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Luftschutzsirenenaggregat Die Erfindung betrifft ein Luftschutzsirenenaggregat
mit Ausnutzung des Abgasstrahles einer Gasturbine zur Schallerzeugung.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein solches
Aggregat so auszubilden, daß für die Schallerzeugung notwendige Pulsation, die durch
periodisches Auf- und Zusteuern von Abgasaustrittsöffnungen erzeugt wird, ohne Rückwirkung
auf den Strömungsprozeß in der Gasturbine erfolgt. Erreicht wird dieses Ziel erfindungsgemäß
dadurch, daß der Abgaskanal der Gasturbine in gleicher Weise wie der Zuströmkanal
bei Druckluftsirenen in einen Lochkranz ausläuft, vor dem eine ebenfalls mit einem
Lochkranz versehene Blende zur periodischen Aufsteuerung und Abdeckung der Gasaustrittsöffnungen
rotiert, wobei die Anzahl der öffnungen in der Blende jedoch derart verschieden
ist von der Anzahl der Gasaustrittsöffnungen, daß der Wert des Verhältnisses der
größeren zur kleineren Lochzahl nicht ganzzahlig ist und vorzugsweise in der Nähe
von 1 liegt.
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Beim erfindungsgemäßen Aggregat sind niemals alle Austrittsöffnungen
gleichzeitig abgedeckt. Es bleibt sowohl bei Stillstand als auch während des Betriebes
ein Austrittsquerschnitt gleichbleibender Größe erhalten, so daß die abströmende
Gasmenge keinen Schwankungen unterworfen ist bzw. Pulsationen im Abgaskanal vermieden
werden. Dies hat einmal den Vorteil, daß die Gasturbine unabhängig von der Stellung
der Lochblende angelassen werden kann. Außerdem werden sowohl Schwierigkeiten aerodynainischer
Art, beispielsweise ein Pumpen des Verdichters, als auch Störungen schwingungstechnischer
Art vermieden, etwa eine Anregung der Schaufeln zu gefährlichen Schwingungen und/oder
eine periodisch erfolgende störende Beeinflussung der Flammenausbildung in der Brennkammer.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verläuft die gemeinsame Achse
des stillstehenden Lochkranzes und der rotierenden Blende vertikal, wobei der Gasdurchtritt
horizontal oder annähernd horizontal erfolgt und die Gase anschließend ohne Umlenkung
in einen ringförmig angeordneten Kranz von Schalltrichtern einströmen.
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Auf diese Weise wird ohne vorherige Umlenkung eine gleichmäßige Rundumabstrahlung
bei einem einfachen und verlustarmen Aufbau der Schalltrichter erzielt.
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Ein Schallerzeuger anderer Gattung als die erfindungsgemäße Luftschutzwarnsirene
ist durch die deutsche Patentschrift 715 053 bekanntgeworden. Es handelt sich um
einen möglichst punktförmig auszubildenden, eine Flüssigkeit umwälzenden Schallsender
für außerhalb des Hörbereiches liegende, bis in das Hochfrequenzspektrum reichende
Frequenzen. Die Schallerzeugung beruht darauf, daß Schaufeln durch Stoßwellen im
Takt zu Schwingungen angeregt werden, so daß man diesen Schallerzeuger treffend
als Impulserzeuger bezeichnen kann. Bei Luftschutzwarnsirenen der erfindungsgemäßen
Art wird demgegenüber ein gasförmiges Medium, d. h. die umgebende Luft, unmittelbar
in Schwingungen versetzt, die sich in bekannter Weise fortpflanzen.
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Eine durch die deutsche Auslegeschrift 1209 025 bekanntgewordene
Luftschutzwarnsirene arbeitet ebenfalls nach einem anderen Prinzip als die erfindungsgemäße
Sirene, und zwar insofern, als sie im Grunde genommen einen Kreisellüfter darstellt,
der den zur Anregung der umgebenden Luft zu Schwingungen erforderlichen Luftstrom
selbst erzeugt. Eine rotierende Lochblende weist diese bekannte Sirene nicht auf.
