JP4719368B2 - 共鳴によって生じる振動を抑制するための装置を含むターボ機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気流又はガス流の径路上に複数の羽根段階を含むターボ機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のターボ機では、１個又はそれ以上の空洞が空気流の外側に設けられ、この空洞はターボ機の軸に沿った空気流を限定する対称性の壁内に形成された複数の開口部を通じて空気流と連通している。排気弁を含むパイプは一般に空洞に接続され、ターボ機の安定した作動を向上させるため、又は補助的需要を満たすために、ターボ機が部分的負荷のもとで作動しているときに空気流の一部を抽出し外部に排出する。したがって空洞の体積は、定期的な抽出が実行できるのに充分なものでなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、空洞を通る空気又はガスは境界層剪断を起こすために、ある速度範囲で空洞内で共鳴を引き起こす可能性がある。
【０００４】
このような共鳴は、空洞の構造がほぼ対称性であると増強される。空洞は、ターボ機の軸に対して対称性であることがあり、またその周辺部に規則的に配置されたパターン、表面突起、又は他の突起部材を組込み、反復対称性となる。排気弁へ空気を抽出するために、又はターボ機のタービンのディスクや羽根を冷却するためにパイプが接続されており、これによって対称性は弱められているが、空洞内の共鳴を確実に防止するには不充分である。
【０００５】
共鳴には大きな欠点があり、羽根破損の危険を生じることがある。
したがって本発明は、上に述べたような空洞内での回転性音波の発生を解消又は防止し、したがって、前記空洞内の共鳴による欠点を抑制するための手段を含むターボ機に関連している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるターボ機は、ターボ機の軸に沿って対称な壁に限定された空気流又はガス流の径路上に複数の羽根段階を含むターボ機であり、前記壁部は、空気流の外側にあるほぼ軸対称又は環状に対称な構造の空洞と連通する開口部を備えている。対称性弱化手段は、前記空洞内に設けられている。
【０００７】
対称性弱化手段は、さまざまな形をとることができる。
本発明の好ましい第１の実施例では、対称性弱化手段は、空洞内に部分的に突出するよう空洞に接続されたパイプ内に取り付けられたスペーサを含んでいる。
【０００８】
スペーサは、できれば作動中の振動を制限するために前記パイプに圧入されていることが好ましい。
【０００９】
スペーサは、外側から前記パイプ内に圧入された管の一部であると有利である。
【００１０】
本発明の第２の実施例では、対称性弱化手段は、その凸側が空洞の内側を向いている限局的な凸部を空洞内に含んでいる。
【００１１】
凸部は、空洞の外壁又は内壁を部分的に打抜き加工して得ることができる。
本発明の他の実施例では、対称性弱化手段は特定の箇所で空洞の外壁の内面に固定された部材、例えば、空洞の外壁の内面又は空洞の内壁に溶接された金属薄板の一部を含んでいる。
【００１２】
本発明の他の実施例では、対称性弱化手段は空洞の外壁を貫通し空洞内に突出するねじを含んでいる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面に非限定的な例のみを用いて示した以下の本発明の実施例についての説明を読めば、さらによく理解されるであろう。
【００１４】
図１および図２に示すように、本発明によるターボ機は、第１セットの回転羽根２を備えた空気取入口１を備えている。
【００１５】
ターボ機の外壁３は、周囲空気の流れの一部を排出するパイプのための接続差込口４を備えている。
【００１６】
図２の断面図には回転軸５が示され、これにターボ機の第１圧縮段階の回転羽根６が取り付けられている。固定ハブ７は固定方向羽根８を備えている。矢印９は空気流を示している。
【００１７】
壁部１０は外側で空気流を限定し、ターボ機の軸に対して対称に配置されている。構造上、ターボ機の軸に対してほぼ対称の空洞１１は、壁部１０と外壁１２の間に限定され、実質的に回転羽根６の位置にある。壁部１０の辺縁部には、空洞１１と空気流とを連通させる複数の開口部１３がある。開口部１３は、細長い、半月形の、又は円形の溝でもよい。もちろん、別の実施例では空洞１１は反復対称性構造でもよく、すなわち空洞の内側に規則的に配置され、したがって、空洞内で共鳴が生じやすくなるような複数のパターン又は他の構成要素を含んでいてもよい。
【００１８】
図２の断面図には、図示されていない手段によって制御される排気弁１４が示されている。弁１４は、空洞１１内の特定の位置で壁部１２に取り付けられている差込口４の下流にある。
【００１９】
排気弁１４は、開いているときは、一定の負荷のもとでターボ機の作動を向上させるために空気流の一部を抽出しこれを外部に排出する。排気弁１４が閉じているときには、空気流が一定の範囲内の速度で開口部１３を通過する際に境界層剪断が起こるために、空洞１１で共鳴が生じる。
【００２０】
本発明によれば、空洞１１内での回転性音波の発生は、空洞１１の軸に対する対称性を意図的にまた大幅に弱化させることによって防止される。これは差込口４が存在するためにすでに生じている対称性の弱化を上回っている。
【００２１】
図２の実施例では、対称性弱化手段は、パイプ４内に圧入された管１５の一部を含んでいる。管１５はできれば外側から圧入されていることが好ましく、管１５の外縁部の放射状ショルダ１６がパイプ４の円錐部１７に接するまで管１５は押込まれ、これによって管１５の最終位置が定まる。
【００２２】
この最終組立て位置では、管１５は壁部１２を超えて部分的に空洞１１内に突出しているが、内壁１０には接触していない。これは、排気弁１４が開いているときに空洞１１内の空気流を不当に攪乱するのを防ぐためである。
【００２３】
図３の実施例は、外壁１２の一部に凸部１８があり、その凸側が空洞１１の内側を向いている点だけが図２の実施例と異なっている。この部分は、できれば外壁１２を構成する金属薄板を部分的に打抜き加工して得ることが好ましい。したがって、図２にあるようにパイプ４が空洞１１内のもう一つの箇所に備えられていると、すでに対称性は弱化されているが、この打抜き加工部１８によって対称性がさらに弱化される。
【００２４】
図４に示す実施例は、放射状に配置された金属薄板１９の一部が空洞１１の外壁１２の内側に溶接されている点で図３の実施例と異なっている。したがって、溶接された金属薄板部１９は空洞１１内に突出し、空洞１１内で回転性音波が発生するのを防ぐ。当然、パイプ４は空洞１１内の他の位置に配置することができる。溶接された金属薄板１９は、図４で例示されている実施例では正方形であるが、その寸法は、溶接された金属薄板部１９が外壁１２から内壁１０に向かって伸びているが、内壁１０には接触しない程度の大きさである。あるいは、溶接された金属薄板部１９を内壁１０に固定し、外壁１２に向かって伸びるようにすることもできる。
【００２５】
図５の実施例は、ねじ２０が空洞１１の外壁１２を貫通し、ある特定の距離だけ前記空洞１１内に突出している点で図４の実施例と異なっている。この取り付けを容易にするために、外壁１２には、ねじ２０のねじ山と噛合うことができるねじ山を備えた部分１３があり、ねじ２０の頭部２１は外壁１２の外側にある。
【００２６】
空洞１１内に突出しているねじ２０の寸法は、前記ねじが放射状の内壁１０に向かって伸びているが内壁１０には接触しない程度の大きさである。
【００２７】
例示によって説明してきた全ての実施例では、ターボ機内の流速とは無関係に、回転性音波の発生を防ぎ、また空洞内の共鳴を防ぐために、対称性弱化手段が対称性の空洞内に導入されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ターボ機の外側側面図である。
【図２】 図１のターボ機の部分的断面図であり、本発明の第１の実施例を示す図である。
【図３】 図２と同様の断面図であり、本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】 図２と同様の断面図であり、本発明の第３の実施例を示す図である。
【図５】 図２と同様の断面図であり、本発明の第４の実施例を示す図である。

