1435—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages by water injection

Definitions

  • the present invention relates to a device for sound attenuation in a flow channel according to the preamble of claim 1.
  • silencers are known in which plate-shaped elements are arranged as sound-absorbing inserts in a through-flow channel and extend essentially parallel to the direction of flow.
  • This type of silencer is used, for example, in intake ducts of gas turbines.
  • the plate-shaped soundproofing elements represent flow obstacles that cause pressure losses. Due to the
  • Displacement effect of the plate-shaped elements continues to be at least a local flow maximum in the area of the silencer.
  • US Pat. No. 6,216,443 proposes to inject water into an intake duct of a gas turbine group, specifically in such a way that liquid drops enter the compressor.
  • the drops evaporate inside the compressor during the compression process, which leads to intensive internal cooling of the compressor.
  • this also reduces the power consumption of the compressor and the compressor end temperature. All in all, this results in an increase in the maximum power that can be achieved by the gas turbine group, which is primarily limited by the working fluid mass flow and the permissible turbine inlet temperature.
  • US Pat. No. 6,216,443 states that the water is injected downstream of a muffler in order to avoid precipitation of the sprayed-in mist on the muffler internals. It turns out, however, that the solution proposed there is in addition to
  • the invention seeks to remedy this.
  • the object of the invention characterized in the claims is to provide a device of the type mentioned at the outset which avoids the disadvantages of the prior art.
  • the invention is based on the object of specifying a device of the type mentioned at the outset which makes it possible to introduce a liquid into a flow channel without arranging internals which cause further pressure losses in the flow channel.
  • the liquid should continue to be finely atomized and in such a way that the fine drops enter the downstream part of the flow channel.
  • the essence of the invention is therefore to integrate a device for water injection directly into the plate-shaped elements for sound absorption.
  • a plurality of injection means for example atomizing nozzles, are preferably arranged in the downstream area, in the area of the downstream edge of at least one plate-shaped element.
  • the arrangement should preferably take place in the downstream third, in particular in the downstream fifth, of the plate.
  • the injection means are preferably arranged in such a way that the central injection direction has an essential transverse component for the flow.
  • the angle of the central injection direction formed against the flow is advantageously chosen to be greater than 30 °, and in particular greater than 45 °, preferably greater than 60 °, for example 75 ° and even higher.
  • a spraying which is essentially perpendicular, that is to say transversely, to the flow, in particular to a gas flow, is very particularly advantageous.
  • the preferred angles are to be justified as follows: Due to the significantly different velocity vectors of the liquid on the one hand and the channel flow on the other hand, particularly high shear forces act at the interfaces, which leads to a not inconsiderable atomization of the liquid introduced. Furthermore, small drops, which have a high flow following capacity, are deflected very quickly by the flow and carried away. Large drops, on the other hand, with a correspondingly large intrinsic impulse, tend to maintain their direction of movement much longer, and thus have a large depth of penetration into the flow. As a result, the fluidity of the liquid distribution becomes less stringent.
  • a plurality of plate-shaped elements are arranged essentially parallel to one another in the flow channel, each of the elements extending parallel to the flow direction of the flow channel.
  • Several, preferably all, plate-shaped elements have an injection device.
  • a plurality of groups of plate-shaped elements arranged in parallel are arranged in the flow channel, the groups being offset from one another in the direction of flow.
  • the injection devices are preferably arranged in the region of the downstream edges of the most downstream plate-shaped elements.
  • the injection device comprises injection means, which are preferably arranged on a line oriented transversely to the flow direction. In one embodiment, the injection means are evenly distributed over the entire transverse extent of the plate-shaped element.
  • injection means are arranged in the middle of the plate-shaped element than at the edge, for example the outer 25% of the transverse extent; This has the advantage that the distribution of the injected liquid mass flow corresponds better to the flow distribution of the flow through the flow channel.
  • injection means are arranged on each side of a plate-shaped element.
  • the invention can be implemented particularly easily if the injection device comprises pressure atomizing nozzles as the injection means.
  • the injection device furthermore preferably comprises supply channels arranged within the plate-shaped elements as liquid supply means, with which the injection means are in fluid connection.
  • a particularly flexible operation results if at least two are used independently in a plate-shaped element Liquid supply means with injection means are arranged. For flexible operation, it is also advantageous if the injection devices of different plate-shaped elements can be acted upon independently of one another with liquid.
