JPS6115286B2 - - Google Patents
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- JPS6115286B2 JPS6115286B2 JP56033708A JP3370881A JPS6115286B2 JP S6115286 B2 JPS6115286 B2 JP S6115286B2 JP 56033708 A JP56033708 A JP 56033708A JP 3370881 A JP3370881 A JP 3370881A JP S6115286 B2 JPS6115286 B2 JP S6115286B2
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- Japan
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- downstream
- differential
- upstream
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/009—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by bleeding, by passing or recycling fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
- F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
- F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/682—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid extraction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/545—Ducts
- F04D29/547—Ducts having a special shape in order to influence fluid flow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は拡散装置に関するものである。
公知の１つの渦巻制御形デフユーザは、より大
きい流通面積の円筒形下流導管に接続した円筒形
上流導管を有し、これらの導管の隣接部分は急激
な流通面積増大部を限定している。上流導管の末
端の下流短距離に配置された環状フエンスが下流
導管の始室を限定している。上流導管の外部に備
えられた室は、フエンスの自由端と上流導管の下
流端とによつて限定された開口を有する。フエン
スの自由縁は両導管の径の中間の径を有する。上
流導管から出た流れは前記開口を経過して下流導
管の中に入る際に拡散し、この拡散に伴つて、前
記開口に隣接しフエンスのすぐ下流にある室の中
に渦流を生じる。拡散率は、デフユーザの効率
と、デフユーザの面積比と、下流導管の有効長さ
との相互関係として考察することができる。これ
らのフアクタについては後述する。前記の公知デ
フユーザにおいては、拡散率は、前記室中の静圧
をいわゆる“抽気”によつて低減させることによ
つて、すなわちこの静圧室を上流導管の下流端に
おけるよりも低い圧力源に接続することによつて
改良される。このような抽気はデフユーザからの
流体損失を成す。これは、このような流体損失が
エンジン出力を低下させるガスタービンエンジン
のデフユーザにおいて特に重大な欠点となる。
きい流通面積の円筒形下流導管に接続した円筒形
上流導管を有し、これらの導管の隣接部分は急激
な流通面積増大部を限定している。上流導管の末
端の下流短距離に配置された環状フエンスが下流
導管の始室を限定している。上流導管の外部に備
えられた室は、フエンスの自由端と上流導管の下
流端とによつて限定された開口を有する。フエン
スの自由縁は両導管の径の中間の径を有する。上
流導管から出た流れは前記開口を経過して下流導
管の中に入る際に拡散し、この拡散に伴つて、前
記開口に隣接しフエンスのすぐ下流にある室の中
に渦流を生じる。拡散率は、デフユーザの効率
と、デフユーザの面積比と、下流導管の有効長さ
との相互関係として考察することができる。これ
らのフアクタについては後述する。前記の公知デ
フユーザにおいては、拡散率は、前記室中の静圧
をいわゆる“抽気”によつて低減させることによ
つて、すなわちこの静圧室を上流導管の下流端に
おけるよりも低い圧力源に接続することによつて
改良される。このような抽気はデフユーザからの
流体損失を成す。これは、このような流体損失が
エンジン出力を低下させるガスタービンエンジン
のデフユーザにおいて特に重大な欠点となる。
前記の公知デフユーザの公表につづく研究は、
静圧室からの抽気量をさらに増大しまた比較的高
い面積比をもつて操作する方向をとつている。こ
れは特に、一定の抽気量までは拡散率の大きな改
善は見られないが、この一定抽気量を超えると、
もしそのデフユーザが比較的高い面積比を有すれ
ば劇的な改良が見られるという発見に基づいてい
る。しかし抽気量の増大はさらに前記の損失を増
大させる。従つて、上流導管を通常デフユーザの
形に成しその上流部に静圧室を接続する方法が提
案された（米国特許第4098073号）。この上流部に
おける比較的低い圧は抽気流を生じ、この抽気流
が上流導管の中に戻されるので、デフユーザから
の流体損失は存在しない。しかし、このようにし
てこの上流部で得られる圧は、上流導管を許容で
きない程度に長くしない限り、満足な抽気量を生
じる程に十分低くない場合の多いことが発見され
た。
静圧室からの抽気量をさらに増大しまた比較的高
い面積比をもつて操作する方向をとつている。こ
れは特に、一定の抽気量までは拡散率の大きな改
