JPH08232603A - ターボ機械の入口段用の超音速分配器 - Google Patents
ターボ機械の入口段用の超音速分配器Info
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- JPH08232603A JPH08232603A JP7341388A JP34138895A JPH08232603A JP H08232603 A JPH08232603 A JP H08232603A JP 7341388 A JP7341388 A JP 7341388A JP 34138895 A JP34138895 A JP 34138895A JP H08232603 A JPH08232603 A JP H08232603A
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- 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
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/20—Rotors
- F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
- F05D2240/302—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor characteristics related to shock waves, transonic or supersonic flow
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の翼素型の超音速分配器の欠点を克服
し、超音速度が出口で超音速分配器から確実に得る。 【解決手段】 ターボ機械の入口段用の超音速分配器
は、外側ケーシングと、ハブと、リング状に周方向へ配
置され且つハブに取り付けられた一組の翼素とを具備
し、高圧低速流を低圧超音速流へと変換するために翼素
管に超音速流体路が形成されている。翼素は流体供給円
環部内に周方向へ等間隔で配置されている。所定径に対
応する線における断面においては、翼素は二次元半ノズ
ル形の輪郭を形成する。この輪郭は、上流側の直線部分
と、流れをマッハ数１へ加速し、径で変化する断面を有
するスロートを画成する凸部分と、回転軸線に対して垂
直に面とりされた後縁において均一流領域で終端するか
りゅがわの湾曲部分とを有する。
し、超音速度が出口で超音速分配器から確実に得る。 【解決手段】 ターボ機械の入口段用の超音速分配器
は、外側ケーシングと、ハブと、リング状に周方向へ配
置され且つハブに取り付けられた一組の翼素とを具備
し、高圧低速流を低圧超音速流へと変換するために翼素
管に超音速流体路が形成されている。翼素は流体供給円
環部内に周方向へ等間隔で配置されている。所定径に対
応する線における断面においては、翼素は二次元半ノズ
ル形の輪郭を形成する。この輪郭は、上流側の直線部分
と、流れをマッハ数１へ加速し、径で変化する断面を有
するスロートを画成する凸部分と、回転軸線に対して垂
直に面とりされた後縁において均一流領域で終端するか
りゅがわの湾曲部分とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はターボ機械、特に超
音速タービンの分野に関する。
音速タービンの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な静止型タービン分配器は、タービ
ン駆動用ガスをタービンのロータ翼へ案内するためのも
のとして既に公知である。
ン駆動用ガスをタービンのロータ翼へ案内するためのも
のとして既に公知である。
【０００３】仏国特許文献Ａ−２５６０２８７には、ロ
ケットエンジンのターボポンプ用のタービン分配器の実
施形態が開示されている。この固定された環状のステー
タノズル、即ち『分配器』は、離間して設けられた所定
数のフィンを有し、このフィンは、所望によりガス流を