  • liquid retention devices are advantageously arranged on the downstream edges of the plate-shaped elements. These are, for example, simply designed as channels which are open upstream and arranged downstream of the plate-shaped elements. In one embodiment, these further contain suction means, via which the separated liquid is discharged from the flow channel.
  • the device according to the invention is particularly suitable for use in the inflow ducts of gas turbine groups in power generation plants, power plant plants. It is particularly advantageous if the inflow channel downstream of the sound damping device and upstream of the compressor is essentially free of built-in components such that there are no obstacles to the flow on which the finely atomized liquid mist can precipitate as a film or in the form of larger drops.
  • an air filter is arranged upstream of the sound attenuation device; further upstream of the sound damping device and downstream of the air filter are means for cooling the intake air flow, in particular an evaporative cooler. Further advantageous embodiments of the invention can be seen in the light of the subclaims and the exemplary embodiments described below.
  • FIG. 1 shows a gas turbine group which has a sound absorption device according to the invention in its intake tract
  • Figure 2 is a plan view of the invention
  • FIG. 3 shows a side view of a plate-shaped element used for sound absorption in the embodiment according to the invention.
  • Figure 4 shows an advantageous detail of an inventive
  • the sound attenuator The sound attenuator.
  • FIG. 1 shows a power plant, comprising a gas turbine group with a compressor 1, a combustion chamber 2, and a turbine 3, and a generator 4.
  • the compressor 1 draws in air via an inflow duct 5.
  • This comprises cover slats 6 at its upstream end, which are intended to prevent the ingress of coarse dirt and in particular rain or snow in the event of heavy rainfall.
  • This is followed by an air filter 7.
  • a sound damping device 8 is arranged further downstream. In a widely used design, this consists of a number of plate-shaped elements arranged side by side, which are oriented parallel to the flow direction of the flow channel. This type is known for example from US 6,260,658.
  • an injection device 9 is arranged in the inflow channel, via which water or another liquid can be injected into the inflow channel.
  • the amount of water is measured in a manner known per se so that all of the liquid has evaporated up to the sound damping device 8, as a result of which cooling of the intake air is achieved.
  • FIG. 2 shows a plan view of the intake silencer 8.
  • the flow channel 10 is delimited by walls 11.
  • a number of plate-shaped elements 12 are arranged parallel to one another in the flow channel.
  • the plate-shaped elements are installed in the flow channel 10 in such a way that they extend parallel to the direction of the flow 16 so that the flow cross section is blocked as little as possible.
  • the plate-shaped elements are aerodynamically rounded at the edges so that they offer as little resistance to the flow as possible.
  • liquid supply channels 13, 14 are arranged, which run essentially parallel to the downstream edge of an element. The two channels of each plate-shaped element can advantageously be supplied with liquid independently of one another and can be independent can be controlled from each other.
  • the supply channels are each in fluid communication with a series of spraying means (not shown here) on each side of the plate-shaped element, through which the liquid which is conveyed into the channels exits into the flow channel 10 in the form of spray jets 15. Due to the narrowing of the flow cross section caused by the muffler internals 12, the flow velocity increases in the area of the muffler; furthermore, the liquid is injected with a strong transverse component to the throughflow 16. The airflow 16 thereby causes a strong subsequent atomization of the injected liquid jets and travels a finely atomized liquid mist 17 with it. At the same time, there is the possibility that wall films form on the plate-shaped elements and large secondary drops and strands of liquid are entrained from there. In order to prevent them from undesirably entering the downstream flow, they are downstream of the downstream flow
  • Edges of the plate-shaped elements are arranged in liquid retention devices 18, which in the present case have the form of channels which are opened upstream, and in which such liquid fragments torn out of a wall film collect.
  • liquid retention devices 18 which in the present case have the form of channels which are opened upstream, and in which such liquid fragments torn out of a wall film collect.
  • suction device 19 for example in the form of a perforated tube, which is connected to a suction device in a manner which is not shown but is familiar to the person skilled in the art.
  • FIG. 3 shows a side view of a plate-shaped element 12 installed in the intake duct 10.
  • Two rows of atomizing nozzles 23, 24 arranged as an injection means are shown in the downstream region of the element 12.
