CN105659019B

CN105659019B - 低噪声减压装置以及燃烧装置

Info

Publication number: CN105659019B
Application number: CN201480057678.1A
Authority: CN
Inventors: 菅沼直树; 冲本贵宽; 川元升; 山之内俊; 山田哲也; 工藤敏文
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: US10352339B2; US20160290373A1; JP6130929B2; JPWO2015098389A1; WO2015098389A1; CN105659019A

Abstract

本发明的目的在于抑制在流路上设有多层节流板的减压装置中因声音的反馈现象以及气柱共鸣的产生而引起的噪声，减压装置(10A)具备：上游侧节流板(14)，其设置于形成用于供流体(F)流动的流路的配管(12)；以及下游侧节流板(16)，其位于比上游侧节流板(14)靠下游的位置且设置于流路。仅在上游侧节流板(14)的节流孔(18)的出口周缘部的局部设有构成为与从节流孔(18)喷出的喷流干涉的喷流干涉部(22A)。通过在配置有喷流干涉部(22A)的区域与未配置有喷流干涉部(22A)的区域(r)使卡门涡旋(e)的管轴方向位置不同来抑制噪声的产生。

Description

低噪声减压装置以及燃烧装置

技术领域

本发明涉及例如向锅炉供给燃料气体的燃料气体供给管等所设置的低噪声减压装置以及具备该低噪声减压装置的燃烧装置。

背景技术

锅炉通过使燃料燃烧来加热水从而生成蒸气。在从燃料供给源向设于煤气加热锅炉上的喷烧器供给燃料气体的配管中，为了调节向喷烧器供给的燃料供给压力而设有减压装置。

在专利文献1中公开了应用于液体输送配管的减压装置。该减压装置在形成流路的配管的内壁形成有波形剖面的凹凸部，并且在管路内横截面整面配置有多个网眼金属。

在专利文献2中公开了如下的减压装置，其包括：在流路上沿流动方向设置的多层多孔节流板、设于该多孔节流板之间的网状的多孔质金属。所述多孔节流板的孔径随着朝向下游侧的层而变大，并且各孔设置在无法观察到从上游向下游观察时的下一层的孔的位置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-60304号公报

专利文献2：日本实公平07-5357号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1所公开的减压装置中，为了在形成流路的配管的内壁形成波形剖面的凹凸部需要大量的加工时间，并且需要进行在管路内横截面整面配置多个网眼金属这种繁琐的作业。

图8示出了如专利文献2所公开那样在流路上设有多个节流板的以往的减压装置。在图8中，在形成于配管102的内部的流体F的流路上，设有上游侧节流板104以及下游侧节流板108。下游侧节流板108上形成的节流孔110的总开口面积设定为大于上游侧节流板104上形成的节流孔106的总开口面积。由此，能够产生压力损失从而作为减压装置发挥功能。

另外，节流孔106与节流孔110配置在流路剖面的不同的位置。由此，阻塞流体F，使流体F的动压力降低。

在节流孔106的下游侧周期性地产生卡门涡旋e。卡门涡旋e的产生频率fk(Hz)通过下式表示。

fk＝St·V/(L+h) (1)

这里，St：斯特鲁哈尔数

V：流体F的流速(m/s)

L：节流孔间隔(m)

h：节流板厚度(m)

另外，由上游侧节流板104与下游侧节流板108围成的流路空间R存在由流体F的物性决定的固有的振动模式，当该固有振动频率或其倍数与所述产生频率fk一致时激发气柱共鸣，从而在流路空间R内产生噪声。

例如，当St＝2.84、V＝158m/s、L＝0.102m、h＝0.004m时，fk＝4233Hz。

图9是表示在减压装置100中产生的噪声级别的线图，该线图的横轴表示产生噪声的频率。图9示出当流路空间R的固有振动频率与卡门涡旋e的产生频率fk一致时产生具有尖锐的峰值频率的噪声的情况。

另一方面，在图8所示的减压装置100中，在上游侧节流板104的节流孔106的出口周缘部附近，多个卡门涡旋e沿节流孔106的周向分布且在管轴方向的相同的位置产生，因卡门涡旋e的产生而产生振动波。因各个卡门涡旋e而产生的多个振动波以相同相位传递至下游侧节流板108并反射。在该情况下，后续的由卡门涡旋产生的振动波通过被下游侧节流板108反射的相同相位的反射波而被放大。当产生这种声音的反馈现象时，会产生较大的噪声。