善は見られないが、この一定抽気量を超えると、
もしそのデフユーザが比較的高い面積比を有すれ
ば劇的な改良が見られるという発見に基づいてい
る。しかし抽気量の増大はさらに前記の損失を増
大させる。従つて、上流導管を通常デフユーザの
形に成しその上流部に静圧室を接続する方法が提
案された（米国特許第4098073号）。この上流部に
おける比較的低い圧は抽気流を生じ、この抽気流
が上流導管の中に戻されるので、デフユーザから
の流体損失は存在しない。しかし、このようにし
てこの上流部で得られる圧は、上流導管を許容で
きない程度に長くしない限り、満足な抽気量を生
じる程に十分低くない場合の多いことが発見され
た。
本発明は、デフユーザ構造全体としてその最大
効率に高めながら、抽気量を減少させ、また場合
によつては全廃する効果の研究に基づいているの
で、前記の研究方向と逆方向である。このような
研究の結果として、デフユーザの面積比が一定の
比較的低い水準まで低下させられたとき、デフユ
ーザの効率が上昇し、この様にして得られる高い
効率に対して抽気量の減少が比較的わずかの影響
しか与えないことが発見された。このようにし
て、抽気量が全廃された場合でさえも拡散率の相
当の改良が得られる。
効率に高めながら、抽気量を減少させ、また場合
によつては全廃する効果の研究に基づいているの
で、前記の研究方向と逆方向である。このような
研究の結果として、デフユーザの面積比が一定の
比較的低い水準まで低下させられたとき、デフユ
ーザの効率が上昇し、この様にして得られる高い
効率に対して抽気量の減少が比較的わずかの影響
しか与えないことが発見された。このようにし
て、抽気量が全廃された場合でさえも拡散率の相
当の改良が得られる。
本発明によれば、上流導管と、この上流導管に
連設される下流導管とを備えてなるデフユーザに
おいて、上記下流導管の上流端部分すなわち上流
導管との連結部分には、流路面積の急激な拡大部
が備えられ、この下流導管の拡大部と上流導管の
下流端との開口面積比は、最大値1.4と１より大
きい最小値との間にあるように設定され、かつ上
記下流導管には、内方に向つて突出する環状のフ
エンスが設けられ、このフエンスは、下流導管の
上流端部分に環状の室とこの室に備えられる所定
の開口とを形成するように前記上流導管の下流端
から所定距離隔てて設置され、このフエンスの自
由先端部にて囲まれる流路面積は、上流導管の下
流端の開口面積と下流導管の拡大部の流路面積と
の中間の面積に設定されていることを特徴とする
デフユーザが提供され、また、流れ方向に直列に
接続された少なくとも２つのデフユーザの要素を
有し、各デフユーザ要素は、上流導管と下流導管
とを備え、各デフユーザ要素の下流導管は、下流
側に接続された他のデフユーザ要素の上流導管を
構成し、上記下流導管の上流端部分すなわち上流
導管との連結部分には、流路面積の急激な拡大部
が備えられ、この下流導管の拡大部と上流導管の
下流端との開口面積比は、最大値1.4と１より大
きい最小値との間にあるように設定され、かつ上
記下流導管には、内方に向つて突出する環状のフ
エンスが設けられ、このフエンスは、下流導管の
上流端部分に環状の室とこの室に備えられる所定
の開口とを形成するように前記上流導管の下流端
から所定距離隔てて配置され、このフエンスの自
由先端部にて囲まれる流路面積は、上流導管の下
流端の開口面積と下流導管の拡大部の流路面積と
の中間の面積に設定されていることを特徴とする
デフユーザが提供される。
連設される下流導管とを備えてなるデフユーザに
おいて、上記下流導管の上流端部分すなわち上流
導管との連結部分には、流路面積の急激な拡大部
が備えられ、この下流導管の拡大部と上流導管の
下流端との開口面積比は、最大値1.4と１より大
きい最小値との間にあるように設定され、かつ上
記下流導管には、内方に向つて突出する環状のフ
エンスが設けられ、このフエンスは、下流導管の
上流端部分に環状の室とこの室に備えられる所定
の開口とを形成するように前記上流導管の下流端
から所定距離隔てて設置され、このフエンスの自
由先端部にて囲まれる流路面積は、上流導管の下
流端の開口面積と下流導管の拡大部の流路面積と
の中間の面積に設定されていることを特徴とする
デフユーザが提供され、また、流れ方向に直列に
接続された少なくとも２つのデフユーザの要素を
有し、各デフユーザ要素は、上流導管と下流導管
とを備え、各デフユーザ要素の下流導管は、下流
側に接続された他のデフユーザ要素の上流導管を
構成し、上記下流導管の上流端部分すなわち上流
導管との連結部分には、流路面積の急激な拡大部
が備えられ、この下流導管の拡大部と上流導管の
下流端との開口面積比は、最大値1.4と１より大
きい最小値との間にあるように設定され、かつ上
記下流導管には、内方に向つて突出する環状のフ
エンスが設けられ、このフエンスは、下流導管の
上流端部分に環状の室とこの室に備えられる所定
の開口とを形成するように前記上流導管の下流端
から所定距離隔てて配置され、このフエンスの自
由先端部にて囲まれる流路面積は、上流導管の下
流端の開口面積と下流導管の拡大部の流路面積と
の中間の面積に設定されていることを特徴とする
デフユーザが提供される。
1.4の前記面積比が、比較的わずかの抽気量を
もつて、または抽気なしで、高い効率の得られる
少なくとも近似的な上限値であることが発見され
た。1.35〜1.15、特に1.25〜1.15、特に1.2の面積
比が有効であることが発見された。
もつて、または抽気なしで、高い効率の得られる
少なくとも近似的な上限値であることが発見され
た。1.35〜1.15、特に1.25〜1.15、特に1.2の面積
比が有効であることが発見された。
少なくとも２つの前記要素を含む装置はその要
素１つの場合よりも大きな静圧上昇を生じるのに
有効である。前記の最小面積比の選定は、各要素
における低い面積比によつて与えられる効率向上