  • the injection means are supplied with liquid via the liquid feeds 13 and 14, which are not shown here and are arranged in the interior of the plate-shaped element.
  • the ones not visible here Liquid feeds 13 and 14 run inside the plate-shaped element from top to bottom; that is, they extend essentially transversely to the main flow direction of the channel flow 16 over the substantially entire transverse extent of the plate-shaped element.
  • the first liquid supply 13 with first atomizing nozzles 23 and the liquid supply 14 with second atomizing nozzles 24 are in fluid communication in a manner which is not shown here but is known per se.
  • the supply lines 13a and 14a are indicated in the figure.
  • Liquid is supplied via a pump 25, and its inflow to the group of first nozzles 23 and the group of second nozzles 24 is controlled via the shut-off and / or actuating members 26 and 27.
  • Clearly recognizable are more first nozzles 23 than second nozzles 24. If the nozzles are largely identical, this means that with the same liquid pre-pressure, the liquid mass flow through the first nozzles is proportional to the number of nozzles greater than the liquid mass flow through the second nozzles.
  • the design mass flows of the two nozzle groups are particularly advantageously stepped as 1: 2; a mass flow gradation in the ratio 0: 1: 2: 3 can then be realized very simply with the same liquid pre-pressure by switching shut-off elements 26, 27.
  • the nozzles are distributed approximately uniformly over the transverse extent of the plate-shaped element 12; in another embodiment, more nozzles are arranged in the middle than at the edge.
  • the suction device 19 is led out of the flow channel 10 with a connecting piece 19a and is in position with a suction blower 28 or another suitable suction device Connection.
  • the collecting device consists of the U-shaped and upstream open channel 18, which has openings 29 at its base, which establish a connection with the suction device 19. Streaks of liquid, which under certain circumstances differ from the plate-like Loosen element 12, are caught in the channel 18 and are derived from the suction fan 28 through the openings 29 and the tube 19.

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Abstract

Ein Schalldämpfer in einem Strömungskanal (10) umfasst wenigstens ein plattenförmiges Element (12), weiches sich im Wesentlichen parallel zur Durchströmungsrichtung (16) des Strömungskanals erstreckt. In dem plattenförmigen Element (12) sind bevorzugt im stromabwärtigen Bereich Mittel (13, 14) zur Zuführung und zur Eindüsung einer Flüssigkeit (15) in die Durchströmung des Strömungskanals integriert. Bevorzugt sind die Eindüsungsmittel derart angeordnet, dass die Flüssigkeit (15) unter einem Winkel von wenigstens 30° zur Durchströmung (16) eingedüst wird. Der erfindungsgemässe Schalldämpfer findet beispielsweise im Ansaugkanal einer Gasturbogruppe Verwendung.

Description

Vorrichtung zur Schalldämpfung in einem Strömungskanal
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung in einem Strömungskanal gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus US 6,260,658 sind Schalldämpfer bekannt, bei denen in einem Durchströmungskanal plattenformige Elemente als Schalldämpfungseinsätze angeordnet sind, die sich im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung erstrecken. Diese Schalldämpferbauart kommt beispielsweise in Ansaugkanälen von Gasturbinen zum Einsatz. Wie alle Einbauten innerhalb eines Strömungskanals stellen die plattenformigen Schalldämpfungselemente Strömungshindernisse dar, die Druckverluste verursachen. Aufgrund der
Verdrängungswirkung der plattenformigen Elemente stellt sich im Bereich des Schalldämpfers weiterhin ein wenigstens lokales Strömungsmaximum ein.