鉴于上述现有技术的课题，本发明的目的在于，抑制在流路上设有多层节流板的减压装置中因声音的反馈现象以及气柱共鸣的产生而引起的噪声。

用于解决课题的方案

为了达到所述目的，本发明的一实施方式所涉及的低噪声减压装置具备：配管，其形成用于供流体流动的流路；上游侧节流板，其设置于所述流路且具有节流孔；下游侧节流板，其位于比所述上游侧节流板靠下游的位置且设置于所述流路；以及喷流干涉部，其仅设置在所述节流孔的出口周缘部的局部，且构成为与从所述节流孔喷出的喷流干涉。

通过仅在上游侧节流板上的节流孔的出口周缘部的局部设置所述喷流干涉部，由此能够使在上游侧节流板的节流孔的出口的周围产生的多个卡门涡旋产生在管轴方向上不同的位置。因此，因各卡门涡旋产生的多个振动波以不同的相位传递至下游侧节流板。因此，不存在后续的因卡门涡旋产生的振动波通过被下游侧节流板反射的所述振动波的反射波而被放大的担心。

另外，在管轴方向的不同的位置产生的卡门涡旋的彼此的产生频率也不同，因此也能够抑制气柱共鸣的产生。由此，由于能够抑制声音的反馈现象，从而防止气柱共鸣现象，因此能够有效地抑制上游侧节流板与下游侧节流板间的流路空间内的噪声的产生。

需要说明的是，所述喷流干涉部只要配置在能够与从上游侧节流板的节流孔喷射的喷流干涉的位置即可。另外，喷流干涉部只要设置在节流孔出口周缘部的局部即可，只要在节流孔的周向上混有设有喷流干涉部的区域与未设有喷流干涉部的区域混合。

在本发明的一实施方式中，喷流干涉部由沿着节流孔的切线方向延伸的棒状构件构成。由此，能够使喷流干涉部的形成容易且低成本化。

在本发明的一实施方式中，所述棒状构件是具有四边形剖面的方形件。由此，能够使喷流干涉部的形成更容易且低成本化。

在本发明的一实施方式中，喷流干涉部沿着配管的轴向延伸设置并且具有沿着节流孔的出口周缘部弯曲的弯曲面。由此，能够使沿着节流孔出口周缘部配置的喷流干涉部的形成容易且低成本化。

在本发明的一实施方式中，在形成上游侧节流板的节流孔的出口周缘部的壁面的局部形成有锪孔部，所述喷流干涉部由未形成该锪孔部的壁面的部分形成。由此，能够使喷流干涉部的形成容易且低成本化。

在本发明的一方式中，配管的轴向上的喷流干涉部的长度是节流孔的直径的1倍以上且2倍以下。

由此，能够在节流孔的周向上，得到足够大的设有喷流干涉部的区域内的卡门涡旋的产生位置与未设有喷流干涉部的区域内的卡门涡旋的产生位置之间的管轴方向的位置偏差，并且不存在影响减压装置的减压效果的担心。

另外，本发明的燃烧装置具备：所述结构的低噪声减压装置；以及喷烧器，其设置于作为所述配管的燃料气体供给管的末端，且构成为使通过低噪声减压装置而被减压的作为所述流体的燃料气体燃烧。

像这样，通过在燃料气体供给管中设置本发明所涉及的低噪声减压装置，能够有效地抑制燃料气体供给管的噪声。

发明效果

根据本发明的一实施方式，通过仅在上游侧节流板的节流孔出口周缘部的局部设置喷流干涉部，由此能够抑制声音的反馈现象，从而防止气柱共鸣现象，因此能够有效地抑制减压装置中产生的噪声。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的减压装置的主视剖视图。

图2是图1中的A向视图。

图3是图1中的B向视图。

图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的减压装置的一部分的立体图。

图5是表示本发明的第三实施方式所涉及的减压装置的一部分的主视剖视图。

图6是表示图5所示的减压装置的一部分的立体图。

图7是本发明的一实施方式所涉及的燃烧装置的立体图。

图8是以往的减压装置的主视剖视图。

图9是表示在流路空间内产生的噪声的频率与噪声级别的关系的线图。

具体实施方式

以下，利用附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。然而，本实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等在无特定的记载的情况下，并不表示将本发明的范围限定于此。

