JP7223598B2

JP7223598B2 - Acoustic dampers, combustors and gas turbines

Info

Publication number: JP7223598B2
Application number: JP2019033388A
Authority: JP
Inventors: 耕治前田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: JP2020139990A

Description

本発明は、音響ダンパ、燃焼器およびガスタービンに関する。 The present invention relates to acoustic dampers, combustors and gas turbines.

従来、振動発生源として、例えばガスタービンの燃焼器における燃焼振動を減衰させる装置に関する技術が知られている。例えば、特許文献１には、燃焼器よりも上流側において空気供給部、燃料供給部および希釈剤供給部に結合された複数の４分の１波長共振器と、共振器を調整する制御装置とを備えたガスタービンシステムが開示されている。このガスタービンシステムでは、４分の１波長共振器が可変形状共振器とされており、燃焼器内の圧力振動を圧力センサによって検出し、検出した圧力に基づいて、可変形状共振器の形状を調整することで、所望の周波数の振動を減衰させている。 Conventionally, as a source of vibration, for example, a technique related to a device for damping combustion vibration in a combustor of a gas turbine is known. For example, in US Pat. No. 5,400,008, a plurality of quarter-wave resonators coupled to an air supply, a fuel supply, and a diluent supply upstream of a combustor, and a controller for adjusting the resonators are disclosed. A gas turbine system is disclosed comprising: In this gas turbine system, the quarter-wave resonator is a variable-shape resonator, and the pressure sensor detects the pressure oscillation in the combustor, and the shape of the variable-shape resonator is adjusted based on the detected pressure. By adjusting, the vibration of the desired frequency is attenuated.

特開２０１１－５２９５４号公報JP 2011-52954 A

所望の周波数の振動について減衰を狙うためには、音響ダンパの波長管の長さでチューニング周波数が決定されることから、上記特許文献１に記載のガスタービンシステムのように、可変形状型の音響ダンパを採用する等、音響ダンパの構造が複雑になりがちである。さらに、振動を良好に減衰させるためには、音響ダンパの体積が大きくなりやすい。その結果、音響ダンパを取り付けるためのスペースが不足しがちとなる。したがって、より簡易な構成で小型の音響ダンパが求められる。 Since the tuning frequency is determined by the length of the wavelength tube of the acoustic damper in order to aim at damping the vibration of the desired frequency, a variable-shape acoustic damper, such as the gas turbine system described in Patent Document 1, is used. The structure of the acoustic damper tends to be complicated, such as using a damper. Furthermore, the volume of the acoustic damper tends to be large in order to dampen the vibration satisfactorily. As a result, there tends to be a shortage of space for mounting the acoustic damper. Therefore, a compact acoustic damper with a simpler configuration is desired.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、振動発生源の振動を良好に減衰させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to satisfactorily attenuate the vibration of a vibration source by using a compact acoustic damper with a simpler structure.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第一態様によれば、音響ダンパは、振動発生源に固定され、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、所定のばね定数を有し、前記音響ダンパ本体の外面に取り付けられた振動部と、前記振動部の端部に取り付けられ、前記通路を閉塞する端部板と、を備える。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to a first aspect of the present invention, an acoustic damper is fixed to a vibration source and forms a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source. An acoustic damper body, a vibrating part having a predetermined spring constant and attached to the outer surface of the acoustic damper body, and an end plate attached to an end of the vibrating part and closing the passage.

この構成により、所定のばね定数を有する振動部及び端部板を音響ダンパ本体の外面に取り付けることで、振動部及び端部板によって音響ダンパ本体の振動を吸収し、音響ダンパの境界条件を変化させることができる。その結果、音響ダンパの共鳴周波数の固有値を変化させ、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパについて小型化を図ることが可能となる。したがって、本発明によれば、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, by attaching the vibrating part and the end plate having a predetermined spring constant to the outer surface of the acoustic damper body, the vibration of the acoustic damper body is absorbed by the vibrating part and the end plate, thereby changing the boundary conditions of the acoustic damper. can be made As a result, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper can be changed and the sound pressure level can be reduced, so that it is possible to reduce the size of the acoustic damper aiming at damping vibrations at the same resonance frequency. Therefore, according to the present invention, it is possible to satisfactorily attenuate the vibration of the vibration source with a compact acoustic damper with a simpler configuration.