と、所要の静圧を作るのに必要とされる要素数の
価格とをつり合わせて決定する。
素１つの場合よりも大きな静圧上昇を生じるのに
有効である。前記の最小面積比の選定は、各要素
における低い面積比によつて与えられる効率向上
と、所要の静圧を作るのに必要とされる要素数の
価格とをつり合わせて決定する。
以下本発明を図面に示す実施例について詳細に
説明する。
説明する。
まず、本発明の前提としての実験結果を述べる
と、第１図においてデフユーザ１０は円筒形導入
管１１と円筒形排出管１２とを有する。排出管１
２は、導入管１１の径Ｄ１より大きい径Ｄ２を有
し、径比（Ｄ２／Ｄ１）がこのデフユーザの面積
比ARを決定する。導入管１１は下流端１１Ａを
有する。排出管１２の上流端１２Ａは、前記の下
流端１１Ａの下流側近距離Ｘに配置された環状フ
エンス１３の底部に配置される。フエンス１３の
上縁１３Ａは径Ｄ１とＤ２の中間の径を有する。
下流端１１Ａと縁１３Ａは、導入管１１の外側に
位置する環状室１４への開口１５を限定してい
る。操作中、この開口１５を通る空気流が環状室
１４の内部に渦流１６を生じて、空気流を拡散さ
せる。フエンス１３の下流において別の拡散が生
じ、この拡散は第２渦流１７と組合わされてい
る。拡散は、フエンス１３の一定距離下流におい
て、実際上、排出管１２の有効端１２Ｂにおいて
終わる。拡散は実際上距離Ｌ＋Ｘにわたつて生じ
るのであるが、拡散距離を排出管１２の上流端１
２Ａと下流端１２Ｂの軸方向距離Ｌとして見なす
のが望ましいことが発見された。しかし、距離Ｘ
は距離Ｌに対して無視できるほどに小さい。
と、第１図においてデフユーザ１０は円筒形導入
管１１と円筒形排出管１２とを有する。排出管１
２は、導入管１１の径Ｄ１より大きい径Ｄ２を有
し、径比（Ｄ２／Ｄ１）がこのデフユーザの面積
比ARを決定する。導入管１１は下流端１１Ａを
有する。排出管１２の上流端１２Ａは、前記の下
流端１１Ａの下流側近距離Ｘに配置された環状フ
エンス１３の底部に配置される。フエンス１３の
上縁１３Ａは径Ｄ１とＤ２の中間の径を有する。
下流端１１Ａと縁１３Ａは、導入管１１の外側に
位置する環状室１４への開口１５を限定してい
る。操作中、この開口１５を通る空気流が環状室
１４の内部に渦流１６を生じて、空気流を拡散さ
せる。フエンス１３の下流において別の拡散が生
じ、この拡散は第２渦流１７と組合わされてい
る。拡散は、フエンス１３の一定距離下流におい
て、実際上、排出管１２の有効端１２Ｂにおいて
終わる。拡散は実際上距離Ｌ＋Ｘにわたつて生じ
るのであるが、拡散距離を排出管１２の上流端１
２Ａと下流端１２Ｂの軸方向距離Ｌとして見なす
のが望ましいことが発見された。しかし、距離Ｘ
は距離Ｌに対して無視できるほどに小さい。
このデフユーザ１０は本質的な末端１１Ａと１
２Ａとの間の空気流面積の急激な拡大によつて決
定され、フエンス１３および環状室１４とその開
口１５はすべて渦流１６，１７を閉じるようにつ
り合わされる。以下においてこのようなデフユー
ザを“渦流制御デフユーザ”と呼ぶ。
２Ａとの間の空気流面積の急激な拡大によつて決
定され、フエンス１３および環状室１４とその開
口１５はすべて渦流１６，１７を閉じるようにつ
り合わされる。以下においてこのようなデフユー
ザを“渦流制御デフユーザ”と呼ぶ。
いわゆる“抽気”により、たとえば導管１８を
用いて環状室１４内部の静圧を低下させることに
より、渦流制御デフユーザの効率を増大する方法
が知られている。第２図において、デフユーザ効
率を抽気率に対してプロツトした。抽気率はデフ
ユーザ１０を通る全空気量の％である。デフユー
ザ効率ηは、理想デフユーザに対する実際のデフ
ユーザの静圧回復係数Cpで定まり、Cp／１−
AR-2で表される。曲線Ａは面積比2.0におけるデ
フユーザ特性を示すものであつて、点Ａ１とＡ２
の間において抽気の減少に伴つてデフユーザ効率
が急激に降下するので、このデフユーザは２％以
下の抽気では有効と見なされていないことを示し
ている。
用いて環状室１４内部の静圧を低下させることに
より、渦流制御デフユーザの効率を増大する方法
が知られている。第２図において、デフユーザ効
率を抽気率に対してプロツトした。抽気率はデフ
ユーザ１０を通る全空気量の％である。デフユー
ザ効率ηは、理想デフユーザに対する実際のデフ
ユーザの静圧回復係数Cpで定まり、Cp／１−
AR-2で表される。曲線Ａは面積比2.0におけるデ
フユーザ特性を示すものであつて、点Ａ１とＡ２
の間において抽気の減少に伴つてデフユーザ効率
が急激に降下するので、このデフユーザは２％以
下の抽気では有効と見なされていないことを示し
ている。
面積比を低下させる効果を調査した実験は次の
２つの特徴を明らかにした。まず第１に、面積比
が低いほど、抽気率の減少に伴う効率低下が目立
たなくなること、すなわちデフユーザ効率は抽気
率とは関係なくほぼ均一に留まることである。第
２図の曲線Ｂは面積比1.3におけるデフユーザ特
性を示すものであつて、抽気率の減少に伴うデフ
ユーザ効率の損失は０抽気においてさえも僅少で
あつて、この０抽気においてさえデフユーザ効率
は面積比2.0（曲線Ａ）の場合の抽気率２％以上
の場合と同等（70％以上）であることを示してい
る。第２に、もし面積比が低下されると、デフユ
ーザ効率がすべての抽気率において上昇すること
である。2.2％抽気率において、面積比が2.0から
1.3に下がつた結果、デフユーザ効率が0.76から
0.9以上に上昇したことを曲線ＡとＢは示してい
る。１％抽気率においては、曲線Ａの効率は0.4
％に落ちたが、曲線Ｂの効率はなお0.9以上であ
る。さらに注意すべきは０抽気率において、AR
＝2.0の効率は約0.25であるのに対して、AR＝1.3
の場合の効率はなお0.76の有効効率にあることで
ある。このような効率の向上は大体1.4の面積比
以下において顕著となり、面積比の制限における
