JP2002535553A - ディフューザ管装置 - Google Patents
ディフューザ管装置Info
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Classifications
-
- 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
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
本発明は、遠心圧縮機インペラーからの外側方向の圧縮空気流を軸方向後向きの環状拡散流に向け直す内部および外部同心入れ子式お椀形シェル（１，２）から構成されるディフューザ装置を提供する。新規なディフューザ装置は、中央開口部周りの内周圧縮機インペラーケーシング（３，４）と外側エッジ（５，６）とをそれぞれ備える２つの同心入れ子式お椀形シェル（１，２）を備える。シェルの対向する入れ子式表面は、隣接する合わせ目エッジ（９）により隔てられて並んだ合わせ溝（７，８）を有し、それによって、シェルが互いに固定されると、圧縮機インペラーケーシング（３，４）からシェルの外側エッジ（５，６）に延びる個々のディフューザダクトが形成される。合わせ目エッジは、隣接する溝（７，８）の間に横方向に延びる領域（１０）に位置し、領域（１０）は溝（７，８）の長さに連続して延びるのが好ましい。
Description
【０００１】
本発明は、例えばろう付けにより互いに固定される２つの同心入れ子式のシェ
ルから単純に構成されるガスタービンエンジン用のディフューザに関し、それぞ
れのシェルは、対向する合わせ溝を有し、これらの溝は、シェルが互いに入れ子
式に重ねられると、内周圧縮機インペラーケーシングから軸方向に配置された環
状外側エッジに延びるディフューザダクトを形成する。
ルから単純に構成されるガスタービンエンジン用のディフューザに関し、それぞ
れのシェルは、対向する合わせ溝を有し、これらの溝は、シェルが互いに入れ子
式に重ねられると、内周圧縮機インペラーケーシングから軸方向に配置された環
状外側エッジに延びるディフューザダクトを形成する。
【０００２】
ガスタービンエンジンの圧縮部は、遠心圧縮機タービンの下流にディフューザ
と、燃焼器の上流にインペラーとを備える。ディフューザの機能は、圧縮空気の
速度を低下させ、同時に、静圧を増加させることで、燃焼器に低速で取り込む空
気を作成する。燃焼部に供給される高圧低速の空気は、適切な燃料混合と効率的
な燃焼に不可欠である。
と、燃焼器の上流にインペラーとを備える。ディフューザの機能は、圧縮空気の
速度を低下させ、同時に、静圧を増加させることで、燃焼器に低速で取り込む空
気を作成する。燃焼部に供給される高圧低速の空気は、適切な燃料混合と効率的
な燃焼に不可欠である。
【０００３】 本発明は、圧縮機の高圧段として遠心インペラーを備えるガスタービンエンジ
ンに特に適用できる。インペラーは、通常、より小型のガスタービンエンジンに
使用される。圧縮部は、高圧部として遠心インペラーを有する軸流または混合流
圧縮段を備えることがあり、あるいは、定圧インペラーと高圧インペラーとが連
続して結合されることもある。
ンに特に適用できる。インペラーは、通常、より小型のガスタービンエンジンに
使用される。圧縮部は、高圧部として遠心インペラーを有する軸流または混合流
圧縮段を備えることがあり、あるいは、定圧インペラーと高圧インペラーとが連
続して結合されることもある。
【０００４】 遠心圧縮機インペラーは、小直径部から空気を軸方向に吸入する。入口空気が
インペラーベーンに亘って供給され遠心力で径方向外側に流れながら、インペラ
ーの回転によって空気流速度が増加する。インペラーから放出される半径流の空
気を燃焼器に供給するように環状軸流に向け直すために、ディフューザ装置が設
けられ、空気を半径流から軸流に向け直し、空気の速度を低下させ、静圧を増加
させる。
インペラーベーンに亘って供給され遠心力で径方向外側に流れながら、インペラ
ーの回転によって空気流速度が増加する。インペラーから放出される半径流の空
気を燃焼器に供給するように環状軸流に向け直すために、ディフューザ装置が設
けられ、空気を半径流から軸流に向け直し、空気の速度を低下させ、静圧を増加
させる。
【０００５】 従来のディフューザ装置は、通常、半径流空気を捕捉しそれを概略接線方向の
オリフィスを通して一列のディフューザ管に向け直す、インペラーの周縁を囲む
加工された環状部材を備える。ディフューザ管は、通常、環状部材にろう付けさ
れるかまたは機械的に結合され、後方ほど断面が増加する。その結果、環状部材
のオリフィスに流入する細い高圧空気流は、ディフューザ管を通って軸方向に移
動するにつれ体積が膨張する。よく知られたベルヌーイの定理（流体の流れの全
エネルギーは一定であり、圧力エネルギー、位置エネルギー、運動エネルギーの
合計となることを述べている）によって、体積が増加すると、速度が低下すると
ともに対応して静圧が増加する。
オリフィスを通して一列のディフューザ管に向け直す、インペラーの周縁を囲む
加工された環状部材を備える。ディフューザ管は、通常、環状部材にろう付けさ
れるかまたは機械的に結合され、後方ほど断面が増加する。その結果、環状部材
のオリフィスに流入する細い高圧空気流は、ディフューザ管を通って軸方向に移