また、本発明の第二態様によれば、第一態様に係る音響ダンパの前記振動部は、蛇腹形状をなすことが好ましい。この構成により、振動部のばね定数を容易に調整することができるとともに振動部を簡易な構成とすることができる。 Moreover, according to the second aspect of the present invention, it is preferable that the vibrating portion of the acoustic damper according to the first aspect has a bellows shape. With this configuration, the spring constant of the vibrating section can be easily adjusted, and the configuration of the vibrating section can be simplified.

また、本発明の第三態様によれば、第一態様又は第二態様に係る音響ダンパの前記所定のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下であることが好ましい。この構成により、比較的小さな負荷の作用により、振動部を変形させることができる。すなわち、微小な振動に対応して振動部を変形させて振動を吸収させることができる。 Moreover, according to the third aspect of the present invention, the predetermined spring constant of the acoustic damper according to the first aspect or the second aspect is preferably 10 N/mm or more and 100 N/mm or less. With this configuration, the vibrating portion can be deformed by the action of a relatively small load. In other words, the vibrating portion can be deformed to absorb minute vibrations.

また、本発明の第四態様によれば、音響ダンパは、振動発生源に固定され、前記振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路を形成する音響ダンパ本体と、前記音響ダンパ本体の外面に取り付けられ、前記通路を閉塞する端部板と、所定のばね定数を有し、一端が前記端部板の内面に取り付けられる振動部と、前記振動部の他端に接続されるとともに前記音響ダンパの内面と間隔を空けて配置された振動板と、を備える。 Further, according to the fourth aspect of the present invention, an acoustic damper includes: an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source; an end plate attached to block the passage; a vibrating portion having a predetermined spring constant, one end of which is attached to the inner surface of the end plate; and the acoustic damper connected to the other end of the vibrating portion. a diaphragm spaced apart from the inner surface of the .

この構成により、所定のばね定数を有する振動部と振動板を音響ダンパ本体の内部に設けることで、振動部が燃焼器の内部と外部の差圧の影響を受けることが抑制される。したがって、該差圧の影響を考慮して弾性部を構成する必要がなく、小さな荷重の作用により、振動部を変形させることができる。この時、振動部が変形することで、音響ダンパの振動を吸収し、音響ダンパの音響の境界条件を変化させることができる。その結果、音響ダンパの共鳴周波数の固有値を変化させ、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパについて小型化を図ることが可能となる。更に、振動部を、音響ダンパ本体の内部に設けることにより、振動部を音響ダンパ本体の外面に設ける場合に比べて小型化することが可能となる。したがって、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, by providing the vibrating portion and the vibrating plate having a predetermined spring constant inside the acoustic damper main body, the vibrating portion is suppressed from being affected by the differential pressure between the inside and outside of the combustor. Therefore, it is not necessary to configure the elastic portion in consideration of the influence of the differential pressure, and the vibrating portion can be deformed by the action of a small load. At this time, the vibration of the acoustic damper is absorbed by the deformation of the vibrating portion, and the acoustic boundary condition of the acoustic damper can be changed. As a result, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper can be changed and the sound pressure level can be reduced, so that it is possible to reduce the size of the acoustic damper aiming at damping vibrations at the same resonance frequency. Furthermore, by providing the vibrating portion inside the acoustic damper main body, it is possible to reduce the size as compared with the case where the vibrating portion is provided on the outer surface of the acoustic damper main body. Therefore, it is possible to satisfactorily attenuate the vibration of the vibration source with a compact acoustic damper with a simpler configuration.

また、本発明の第五態様によれば、第四態様に係る音響ダンパの前記振動部は、複数の弾性部材から構成されるのが好ましい。この構成により、振動部に作用する荷重の作用方向により減衰性能にばらつきが生じることを抑制することができる。 Moreover, according to the fifth aspect of the present invention, it is preferable that the vibrating portion of the acoustic damper according to the fourth aspect is composed of a plurality of elastic members. With this configuration, it is possible to suppress variations in damping performance depending on the direction of load acting on the vibrating portion.

また、本発明の第六態様によれば、第五態様に係る音響ダンパの前記弾性部材は、多角錐台形を連続して重ねた形状であることが好ましい。この構成により、振動部のばね定数を容易に調整することができ、かつ振動部を簡易な構成とすることができる。 Moreover, according to the sixth aspect of the present invention, it is preferable that the elastic member of the acoustic damper according to the fifth aspect has a shape in which truncated polygonal pyramids are continuously stacked. With this configuration, the spring constant of the vibrating portion can be easily adjusted, and the vibrating portion can have a simple configuration.