０抽気条件のもたらす利点を明瞭に示している。
２つの特徴を明らかにした。まず第１に、面積比
が低いほど、抽気率の減少に伴う効率低下が目立
たなくなること、すなわちデフユーザ効率は抽気
率とは関係なくほぼ均一に留まることである。第
２図の曲線Ｂは面積比1.3におけるデフユーザ特
性を示すものであつて、抽気率の減少に伴うデフ
ユーザ効率の損失は０抽気においてさえも僅少で
あつて、この０抽気においてさえデフユーザ効率
は面積比2.0（曲線Ａ）の場合の抽気率２％以上
の場合と同等（70％以上）であることを示してい
る。第２に、もし面積比が低下されると、デフユ
ーザ効率がすべての抽気率において上昇すること
である。2.2％抽気率において、面積比が2.0から
1.3に下がつた結果、デフユーザ効率が0.76から
0.9以上に上昇したことを曲線ＡとＢは示してい
る。１％抽気率においては、曲線Ａの効率は0.4
％に落ちたが、曲線Ｂの効率はなお0.9以上であ
る。さらに注意すべきは０抽気率において、AR
＝2.0の効率は約0.25であるのに対して、AR＝1.3
の場合の効率はなお0.76の有効効率にあることで
ある。このような効率の向上は大体1.4の面積比
以下において顕著となり、面積比の制限における
０抽気条件のもたらす利点を明瞭に示している。
そして、本発明の一実施例は第３図で表され、
このような構成によれば、０抽気率とAR＜1.4の
渦流制御型デフユーザにおいても、通常の円錐形
デフユーザと同等またはこれ以上の角度で拡大し
た排出管２２を使用することによつて、より大き
な面積比をうることができる。このような組合わ
せを“ハイブリツド デフユーザ”と呼び、これ
を第３図において２０で示す。このハイブリツド
デフユーザの渦流部２１の面積比は、導入管１
１の下流端１１Ａと排出管２２の上流端２２Ａと
の間の径Ｄ１，Ｄ２の比率によつて与えられ、こ
の場合にも渦巻制御デフユーザ部の面積比ARは
1.4以下であるが、これに対して排出管２２の下
流端２２Ｂは排管の拡大角度αに対応するＤ３＞
Ｄ２を有する。このハイブリツドデフユーザの全
体面積比は径Ｄ３とＤ１の比率に対応している。
このハイブリツドデフユーザは、すぐれた効率を
有することが以下のように実験的に確かめられて
おり、特に、面積比AR≧2.0なる領域において同
一面積比の通常円錐形デフユーザの場合よりも長
さL′を大幅に低減させることができる。すなわ
ち、第４図において、静圧上昇係数Cpを無次元
長L′／D1に対してプロツトした。曲線Ｃは
“Cp*デフユーザ”として知られる通常の円錐形
デフユーザの特性を示すものであつて、このデフ
ユーザの面積比は特定長に対して最大Cp値を与
えるように適正化されている。曲線Ｄは、AR＝
1.2の渦流部と全体AR＝2.0のハイブリツド デ
フユーザの特性を示すものであつて、同一のCp
値に対して、このハイブリツド デフユーザは通
常デフユーザの長さの約半分を有することを示し
ている。曲線Ｅは、渦流部が同じくAR＝1.2を有
するが全体AR＝2.5のハイブリツド デフユーザ
の特性を示す。この場合にもハイブリツド デフ
ユーザの所要長は通常のデフユーザの約半分であ
る。3.5までの全面積比をもつて、相当の効率係
数が得られた。またこの関連において使用できる
最低全面積比は大体約1.4たとえば1.5である。
このような構成によれば、０抽気率とAR＜1.4の
渦流制御型デフユーザにおいても、通常の円錐形
デフユーザと同等またはこれ以上の角度で拡大し
た排出管２２を使用することによつて、より大き
な面積比をうることができる。このような組合わ
せを“ハイブリツド デフユーザ”と呼び、これ
を第３図において２０で示す。このハイブリツド
デフユーザの渦流部２１の面積比は、導入管１
１の下流端１１Ａと排出管２２の上流端２２Ａと
の間の径Ｄ１，Ｄ２の比率によつて与えられ、こ
の場合にも渦巻制御デフユーザ部の面積比ARは
1.4以下であるが、これに対して排出管２２の下
流端２２Ｂは排管の拡大角度αに対応するＤ３＞
Ｄ２を有する。このハイブリツドデフユーザの全
体面積比は径Ｄ３とＤ１の比率に対応している。
このハイブリツドデフユーザは、すぐれた効率を
有することが以下のように実験的に確かめられて
おり、特に、面積比AR≧2.0なる領域において同
一面積比の通常円錐形デフユーザの場合よりも長
さL′を大幅に低減させることができる。すなわ
ち、第４図において、静圧上昇係数Cpを無次元
長L′／D1に対してプロツトした。曲線Ｃは
“Cp*デフユーザ”として知られる通常の円錐形
デフユーザの特性を示すものであつて、このデフ
ユーザの面積比は特定長に対して最大Cp値を与
えるように適正化されている。曲線Ｄは、AR＝
1.2の渦流部と全体AR＝2.0のハイブリツド デ
フユーザの特性を示すものであつて、同一のCp
値に対して、このハイブリツド デフユーザは通
常デフユーザの長さの約半分を有することを示し
ている。曲線Ｅは、渦流部が同じくAR＝1.2を有
するが全体AR＝2.5のハイブリツド デフユーザ
の特性を示す。この場合にもハイブリツド デフ
ユーザの所要長は通常のデフユーザの約半分であ
る。3.5までの全面積比をもつて、相当の効率係
数が得られた。またこの関連において使用できる
最低全面積比は大体約1.4たとえば1.5である。
また渦流室から抽気したハイブリツド デフユ
ーザについてさらに実験を行つた。この種のハイ
ブリツド デフユーザの効率を第５図に示す。本
図において、CpをL′／Ｄ１に対してプロツト
し、また本図において、曲線ＦはＡR＝2.5の通常
のＣ＊ ｐデフユーザに関するものであり、また曲線
Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、それぞれ全てAR＝2.5であ
り、それぞれ０％，１％，２％，３％抽気された
ハイブリツド、デフユーザのものである。曲線Ｊ
