JPH0337650B2 - - Google Patents

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JPH0337650B2
JPH0337650B2 JP58110280A JP11028083A JPH0337650B2 JP H0337650 B2 JPH0337650 B2 JP H0337650B2 JP 58110280 A JP58110280 A JP 58110280A JP 11028083 A JP11028083 A JP 11028083A JP H0337650 B2 JPH0337650 B2 JP H0337650B2
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Uooringaa Teeo
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    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体通路内の速度分布を均一化するた
めの孔プレートであつて、一様に又は回転対称的
に配置された複数の流過孔を有する形式のものに
関する。
上記形式の孔プレートは、流体通路内の不均一
な速度分布及び場合によつては渦状になつた流動
体を、均一な速度分布を有する軸線平行な流動に
変換するために用いられる。このような孔プレー
トは通常、流体通路内の主流動方向に対して垂直
に配置される。このような形式の孔プレートは、
ガスタービンの燃焼室と羽根との間での流動の均
一化と安定化とのために有利に用いられる。
上記形式の孔プレートは例えば、雑誌「化学技
術」44、1972、No.１＋２、P72〜79に示されてい
る。
この公知例では一様に配置された流過孔が円筒
状で、鋭角又は丸味付けされた孔入口か又は入口
及び出口円錐部を有しており、この際に孔直径は
通常、プレート厚さと同じか又はそれよりも大き
くなつている。円筒状の孔を用いることによつ
て、プレートの流入側と流出側とにおける流過横
断面の遮蔽部分と開放部分との面割合い、即ち遮
蔽率が同じになつている。孔プレートの遮蔽率が
大きければ大きい程、圧力落差の形成は大きくか
つ流動体の速度分布を補償する作用は大きい。遮
蔽率の大きな孔プレートの欠点は、大きな圧力損
失と孔プレートのウエブ後方での長い逆流区域
と、孔プレート後方での複数単一流の合流発生の
危険である。
本発明の課題は有利な圧力損失係数において可
及的に完全な速度分布の均一化と比較的に短い逆
流区域とを可能にする孔プレートを提供すること
である。
上記の課題は本発明によれば、流過孔が、平行
に接続された単段又は多段状のインパルス式デイ
フユーザ（Stossdiffusor）を形成するように、
流動方向で見て段状に拡大形成されていることに
よつて解決された。
本発明の主な利点は、流過孔のデイフユーザ作
用によつて、流過孔の拡大部分内で加速された作
業媒体の速度エネルギの大きさ部分が再び圧力エ
ネルギに戻され、それによつて孔プレートの圧力
損失全体が減少されることである。更に小さめの
流出側遮蔽率によつて逆流区域も比較的に短くな
つている。
前記課題に対する本発明による別の解決手段と
して、流過孔が、次第に拡大する流過横断面を有
する流体技術的に有利に成形されたデイフユーザ
として形成されることが提案されている。この場
合、速度分布の同じ均一化効果においてその圧力
抵抗係数が前記のインパルス式デイフユーザに比
べて更に域少せしめられる。
円形又は環状の流体通路内での回転対称的な孔
配置の場合には、本発明の１実施例によれば、全
流過横断面に一定の遮蔽率が形成されるように即
ち孔プレートの周方向に亘つて遮蔽率の異なるよ
うな範囲が生じないように、孔間隔と孔直径とを
設定すると有利である。
次に図示の実施例につき本発明を説明する。
各図面で同じ部材には同じ符号が付され、流動
方向は矢印で示されている。また例えば通路壁や
孔プレート取付け部材等の本発明にとつて重要で
ない部分は図示されていない。
孔プレート１は金属プレートから成り、その形
状及び厚さは図示されていない流体通路の横断面
形状に応じて形成される。例えば孔プレートは円
形又は方形又は環状でもよい。また孔配置形式は
方形又は三角形又は回転対称的でもよい。通常、
孔は抜き又は穿孔によつて形成される。
上記の孔プレートの公知構造に加えて、本発明