動するにつれ体積が膨張する。よく知られたベルヌーイの定理（流体の流れの全
エネルギーは一定であり、圧力エネルギー、位置エネルギー、運動エネルギーの
合計となることを述べている）によって、体積が増加すると、速度が低下すると
ともに対応して静圧が増加する。
【０００６】 ディフューザ管の製造は、概略径・接線方向から軸方向後向きに湾曲する末広
がりの内部通路を有するので、極端に複雑である。それぞれの管は、別々に小さ
い公差で作製する必要があり、さらに、加工された中央環状部材に組み付ける必
要がある。複雑な生産設備や労働集約的な製造工程によって、ディフューザは相
対的に製造費用が高くなる。
がりの内部通路を有するので、極端に複雑である。それぞれの管は、別々に小さ
い公差で作製する必要があり、さらに、加工された中央環状部材に組み付ける必
要がある。複雑な生産設備や労働集約的な製造工程によって、ディフューザは相
対的に製造費用が高くなる。
【０００７】 そのうえ作動中は、ディフューザには通常、個々のディフューザ管の振動に起
因する問題が生じる。振動の問題を解消するためには、ディフューザ管は、互い
に結合させてもよいし、整備中に均衡させることもできる。
因する問題が生じる。振動の問題を解消するためには、ディフューザ管は、互い
に結合させてもよいし、整備中に均衡させることもできる。
【０００８】 空気力学的観点からは、個々のディフューザ管を加工された環状部材に結合す
ると、エンジンの効率に有害な影響を与える表面移行部が生じる。管の内部は、
環状部材のオリフィスに結合しているので、通常、装置の製造公差やろう付け工
程によって生じる段差や移行部が存在する。この部分では空気が極端に高速で流
れるので、適合が不正確な移行部の上を空気が流れる際の抗力の増加や空気流の
乱れによって、効率が非常に大きく低下する。
ると、エンジンの効率に有害な影響を与える表面移行部が生じる。管の内部は、
環状部材のオリフィスに結合しているので、通常、装置の製造公差やろう付け工
程によって生じる段差や移行部が存在する。この部分では空気が極端に高速で流
れるので、適合が不正確な移行部の上を空気が流れる際の抗力の増加や空気流の
乱れによって、効率が非常に大きく低下する。
【０００９】 ディフューザの複雑な構造には、望ましい空気力学的特性と実際の製造工程で
の限界との間で妥協が必要であり、一般に、ディフューザの設計は最適ではない
。例えば、環状部材を取り囲むインペラーのオリフィスは、穿孔工程の経済上の
制約から、形状が円筒形の孔や円錐形の孔に限られる。例えばもし楕円形の孔を
形成するなら、製造や品質管理に極端に高い費用を伴うであろう。さらに、ディ
フューザの管自体の形状も、その複雑な形状を作成するうえでの実際上の問題か
ら制限される。一般に、ディフューザ管は、円錐形に作成され、ろう付けの前に
その最終の螺旋形に曲げられる。この円錐形の形状が空気力学的効率から最適か
どうかは、製造上の経済性を考慮すると、二の次になる。
の限界との間で妥協が必要であり、一般に、ディフューザの設計は最適ではない
。例えば、環状部材を取り囲むインペラーのオリフィスは、穿孔工程の経済上の
制約から、形状が円筒形の孔や円錐形の孔に限られる。例えばもし楕円形の孔を
形成するなら、製造や品質管理に極端に高い費用を伴うであろう。さらに、ディ
フューザの管自体の形状も、その複雑な形状を作成するうえでの実際上の問題か
ら制限される。一般に、ディフューザ管は、円錐形に作成され、ろう付けの前に
その最終の螺旋形に曲げられる。この円錐形の形状が空気力学的効率から最適か
どうかは、製造上の経済性を考慮すると、二の次になる。
【００１０】 従って、本発明の目的は、従来技術のディフューザ装置に伴う生産設備や製造
の費用を大幅に削減するディフューザ装置を提供することである。
の費用を大幅に削減するディフューザ装置を提供することである。
【００１１】 本発明のさらなる目的は、ディフューザを実際に製造する方法を心配せずに空
気力学的効率や振動作用が改善されるようにディフューザ構造を最適化できる、
より優れた適応性をガスタービンエンジンの設計者に与えるディフューザ装置を
提供することである。
気力学的効率や振動作用が改善されるようにディフューザ構造を最適化できる、
より優れた適応性をガスタービンエンジンの設計者に与えるディフューザ装置を
提供することである。
【００１２】 本発明のさらなる目的は、製造に必要な作業を低減することによって通常の製
造でのリードタイムがかなり短くなるとともに新しいエンジンの開発期間がより
短期間になるディフューザ装置を提供することである。
造でのリードタイムがかなり短くなるとともに新しいエンジンの開発期間がより
短期間になるディフューザ装置を提供することである。
【００１３】 本発明のさらなる目的は、従来技術の別々に加工された内部の環状部材とディ
フューザ管との間にある内部を横断する段差を除去するディフューザ装置を提供
することである。
フューザ管との間にある内部を横断する段差を除去するディフューザ装置を提供
することである。
【００１４】 本発明のさらなる目的は、ディフューザ装置の部品数を削減するとともに湾曲
または変化するディフューザダクトを使用して気体発生装置ケースの直径を低減
することで、エンジン重量を削減するディフューザ装置を提供することである。