分配し、そしてそのガス流を翼素へ向けて導くのに適切
な形状を有する。この仏国特許文献Ａ−２５６０２８７
に記載の装置では、各フィンは熱応力低減のため中空の
コアを有し、射出成形されるセラミックや射出成形、鋳
造または機械加工される耐火性金属から作製される。各
フィンは角（つの）形の外側および内側プレートを有
し、その外側および内側プレートにフィンボディが取り
付けられている。更にフィン用の浮遊支持装置は、流体
流の方向に対し各フィン自身が調節されるように設計さ
れている。しかしながら、この構成は製造が複雑で、ま
たこの形状はフィンにおける応力を増大する。
ケットエンジンのターボポンプ用のタービン分配器の実
施形態が開示されている。この固定された環状のステー
タノズル、即ち『分配器』は、離間して設けられた所定
数のフィンを有し、このフィンは、所望によりガス流を
分配し、そしてそのガス流を翼素へ向けて導くのに適切
な形状を有する。この仏国特許文献Ａ−２５６０２８７
に記載の装置では、各フィンは熱応力低減のため中空の
コアを有し、射出成形されるセラミックや射出成形、鋳
造または機械加工される耐火性金属から作製される。各
フィンは角（つの）形の外側および内側プレートを有
し、その外側および内側プレートにフィンボディが取り
付けられている。更にフィン用の浮遊支持装置は、流体
流の方向に対し各フィン自身が調節されるように設計さ
れている。しかしながら、この構成は製造が複雑で、ま
たこの形状はフィンにおける応力を増大する。
【０００４】また翼素型の超音速分配器は、ターボポン
プタービンの第一段用、特にロケットエンジンの燃料部
の燃料を送り出すものとして公知であり、これらは、高
圧低速流を、タービンの第一動輪へ供給するための大き
な接線方向成分を備えた高速の超音速流へ変換する働き
をする一体物として作製される。
プタービンの第一段用、特にロケットエンジンの燃料部
の燃料を送り出すものとして公知であり、これらは、高
圧低速流を、タービンの第一動輪へ供給するための大き
な接線方向成分を備えた高速の超音速流へ変換する働き
をする一体物として作製される。
【０００５】低速ガスが流れるタービンの入口ボリュー
トにより与えられた一つの分配器では、分配器の翼素
は、中実部材から機械加工され且つ各円筒流の中央子午
面に対し接線方向の平面においてリング状に規則的に配
設された一連の二次元超音速ノズルを構成する。
トにより与えられた一つの分配器では、分配器の翼素
は、中実部材から機械加工され且つ各円筒流の中央子午
面に対し接線方向の平面においてリング状に規則的に配
設された一連の二次元超音速ノズルを構成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この従来の翼素型の超
音速分配器の例を図８〜図１１に示した。図８には従来
の超音速分配器１０の出口平面の形状を示した。断面部
分は、出口平面に近い翼素３の端部３１を示しており、
この翼素３は拡大部分３１２および３１３によりハブ１
および外側ケーシング２の両方に取り付けられている。
音速分配器の例を図８〜図１１に示した。図８には従来
の超音速分配器１０の出口平面の形状を示した。断面部
分は、出口平面に近い翼素３の端部３１を示しており、
この翼素３は拡大部分３１２および３１３によりハブ１
および外側ケーシング２の両方に取り付けられている。
【０００７】図９は超音速分配器１０に対し接線方向の
平面である図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った拡大断面図であ
る。図９には、偏向部分４３を有する一つの二次元ノズ
ル４の通過通路の形状を示した。
平面である図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った拡大断面図であ
る。図９には、偏向部分４３を有する一つの二次元ノズ
ル４の通過通路の形状を示した。
【０００８】図１０は図８の超音速分配器１０の部分斜
視図であり、図１１は後縁付近の領域で図１０に示した
部分を通る部分である。図１１において、翼素３は中央