(实施方式1)

根据图1～图3对本发明的第一实施方式所涉及的减压装置进行说明。在图1～图3中，在配管12的内部沿箭头方向形成有供流体F流动的流路。本实施方式所涉及的减压装置10在配管12的内部设有上游侧节流板14，在上游侧节流板14的下游设有下游侧节流板16。上游侧节流板14以及下游侧节流板16以横切配管12内形成的流路的方式配置，即沿与配管12的内面12a正交的方向配置。

在上游侧节流板14的中心部形成有一个正圆形状的节流孔18，在下游侧节流板16上形成有四个正圆形状的节流孔20。四个节流孔20以下游侧节流板16的中心点O为中心对称地配置。节流孔18的开口面积设定为小于节流孔20的总开口面积。由此，能够产生压力损失从而作为减压装置发挥功能。

另外，节流孔20配置在当从节流孔18向下游观察时无法观察到节流孔20的位置。即，以配管12的轴线方向(以下，也称为管轴方向)上的节流孔18的投影不与节流孔20重叠的方式，在上游侧节流板14以及下游侧节流板16上分别配置有节流孔18以及20。由此，通过阻塞流体F能够产生压力损失从而作为减压装置发挥功能。

在节流孔18的流体流动方向出口的周缘部，在上游侧节流板14的流体流动方向背面，固定有由两个方形件24a以及24b构成的喷流干涉部22A。方形件24a以及24b具有四边形剖面，且在长度方向上具有直线状的形状。方形件24a以及24b以与节流孔18的出口周缘部的一部分相接的方式，沿着节流孔18的切线方向延伸。

例如，在配管12沿水平方向配置的情况下，方形件24a以沿与配管12正交的水平方向延伸的方式配置在节流孔18的出口的上方，方形件24b以沿与配管12正交的水平方向延伸的方式配置在节流孔18的出口的下方。

另外，方形件24a以及24b配置在与从节流孔18喷出的喷流干涉的位置。即，方形件24a以及24b分别具有从节流孔18的出口周缘部沿着管轴方向延伸的平坦的侧面25a以及25b。需要说明的是，换言之，与喷流干涉的位置为与喷流接触的位置。

在上述结构中，在节流孔18的周向上的配置有作为喷流干涉件的方形件24a以及24b的区域内，从节流孔18的出口喷出的流体F的喷流如图1中虚线s1所示那样扩散，在方形件24a以及24b的正下游产生卡门涡旋e。在未设有方形件24a以及24b的区域(图2中的区域r)内，喷流如虚线s2所示那样扩散，在节流孔18的出口的正下游产生卡门涡旋e。

即，在节流孔18的周向上，在设有喷流干涉部22A的区域与未设有喷流干涉部22A的区域r内，卡门涡旋e的产生区域在管轴方向上不同。换言之，在设有喷流干涉部22A的区域内，与未设有喷流干涉部22A的区域r相比，节流孔18的壁面在管轴方向上实质上延长，卡门涡旋e的产生位置向下游位移。

因此，因产生的多个卡门涡旋e而产生的多个振动波以彼此不同的相位传递至下游侧节流板16。因此，不存在后续的因卡门涡旋e产生的振动波通过被下游侧节流板16反射的振动波的反射波而被放大的担心。

另外，在管轴方向的不同的位置产生的卡门涡旋e的产生频率fk也不同，因此也能够抑制气柱共鸣的产生。由此，能够有效地抑制上游侧节流板14与下游侧节流板16间的流路空间R内的噪声的产生。

并且，使用方形件24a以及24b作为喷流干涉部22A，因此能够使喷流干涉部22A的设置容易且低成本化。

需要说明的是，当喷流干涉件的管轴方向的长度C、即方形件24a以及24b的管轴方向的长度C为节流孔18的直径的1倍以上且2倍以下时，能够在节流孔18的周向上的设有喷流干涉部22A的区域内的卡门涡旋e的产生位置与未设有喷流干涉部22A的区域r内的卡门涡旋e的产生位置之间得到足够大的管轴方向的位置偏差，并且不存在影响减压装置10的减压效果的担心。因此，优选将方形件24a以及24b的管轴方向的长度C设为节流孔18的直径的1～2倍。