または変化するディフューザダクトを使用して気体発生装置ケースの直径を低減
することで、エンジン重量を削減するディフューザ装置を提供することである。
【００１５】
【発明の開示】 本発明は、遠心圧縮機からの半径方向外向きの圧縮空気流を軸方向後向きの環
状拡散流に向け直す内部および外部同心入れ子式お椀形シェルから構成されるデ
ィフューザ装置を提供する。シェルは、例えば鋳造などにより金属形状から容易
に製造できるので、別に加工されたハブにろう付けされた複数の曲げられた管か
ら構成される従来技術のディフューザの製造に伴う多大な費用や時間を削減する
ことができる。
状拡散流に向け直す内部および外部同心入れ子式お椀形シェルから構成されるデ
ィフューザ装置を提供する。シェルは、例えば鋳造などにより金属形状から容易
に製造できるので、別に加工されたハブにろう付けされた複数の曲げられた管か
ら構成される従来技術のディフューザの製造に伴う多大な費用や時間を削減する
ことができる。
【００１６】 新規なディフューザ装置は、中央開口部周りの内周圧縮機インペラーケーシン
グと外側エッジとをそれぞれ備える２つの同心入れ子式お椀形シェルを備える。
シェルの対向する入れ子式表面は、隣接する合わせ目エッジにより隔てられて並
んだ合わせ溝を有し、それによって、シェルが互いに固定されると、圧縮機イン
ペラーケーシングからシェルの外側エッジに延びる個々のディフューザダクトが
形成される。
グと外側エッジとをそれぞれ備える２つの同心入れ子式お椀形シェルを備える。
シェルの対向する入れ子式表面は、隣接する合わせ目エッジにより隔てられて並
んだ合わせ溝を有し、それによって、シェルが互いに固定されると、圧縮機イン
ペラーケーシングからシェルの外側エッジに延びる個々のディフューザダクトが
形成される。
【００１７】 合わせ目エッジは、隣接する溝の間に横方向に延びる領域に位置し、領域は溝
の長さに連続して延びるのが好ましい。この構成によって、構造が補強され、好
ましくは全体に亘って互いにろう付けされる領域の隔膜作用による振動に耐える
ことができる。
の長さに連続して延びるのが好ましい。この構成によって、構造が補強され、好
ましくは全体に亘って互いにろう付けされる領域の隔膜作用による振動に耐える
ことができる。
【００１８】 この新規なディフューザの設計によっていくつかの重要な利点が生じる。２つ
のシェル部品だけが必要とされる場合、製造設備費用や製造の複雑さが劇的に低
減されるので、製造費用は削減される。これとは対照的に、従来のディフューザ
では、いくつかの個々のディフューザ管を別々に製造し、ディフューザハブを加
工し、ディフューザ管とディフューザハブとを正確に適合させてろう付けする必
要がある。従来技術のディフューザのディフューザハブと個々のディフューザ管
との接合部に存在する内部を横断する段差が除去されるので、より好ましい性能
が得られる。
のシェル部品だけが必要とされる場合、製造設備費用や製造の複雑さが劇的に低
減されるので、製造費用は削減される。これとは対照的に、従来のディフューザ
では、いくつかの個々のディフューザ管を別々に製造し、ディフューザハブを加
工し、ディフューザ管とディフューザハブとを正確に適合させてろう付けする必
要がある。従来技術のディフューザのディフューザハブと個々のディフューザ管
との接合部に存在する内部を横断する段差が除去されるので、より好ましい性能
が得られる。
【００１９】 本発明のディフューザは、従来のディフューザの製造に課せられた多くの制約
を受けない。大部分、従来のディフューザの形状は、製造上の制約によるもので
ある。ディフューザの性能と製造費用との間の多くの妥協によって、従来技術の
ディフューザの性能は損なわれている。
を受けない。大部分、従来のディフューザの形状は、製造上の制約によるもので
ある。ディフューザの性能と製造費用との間の多くの妥協によって、従来技術の
ディフューザの性能は損なわれている。
【００２０】 しかしながら、本発明によって、設計者は、従来技術の製造方法で生じていた
多くの問題から開放される。本発明の入れ子式シェルを使用することで、ディフ
ューザダクトの形状や断面は、使用される製造方法とは完全に独立し、ディフュ
ーザダクトの形状は、空気力学的および構造上の効率のために最適化することが
できる。
多くの問題から開放される。本発明の入れ子式シェルを使用することで、ディフ
ューザダクトの形状や断面は、使用される製造方法とは完全に独立し、ディフュ
ーザダクトの形状は、空気力学的および構造上の効率のために最適化することが
できる。
【００２１】 湾曲または変化するディフューザダクトを採用することで、本発明では、気体
発生装置ケースの直径を低減することによって、エンジン全体の重量を削減する
ことができる。従来のエンジンでは、主に、外側に配置されたディフューザ装置
と組み合わされた圧縮機インペラーの直径によって、気体発生装置ケースの直径
が決まる。ディフューザ装置の外径を低減すれば、気体発生装置ケースの直径を
低減することになり、より軽量で外部抗力の低減された小型エンジンが得られる
であろう。本発明によって、設計者は、ディフューザダクトを内側に湾曲させる
ことによって、あるいは、ディフューザダクトに変化する断面形状を使用するこ
とによって、ディフューザの外径を低減する自由が得られる。