また、本発明の第七態様によれば、第五態様に係る音響ダンパの前記弾性部材は、前記一端と前記他端の間で折れ曲がった曲折部を含むとともに線状に構成されていることが好ましい。この構成により、振動部のばね定数を容易に調整することができ、かつ、振動部を簡易な構成とすることができる。 Further, according to the seventh aspect of the present invention, the elastic member of the acoustic damper according to the fifth aspect includes a bent portion that is bent between the one end and the other end and is linearly configured. preferable. With this configuration, the spring constant of the vibrating section can be easily adjusted, and the configuration of the vibrating section can be simplified.

また、本発明の第八態様によれば、第七態様に係る音響ダンパの前記弾性部材は、前記一端が、前記端部板の面が向く方向に沿って延びるとともに、前記他端が、前記振動板の面が向く方向に沿って延びていることが好ましい。この構成により、弾性部材の一端と他端における応力集中を緩和することができる。 Further, according to the eighth aspect of the present invention, the elastic member of the acoustic damper according to the seventh aspect has the one end extending along the direction in which the surface of the end plate faces, and the other end extending along the direction in which the surface of the end plate faces. It preferably extends along the direction in which the plane of the diaphragm faces. With this configuration, stress concentration at one end and the other end of the elastic member can be alleviated.

また、本発明の第九態様によれば、第七態様に係る音響ダンパの前記弾性部材は、前記一端、前記他端及び前記曲折部のうち少なくとも一つがＣ字状に形成されていることが好ましい。この構成により、一端、他端及び曲折部における応力集中を緩和することができる。 Further, according to the ninth aspect of the present invention, at least one of the one end, the other end and the bent portion of the elastic member of the acoustic damper according to the seventh aspect is formed in a C shape. preferable. With this configuration, stress concentration at the one end, the other end, and the bent portion can be alleviated.

また、本発明の第十態様によれば、第一態様から第九態様の何れか一態様に係る音響ダンパの前記振動部は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有することが好ましい。この構成により、振動部のばね定数を容易に調整することができ、かつ、振動部を簡易な構成とすることができる。 Further, according to the tenth aspect of the present invention, the vibrating portion of the acoustic damper according to any one of the first to ninth aspects preferably has a continuous deposited layer made of one or more materials. . With this configuration, the spring constant of the vibrating section can be easily adjusted, and the configuration of the vibrating section can be simplified.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃焼器は、上記音響ダンパを燃焼筒の外面に取り付け、前記燃焼筒に流通する燃焼ガスの空気振動を前記音響ダンパに流入させる。この構成により、より簡易な構成で、小型の音響ダンパにより、燃焼器の振動を良好に減衰させることができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the combustor according to the present invention attaches the acoustic damper to the outer surface of the combustion cylinder, and the air vibration of the combustion gas flowing through the combustion cylinder flows into the acoustic damper. Let With this configuration, the vibration of the combustor can be favorably damped with a simpler configuration and a small acoustic damper.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンは、上記燃焼器を備える。この構成により、より簡易な構成で小型の音響ダンパにより、燃焼器の振動を良好に減衰させることができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a gas turbine according to the present invention includes the combustor described above. With this configuration, the vibration of the combustor can be favorably damped with a simpler configuration and a smaller acoustic damper.

図１は、第一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment. 図２は、第一実施形態に係る燃焼器の側面図である。FIG. 2 is a side view of the combustor according to the first embodiment. 図３は、振動部及び端部板が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a vibrating portion and end plates are attached. 図４は、振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of load displacement characteristics of the vibrating portion. 図５は、実施形態に係る音響ダンパにおける共鳴周波数と音圧レベルとの関係の解析結果の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level in the acoustic damper according to the embodiment. 図６は、第一実施形態に係る振動部の荷重変位特性を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing load displacement characteristics of the vibrating portion according to the first embodiment. 図７は、第一実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the first embodiment. 図８は、第二実施形態に係る振動部が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a vibrating portion according to the second embodiment is attached. 図９は、第二実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the second embodiment. 図１０は、第二実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the second embodiment. 図１１は、第三実施形態に係る振動部が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a vibrating portion according to the third embodiment is attached. 図１２は、第三実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the third embodiment. 図１３は、第三実施形態に係る振動部の第一の変形例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a first modification of the vibrating section according to the third embodiment. 図１４は、第三実施形態に係る振動部の第二の変形例を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a second modification of the vibrating section according to the third embodiment. 図１５は、第三実施形態に係る振動部の具体例ごとの応力変位特性を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing stress-displacement characteristics for each specific example of the vibrating portion according to the third embodiment.

