ШУМОГЛУШАЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2023 года по МПК F01N1/24 

Изобретение относится к области машиностроения для газотурбинных технологий и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих установок и машинных комплексов, где в качестве силового привода применяются ГТД - газотурбинные двигатели авиационного или другого типа, например, газоперекачивающих агрегатов (ГПА) компрессорных станций на магистральных газопроводах.

Известно шумоглушащее устройство в составе выхлопного устройства газотурбинной установки, из патента РФ на изобретение №2525993, МПК F01D 25/30, опубл. 20.08.2014 г.

Это устройство содержит диффузор, переходник, шумоглушитель кассетного типа, каждая из кассет в котором состоит из силового каркаса, обшитого листами, полость между которыми заполнена звукопоглощающим материалом, при этом шумоглушитель размещен под углом 30 - 60° к оси переходника, в переходнике установлены разделяющие поток ребра, а кассеты обшиты перфорированным листом со стороны, наклоненной к диффузору, и цельным листом с противоположной стороны.

Недостатки: большие вес и габариты шумоглушащего устройства.

Известно шумоглушащее устройство, в составе выхлопного устройства газотурбинной установки по Руководству по снижению шума глушителями. ГОСТ 31328-2006. Переиздание январь 2008 г. стр. 12- 16. прототип.

Это шумоглушашее устройство содержит на входе диффузор, а на выходе - конфузор.

Недостаток: большие аэродинамические потери при движении выхлопных газов в устройстве.

Задача создания изобретения - обеспечение минимальных аэродинамических потерь в устройстве.

Достигнутый технический результат: обеспечение минимальных аэродинамических потерь в устройстве.

Решение указанной задачи достигнуто в шумоглушащем устройстве, на входе которого установлен диффузор, а на его выходе - конфузор, тем, что пластины шумоглушения установлены в корпусе блока выхлопа перпендикулярно оси газотурбинного двигателя, при этом относительная площадь свободного сечения устройства выбрана в указанном ниже соотношении:

где:

- относительная площадь свободного сечения устройства,

- свободное сечение устройства,

- площадь входного сечения диффузора.

Корпус выхлопа, конфузор и диффузор могут быть выполнены двухстенными и между стенами уложена теплоизоляция.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-4, где:

на Фиг. 1 приведена полная схема монтажа шумоглушащего устройства в выхлопной системе.

на Фиг. 2 приведен разрез А - А,

на Фиг. 3 приведен разрез В - В,

на Фиг. 4 приведен разрез С - С,

Условные обозначения, принятые в описании.

горизонтальный блок 1,

поворотное устройство 2,

диффузор 3,

шумоглушащее устройство 4,

корпус выхлопа 5,

конфузор 6,

вертикальный блок 7,

теплоизоляция 8,

пластина шумоглушителя 9.

Шумоглушащее устройство 4 (фиг.1) установлено в составе выхлопного устройства ГПА. Оно (выхлопное устройство) содержит горизонтальные блоки 1, поворотное устройство 2 и диффузор 3. К выходу из диффузора 3 прикреплено шумоглушащее устройство 4 в корпусе выхлопа 5. К корпусу выхлопа 5 присоединен конфузор 6, к выходу из которого присоединен вертикальный блок 7 (вертикальные блоки).

Корпус выхлопа 5 и горизонтальные и вертикальные блоки 1 и 7 выполнены двухстенными с теплоизоляцией 8 между ними. Теплоизоляцию 8 имеют диффузор 3 и конфузор 6.

Пластины шумоглушения 9 имеют толщину А от 10 до 20 мм и они частично загромождают газовый тракт.

Площадь загромождения тракта считается по формуле:

где - площадь загромождения тракта,

А - толщина пластины,

L - ширина пластины,

Z - число пластин.

Для конкретного варианта исполнения площадь загромождения составила:

Площадь тракта шумоглушения (фиг.2):

Площадь входного сечения диффузора:

Площадь свободного сечения

Относительная площадь свободного сечения в одном из вариантов реального исполнения:

Это позволило уменьшить скорости обтекания пластин шумоглушения на 30% и снизить аэродинамические потери в шумоглушащем устройстве почти в 2 раза.

Оптимальность заявленных характеристик шумоглушащего устройства (90% - 130%) доказана в Приложении 1. Дальнейшее увеличение относительной площади свободного сечения приводит к росту потерь давления в диффузоре 3 и в конфузоре 6.

Потери давления в шумоглушащем устройстве Fcв.Fbx для разных вариантов шумоглушащих устройств, полученные расчетами и подтвержденные экспериментально приведены в Таблице 2 Приложения 1.

РАБОТА ШУМОГЛУШАЩЕГО УСТРОЙСТВА В СОСТАВЕ ГПА

При включении ГПА в первую очередь включают ГТД, входящий в его состав и он засасывает воздух, сжигает его в камере сгорания и через турбину выбрасывает продукты сгорания на входное сечение шумоглушащего устройства (ГПА, ГТД, камера сгорания и турбина на фиг.1…4 не показаны).

В поворотном устройстве 2 выхлопные газы поворачиваются на 90° и выходят через диффузор 3, в шумоглушащее устройство 4 и далее в конфузор 6, в вертикальный блок 7 и в атмосферу. Применение указанных выше соотношений размеров устройства шумоглушения значительно уменьшает аэродинамические потери в потоке выхлопных газов.

ПРИМЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПОЗВОЛИЛО

Уменьшить аэродинамические потери потока выхлопных газов в шумоглушащем устройстве и уменьшить его вес, габариты и металлоемкость.

Изобретение относится к области машиностроения для газотурбинных технологий. Шумоглушащее устройство содержит корпус блока выхлопа, на входе которого установлен диффузор, а на его выходе – конфузор. Пластины шумоглушения установлены в корпусе блока выхлопа перпендикулярно оси газотурбинного двигателя. Относительная площадь свободного сечения устройства выбрана в указанном ниже соотношении:

где:

- относительная площадь свободного сечения устройства,

- площадь свободного сечения устройства,

- площадь входного сечения диффузора. Корпус выхлопа, конфузор и диффузор могут быть выполнены двухстенными и между стенами уложена теплоизоляция. При реализации изобретения обеспечиваются минимальные аэродинамические потери в устройстве. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шумоглушащее устройство, содержащее корпус блока выхлопа, на входе которого установлен диффузор, а на его выходе - конфузор, отличающееся тем, что пластины шумоглушения установлены в корпусе блока выхлопа перпендикулярно оси газотурбинного двигателя, относительная площадь свободного сечения устройства выбрана в указанном ниже соотношении:

где:

- относительная площадь свободного сечения устройства,

- площадь свободного сечения устройства,

- площадь входного сечения диффузора.

2. Шумоглушащее устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выхлопа, конфузор и диффузор выполнены двухстенными и между стенами уложена теплоизоляция.