発生装置ケースの直径を低減することによって、エンジン全体の重量を削減する
ことができる。従来のエンジンでは、主に、外側に配置されたディフューザ装置
と組み合わされた圧縮機インペラーの直径によって、気体発生装置ケースの直径
が決まる。ディフューザ装置の外径を低減すれば、気体発生装置ケースの直径を
低減することになり、より軽量で外部抗力の低減された小型エンジンが得られる
であろう。本発明によって、設計者は、ディフューザダクトを内側に湾曲させる
ことによって、あるいは、ディフューザダクトに変化する断面形状を使用するこ
とによって、ディフューザの外径を低減する自由が得られる。
【００２２】 性能を向上させるとともに重量を最小限にするために、ディフューザダクト壁
の厚みは最適化することができる。必要ならば、所定部分の厚みを厚くして補強
することができ、あるいは、振動の制御、局部応力の吸収、耐摩耗などのために
外部補強リブを設けることができる。
の厚みは最適化することができる。必要ならば、所定部分の厚みを厚くして補強
することができ、あるいは、振動の制御、局部応力の吸収、耐摩耗などのために
外部補強リブを設けることができる。
【００２３】 設計変更は、よりいっそう短いリードタイムで実現することができ、新しいエ
ンジンの開発は、より迅速に進めることができる。試作品の鋳造物を作成するの
に製造設備は不要である。例えば、固体模型のデータをレーザフォトリソグラフ
ィー金属粉末鋳造方法で使用して、迅速に金属製試作品を製造することができる
。
ンジンの開発は、より迅速に進めることができる。試作品の鋳造物を作成するの
に製造設備は不要である。例えば、固体模型のデータをレーザフォトリソグラフ
ィー金属粉末鋳造方法で使用して、迅速に金属製試作品を製造することができる
。
【００２４】 本発明とその利点のさらなる詳細は、下記の図面と詳細な説明から明らかにな
るであろう。
るであろう。
【００２５】 本発明を容易に理解するために、本発明の好ましい一実施態様を、添付の図面
を参照して、実施例により説明する。
を参照して、実施例により説明する。
【００２６】
図１には、内側開口部の内部に配置された遠心圧縮機からの外側方向の圧縮空
気流を、軸方向後向きの拡散環状流に向け直すディフューザ装置が示される。
気流を、軸方向後向きの拡散環状流に向け直すディフューザ装置が示される。
【００２７】 図２には、参照番号１、２でそれぞれ識別される内部および外部同心入れ子式
お椀形シェルが示される。それぞれのシェル１、２は、相対的に大きな中央開口
部周りに内周圧縮機インペラーケーシング３、４を備える。図１に示されるよう
にシェル１、２が互いに入れ子式に重ねられると、ケーシング３、４は、インペ
ラーが高速で回転する際、インペラーの周縁から排出される外側方向の空気流を
収容する。それぞれのシェル１、２は、外側エッジ５、６を備える。図１に最も
よく示されるように、インペラーケーシング３、４内に収容される外側方向の空
気流は、入れ子式に重ねられたシェル１、２の外側エッジ５、６に沿って形成さ
れた細長いノズルを通して排出される。
お椀形シェルが示される。それぞれのシェル１、２は、相対的に大きな中央開口
部周りに内周圧縮機インペラーケーシング３、４を備える。図１に示されるよう
にシェル１、２が互いに入れ子式に重ねられると、ケーシング３、４は、インペ
ラーが高速で回転する際、インペラーの周縁から排出される外側方向の空気流を
収容する。それぞれのシェル１、２は、外側エッジ５、６を備える。図１に最も
よく示されるように、インペラーケーシング３、４内に収容される外側方向の空
気流は、入れ子式に重ねられたシェル１、２の外側エッジ５、６に沿って形成さ
れた細長いノズルを通して排出される。
【００２８】 空気流を、インペラーケーシング３、４から外側に向けられた高圧流から、外
側エッジ５、６を通過する後方に向けられた軸流へと向け直し拡散させるために
、それぞれの同心入れ子式シェル１、２は、並んだ合わせ溝７、８を備え、これ
らの溝７、８は、固定手段（図示せず）によりシェル１、２が互いに固定される
と、個々のディフューザダクトを形成する。
側エッジ５、６を通過する後方に向けられた軸流へと向け直し拡散させるために
、それぞれの同心入れ子式シェル１、２は、並んだ合わせ溝７、８を備え、これ
らの溝７、８は、固定手段（図示せず）によりシェル１、２が互いに固定される
と、個々のディフューザダクトを形成する。
【００２９】 例示された実施態様では、溝７、８は、隣接する溝７、８の間に横方向に延び
る領域１０に位置する隣接する合わせ目エッジ９により隔てられる。領域１０は
、例示された実施態様では、溝７、８の長さに連続して延びる。連続した領域１
０は、例えば、ろう付け、リベット留め、ボルト留め、スポット溶接、拡散溶接
、融接などの固定手段とともに固定することができる連続隔膜とともに隣接する
ディフューザダクトに結合する。
る領域１０に位置する隣接する合わせ目エッジ９により隔てられる。領域１０は
、例示された実施態様では、溝７、８の長さに連続して延びる。連続した領域１
０は、例えば、ろう付け、リベット留め、ボルト留め、スポット溶接、拡散溶接
、融接などの固定手段とともに固定することができる連続隔膜とともに隣接する
ディフューザダクトに結合する。