In US 6,216,443 wird vorgeschlagen, Wasser in einen Ansaugkanal einer Gasturbogruppe einzuspritzen, und zwar derart, dass Flussigkeitstropfen in den Verdichter eintreten. Die Tropfen verdunsten innerhalb des Verdichters, während des Verdichtungsprozesses, was zu einer intensiven Innenkühlung des Verdichters führt. Neben dem massenstromerhöhenden Effekt der Verdunstungskühlung vor dem Verdichter verringert sich dadurch auch die Leistungsaufnahme des Verdichters, und es verringert sich die Verdichterendtemperatur. In der Summe resultiert daraus eine Steigerung der erreichbaren Maxi mal leistung der Gasturbogruppe, welche ja in erster Linie durch den Arbeitsmittel-Massenstrom und die zulässige Turbineneintrittstemperatur begrenzt ist. Die US 6,216,443 gibt an, das Wasser stromab eines Schalldämpfers einzuspritzen, um einen Niederschlag des eingedüsten Nebels an den Schalldämpfereinbauten zu vermeiden. Es zeigt sich aber, dass bei der dort vorgeschlagenen Lösung zusätzlich zu den
Schalldämpfereinbauten weitere Strömungshindernisse in den Strömungskanal eingebracht werden müssen.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche es ermöglicht, eine Flüssigkeit in einen Strömungskanal einzubringen, ohne weitere Druckverluste verursachende Einbauten im Strömungskanal anzuordnen. Die Flüssigkeit soll weiterhin fein zerstäubt eingebracht werden, und auf eine Weise, dass die feinen Tropfen in den stromab gelegenen Teil des Strömungskanals eintreten.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe unter Verwendung der Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Kern der Erfindung ist also, eine Vorrichtung zur Wassereindüsung unmittelbar in die plattenformigen Elemente zur Schalldämpfung zu integrieren. Vorzugsweise sind dazu eine Mehrzahl von Eindüsungsmitteln, beispielsweise Zerstäuberdüsen, im stromabwartigen Bereich, im Bereich der stromabwartigen Kante wenigstens eines plattenformigen Elementes angeordnet. Die Anordnung sollte bevorzugt auf alle Fälle im stromabw rtigen Drittel, insbesondere im stromabw rtigen Fünftel, der Platte erfolgen. Die Eindusungsmittel sind bevorzugt so angeordnet, dass die mittlere Eindüsungsrichtung eine wesentliche Querkomponente zur Durchströmung aufweist. Der gegen die Durchströmung gebildete Winkel der mittleren Eindüsungsrichtung ist mit Vorteil grösser 30° gewählt, und insbesondere grösser 45° bevorzugt grösser 60°, beispielsweise 75° und noch darüber. Eine Eindusung, welche im wesentlichen senkrecht, also quer, zur Strömung, insbesondere zu einer Gasströmung, erfolgt, ist ganz besonders vorteilhaft. Die bevorzugten Winkel sind wie folgt zu begründen: Durch die deutlich unterschiedlichen Geschwindigkeitsvektoren der Flüssigkeit einerseits und der Kanaldurchströmung andererseits wirken an den Grenzflächen besonders hohe Scherkräfte, wodurch es zu einer nicht unerheblichen Zerstäubung der eingebrachten Flüssigkeit kommt. Weiterhin werden kleine Tropfen, welche ein hohes Strömungsfolgevermögen aufweisen, sehr schnell von der Umströmung umgelenkt und mitgerissen. Grosse Tropfen hingegen, mit einem entsprechend grossen Eigenimpuls, neigen dazu, wesentlich länger ihre Bewegungsrichtung beizubehalten, und weisen somit eine grosse Eindringtiefe in die Umströmung auf. In der Folge wird einerseits die Strähnigkeit der Flüssigkeitsverteilung geringer. Ein weiterer positiver Effekt ergibt sich aber auch dann, wenn eine Mehrzahl plattenförmiger Elemente nebeneinander angeordnet sind. Tropfen oberhalb einer bestimmten Grosse nämlich treffen bei einer solchen Konfiguration auf eine feste Wand und können dort durch geeignete Mittel abgeschieden werden. Auf diese Weise kann höchst effizient sichergestellt werden, dass nur kleine, aerosolähnliche Tropfen, beispielsweise mit
Durchmessern unter 50 μm, weiter stromab in den Strömungskanal gelangen. In einer Ausführungsform der Erfindung sind eine Mehrzahl plattenförmiger Elemente im Wesentlichen parallel zueinender im Strömungskanal angeordnet, wobei sich jedes der Elemente an sich parallel zur Durchströmungsrichtung des Strömungskanals erstreckt. Dabei weisen mehrere, bevorzugt alle, plattenformigen Elemente eine Eindüsungsvorrichtung auf. In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Gruppen parallel angeordneter plattenförmiger Elemente im Strömungskanal angeordnet, wobei die Gruppen in Strömungsrichtung gegeneinander versetzt sind. Dabei sind die Eindusungsvorrichtungen bevorzugt in Bereich der stromabwartigen Kanten der am weitesten stromab gelegenen plattenformigen Elemente angeordnet. Die Eindüsungsvorrichtung umfasst Eindusungsmittel, die bevorzugt auf einer quer zur Durchströmungsrichtung orientierten Linie angeordnet sind. Dabei sind die Eindusungsmittel in einer Ausführungsform über die gesamte Quererstreckung des plattenformigen Elementes gleichmässig verteilt. In einer weiteren Ausführungsform sind in der Mitte des plattenformigen Elementes mehr Eindusungsmittel angeordnet, als am Rand, beispielsweise den äusseren jeweils 25% der Quererstreckung; dies hat den Vorteil, dass die Verteilung des eingedüsten Flüssigkeitsmassenstroms besser der Flussverteilung der Durchströmung des Strömungskanals entspricht. In einer weiteren äusserst vorteilhaften Ausführungsform sind auf jeder Seite eines plattenformigen Elementes Eindusungsmittel angeordnet.