部分３１１を有し、この中央部分３１１は、矢印３１４
および３１５で示した機械的な応力が集中する突然の厚
み変化を引き起こす部分３１２および３１３を介してハ
ブ１および外側ケーシング２へ取り付けられている。
視図であり、図１１は後縁付近の領域で図１０に示した
部分を通る部分である。図１１において、翼素３は中央
部分３１１を有し、この中央部分３１１は、矢印３１４
および３１５で示した機械的な応力が集中する突然の厚
み変化を引き起こす部分３１２および３１３を介してハ
ブ１および外側ケーシング２へ取り付けられている。
【０００９】図８〜図１１で示した種類の超音速分配器
には幾つかの欠点がある。特に出口流が接線方向であ
り、その旋回運動が、動輪の上流で得られるのが望まれ
る半径平衡に当てはまらない。また接線方向の流れは動
輪の外側ケーシングに当たり、動輪の入口で剥離を引き
起こす可能性のある衝撃波を生成する。超音速に係わる
ボトミング(bottoming) およびステッピング(stepping)
効果は、超音速分配器の出口での上記現象に重ねられ
る。
には幾つかの欠点がある。特に出口流が接線方向であ
り、その旋回運動が、動輪の上流で得られるのが望まれ
る半径平衡に当てはまらない。また接線方向の流れは動
輪の外側ケーシングに当たり、動輪の入口で剥離を引き
起こす可能性のある衝撃波を生成する。超音速に係わる
ボトミング(bottoming) およびステッピング(stepping)
効果は、超音速分配器の出口での上記現象に重ねられ
る。
【００１０】上記の種類の接線方向の翼素型の超音速分
配器は、個々のノズルの側壁と動輪のケーシングとの間
に段差がある三次元の厚い後縁を有する。従って大きな
歪みが、径方向および方位角方向の両方の流れに存在す
る。特に、大きな品質悪化が、外側ケーシングに近い方
位方向での平均の全圧力で観察され、この低下は、外側
ケーシングにおける剥離の存在を露呈する。
配器は、個々のノズルの側壁と動輪のケーシングとの間
に段差がある三次元の厚い後縁を有する。従って大きな
歪みが、径方向および方位角方向の両方の流れに存在す
る。特に、大きな品質悪化が、外側ケーシングに近い方
位方向での平均の全圧力で観察され、この低下は、外側
ケーシングにおける剥離の存在を露呈する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は従来の翼
素型の超音速分配器の欠点を克服し、特に超音速度が出
口で超音速分配器から確実に得られるようにすることで
あり、こうして第一タービンロータに対する入口におけ
る半径平衡に必要な条件が満たされ、組の翼素の全高に
わたる速度プロファイルが良好なものとなる。
素型の超音速分配器の欠点を克服し、特に超音速度が出
口で超音速分配器から確実に得られるようにすることで
あり、こうして第一タービンロータに対する入口におけ
る半径平衡に必要な条件が満たされ、組の翼素の全高に
わたる速度プロファイルが良好なものとなる。
【００１２】これら目的はターボ機械の入口段用の超音
速分配器により達成され、この分配器は、外側ケーシン
グと、ハブと、リング状に周方向へ配設され且つハブへ
取り付けられた一組の翼素とを具備し、高圧低速流を低
圧超音速流へ変換する超音速流体路を翼素間に形成し、
翼素は流体供給円環部内に周方向へ等間隔で配置され、
また翼素は、所定径に対応した線上の断面において、即
ち翼素−翼素平面において、二次元半ノズル形の輪郭を
画成し、その輪郭は、上流側の直線部分と、流れをマッ
ハ数１へ加速し且つ当該径の関数として変化する断面を
有するスロートを画成する凸部分と、回転軸線に対し垂
直に面とりされた後縁の均一流領域で終端する下流側の
湾曲部分とを有する。
速分配器により達成され、この分配器は、外側ケーシン
グと、ハブと、リング状に周方向へ配設され且つハブへ
取り付けられた一組の翼素とを具備し、高圧低速流を低
圧超音速流へ変換する超音速流体路を翼素間に形成し、
翼素は流体供給円環部内に周方向へ等間隔で配置され、
また翼素は、所定径に対応した線上の断面において、即
ち翼素−翼素平面において、二次元半ノズル形の輪郭を