【００３０】 これらのシェル１、２を製造する最も経済的な方法が、シェル１、２の金属鋳
造と仕上げ加工によることは、発明者には理解される。シェル１、２の厚みは、
全体を通して実質的に均一にすることができるが、もし振動の制御、構造の強化
、耐摩耗などのために必要ならば、シェル１、２は、所定部分の厚みを相対的に
厚くして容易に設計することができる。
造と仕上げ加工によることは、発明者には理解される。シェル１、２の厚みは、
全体を通して実質的に均一にすることができるが、もし振動の制御、構造の強化
、耐摩耗などのために必要ならば、シェル１、２は、所定部分の厚みを相対的に
厚くして容易に設計することができる。
【００３１】 図２に最も明らかに示されるように、それぞれのシェル１、２の溝７、８は、
圧縮機ケーシング３、４からシェルの外側エッジ５、６へと断面の大きさが増加
する。例示された実施態様では、合わせ目エッジ９は、それぞれのディフューザ
ダクトのほぼ中心に位置し、従って、内部シェル１の溝７の所定部分の断面積は
、入れ子式に重ねられる外部シェル２の溝８の隣接する部分の断面積に実質的に
等しい。そのうえ、例示された実施態様では、それぞれのシェル１、２の溝７、
８は、圧縮機ケーシング３、４からシェルの外側エッジ５、６へと幅の大きさは
増加するが、深さは実質的に一定である。それぞれのシェル１、２の溝７、８は
、所定半径の凹形側壁を有し、従って図１に示されるように、シェルが互いに入
れ子式に重ねられて形成されるディフューザダクトは、半円形側面形状を有する
。
圧縮機ケーシング３、４からシェルの外側エッジ５、６へと断面の大きさが増加
する。例示された実施態様では、合わせ目エッジ９は、それぞれのディフューザ
ダクトのほぼ中心に位置し、従って、内部シェル１の溝７の所定部分の断面積は
、入れ子式に重ねられる外部シェル２の溝８の隣接する部分の断面積に実質的に
等しい。そのうえ、例示された実施態様では、それぞれのシェル１、２の溝７、
８は、圧縮機ケーシング３、４からシェルの外側エッジ５、６へと幅の大きさは
増加するが、深さは実質的に一定である。それぞれのシェル１、２の溝７、８は
、所定半径の凹形側壁を有し、従って図１に示されるように、シェルが互いに入
れ子式に重ねられて形成されるディフューザダクトは、半円形側面形状を有する
。
【００３２】 例示される実施態様に示されるディフューザダクトの形状と位置は、例示を目
的としているに過ぎないことが理解されるであろう。本発明の重要な利点は、設
計者に、ディフューザ装置の効率を最適化するディフューザダクトのどのような
断面形状や経路位置も選択させることである。共通に使用されるディフューザ管
の形状は、相対的に一定の幅と半円形に丸みを帯びた外側エッジとを有する図面
に示されたものである。しかしながら、ディフューザダクトの溝７、８は、容易
に楕円形や他の所望する形状に形成することができる。従来技術に見られる不利
な移行段差が生じることなく、インペラーケーシング３、４と溝７、８との間の
移行が完全に滑らかになるのが、特に有利である。ケーシング３、４にすぐに隣
接する溝７、８の形状は、楕円形にすることも、設計者により決められるどのよ
うな最適な形状にすることもできる。
的としているに過ぎないことが理解されるであろう。本発明の重要な利点は、設
計者に、ディフューザ装置の効率を最適化するディフューザダクトのどのような
断面形状や経路位置も選択させることである。共通に使用されるディフューザ管
の形状は、相対的に一定の幅と半円形に丸みを帯びた外側エッジとを有する図面
に示されたものである。しかしながら、ディフューザダクトの溝７、８は、容易
に楕円形や他の所望する形状に形成することができる。従来技術に見られる不利
な移行段差が生じることなく、インペラーケーシング３、４と溝７、８との間の
移行が完全に滑らかになるのが、特に有利である。ケーシング３、４にすぐに隣
接する溝７、８の形状は、楕円形にすることも、設計者により決められるどのよ
うな最適な形状にすることもできる。
【００３３】 従って結果として、本発明により提供される新規な二重シェルディフューザ装
置によって、必要とされる部品の数や生産設備が大幅に削減される。より優れた
振動の制御や予測が、構造上の完全性から得られる。湾曲または変化するディフ
ューザダクトを使用して気体発生装置ケースの直径を低減することで、エンジン
の重量を削減することができる。設計者は、自由に、必要ならば非円形のディフ
ューザダクトを備えた新しい型式のエンジンを迅速に開発することができる。製
造に必要な作業がより少なくて済むので、ディフューザ装置を製造するのに必要
なリードタイムは大幅に短くなる。従来技術のディフューザ装置の別々の構成要
素の間に存在する横断する内部段差が除去されるので、より優れた空気力学的特
性が得られる。
置によって、必要とされる部品の数や生産設備が大幅に削減される。より優れた
振動の制御や予測が、構造上の完全性から得られる。湾曲または変化するディフ
ューザダクトを使用して気体発生装置ケースの直径を低減することで、エンジン
の重量を削減することができる。設計者は、自由に、必要ならば非円形のディフ
ューザダクトを備えた新しい型式のエンジンを迅速に開発することができる。製
造に必要な作業がより少なくて済むので、ディフューザ装置を製造するのに必要