需要说明的是，节流孔18的径向上的方形件24a以及24b的宽度例如与节流孔18的直径d相等。

另外，喷流干涉部22A可以仅由方形件24a以及24b的任一方构成，由此也能够得到噪声抑制效果。

(实施方式2)

接下来，根据图4对本发明的第二实施方式进行说明。在图4中，本实施方式所涉及的减压装置10B与所述第一实施方式相同，在上游侧节流板14的中心部形成有正圆形状的节流孔18。本实施方式的喷流干涉部22B由上游侧节流板14的流体流动方向背面上设置的喷流干涉件26构成。

喷流干涉件26具有半圆筒形状，且以同心的方式沿着节流孔18的出口周缘部配置。喷流干涉件26沿着管轴方向延伸，且在沿着节流孔18的径向的剖面内具有四边形的剖面。另外，喷流干涉件26具有沿着节流孔18的出口周缘部弯折的半圆弧形状。喷流干涉件26的内侧面形成为半圆弧面、即弯曲面，且沿着节流孔18的出口周缘部配置。包括下游侧节流板16在内的其他结构与所述第一实施方式相同。

在上述结构中，喷流干涉件26配置在与从节流孔18喷出的喷流干涉的位置。在节流孔18的周向的配置有喷流干涉件26的区域内，从节流孔18的出口喷出的喷流如图4中虚线s1所示那样扩散，在喷流干涉件26的下游产生卡门涡旋e。在未设有喷流干涉件26的区域(图4中的区域r)内，喷流如虚线s2所示那样扩散，在节流孔18的出口的正下游产生卡门涡旋e。

因此，在设有喷流干涉件26的区域与未设有喷流干涉件26的区域r内，产生卡门涡旋e的位置在管轴方向上不同。因此，因产生的多个卡门涡旋e而引起的多个振动波以彼此不同的相位传递至下游侧节流板16。因此，不存在后续的因卡门涡旋e产生的振动波通过被下游侧节流板16反射的振动波的反射波而被放大的担心。

并且，使用喷流干涉件26作为喷流干涉部22B，因此能够使喷流干涉部22B的设置容易且低成本化。

需要说明的是，节流孔18的周向上的喷流干涉件26的位置不特别限定。例如，在配管12沿水平方向配置的情况下，可以将干涉件26配置在节流孔18的出口周缘部的上方、下方或者侧方。

(实施方式3)

接下来，根据图5以及图6对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式所涉及的减压装置10C与所述第一实施方式相同，在上游侧节流板14的中心部形成有正圆形状的节流孔18。在本实施方式中，在节流孔18的出口周缘部的四个位置形成有锪孔部28。即，在形成节流孔18的壁面(内周面)的局部形成有锪孔部28。

锪孔部28在从管轴方向观察时具有扇形形状，锪孔部28的周向长度以及中心角彼此相等。锪孔部28在管轴方向上延伸，且沿着节流孔18的径向的锪孔部28的剖面具有矩形形状。锪孔部28在形成节流孔18的壁面开口。

而且，锪孔部28在节流孔18的周向上等间隔地配置。因此，在锪孔部28之间形成有四处未形成锪孔部28的区域r，位于锪孔部28彼此之间的壁面的部分构成喷流干涉部22C。各锪孔部28的周向长度与各区域r的周向长度相互相等。包括下游侧节流板16在内的其他的结构与所述第一实施方式相同。

在上述结构中，在本实施方式中，在形成有锪孔部28的区域内，节流孔18的管轴方向上的长度相对地缩短，而在未形成锪孔部28的区域r内，节流孔18的管轴方向上的长度相对地延长。因此，可以认为，在未形成锪孔部28的区域r(参照图6)内的上游侧节流板14的节流孔18的出口周缘部设有喷流干涉部22C。

在节流孔18的周向的未形成锪孔部28的区域r内，从节流孔18喷出的流体F的喷流如图5以及图6中虚线s1所示那样扩散，在上游侧节流板14的流体流动方向背面的正下游产生卡门涡旋e。在设有锪孔部28的区域内，喷流如虚线s2所示那样扩散，在锪孔部28的底面的正下游产生卡门涡旋e。需要说明的是，锪孔部28的底面位于比上游侧节流板14的流体流动方向背面靠上游的位置。