画成し、その輪郭は、上流側の直線部分と、流れをマッ
ハ数１へ加速し且つ当該径の関数として変化する断面を
有するスロートを画成する凸部分と、回転軸線に対し垂
直に面とりされた後縁の均一流領域で終端する下流側の
湾曲部分とを有する。
【００１３】各翼素の凸部分の位置と下流側の湾曲部分
の長さとは、超音速分配器を横断する方向の所望の圧力
比の関数で決定される。
の長さとは、超音速分配器を横断する方向の所望の圧力
比の関数で決定される。
【００１４】径方向における翼素の輪郭は、その輪郭が
当該径／流の中間径の比に実質的に等しい値と幾何学的
な同等性を維持しつつ重ねられて構成される。
当該径／流の中間径の比に実質的に等しい値と幾何学的
な同等性を維持しつつ重ねられて構成される。
【００１５】各径に対する超音速分配器の出口角度は、
各翼素を、その最も内側とその最も外側との間でねじる
ことにより調節される。
各翼素を、その最も内側とその最も外側との間でねじる
ことにより調節される。
【００１６】鋭い後縁は、各翼素の全高にわたり維持さ
れる。ノズルスロートの断面と出口断面との比は、半径
平衡の関係を満たすよう所望の圧力比の関数として各径
に対して選択される。
れる。ノズルスロートの断面と出口断面との比は、半径
平衡の関係を満たすよう所望の圧力比の関数として各径
に対して選択される。
【００１７】また各翼素の後縁は、隣り合う翼素間のピ
ッチの４％〜８％であることが有利である。また翼素
は、面とりされた後縁および前縁を除いて、径で変わり
且つ角（かど）がない外形を有するのが有利である。ま
た翼素は別体として作製されてハブに取り付けられる。
一つの可能な特徴的な実施形態では、翼素はクリスマス
ツリー形の部分によりハブおよび外側ケーシングに固定
される。
ッチの４％〜８％であることが有利である。また翼素
は、面とりされた後縁および前縁を除いて、径で変わり
且つ角（かど）がない外形を有するのが有利である。ま
た翼素は別体として作製されてハブに取り付けられる。
一つの可能な特徴的な実施形態では、翼素はクリスマス
ツリー形の部分によりハブおよび外側ケーシングに固定
される。
【００１８】本発明の超音速分配器は粉末冶金技術を使
用して作製される。更に、本発明の超音速分配器では、
翼素はマッハ１．２〜マッハ２．５の範囲の出口超音速
流を形成するのに適している。更に、本発明の分配器は
特にターボポンプタービンに適している。
用して作製される。更に、本発明の超音速分配器では、
翼素はマッハ１．２〜マッハ２．５の範囲の出口超音速
流を形成するのに適している。更に、本発明の分配器は
特にターボポンプタービンに適している。
【００１９】応用する際には、翼素の出口勾配は、分配
器の軸線に対し６５°〜８０°の範囲であるのが有利で
ある。
器の軸線に対し６５°〜８０°の範囲であるのが有利で
ある。
【００２０】全ての場合において、本発明の超音速分配
器の形状により、半径平衡を満足する出口超音速度を得
ることが可能であり、また第一ロータの入口流が完全に
供給されることを確実にすることが可能となる。
器の形状により、半径平衡を満足する出口超音速度を得
ることが可能であり、また第一ロータの入口流が完全に
供給されることを確実にすることが可能となる。
【００２１】流は自然に旋回運動するので、超音速流と
外側ケーシングとの間の相互作用に関連した損失が排除
される。
外側ケーシングとの間の相互作用に関連した損失が排除
される。
【００２２】更に、本発明の超音速分配器によって、こ
れらが後縁の厚さにだけ起因するので、上記ボトミング
(bottoming) 効果は減少される。
れらが後縁の厚さにだけ起因するので、上記ボトミング
(bottoming) 効果は減少される。
【００２３】また本発明の超音速分配器の翼素のより大
きな構造的均一さは、応力集中を手助けする突然の厚み
変化を排除する限りにおいては、最も有利である。
きな構造的均一さは、応力集中を手助けする突然の厚み
変化を排除する限りにおいては、最も有利である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して特徴的