なリードタイムは大幅に短くなる。従来技術のディフューザ装置の別々の構成要
素の間に存在する横断する内部段差が除去されるので、より優れた空気力学的特
性が得られる。
【００３４】 上述した説明や添付の図面は、本発明者が現在考えている具体的な好ましい実
施態様に関するものであるが、本発明は、その広い側面において、説明、例示し
た構成要素の機械的、機能的等価物を含むことも理解されよう。
施態様に関するものであるが、本発明は、その広い側面において、説明、例示し
た構成要素の機械的、機能的等価物を含むことも理解されよう。
【図１】 ２つのお椀形シェルが互いに入れ子式に重ねられて、中央圧縮機インペラーケ
ーシングから、ディフューザ装置の外側エッジで軸方向に向けられた出口ノズル
へと延びる並んだディフューザダクトが形成されるのを示す本発明によるディフ
ューザ装置の斜視図。
ーシングから、ディフューザ装置の外側エッジで軸方向に向けられた出口ノズル
へと延びる並んだディフューザダクトが形成されるのを示す本発明によるディフ
ューザ装置の斜視図。
【図２】 ディフューザ装置の内部および外部同心シェルを示す分解斜視図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月３０日（２００１．１．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】 ディフューザの複雑な構造には、望ましい空気力学的特性と実際の製造工程で
の限界との間で妥協が必要であり、一般に、ディフューザの設計は最適ではない
。例えば、環状部材を取り囲むインペラーのオリフィスは、穿孔工程の経済上の
制約から、形状が円筒形の孔や円錐形の孔に限られる。例えばもし楕円形の孔を
形成するなら、製造や品質管理に極端に高い費用を伴うであろう。さらに、ディ
フューザの管自体の形状も、その複雑な形状を作成するうえでの実際上の問題か
ら制限される。一般に、ディフューザ管は、円錐形に作成され、ろう付けの前に
その最終の螺旋形に曲げられる。この円錐形の形状が空気力学的効率から最適か
どうかは、製造上の経済性を考慮すると、二の次になる。 ドイツ特許ＤＥ−Ｃ９６７８６２には、遠心圧縮機インペラーの下流に位置す
るベーン型のディフューザが開示されており、このディフューザは、概略矩形断
面形状のディフューザ溝に流れを分離するために径方向に延びるプレートブレー
ドとともに軸方向に入れ子式に重ねられる内部シェルと外部シェルとを備える。 フランス特許ＦＲ−Ａ−２，５８１，１３５（シェヴィ（Ｃｈｅｖｉｓ）らに
付与された米国特許第４，８５４，１２６号に対応）には、内部および外部シェ
ル構造を有するディフューザ構造が開示されており、この構造は、ディフューザ
ブレードを有する径方向に延びる部分と、２つのシェルの間に位置する第２のブ
レードを有する軸方向に延びる部分とを備える。
の限界との間で妥協が必要であり、一般に、ディフューザの設計は最適ではない
。例えば、環状部材を取り囲むインペラーのオリフィスは、穿孔工程の経済上の
制約から、形状が円筒形の孔や円錐形の孔に限られる。例えばもし楕円形の孔を
形成するなら、製造や品質管理に極端に高い費用を伴うであろう。さらに、ディ
フューザの管自体の形状も、その複雑な形状を作成するうえでの実際上の問題か
ら制限される。一般に、ディフューザ管は、円錐形に作成され、ろう付けの前に
その最終の螺旋形に曲げられる。この円錐形の形状が空気力学的効率から最適か
どうかは、製造上の経済性を考慮すると、二の次になる。 ドイツ特許ＤＥ−Ｃ９６７８６２には、遠心圧縮機インペラーの下流に位置す
るベーン型のディフューザが開示されており、このディフューザは、概略矩形断
面形状のディフューザ溝に流れを分離するために径方向に延びるプレートブレー
ドとともに軸方向に入れ子式に重ねられる内部シェルと外部シェルとを備える。 フランス特許ＦＲ−Ａ−２，５８１，１３５（シェヴィ（Ｃｈｅｖｉｓ）らに
付与された米国特許第４，８５４，１２６号に対応）には、内部および外部シェ
ル構造を有するディフューザ構造が開示されており、この構造は、ディフューザ
ブレードを有する径方向に延びる部分と、２つのシェルの間に位置する第２のブ
レードを有する軸方向に延びる部分とを備える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エレテリオウ，アンドレアス カナダ，オンタリオ，ウッドブリッジ，カ ロネイション ストリート 271 Ｆターム(参考） 3H034 AA02 BB03 BB06 CC03 DD06 DD22 EE12 EE18
Claims (12)
- 【請求項１】 遠心圧縮機インペラーからの外側方向の圧縮空気流を、軸方向
後向きの拡散環状流に向け直すディフューザ装置であって、 中央開口部周りの内周圧縮機インペラーケーシングと外側エッジとをそれぞ
れ備える内部および外部同心入れ子式お椀形シェルを備え、 前記シェルの対向する入れ子式表面は、隣接する合わせ目エッジにより隔て
られた複数の合わせ溝を有し、それによって、固定手段により前記シェルが互い
に固定されると、前記圧縮機インペラーケーシングから前記シェルの外側エッジ
に延びる同様に複数の個々のディフューザダクトが形成される、 ことを特徴とするディフューザ装置。 - 【請求項２】 前記合わせ目エッジは、隣接する溝の間に横方向に延びる領域