Die Höhe der Tonfrequenz ist bei ihr allein abhängig von der Drahzahl des Lüfters.
Diese bekannte Sirene hat den Nachteil, daß der Lüfter grundsätzlich mit der gesamten
Leistung, die zur Erzeugung von Luftströmung und Schallwellen erforderlich ist,
angetrieben werden muß. Da es sich in vorliegendem Fall um hohe Schalleistungen
handelt, müssen hohe Luftgeschwindigkeiten bzw. Beschleunigungen erzielt werden,
was natürlich entsprechend hohe Umfangsgeschwindigkeiten erfordert und damit hohe
Antriebsleistungen. Die Verdichterdrehzahl muß im übrigen an sich schon sehr hoch
liegen, da nur 1 bis 2 Schwingungen je Umdrehung erzeugt werden. Demgegenüber arbeitet
die erfindungsgemäße Luftschutzwarnsirene wesentlich wirtschaftlicher, indem die
heißen, energiereichen Abgase einer Gasturbine unmittelbar zur Schallerzeugung herangezogen
werden, wobei der Betriebspunkt der Gasturbine konstant gehalten werden kann. Die
Lochblende dient lediglich zur periodischen Aufsteuerung und Abdeckung
der
Gasaustrittsöffnungen und benötigt daher nur eine geringe Antriebsleistung. Ihre
Drehzahl ist gering, da die Tonfrequenz ein Produkt aus Schlitzzahl der rotierenden
Blende und der Drehzahl letzterer darstellt.
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A bb . 1 zeigt ein Luftschutzsirenenaggregat gemäß der Erfindung teilweise
im Längsschnitt; A b b. 2 teilweise einen Schnitt nach der Linie II-II in A b b.
1.
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Bei dem Luftschutzsirenenaggregat nach A b b.1 ist die als Energiequelle
dienende Einwellengasturbine 1 stehend so angeordnet, daß der Abgasstutzen 2 senkrecht
nach oben gerichtet ist. Er endet in einer scheibenförmig begrenzten Kammer 3, deren
zylindrischer Mantelabschnitt einen Kranz von vierzehn symmetrisch über den Umfang
verteilten kreisrunden Öffnungen 4 aufweist. An jede Öffnung 4 schließt sich, wie
A b b. 2 gut zu entnehmen ist, in geringem radialem Abstand ein horizontal liegender
Schalltrichter 5 an. In dem engen Spalt zwischen Kammer 3 und den Schalltrichtern
5 rotiert eine über eine Achse 6 angetriebene Lochblende 7, deren öffnungen 8 quadratisch
mit einer dem Durchmesser der Öffnungen 4 entsprechenden Seitenlänge ausgebildet
und die ebenfalls symmetrisch über den Umfang der Blende 7 verteilt angeordnet sind.
Infolge der unterschiedlichen Querschnittsgestaltung der feststehenden Öffnungen
4 und der Blendenöffnungen 8 ändert sich der Durchtrittsquerschnitt einer jeden
Gasaustrittsöffnung 4 nach dem Sinusgesetz. Die abgestrahlte Tonfrequenz ist jeweils
abhängig von der Drehzahl der Blende 7. Die Lochblende 7 weist eine Öffnung mehr
auf als die Kammer 3. Hierdurch wird erreicht, daß zu keinem Zeitpunkt alle Öffnungen
4
ganz abgedeckt sind. Den Abgasen steht vielmehr zu jedem Zeitpunkt ein bestimmter,
über die volle Umdrehung der Blende gleichbleibender Abströmquerschnitt zur Verfügung,
so daß der Gasdurchsatz im Abgaskanal keinen eventuell zu Störungen des Betriebes
der Gasturbine Anlaß gebenden Schwankungen unterworfen ist.