な実施形態を説明し、本発明の他の特徴および利点を明
らかにする。
な実施形態を説明し、本発明の他の特徴および利点を明
らかにする。
【００２５】図１はハブ１０１と外側ケーシング１０２
との間に配設された一組の翼素１０３を具備する本発明
の超音速分配器１１０の全体図である。翼素１０３は流
体供給円環部を占めるリング状に周方向へ規則的に配置
されている。
との間に配設された一組の翼素１０３を具備する本発明
の超音速分配器１１０の全体図である。翼素１０３は流
体供給円環部を占めるリング状に周方向へ規則的に配置
されている。
【００２６】図２〜図５には、前縁１３２および後縁１
３１を有する翼素１０３の間に形成された流体路１０４
が示されている。所定径における断面、例えば最も内側
の断面（図２参照）、中間の断面（図３参照）および最
も外側の断面（図４参照）では、翼素１０３は二次元半
ノズル形状を形成する。
３１を有する翼素１０３の間に形成された流体路１０４
が示されている。所定径における断面、例えば最も内側
の断面（図２参照）、中間の断面（図３参照）および最
も外側の断面（図４参照）では、翼素１０３は二次元半
ノズル形状を形成する。
【００２７】図２〜図４の翼素−翼素平面における各翼
素１０３の外形は、上流側の直線部分１３４と、流れを
マッハ１へ加速するスロート１４２を画成する凸部分１
３３と、回転軸線に対し垂直に面とりされた鋭い後縁１
３１の流れが一様な均一流領域で終端する下流側の湾曲
部分１３５とを有する。
素１０３の外形は、上流側の直線部分１３４と、流れを
マッハ１へ加速するスロート１４２を画成する凸部分１
３３と、回転軸線に対し垂直に面とりされた鋭い後縁１
３１の流れが一様な均一流領域で終端する下流側の湾曲
部分１３５とを有する。
【００２８】各翼素１０３は、半ノズルを画成する壁１
３６と凸部分のない壁１３７とを有する。隣接する二つ
の翼素１０３の間には、初めに凸部分のない壁１３７に
より画成され、次いで半ノズルを形成する壁１３６によ
って画成される流体路１０４が形成され、従って翼素１
０３はその出口において約マッハ１．２〜マッハ２．５
の範囲のマッハ数の超音速流を生成する。スロート１４
２においてマッハ数１の流れは、フローチャネル、即ち
流体路１０４の出口に到達するまで、下流へゆくに従い
次第に加速される。ノズルのスロート１４２を画成する
凸部分１３３の位置と翼素１０３の下流側の湾曲部分１
３５の長さとは、超音速分配器を横断する方向における
所望の圧力比の関数で決められる。
３６と凸部分のない壁１３７とを有する。隣接する二つ
の翼素１０３の間には、初めに凸部分のない壁１３７に
より画成され、次いで半ノズルを形成する壁１３６によ
って画成される流体路１０４が形成され、従って翼素１
０３はその出口において約マッハ１．２〜マッハ２．５
の範囲のマッハ数の超音速流を生成する。スロート１４
２においてマッハ数１の流れは、フローチャネル、即ち
流体路１０４の出口に到達するまで、下流へゆくに従い
次第に加速される。ノズルのスロート１４２を画成する
凸部分１３３の位置と翼素１０３の下流側の湾曲部分１
３５の長さとは、超音速分配器を横断する方向における
所望の圧力比の関数で決められる。
【００２９】本発明の超音速分配器１１０の翼素１０３
の輪郭の特徴は、特に鋭い前縁１３２と、同様に鋭い後
縁１３１とが存在するということである。従って後縁１
３１の厚さｅは、隣接する翼素１０３間のピッチｐの約
４％〜８％の範囲にある（図３参照）。ピッチｐの約６
％の後縁の厚さｅは、概して損失レベルを抑制し、流れ
の質を向上するのに満足な厚さである。
の輪郭の特徴は、特に鋭い前縁１３２と、同様に鋭い後
縁１３１とが存在するということである。従って後縁１
３１の厚さｅは、隣接する翼素１０３間のピッチｐの約
４％〜８％の範囲にある（図３参照）。ピッチｐの約６
％の後縁の厚さｅは、概して損失レベルを抑制し、流れ
の質を向上するのに満足な厚さである。
【００３０】翼素１０３の高さＨの径方向における翼素
１０３の輪郭は、その輪郭が当該径／流の中間径Ｒの比