Claims (10)

1. ターボ機の軸に沿って対称な壁によって限定される空気流又はガス流の径路上に複数の羽根段階を含み、前記壁部が、前記空気流の外側にあり、前記ターボ機の軸に対しほぼ軸対称又は前記ターボ機の軸に対しほぼ環状に対称な構造の空洞１１と連通する開口部１３を備えたターボ機において、対称性弱化手段が前記空洞内に設けられていることを特徴とするターボ機。
2. 前記対称性弱化手段が、前記空洞内に部分的に突出するよう前記空洞に接続されたパイプ内に取り付けられた部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のターボ機。
3. 前記部材が前記パイプに圧入されていることを特徴とする請求項２に記載のターボ機。
4. 前記部材が管１５の一部であることを特徴とする請求項２又は３に記載のターボ機。
5. 前記対称性弱化手段が、その凸側が前記空洞の内側を向いているような前記空洞の限局的凸部１８を含むことを特徴とする請求項１に記載のターボ機。
6. 前記凸部が、前記空洞の外壁を部分的に打抜き加工して得られることを特徴とする請求項５に記載のターボ機。
7. 前記対称性弱化手段が、特定の箇所で前記空洞の外壁の内面に固定された部材１９を含むことを特徴とする請求項１に記載のターボ機。
8. 前記対称性弱化手段が、特定の箇所で前記空洞の内壁に固定された部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のターボ機。
9. 前記部材が、前記空洞の前記壁部に溶接された金属薄板の一部であることを特徴とする請求項７又は８に記載のターボ機。
10. 前記対称性弱化手段が、前記空洞の外壁を貫通し、前記空洞内に突出しているねじ２０を含むことを特徴とする請求項１に記載のターボ機。

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