では流過孔を単段状のインパルス式デイフユーザ
として形成している。孔プレート１の流入側で丸
味付けられ孔直径ｄを有する流過孔２は、流出側
では孔直径D2まで拡大されている。またインパ
ルス式デイフユーザ作用を形成するための条件と
して、流出側孔区分長さＬの寸法が、流体が該孔
の終端の手前で再び孔に接触するか又は流体技術
において公知の拡散角度の限界値（10〜12゜）を
超えないように設定されている。
図面には環状の孔プレート１の１円弧状部分の
みが、流入側３から見たもの（第１図）と流出側
４から見たもの（第２図）とで示されており、該
孔プレートは外径R1と内径R2とを有する環状の
流体通路へ組込むものとして設計されている。こ
の場合、有利には回転対称的な孔配置が用いら
れ、何故なら円形又は環状の流体通路内に四角形
又は三角形の孔配置を用いると、その流体通路の
内壁範囲と外壁範囲とに異なる遮蔽率が生じるか
らである。しかし通路全横断面に亘つて一定の遮
蔽率を形成することによつてのみ流動の申し分の
ない均一化が保証され得るので、孔直径と孔間隔
とは流入側遮蔽率及び流出側遮蔽率が全半径方向
に亘つて一様となるように設計される。この条件
は、孔直径ｄ及びＤ又は孔間隔が半径の増大する
１次関数であることによつて満たされる。この場
合、流入側遮蔽率は流入側孔直径ｄに、また流出
側遮蔽率は流出側孔直径Ｄによつて規定される。
第３図には第１図のＡ−Ａ線に沿つた周方向断
面図が示されている。各流過孔２は孔プレート１
の流入側３に流動に適した取入口を有している。
流入側孔直径ｄと流出側孔直径Ｄと半径方向及び
接線方向での孔間隔とは孔プレート１の流入側及
び流出側遮蔽率の関数である。流入側及び流出側
遮蔽率の大きさ及びその比は、あまりにも多数の
流動パラメータに依存するのでここでは明示しな
いがその決定は専門家には容易である。原則的に
は流入側遮蔽率は流れてくる流体の非均一性の度
合いと所望の均一化効果に依存する。これに対し
て流出側遮蔽率は孔プレートにおける許容圧力損
失度及び逆流区域の許容長さに依存する。
流出側孔区分長さＬは、流体が孔出口縁の直前
で再び孔内面に接触するように設計されている。
第４図には本発明の別の実施例が示されてい
る。この場合、第３図におけるのと同じ孔配置、
同じ流入側孔直径ｄ及び流出側孔直径Ｄにおい
て、即ち同じ流入側及び流出側遮蔽率において、
該流過孔が次第に拡大する流過横断面を有し流体
技術上有利な形状のデイフユーザとして形成され
ている。この実施例の有する利点は、同じ均一化
効果及び逆流区域長さにおいてその圧力損失係数
がより有利になることである。しかし製造コスト
は第３図の例に比べていくらか高い。
次に本発明による孔プレートにおける作用と流
過プロセスとを述べる。大きな流入側遮蔽率に基
づいて孔プレート１の流入側３に塞止圧区域が形
成され、それに従つて流過孔２内で十分な速度分
布の均一化が行なわれる。流過孔２内に流入した
後、第５図に示されたように流入側孔縁の丸味形
成によつて流線は直径ｄにまとめられ、そして続
いて十分な流出側孔区分長さＬにおいて流出側孔
直径Ｄまで拡散する。この際に流入側孔直径ｄと
流出側孔直径Ｄとの間の段状の移行部分によつ
て、平行に接続されたインパルス式デイフユーザ
が形成されている。拡大された孔部分の最初の所
には渦区域６が形成され、該渦区域６は圧力損失
全体に影響する。
孔プレート１の下流で該流体が再び流体通路の
内側横断面積に適合するまである程度の区間を必
要とする。各孔の間のウエブ５の厚さ又はインパ
ルス式デイフユーザの設計に依存する長さを有す
るこの距離区間は逆流区域７と呼ばれる。ほとん
どの流体機械において、この逆流区域７を可及的
に短く保つことは極めて重要である。本発明では
前記のデイフユーザ作用に基づいて、孔プレート
１の流出側４の所の有利な流過状態、及び極めて
短い逆流区域と低い圧力損失係数が得られてい
る。
流過孔が第４図に示されたような、一定して拡
大する流過横断面を有し流動に有利なデイフユー
ザとして形成されている場合、渦区域６及びその
圧力損失全体への影響は消える。
例えば円筒状の孔と一定の遮蔽率61％を有する
公知構造の孔プレートが約１×105のレイノルズ
数において圧力損失係数５を有するとする。そし
て例えばこの同じ61％の流入側遮蔽率を有する孔
プレートに、流出側遮蔽率が21.6％になるように
その流出側孔直径を拡大設計すると、孔プレート
の手前までの同じ流動状態において圧力損失係数