Besonders einfach kann die Erfindung realisiert werden, wenn die Eindüsungsvorrichtung Druckzerstäuberdüsen als Eindusungsmittel umfasst.
Die Eindüsungsvorrichtung umfasst weiterhin bevorzugt innerhalb der plattenformigen Elemente angeordnete Zuführkanäle als Flüsigkeitszuführmittel, mit denen ihrerseits die Eindusungsmittel in Fluidverbindung stehen. Ein besonders flexibler Betrieb ergibt sich, wenn in einem plattenformigen Element wenigstens zwei unabhängig voneinander mit Flüssigkeit beaufschlagbare Flüssigkeitszuführmittel mit Eindüsungsmitteln angeordnet sind. Es ist für einen flexiblen Betrieb weiterhin von Vorteil, wenn die Eindusungsvorrichtungen verschiedener plattenförmiger Elemente unabhängig voneinander mit Flüssigkeit beaufschlagbar sind.
Wie erwähnt, ist es im Zusammenhang mit der Erfindung sehr vorteilhaft, wenn die Eindüsungsrichtung eine starke Querkomponente zur Durchströmung des Strömungskanals vorliegt. Damit trifft aber je nach vorherrschenden Verhältnissen ein Teil der eingebrachten Flüssigkeit auf andere plattenformige Elemente, und schlägt sich dort als Flüssigkeitsfilm nieder. Aus diesem Flüssigkeitsfilm werden potenziell unerwünschte grosse Tropfen und Flüssigkeitssträhnen losgerissen, und treten in den Gasstrom ein. Um dieses zu vermeiden, sind mit Vorteil an den stromabwartigen Kanten der plattenformigen Elemente Flüssigkeits-Rückhaltevorrichtungen angeordnet. Diese sind beispielsweise einfach als stromauf geöffnete und stromab der plattenformigen Elemente angeordnete Rinnen ausgeführt. In einer Ausführungsform enthalten diese weiterhin Absaugungsmittel, über die die abgeschiedene Flüssigkeit aus dem Strömungskanal abgeleitet wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich ganz besonders zur Verwendung in den Zuströmkanälen von Gasturbogruppen in Krafterzeugungsanlagen, Kraftwerksanlagen. Es ist dabei ganz besonders von Vorteil, wenn der Zuströmkanal stromab der Schalldämpfungsvorrichtung und stromauf des Verdichters im Wesentlichen einbautenfrei ist, derart, dass keine Strömungshindemisse angeordnet sind, an denen sich der feinzerstäubte Flüssigkeitsnebel als Film oder in Form grösser Tropfen niederschlagen kann. In einer Ausführungsform ist stromauf der Schalldämpfungsvorrichtung ein Luftfilter angeordnet; weiterhin finden sich stromauf der Schaldämpfungsvorrichtung und stromab des Luftfilters Mittel zur Kühlung des Ansaugluftstroms, insbesondere ein Verdunstungskühler. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung erschliessen sich im Lichte der Unteransprüche und der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigen
Figur 1 eine Gasturbogruppe, welche in ihrem Ansaugtrakt eine erfindungsgemässe Schalldämpfungsvorrichtung aufweist;
Figur 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe
Schalldämpfungsvorrichtung im Ansaugkanal der Gasturbogruppe aus Figur 1 ; Figur 3 eine Seitenansicht eines zur Schalldämpfung verwendeten plattenformigen Elementes in erfindungsgemässer Ausführung; und
Figur 4 ein vorteilhaftes Detail einer erfindungsgemässen
Schalldämpfungsvorrichtung.