に実質的に等しい値と幾何学的な同等性を維持しつつ重
ねられて構成される。
１０３の輪郭は、その輪郭が当該径／流の中間径Ｒの比
に実質的に等しい値と幾何学的な同等性を維持しつつ重
ねられて構成される。
【００３１】各径に対する超音速分配器からの出口角度
は、最も内側のハブ１０１と最も外側の外側ケーシング
１０２との間で翼素１０３をねじることにより調節され
る。これは、動輪の出口におけるマッハ三角形が径方向
で変化することを確実にするように働く。
は、最も内側のハブ１０１と最も外側の外側ケーシング
１０２との間で翼素１０３をねじることにより調節され
る。これは、動輪の出口におけるマッハ三角形が径方向
で変化することを確実にするように働く。
【００３２】全ての場合で、翼素１０３の変化する輪郭
は、面とりされた前縁および後縁を除いて、翼素に角
（かど）のある部分が存在しないという利点もある。
は、面とりされた前縁および後縁を除いて、翼素に角
（かど）のある部分が存在しないという利点もある。
【００３３】翼素１０３を別体として作製してハブ１０
１へ取り付けてもよい。例として図７に示したように、
クリスマスツリー形状の端部分１３８および１３９によ
り翼素１０３をハブ１０１および外側ケーシング１０２
に固定してもよい。また粉末冶金技術を使用して本発明
の翼素型の超音速分配器を作製してもよい。更に、翼素
１０３の出口勾配は所望の利用形態により様々にでき
る。
１へ取り付けてもよい。例として図７に示したように、
クリスマスツリー形状の端部分１３８および１３９によ
り翼素１０３をハブ１０１および外側ケーシング１０２
に固定してもよい。また粉末冶金技術を使用して本発明
の翼素型の超音速分配器を作製してもよい。更に、翼素
１０３の出口勾配は所望の利用形態により様々にでき
る。
【００３４】ターボポンプタービンへ応用する場合に
は、超音速分配器の軸線に対する翼素１０３の勾配は約
６５°〜８０°である。
は、超音速分配器の軸線に対する翼素１０３の勾配は約
６５°〜８０°である。
【００３５】ターボポンプタービンへ応用する際の本発
明の翼素型の超音速分配器の特別な実施形態において
は、 流の中間径Ｒ ＝１２０ｍｍ 翼素の高さＨ ＝１１．９ｍｍ 翼弦長Ｃ ＝１５．４ｍｍ 後縁の厚さｅ ＝翼素ピッチｐの６．６％ 軸線に対する翼素の勾配＝出口において７４° 流体路数 ＝３１ 拡張比 ＝６．５ という特徴がある。
明の翼素型の超音速分配器の特別な実施形態において
は、 流の中間径Ｒ ＝１２０ｍｍ 翼素の高さＨ ＝１１．９ｍｍ 翼弦長Ｃ ＝１５．４ｍｍ 後縁の厚さｅ ＝翼素ピッチｐの６．６％ 軸線に対する翼素の勾配＝出口において７４° 流体路数 ＝３１ 拡張比 ＝６．５ という特徴がある。
【００３６】図７は上記の実施形態に関し、最も内側の
径（ベクトルＡ、Ａ’）、中間径（ベクトルＢ、Ｂ’）
および最も外側の径（ベクトルＣ、Ｃ’）におけるター
ビンロータから上流の速度三角形を示す。ベクトルＡ、
ＢおよびＣは、翼素１０３の最も内側の径、中間径、お
よび最も外側の径において、７４°の絶対勾配βａにお
けるマッハ数（つまりそれぞれ１．８６、１．７４およ
び１．６３）に換算した出口速度の大きさを示す。これ
ら速度の大きさは、半径平衡に適するよう翼素の高さを
変える。
径（ベクトルＡ、Ａ’）、中間径（ベクトルＢ、Ｂ’）
および最も外側の径（ベクトルＣ、Ｃ’）におけるター
ビンロータから上流の速度三角形を示す。ベクトルＡ、
ＢおよびＣは、翼素１０３の最も内側の径、中間径、お
よび最も外側の径において、７４°の絶対勾配βａにお
けるマッハ数（つまりそれぞれ１．８６、１．７４およ
び１．６３）に換算した出口速度の大きさを示す。これ
ら速度の大きさは、半径平衡に適するよう翼素の高さを
変える。
【００３７】ベクトルＡ’、Ｂ’およびＣ’は、分配器
の翼素１０３の最も内側の径、中間径、および最も外側
の径において、７０．７°、７０．３°および６９．９
°のそれぞれ相対角度βｒにおけるマッハ数（つまりそ
れぞれ１．５５、１．４２および１．３１）に換算した
ロータに対する入口における相対速度の大きさを示す。