は3.2まで減少されかつ逆流区域が著しく短くな
る。しかもこの流出側遮蔽率の範囲内では、孔プ
レートの流出側で個々の流れが１つになつてしま
う危険はない。
当然ながら本発明によれば一様な四角形又は三
角形の孔配置を有する孔プレート、及び２段又は
それ以上の段数のインパルス式デイフユーザとし
て形成された流過孔も可能である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の１実施例を示すものであつて、
第１図は回転対称的な孔配置を有する環状の孔プ
レートの１円弧状部分を流入側から見た平面図、
第２図は第１図の円弧状部分を流出側から見た平
面図、第３図は単段状のインパルス式デイフユー
ザを備えた流過孔であつて第１図のＡ−Ａ線に沿
つて示した断面図、第４図は流動に有利なデイフ
ユーザを有する流過孔を第３図と同じ断面で示し
た図、第５図は流線と共に示した第３図の部分拡
大図である。 １…孔プレート、２…流過孔、３…流入側、４
…流出側、５…ウエブ、６…渦区域、７…逆流区
域、ｄ…流入側孔直径、Ｄ…流出側孔直径、Ｌ…
流出側孔区分長さ、R1…外径、R2…内径。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 流体通路内の速度分布を均一化するための孔
    プレートであつて、一様に又は回転対称的に配置
    された複数の流過孔を有する形式のものにおい
    て、流過孔２が、平行に接続された単段又は多段
    状のインパルス式デイフユーザを形成するよう
    に、流動方向で見て段状に拡大形成されているこ
    とを特徴とする、速度分布を均一化するための孔
    プレート。 ２ 回転対称的な孔配置において、流体通路の全
    横断面に配置された孔プレートの流入側及び流出
    側で流過横断面の遮蔽部分と開放部分との面とし
    ての比が全体的に一定であるように、孔間隔及び
    孔直径が設定されている、特許請求の範囲第１項
    記載の孔プレート。 ３ 流体通路内の速度分布を均一化するための孔
    プレートであつて、一様に又は回転対称的に配置
    された複数の流過孔を有する形式のものにおい
    て、流過孔２が、次第に拡大する流過横断面を有
    する流体技術的に有利に成形されたデイフユーザ
    として形成されていることを特徴とする、速度分
    布を均一化するための孔プレート。
JP58110280A 1982-06-23 1983-06-21 速度分布を均一化するための孔プレ−ト Granted JPS599306A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3835/82A CH659864A5 (de) 1982-06-23 1982-06-23 Lochplatte zur vergleichmaessigung der geschwindigkeitsverteilung in einem stroemungskanal.
CH3835/82-8 1982-06-23

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Publication Number Publication Date
JPS599306A JPS599306A (ja) 1984-01-18
JPH0337650B2 true JPH0337650B2 (ja) 1991-06-06

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ID=4264492

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JP58110280A Granted JPS599306A (ja) 1982-06-23 1983-06-21 速度分布を均一化するための孔プレ−ト

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US (1) US4559275A (ja)
JP (1) JPS599306A (ja)
CH (1) CH659864A5 (ja)
DE (1) DE3320753A1 (ja)
GB (1) GB2123981A (ja)

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