Für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar notwendige Elemente sind weggelassen. Die Ausführungsbeispiele sind rein instruktiv zu verstehen, und sollen nicht zu einer Einschränkung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung herangezogen werden.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Kraftwerksanlage, umfassend eine Gasturbogruppe mit einem Verdichter 1 , einer Brennkammer 2, und einer Turbine 3, sowie einem Generator 4. Der Verdichter 1 saugt Luft über einen Zuströmkanal 5 an. Dieser umfasst seinerseits Abdecklamellen 6 an seinem stromaufwärtigen Ende, welche das Eindringen von gröbstem Schmutz und insbesondere Regen oder Schnee bei Starkniederschlägen verhindern sollen. Daran schliesst sich ein Luftfilter 7 an. Weiter stromab ist eine Schalldämpfungsvorrichtung 8 angeordnet. Diese besteht in einer weit verbreiteten Bauart aus einer Anzahl nebeneinander angeordneter plattenförmiger Elemente, welche parallel zur Durchströmungsrichtung des Strömungskanals orientiert sind. Diese Bauart ist beispielsweise aus der US 6,260,658 bekannt. Weiterhin ist in dem Zuströmkanal eine Einspritzvorrichtung 9 angeordnet, über die Wasser oder eine andere Flüssigkeit in den Zuströmkanal eingedüst werden kann. Die Wassermenge wird dabei auf an sich bekannte Weise so bemessen, dass bis zur Schalldämpfungsvorrichtung 8 die gesamte Flüssigkeit verdunstet ist, wodurch eine Kühlung der Ansaugluft erzielt wird.
Es ist weiterhin auch bekannt, Wassermengen in die Ansaugluft einzubringen, die diese übersättigen, dergestalt, dass Flüssigkeitstropfen in den Verdichter eintreten, und dort während der Verdichtung zu einer Innenkühlung führen.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den Ansaugschalldämpfer 8. Der Strömungskanal 10 wird von Wänden 11 begrenzt. Innerhalb des
Strömungskanals sind eine Anzahl plattenförmiger Elemente 12 parallel zueinander angeordnet. Die plattenformigen Elemente sind so im Strömungskanal 10 eingebaut, dass sie sich parallel zur Richtung der Durchströmung 16 erstrecken, damit der Durchströmungsquerschnitt möglichst gering versperrt wird. Zudem sind die plattenformigen Elemente an den Kanten aerodynamisch abgerundet, damit sie der Durchströmung möglichst wenig Widerstand entgegensetzen. Im stromabwartigen Teil jedes plattenformigen Elementes sind Flüssigkeits-Zufuhrkanäle 13, 14 angeordnet, die im Wesentlichen parallel zur stromabw rtigen Kante eines Elementes verlaufen. Mit Vorteil sind die beiden Kanäle jedes plattenformigen Elementes unabhängig voneinander mit Flüssigkeit beaufschlagbar, und können unabhängig voneinander angesteuert werden. Die Zuführkanäle stehen jeweils mit einer Reihe hier nicht dargestellter Eindusungsmittel auf jeder Seite des plattenformigen Elementes in Fluidverbindüng, durch die Flüssigkeit, welche in die Kanäle gefördert wird, in Form von Sprühstrahlen 15 in den Strömungskanal 10 austritt. Aufgrund der durch die Schalldämpfereinbauten 12 hervorgerufene Verengung des Strömungsquerschnitts kommt es im Bereich des Schalldämpfers zu eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit; weiterhin erfolgt die Einspritzung der Flüssigkeit mit einer starken Querkomponente zur Durchströmung 16. Dadurch bewirkt die Luftströmung 16 eine starke Nachzerstäubung der eingespritzten Flüssigkeitsstrahlen, und reist einen fein zerstäubten Flüssigkeitsnebel 17 mit sich. Geichzeitig besteht die Möglichkeit, dass sich Wandfilme auf den plattenformigen Elementen bilden, und von dort grosse Sekundärtropfen und Flüssigkeitssträhnen mitgerissen werden. Um zu vermeiden, dass diese unerwünschterweise in die stromabwärtige Strömung eindringen, sind stromab der stromabwartigen
Kanten der plattenformigen Elemente Flüssigkeits-Rückhaltevorrichtungen 18 angeordnet, welche vorliegend die Form von stromauf geöffneten Rinnen haben, und in denen sich derartige aus einem Wandfilm herausgerissenen Flüssigkeitsfragmente sammeln. Diese weisen darüberhinaus eine Absaugungsvorrichtung 19, beispielsweise in Form eines perforierten Rohres, auf, welches auf nicht dargestellte, dem Fachmann aber an sich geläufige Weise, mit einem Saugapparat in Verbindung steht, wodurch angesammelte Flüssigkeit unmittelbar entfernt und gegebenenfalls wieder aufbereitet und neu eingespritzt wird.