は、３％抽気においては、ハイブリツド デフユ
ーザの静圧上昇係数Cpは、L′／Ｄ１＝１に至る
まで、0.8の高さに留まることを示している。す
なわちCpが0.8に留まつたまま、内径Ｄ１に等し
い長さL′でデフユーザの空気流面積を2.5倍に増
大できることを示している。
ーザについてさらに実験を行つた。この種のハイ
ブリツド デフユーザの効率を第５図に示す。本
図において、CpをL′／Ｄ１に対してプロツト
し、また本図において、曲線ＦはＡR＝2.5の通常
のＣ＊ ｐデフユーザに関するものであり、また曲線
Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、それぞれ全てAR＝2.5であ
り、それぞれ０％，１％，２％，３％抽気された
ハイブリツド、デフユーザのものである。曲線Ｊ
は、３％抽気においては、ハイブリツド デフユ
ーザの静圧上昇係数Cpは、L′／Ｄ１＝１に至る
まで、0.8の高さに留まることを示している。す
なわちCpが0.8に留まつたまま、内径Ｄ１に等し
い長さL′でデフユーザの空気流面積を2.5倍に増
大できることを示している。
第６図に示す拡散装置において抽気型ハイブレ
ツド デフユーザのすぐれた特性を実現すること
ができる。この装置は、順次に増大する径の直列
ハイブリツド デフユーザ要素２０Ａの配列３０
につづいて、直列にハイブリツド デフユーザ２
０Ｂを備える。各要素２０Ａは第３図のデフユー
ザ２０と同形のデフユーザであつて、それぞれた
とえば1.8の全体ARを有する。各要素２０Ａの排
出管は次の要素の導入管であつて、下流要素は先
行要素より大きい空気流面積を有する。ハイブリ
ツド デフユーザ２０Ｂは第３図に述べたものと
同形であつて、AR＝1.2の渦流制御部と全体AR
＝2.5を有する。きわめて効率的な要素２０Ａの
配列が直ちにデフユーザ２０Ｂの入口において、
第１要素２０Ａの導入管２１の中の圧力より十分
に高い静圧を生じるので、このデフユーザ２０Ｂ
の渦流室から第１要素２０Ａの導入管１１まで、
導管３１によつて抽気流を生じることができる。
このようにして、流水媒質の損失を伴うことなく
抽気型ハイブリツド デフユーザの利点を利用す
ることができる。
ツド デフユーザのすぐれた特性を実現すること
ができる。この装置は、順次に増大する径の直列
ハイブリツド デフユーザ要素２０Ａの配列３０
につづいて、直列にハイブリツド デフユーザ２
０Ｂを備える。各要素２０Ａは第３図のデフユー
ザ２０と同形のデフユーザであつて、それぞれた
とえば1.8の全体ARを有する。各要素２０Ａの排
出管は次の要素の導入管であつて、下流要素は先
行要素より大きい空気流面積を有する。ハイブリ
ツド デフユーザ２０Ｂは第３図に述べたものと
同形であつて、AR＝1.2の渦流制御部と全体AR
＝2.5を有する。きわめて効率的な要素２０Ａの
配列が直ちにデフユーザ２０Ｂの入口において、
第１要素２０Ａの導入管２１の中の圧力より十分
に高い静圧を生じるので、このデフユーザ２０Ｂ
の渦流室から第１要素２０Ａの導入管１１まで、
導管３１によつて抽気流を生じることができる。
このようにして、流水媒質の損失を伴うことなく
抽気型ハイブリツド デフユーザの利点を利用す
ることができる。
第７図は、第６図のものと類似し、しかし面積
比1.2の渦流制御デフユーザ要素１０Ａから成る
配列３１と、これにつづくAR＝2.0の渦流制御デ
フユーザ１０Ｂとから成る拡散装置を示す。第２
図の曲線Ａから見られるように、後者のARの渦
流制御デフユーザは高効率をうるために相当の抽
気を必要とする。故に第６図の場合と同様に、こ
の抽気は要素配列３１の生じる高い静圧によつて
可能となり、デフユーザ１０Ｂの渦流室を第１要
素列１０Ａの導入管との間の圧力降下によつて抽
気流が発生される。
比1.2の渦流制御デフユーザ要素１０Ａから成る
配列３１と、これにつづくAR＝2.0の渦流制御デ
フユーザ１０Ｂとから成る拡散装置を示す。第２
図の曲線Ａから見られるように、後者のARの渦
流制御デフユーザは高効率をうるために相当の抽
気を必要とする。故に第６図の場合と同様に、こ
の抽気は要素配列３１の生じる高い静圧によつて
可能となり、デフユーザ１０Ｂの渦流室を第１要
素列１０Ａの導入管との間の圧力降下によつて抽
気流が発生される。
第１図、第３図、第６図、第７図に示す装置は
空気拡散に関するものである。またこれらの図は
必ずしも一定比例でなく、また空気流線は略示さ
れている。
空気拡散に関するものである。またこれらの図は
必ずしも一定比例でなく、また空気流線は略示さ
れている。
要素２０Ａまたは１０Ａの面積比を流れ方向に
おいて段階的に増大させることができる。また比
較的多数のこの種要素を使用することができ、そ
れぞれの要素の面積比が小さいほど一般に利得が
大となる。実際上は、要素の数は、原価と、全体
的擾乱の発生が避け難いことによるある程度の利
得低下とによつて制限される。
おいて段階的に増大させることができる。また比
較的多数のこの種要素を使用することができ、そ
れぞれの要素の面積比が小さいほど一般に利得が
大となる。実際上は、要素の数は、原価と、全体
的擾乱の発生が避け難いことによるある程度の利
得低下とによつて制限される。
ハイブリツド デフユーザの下流導管２２の拡
大角度α（第３図）が通常の円錐形デフユーザの
ものより大であることについては、通常デフユー
ザの場合、この拡大角度はデフユーザ壁面におけ
る境界層分離の発生によつて制限されるのに対し
て、前記のハイブリツド デフユーザの場合、こ
の角度は、通常デフユーザでは境界層分離が発生
する値より大とすることができる。この点につい
ては前記の米国特許第4098073号において詳細に
説明されている。また、境界層分離の際の流れメ
カニズムは多様であつて壁面に沿つてのある程度
の逆流が生じる。しかし実際上、効率の面から通
常のデフユーザとハイブリツド デフユーザとを