に位置することを特徴とする請求項１記載のディフューザ装置。 - 【請求項３】 前記領域は、前記溝の長さに連続して延びることを特徴とする
請求項２記載のディフューザ装置。 - 【請求項４】 前記シェルは、全体を通して実質的に均一な厚みを有すること
を特徴とする請求項３記載のディフューザ装置。 - 【請求項５】 前記シェルは、所定部分の厚みが相対的に厚いことを特徴とす
る請求項３記載のディフューザ装置。 - 【請求項６】 ろう付け表面、リベット、ボルト、スポット溶接、連続溶接面
からなる群より選択される固定手段により、それぞれのシェルの合わせ目エッジ
が互いに固定されることを特徴とする請求項１記載のディフューザ装置。 - 【請求項７】 それぞれのシェルの前記溝は、前記圧縮機インペラーケーシン
グから前記シェルの外側エッジへと断面の大きさが増加することを特徴とする請
求項１記載のディフューザ装置。 - 【請求項８】 前記内部シェルの前記溝の所定部分の断面積は、入れ子式に重
ねられる前記外部シェルの前記溝の隣接する部分の断面積に実質的に等しいこと
を特徴とする請求項７記載のディフューザ装置。 - 【請求項９】 それぞれのシェルの前記溝は、前記圧縮機インペラーケーシン
グから前記シェルの外側エッジへと幅の大きさが増加し、深さが実質的に一定で
あることを特徴とする請求項７記載のディフューザ装置。 - 【請求項１０】 それぞれのシェルの前記溝は、所定半径の凹形側壁を有し、
従って、前記シェルが互いに入れ子式に重ねられると、半円形側面形状を有する
前記ディフューザダクトが形成されることを特徴とする請求項９記載のディフュ
ーザ装置。 - 【請求項１１】 前記シェルは金属製鋳造物から構成されることを特徴とする
請求項１記載のディフューザ装置。 - 【請求項１２】 前記シェルは加工された表面を有することを特徴とする請求
項１１記載のディフューザ装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/233,023 | 1999-01-20 | ||
| US09/233,023 US6123506A (en) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | Diffuser pipe assembly |
| PCT/CA2000/000038 WO2000043680A1 (en) | 1999-01-20 | 2000-01-18 | Diffuser pipe assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002535553A true JP2002535553A (ja) | 2002-10-22 |
Family
ID=22875572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000595062A Withdrawn JP2002535553A (ja) | 1999-01-20 | 2000-01-18 | ディフューザ管装置 |
Country Status (6)
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|---|---|
| US (1) | US6123506A (ja) |
| EP (1) | EP1144871B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002535553A (ja) |
| CA (1) | CA2358953C (ja) |
| DE (1) | DE60012691T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000043680A1 (ja) |
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| JP2009041561A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-26 | Honda Motor Co Ltd | 遠心型圧縮機のアキシャルディフューザ |
| US8038392B2 (en) | 2007-07-18 | 2011-10-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Axial diffuser for a centrifugal compressor |
| JP2014114748A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Yanmar Co Ltd | ガスタービンエンジン |
| JP2020015036A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | エイ． チオトラ アルフレッド | カッタアセンブリおよび高容量の水中シュレッダポンプ |