Eine Seitenansicht eines im Ansaugkanal 10 installierten plattenformigen Elementes 12 zeigt Figur 3. Im stromab gelegenen Bereich des Elementes 12 sind zwei Reihen von als Eindusungsmittel angeordneten Zerstäuberdüsen 23, 24 dargestellt. Die Eindusungsmittel werden über die hier nicht dargestellten im Inneren des plattenformigen Elementes angeordneten Flüssigkeitszuführungen 13 und 14 mit Flüssigkeit versorgt. Die vorliegend nicht sichtbaren Flüssigkeitszuführungen 13 und 14 verlaufen innerhalb des plattenformigen Elementes von oben nach unten; das heisst sie erstrecken sich im wesentlichen quer zur Hauptströmungsrichtung der Kanalströmung 16 über die im Wesentlichen gesamte Quererstreckung des plattenformigen Elementes. Dabei steht auf hier nicht dargestellte, aber an sich geläufige Weise die erste Flüssigkeitszuführung 13 mit ersten Zerstäuberdüsen 23 und die Flüssigkeitszuführung 14 mit zweiten Zerstäuberdüsen 24 in Fluidverbindüng. In der Figur sind die Zufuhrleitungen 13a und 14a angedeutet. Über eine Pumpe 25 wird Flüssigkeit herangeführt, und deren Zuströmung zu der Gruppe von ersten Düsen 23 und der Gruppe von zweiten Düsen 24 wird über die Absperr- und/oder Stellorgane 26 und 27 gesteuert. Deutlich erkennbar sind mehr erste Düsen 23 als zweite Düsen 24 angeordnet. Wenn die Düsen weitgehend identisch sind, heisst das, dass bei gleichem Flüssigkeitsvordruck der Flüssigkeitsmassenstrom durch die ersten Düsen proportional zur Düsenanzahl grösser ist als der Flüssigkeitsmassenstrom durch die zweiten Düsen. Besonders vorteilhaft sind die Auslegungsmassenströme der beiden Düsengruppe wie 1 :2 gestuft; es kann dann sehr einfach bei gleichem Flüssigkeitsvordruck durch Schalten von Absperrorganen 26, 27 eine Massenstromstufung im Verhältnis 0:1:2:3 realisiert werden. Die Düsen sind vorliegend etwa gleichmässig über die Quererstreckung des plattenformigen Elementes 12 verteilt; in einer anderen Ausführungsform sind in der Mitte mehr Düsen angeordnet als am Rand. Stromab der stromabwartigen Kante des plattenformigen Elementes ist noch eine Rückhaltevorrichtung 18 angeordnet, in Form eines U-Profils, mit einer Absaugevorrichtung 19. Letztere ist mit einem Anschlussstutzen 19a aus dem Strömungskanal 10 herausgeführt, und steht mit einem Sauggebläse 28 oder einer anderen geeigneten Saugapparat in Verbindung. Dies ist in einer Blickrichtung in Strömungsrichtung nochmals in Figur 4 dargestellt. Die Auffangvorrichtung besteht aus der U-förmigen und stromauf geöffneten Rinne 18, welche an ihrem Grund Öffnungen 29 aufweist, welche eine Verbindung mit der Absaugungsvorrichtung 19 herstellen. Flüssigkeitssträhnen, welche sich unter Unständen vom plattenformigen Element 12 lösen, werden in der Rinne 18 aufgefangen und werden vom Sauggebläse 28 durch die Öffnungen 29 und das Rohr 19 abgeleitet.