比較することが可能である。通常のデフユーザに
おいては、L′／Ｄ１の一定臨界値を超えたときに
境界層分離が開始して効率が低下するが、ハイブ
リツド デフユーザの場合、対応の効率低下はこ
れより低いL′／Ｄ１値において生じる。
大角度α（第３図）が通常の円錐形デフユーザの
ものより大であることについては、通常デフユー
ザの場合、この拡大角度はデフユーザ壁面におけ
る境界層分離の発生によつて制限されるのに対し
て、前記のハイブリツド デフユーザの場合、こ
の角度は、通常デフユーザでは境界層分離が発生
する値より大とすることができる。この点につい
ては前記の米国特許第4098073号において詳細に
説明されている。また、境界層分離の際の流れメ
カニズムは多様であつて壁面に沿つてのある程度
の逆流が生じる。しかし実際上、効率の面から通
常のデフユーザとハイブリツド デフユーザとを
比較することが可能である。通常のデフユーザに
おいては、L′／Ｄ１の一定臨界値を超えたときに
境界層分離が開始して効率が低下するが、ハイブ
リツド デフユーザの場合、対応の効率低下はこ
れより低いL′／Ｄ１値において生じる。
第１図は無抽気渦流制御型デフユーザの断面
図、第２図は第１図のデフユーザに関するグラ
フ、第３図は無抽気ハイブリツドデフユーザの断
面図、第４図および第５図は第３図のデフユーザ
に関するグラフ、第６図は無抽気渦流制御デフユ
ーザ列と抽気ハイブリツドデフユーザとの組合せ
を成す拡散装置の断面図、また第７図は無抽気渦
流デフユーザと抽気渦流デフユーザの組合せを成
す拡散装置の断面図である。 １０……デフユーザ、１１……上流導管、１２
……下流導管、１３……フエンス、１４……静圧
室、１５……開口部、１６，１７……渦流、１
８，３１……抽気管。
図、第２図は第１図のデフユーザに関するグラ
フ、第３図は無抽気ハイブリツドデフユーザの断
面図、第４図および第５図は第３図のデフユーザ
に関するグラフ、第６図は無抽気渦流制御デフユ
ーザ列と抽気ハイブリツドデフユーザとの組合せ
を成す拡散装置の断面図、また第７図は無抽気渦
流デフユーザと抽気渦流デフユーザの組合せを成
す拡散装置の断面図である。 １０……デフユーザ、１１……上流導管、１２
……下流導管、１３……フエンス、１４……静圧
室、１５……開口部、１６，１７……渦流、１
８，３１……抽気管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上流導管と、この上流導管に連設される下流
導管とを備えてなるデフユーザにおいて、上記下
流導管の上流端部分すなわち上流導管との連結部
分には、流路面積の急激な拡大部が備えられ、こ
の下流導管の拡大部と上流導管の下流端との開口
面積比は、最大値1.4と１より大きい最小値との
間にあるように設定され、かつ上記下流導管に
は、内方に向つて突出する環状のフエンスが設け
られ、このフエンスは、下流導管の上流端部分に
環状の室とこの室に備えられる所定の開口とを形
成するように前記上流導管の下流端から所定距離
隔てて設置され、このフエンスの自由先端部にて
囲まれる流路面積は、上流導管の下流端の開口面
積と下流導管の拡大部の流路面積との中間の面積
に設定されていることを特徴とするデフユーザ。 ２ 上記開口面積比が1.35と1.15の範囲内にある
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のデフユーザ。 ３ 上記開口面積比が1.25と1.15の範囲内にある
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のデフユーザ。 ４ 上記下流導管の上流端部分の環状の室から抽
気流がとられないようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のデフユーザ。 ５ 上記下流導管の壁部が平行であるようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
デフユーザ。 ６ 上記下流導管は、通常の円錐形デフユーザに
おいて境界層分離が発生するデフユーザ壁面の角
度より大きい角度で拡大しているようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のデフ
ユーザ。 ７ 上記拡大して形成された下流導管の下流端
と、上流導管の下流端との間のデフユーザの全体
面積比が1.5と3.5の範囲内にあるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のデフ
ユーザ。 ８ 流れ方向に直列に接続された少なくとも２つ
のデフユーザの要素を有し、各デフユーザ要素
は、上流導管と下流導管とを備え、各デフユーザ
要素の下流導管は、下流側に接続された他のデフ
ユーザ要素の上流導管を構成し、上記下流導管の
上流端部分すなわち上流導管との連結部分には、
流路面積の急激な拡大部が備えられ、この下流導
管の拡大部と上流導管の下流端との開口面積比
は、最大値1.4と１より大きい最小値との間にあ
るように設定され、かつ上記下流導管には、内方
に向つて突出する環状のフエンスが設けられ、こ
のフエンスは、下流導管の上流端部分に環状の室
とこの室に備えられる所定の開口とを形成するよ
うに前記上流導管の下流端から所定距離隔てて設
置され、このフエンスの自由先端部にて囲まれる
流路面積は、上流導管の下流端の開口面積と下流
導管の拡大部の流路面積との中間の面積に設定さ
れていることを特徴とするデフユーザ。 ９ 上記開口面積比が1.35と1.15の範囲内にある
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第８
項に記載のデフユーザ。 １０ 上記各デフユーザ要素の上流導管の壁部が