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| AT504253B1 (de) * | 2006-10-12 | 2008-06-15 | Fronius Int Gmbh | Einsatzelement, gaslinse mit einem solchen einsatzelement und schweissbrenner mit einer solchen gaslinse |
| SG143087A1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-06-27 | Turbine Overhaul Services Pte | Laser fillet welding |
| US8833087B2 (en) * | 2008-10-29 | 2014-09-16 | Rolls Royce Corporation | Flow splitter for gas turbine engine |
| US8596968B2 (en) * | 2008-12-31 | 2013-12-03 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Diffuser for a compressor |
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| US20110271654A1 (en) * | 2010-05-05 | 2011-11-10 | General Electric Company | Diffuser for gas turbine system |
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| US10704468B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-07-07 | Raytheon Technologies Corporation | Method and apparatus for handling pre-diffuser airflow for cooling high pressure turbine components |
| DE102015219556A1 (de) | 2015-10-08 | 2017-04-13 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Diffusor für Radialverdichter, Radialverdichter und Turbomaschine mit Radialverdichter |
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| US11286952B2 (en) | 2020-07-14 | 2022-03-29 | Rolls-Royce Corporation | Diffusion system configured for use with centrifugal compressor |
| US11578654B2 (en) | 2020-07-29 | 2023-02-14 | Rolls-Royce North American Technologies Inc. | Centrifical compressor assembly for a gas turbine engine |
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| US2634685A (en) * | 1949-02-17 | 1953-04-14 | Buchi Alfred | Improvement in the construction of outlet guide devices for centrifugal pumps or blowers |
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-
1999
- 1999-01-20 US US09/233,023 patent/US6123506A/en not_active Expired - Lifetime
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2000
- 2000-01-18 WO PCT/CA2000/000038 patent/WO2000043680A1/en active IP Right Grant
- 2000-01-18 JP JP2000595062A patent/JP2002535553A/ja not_active Withdrawn
- 2000-01-18 CA CA002358953A patent/CA2358953C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-18 EP EP00900473A patent/EP1144871B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-18 DE DE60012691T patent/DE60012691T2/de not_active Expired - Lifetime
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