Im Lichte der oben gemachten Ausführungen eröffnen sich dem Fachmann über die Ausführungsbeispiele hinausgehende Ausführungsformen der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung.
Bezugszeichenliste
1 Verdichter
2 Brennkammer
3 Turbine 4 Generator
5 Zuströmkanal; Aπsaugtrakt
6 Abdecklamellen
7 Luftfilter
8 Schalldämpfungsvorrichtung, Ansaugschalldämpfer 9 Einspritzvorrichtung
10 Strömungskanal
11 Kanalwand
12 plattenförmiges Element, Schalldämpfungselement
13 Flüssigkeits-Zuführkanal 13a Zuführleitung
14 Flüssigkeits-Zuführkanal 14a Zuführleitung
15 Sprühstrahl
16 Durchströmung, Gasströmung 17 Flüssigkeitsnebel
18 Flüssigkeits-Rückhaltevorrichtung, Auffangrinne 19 Absaugungsleitung
19a Absaugeleitung; Anschlussstutzen
23 erste Eindusungsmittel; Zerstäuberdüsen
24 zweite Eindusungsmittel; Zerstäuberdüsen
25 Pumpe
26 Absperr- und/oder Stellorgan
27 Absperr- und/oder Stellorgan
28 Sauggebläse
29 Öffnungen

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Schalldämpfung in einem Strömungskanal (10), umfassend wenigstens ein plattenförmiges Element (12), welches innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist, und welches sich im Wesentlichen parallel zur Durchströmungsrichtung (16) des Strömungskanals erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (13, 23; 14, 24) zur Eindusung einer Flüssigkeit (15) in dem plattenformigen Element integriert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl plattenförmiger Elemente parallel zueinander im Strömungskanal angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der plattenformigen Elemente, bevorzugt alle plattenformigen Elemente, eine Vorrichtung zur Eindusung einer Flüssigkeit aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüsungsvorrichtung auf beiden Seiten des plattenformigen Elementes angeordnete Eindusungsmittel (23, 24) umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein plattenförmiges Element ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Eindüsungsvorrichtung im stromabw rtigen Drittel, insbesondere im stromabwartigen Fünftel des plattenformigen Elementes angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindüsungsvorrichtung eine Mehrzahl von auf einer wesentlich quer zur Durchströmungsrichtung orientierten Linie angeordnete Eindusungsmittel (23, 24) umfassen.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Eindüsungsvorrichtung Eindusungsmittel (23, 24) angeordnet sind, welche mit Flüssigkeitszuführmitteln (13, 14) verbunden sind, wobei in einem plattenformigen Element wenigstens zwei unabhängig voneinander mit Flüssigkeit beaufschlagbare Flüssigkeitszuführmittel angeordnet sind, welche jeweils mit einer Anzahl von Flüssigkeitseindüsungsmitteln in Fluidverbindüng stehen.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung Druckzerstäuberdüsen umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitseinspritzmittel derart angeordnet sind, dass die Hauptrichtung der Einspritzung (15) einen Winkel von wenigstens 30° mit der Durchströmung (16) einschliesst.
10.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Wirkverbindung mit der stromabw rtigen Kante des plattenformigen Elementes eine Flüssigkeits-Rückhaltevorrichtung (18) angeordnet ist.
1 1.Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhaltevorrichtung Absaugungsmittel (19) umfasst.
12. Krafterzeugungsanlage, umfassend eine Gasturbogruppe, mit einem stromauf des Verdichters der Gasturbogruppe angeordneten Zuströmkanal (5), umfassend eine Schalldämpfungsvorrichtung (8) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
13. Krafterzeugungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuströmkanal zwischen der Schalldämpfungsvorrichtung und dem
Verdichter einbautenfrei ist.
14. Krafterzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Schalldämpfungsvorrichtung (8) ein Luftfilter (7) angeordnet ist.
15. Krafterzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Schalldämpfungsvorrichtung (8) und stromab des Luftfilters (7) Mittel (9) zur Kühlung des Ansaugluftstroms, insbesondere ein Verdunstungskühler, angeordnet sind.
16. Krafterzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Schalldämpfungsvorrichtung (8) und stromauf des Luftfilters (7) Mittel (9) zur Kühlung des Ansaugluftstroms, insbesondere ein Verdunstungskühler, angeordnet sind.
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