拡大しているようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第８項に記載のデフユーザ。 １１ 上記各デフユーザ要素の下流導管は、通常
円錐形デフユーザ要素において境界層分離が発生
するデフユーザ壁面の角度より大きい角度で拡し
ているようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第８項に記載のデフユーザ。 １２ 上記各デフユーザ要素のうち流れ方向の下
流側端部に配置されるデフユーザ要素の下流導管
の下流端と上流導管の下流端とのデフユーザ要素
の全体面積比が1.4以上であるようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第８項に記載のデフユ
ーザ。 １３ 上記流れ方向の下流側端部に配置されるデ
フユーザ要素の下流導管の上端部分に形成される
環状室は上記デフユーザ要素の上流導管の下流端
におけるよりも低い静圧源に接続されるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記
載のデフユーザ。 １４ 上記低静圧源は上記流れ方向の最下流に配
置されるデフユーザ要素またはこのデフユーザ要
素より上流に配置されるデフユーザ要素の上流導
管であるようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１３項に記載のデフユーザ。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8008070 | 1980-03-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56138506A JPS56138506A (en) | 1981-10-29 |
| JPS6115286B2 true JPS6115286B2 (ja) | 1986-04-23 |
Family
ID=10511976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3370881A Granted JPS56138506A (en) | 1980-03-10 | 1981-03-09 | Diffuser |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4497445A (ja) |
| EP (1) | EP0035838B1 (ja) |
| JP (1) | JPS56138506A (ja) |
| DE (1) | DE3168712D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015040715A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 愛知時計電機株式会社 | 圧損低減構造及び流量計及びサイレンサ及び整流器 |
Families Citing this family (24)
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|---|---|---|---|---|
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| CH672004A5 (ja) * | 1986-09-26 | 1989-10-13 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| EP0395766A4 (en) * | 1988-10-31 | 1991-04-17 | Proizvodstvennoe Obiedinenie 'nevsky Zavod' Imeni V.I.Lenina | Method and diffuser device for widening a flow |
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| US5813828A (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-29 | Norris; Thomas R. | Method and apparatus for enhancing gas turbo machinery flow |
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| DE102004023279A1 (de) * | 2004-05-11 | 2005-12-01 | Volkswagen Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit variabler Turbinengeometrie |
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| WO2013002667A1 (en) | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Pratt & Whitney Canada Corp | Diffuser pipe and assembly for gas turbine engine |
| US9109466B2 (en) * | 2011-07-22 | 2015-08-18 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Diffuser with backward facing step having varying step height |