因此，在设有喷流干涉部22C的区域r与未设有喷流干涉部22C的区域内，产生卡门涡旋e的位置在管轴方向上不同。因此，因产生的多个卡门涡旋e而产生的多个振动波以彼此不同的相位传递至下游侧节流板16。因此，不存在后续的因卡门涡旋e产生的振动波通过被下游侧节流板16反射的该振动波的反射波而被放大的担心。

另外，在管轴方向的不同的位置产生的卡门涡旋e的产生频率fk也不同，因此也能够抑制气柱共鸣的产生。因此，能够抑制声音的反馈现象，从而防止共鸣现象，因此能够抑制噪声的产生。

并且，通过仅在上游侧节流板14上形成锪孔部28的简单的加工便能够形成喷流干涉部22C，因此能够使喷流干涉部22C的形成容易且低成本化。

(实施方式4)

接下来，根据图7对本发明的燃烧装置的一实施方式进行说明。在图7中，本实施方式所涉及的燃烧装置30从燃料气体供给源(未图示)向燃料气体导入管32导入燃料气体g。燃料气体导入管32与燃料气体汇集管34连接。燃料气体汇集管34上连接有多个燃料气体分支管36。在各燃料气体分支管36的终端设有气体喷烧器38。气体喷烧器38装配于例如锅炉炉体的隔壁等。

气体喷烧器38具有：安装于各燃料气体分支管36的终端，且具有末端变大的壳体的注口40；以及与注口40的端面连接的气体喷嘴42。燃料气体g从形成于注口40的端面的多个喷嘴孔40a喷出，从气体喷嘴42向例如锅炉炉体内供给。

在燃料气体导入管32以及燃料气体分支管36中设有从各所述实施方式的减压装置10A～10C中选出的减压装置10。

根据本实施方式，由于在燃料气体导入管32以及燃料气体分支管36中设有减压装置10，因此能够有效地抑制在燃料气体导入管32以及燃料气体分支管36产生的噪声。另外，能够容易且低成本地进行减压装置10的设置。

附图标记说明

10、10A、10B、10C、100 减压装置

12、102 配管

14、104 上游侧节流板

16、108 下游侧节流板

18、20、106、110 节流孔

22A、22B、22C 喷流干涉部

24a、24b 方形件

26 喷流干涉件

28 锪孔部

30 燃烧装置

32 燃料气体导入管

34 燃料气体汇集管

36 燃料气体分支管

38 气体喷烧器

40 注口

42 气体喷嘴

e 卡门涡旋

g 燃料气体

s1、s2 喷流

Claims

1.一种低噪声减压装置，其特征在于，具备：

配管，其形成用于供流体流动的流路；

上游侧节流板，其设置于所述流路且具有节流孔；

下游侧节流板，其位于比所述上游侧节流板靠下游的位置且设置于所述流路；以及

喷流干涉部，其仅设置在所述节流孔的出口周缘部的局部，且构成为与从所述节流孔喷出的喷流干涉，

所述喷流干涉部由沿着所述节流孔的切线方向延伸的棒状构件构成。

2.根据权利要求1所述的低噪声减压装置，其特征在于，

所述喷流干涉部构成为根据所述节流孔的周向上的位置而使卡门涡旋的产生位置在所述配管的轴向上不同。

3.根据权利要求1所述的低噪声减压装置，其特征在于，

所述棒状构件是具有四边形剖面的方形件。

4.一种低噪声减压装置，其特征在于，具备：

配管，其形成用于供流体流动的流路；

上游侧节流板，其设置于所述流路且具有节流孔；

所述喷流干涉部沿着所述配管的轴向延伸设置并且具有沿着所述节流孔的出口周缘部弯曲的弯曲面。

5.根据权利要求1或4所述的低噪声减压装置，其特征在于，

所述配管的轴向上的所述喷流干涉部的长度是所述节流孔的直径的1倍以上且2倍以下。

6.一种燃烧装置，其特征在于，包括：

权利要求1或4所述的低噪声减压装置；以及

喷烧器，其设置于作为所述配管的燃料气体供给管的末端，且构成为使通过所述低噪声减压装置而被减压的作为所述流体的燃料气体燃烧。