の翼素１０３の最も内側の径、中間径、および最も外側
の径において、７０．７°、７０．３°および６９．９
°のそれぞれ相対角度βｒにおけるマッハ数（つまりそ
れぞれ１．５５、１．４２および１．３１）に換算した
ロータに対する入口における相対速度の大きさを示す。
【００３８】これら速度の大きさにより、超音速分配器
の出口での満足な半径平衡が得られ、適切な速度平衡が
第一ロータの翼素の全高にわたりなされる。
の出口での満足な半径平衡が得られ、適切な速度平衡が
第一ロータの翼素の全高にわたりなされる。
【図１】本発明の超音速分配器の正面図である。
【図２】本発明の超音速分配器の翼素の輪郭のうち図１
の線ＩＩ−ＩＩに沿った翼素の最も内側の断面に対応し
た輪郭を示した断面図である。
の線ＩＩ−ＩＩに沿った翼素の最も内側の断面に対応し
た輪郭を示した断面図である。
【図３】本発明の超音速分配器の翼素の輪郭のうち図１
の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った翼素の中間の断面に対応し
た輪郭を示した断面図である。
の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った翼素の中間の断面に対応し
た輪郭を示した断面図である。
【図４】本発明の超音速分配器の翼素の輪郭のうち図１
の線ＩＶ−ＩＶに沿った翼素の最も外側の断面に対応し
た輪郭を示した断面図である。
の線ＩＶ−ＩＶに沿った翼素の最も外側の断面に対応し
た輪郭を示した断面図である。
【図５】本発明の超音速分配器の翼素の全体形状の一例
を示した部分断片図である。
を示した部分断片図である。
【図６】翼素がどの様にハブおよび外側ケーシングに固
定されているかを示した特徴的な例の出口平面に対し平
行な平面の断面図である。
定されているかを示した特徴的な例の出口平面に対し平
行な平面の断面図である。
【図７】超音速分配器の最も内側、中間、および最も外
側における本発明の超音速分配器の出口における速度三
角形を示す図である。
側における本発明の超音速分配器の出口における速度三
角形を示す図である。
【図８】一体物として作製された従来の超音速分配器の
断面正面図である。
断面正面図である。
【図９】図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った拡大断面図であ
る。
る。
【図１０】図８の公知の超音速分配器の部分断片図であ
る。
る。
【図１１】出口平面に近い図８および図１０の超音速分
配器の翼素を通る断面図である。
配器の翼素を通る断面図である。
１０１…ハブ １０２…外側ケーシング １０３…翼素 １０４…流体路 １３１…後縁 １３２…前縁 １３３…凸部分 １３４…上流側の直線部分 １３５…下流側の湾曲部分 １４２…スロート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレア ボン カヌール フランス国，27620 ボワ ジェローム, リュ デュ ピュイ 11 (72)発明者 ジャック デスクロー フランス国，33510 アンドゥルノ，アブ ニュ カミーユ ルジエール ８ (72)発明者 ジョルジュ メオーズ フランス国，75015 パリ，カイ ドゥ グルヌール 25 (72)発明者 ジル ビローヌ フランス国，92120 モントルージュ，リ ュ モーリス アルヌー 72
Claims (13)
- 【請求項１】 ターボ機械の入口段用の超音速分配器で
あって、外側ケーシング（１０２）と、ハブ（１０１）
と、リング状に周方向へ配置され且つ前記ハブ（１０
１）に取り付けられた一組の翼素（１０３）とを具備
し、高圧低速流を低圧超音速流へ変換する超音速流体路
（１０４）を前記翼素（１０３）間に形成する超音速分
配器において、 前記翼素（１０３）は流体供給円環部内に周方向へ等間
隔で配置され、また該翼素（１０３）は、所定径に対応
した線上の断面において、即ち翼素−翼素平面におい
て、二次元半ノズル形の輪郭を画成し、該輪郭は、上流
側の直線部分（１３４）と、流れをマッハ数１へ加速し