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| DE102011118735A1 (de) * | 2011-11-17 | 2013-05-23 | Alstom Technology Ltd. | Diffusor, insbesondere für eine axiale strömungsmaschine |
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| US9874223B2 (en) | 2013-06-17 | 2018-01-23 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Diffuser pipe for a gas turbine engine and method for manufacturing same |
| US9617914B2 (en) * | 2013-06-28 | 2017-04-11 | General Electric Company | Systems and methods for monitoring gas turbine systems having exhaust gas recirculation |
| FR3029568B1 (fr) * | 2014-12-05 | 2016-11-18 | Turbomeca | Plenum d'alimentation en air |
| US10829228B2 (en) | 2017-01-17 | 2020-11-10 | Itt Manufacturing Enterprises, Llc | Fluid straightening connection unit |
| US11268444B2 (en) * | 2017-05-18 | 2022-03-08 | Raytheon Technologies Corporation | Turbine cooling arrangement |
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|---|---|---|---|---|
| GB1084330A (ja) * | 1900-01-01 | |||
| GB568170A (ja) * | 1900-01-01 | |||
| US2841182A (en) * | 1955-12-29 | 1958-07-01 | Westinghouse Electric Corp | Boundary layer fluid control apparatus |
| FR1210899A (fr) * | 1958-09-08 | 1960-03-11 | Procédé permettant de créer par l'écoulement d'un jet fluide plat une ou plusieurs zones de dépression | |
| US3144202A (en) * | 1960-11-19 | 1964-08-11 | Helmbold Theodor | Stabilizing devices for generating and guiding potential whirls |
| DE1187432B (de) * | 1960-11-19 | 1965-02-18 | Theodor Helmbold Dr Ing | Diffusor mit Fuehrungsmulden fuer die Hauptstroemung beruehrende Potentialwirbel |
| US3216455A (en) * | 1961-12-05 | 1965-11-09 | Gen Electric | High performance fluidynamic component |
| US3452769A (en) * | 1966-05-18 | 1969-07-01 | United Aircraft Corp | Aerodynamic gas valve tab control |
| US3452782A (en) * | 1966-07-08 | 1969-07-01 | Gen Electric | Fluid discharge casing |
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| DE2721065A1 (de) * | 1977-05-11 | 1978-11-16 | Motoren Turbinen Union | Brennkammer fuer gasturbinentriebwerke mit besonderer ausbildung des brennkammereinlaufs |
-
1981
- 1981-02-23 DE DE8181300734T patent/DE3168712D1/de not_active Expired
- 1981-02-23 EP EP81300734A patent/EP0035838B1/en not_active Expired
- 1981-03-09 JP JP3370881A patent/JPS56138506A/ja active Granted
-
1983
- 1983-10-07 US US06/540,102 patent/US4497445A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| EP0035838A1 (en) | 1981-09-16 |
| US4497445A (en) | 1985-02-05 |
| JPS56138506A (en) | 1981-10-29 |
| EP0035838B1 (en) | 1985-02-06 |
| DE3168712D1 (de) | 1985-03-21 |
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