且つ当該径の関数として変化する断面を有するスロート
（１４２）を画成する凸部分（１３３）と、回転軸線に
対し垂直に面とりされた後縁（１３１）の均一流領域で
終端する下流側の湾曲部分（１３５）とを有することを
特徴とする超音速分配器。 - 【請求項２】 各翼素（１０３）の前記凸部分（１３
３）の位置と前記下流側の湾曲部分（１３５）の長さと
は、当該超音速分配器を横断する方向の所望の圧力比の
関数として決定されることを特徴とする請求項１に記載
の超音速分配器。 - 【請求項３】 径方向における翼素（１０３）の輪郭
は、該輪郭が当該径／流の中間径（Ｒ）の比に実質的に
等しい値と幾何学的な同等性を維持しつつ重ねられて構
成されることを特徴とする請求項１または２に記載の超
音速分配器。 - 【請求項４】 各径に対する超音速分配器の前記出口角
度（β）は、各翼素（１０３）を、その最も内側とその
最も外側との間でねじることによって調節されることを
特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の超音
速分配器。 - 【請求項５】 鋭い後縁（１３１）は、各翼素（１０
３）の全高にわたり、所望の圧力比の関数として各径で
選択されたノズルスロート（１０４）の断面と出口断面
と比に維持されることを特徴とする請求項１から４のい
ずれか一つに記載の超音速分配器。 - 【請求項６】 各翼素（１０３）の後縁（１３１）は、
隣り合う翼素（１０３）間のピッチの４％から８％であ
ることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記
載の超音速分配器。 - 【請求項７】 前記翼素（１０３）は、径で変わり且つ
角がない外形を有することを特徴とする請求項１から６
のいずれか一つに記載の超音速分配器。 - 【請求項８】 前記翼素（１０３）は別体として作製さ
れて前記ハブ（１０１）に取り付けられることを特徴と
する請求項１から７のいずれか一つに記載の超音速分配
器。 - 【請求項９】 前記翼素（１０３）は、クリスマスツリ
ー形の部分によりハブ（１０１）と外側ケーシング（１
０２）とに固定されることを特徴とする請求項１から８
のいずれか一つに記載の超音速分配器。 - 【請求項１０】 粉末冶金技術を用いて作製されている
ことを特徴とする請求項８または９に記載の超音速分配
器。 - 【請求項１１】 前記翼素（１０３）は、マッハ１．２
からマッハ２．５の範囲の出口超音速流を形成するのに
適していることを特徴とする請求項１から１０のいずれ
か一つに記載の超音速分配器。 - 【請求項１２】 ターボポンプタービンに適しているこ
とを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載
の超音速分配器。 - 【請求項１３】 前記翼素の出口勾配は、超音速分配器
の軸線に対し６５°から８０°の範囲であることを特徴
とする請求項１２に記載の超音速分配器。
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| FR9415693 | 1994-12-27 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP (1) | JP3779360B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101383993B1 (ko) * | 2011-06-29 | 2014-04-10 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 초음속 터빈 동익 및 축류 터빈 |
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- 1995-12-27 JP JP34138895A patent/JP3779360B2/ja not_active Expired - Lifetime
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