以下に、本発明にかかる音響ダンパ、燃焼器およびガスタービンの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of the acoustic damper, combustor, and gas turbine concerning this invention is described in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。ガスタービン１００は、図１に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と排気室１４により構成され、圧縮機１１に図示しない発電機が連結されている。圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ２４が位置しており、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４に複数のディスクプレートが固定され、各動翼１８，２２が連結されると共に、圧縮機１１側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。 [First embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the gas turbine 100 includes a compressor 11, a combustor 12, a turbine 13, and an exhaust chamber 14. The compressor 11 is connected to a generator (not shown). The compressor 11 has an air intake port 15 for taking in air, and a plurality of stator vanes 17 and rotor vanes 18 are alternately arranged in a compressor casing 16 . The combustor 12 supplies fuel to the compressed air compressed by the compressor 11 and ignites it with a burner so that the fuel can be combusted. The turbine 13 has a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 alternately arranged in a turbine casing 20 . The exhaust chamber 14 has an exhaust diffuser 23 that is continuous with the turbine 13 . A rotor 24 is positioned so as to pass through the center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 14, and the end on the compressor 11 side is rotatably supported by a bearing 25. On the other hand, the end portion on the exhaust chamber 14 side is rotatably supported by a bearing portion 26 . A plurality of disk plates are fixed to the rotor 24, the moving blades 18 and 22 are connected, and the drive shaft of the generator (not shown) is connected to the end on the compressor 11 side.

従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する一方、排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。 Therefore, the air taken in from the air intake port 15 of the compressor 11 passes through the plurality of stationary blades 17 and rotor blades 18 and is compressed to become high-temperature and high-pressure compressed air. Combustion occurs when a predetermined fuel is supplied to the compressed air. High-temperature, high-pressure combustion gas, which is a working fluid generated in the combustor 12, passes through a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 that constitute the turbine 13, thereby driving and rotating a rotor 24. While driving the generator connected to 24, the exhaust gas is converted to static pressure by the exhaust diffuser 23 in the exhaust chamber 14 and then released to the atmosphere.

図２は、第一実施形態に係る燃焼器の側面図である。燃焼器１２は、車室ハウジング３０および外筒３１の内部に内筒３２が支持され、内筒３２の先端部に燃焼筒としての尾筒３３が連結されている。 FIG. 2 is a side view of the combustor according to the first embodiment. The combustor 12 has an inner cylinder 32 supported inside a vehicle interior housing 30 and an outer cylinder 31 , and a transition piece 33 as a combustion cylinder is connected to the tip of the inner cylinder 32 .

外筒３１は、車室ハウジング３０に締結されている。内筒３２は、外筒３１内で当該外筒３１と間隔をおいて設けられ、その内部の中心部であって燃焼器軸Ｓの延在方向である軸方向に沿ってパイロットノズル３５が配設されている。また、内筒３２は、その内部の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル３５を取り囲むように複数のメインノズル３６が燃焼器軸Ｓと平行に配設されている。尾筒３３は、基端が円筒状に形成されて内筒３２の先端に連結され、先端側に向けて断面積が小さくなりつつ湾曲して変形し、先端がほぼ矩形状に形成されてタービン１３の１段目の静翼２１に向けて開口しており、ガセット３７を介して車室ハウジング３０に締結されている。この尾筒３３は、内側が燃焼室として構成されている。なお、車室ハウジング３０は、その内側が車室３８として形成されて、尾筒３３は車室３８に設けられている。 The outer cylinder 31 is fastened to the vehicle interior housing 30 . The inner cylinder 32 is provided within the outer cylinder 31 with a gap from the outer cylinder 31 , and a pilot nozzle 35 is arranged along the axial direction, which is the extending direction of the combustor axis S, at the center of the inner cylinder 32 . is set. A plurality of main nozzles 36 are arranged in parallel with the combustor axis S so as to surround the pilot nozzles 35 along the circumferential direction on the inner peripheral surface of the inner cylinder 32 . The transition piece 33 has a cylindrical base end that is connected to the tip end of the inner cylinder 32 , bends and deforms with a cross-sectional area decreasing toward the tip side, and has a substantially rectangular tip shape to form a turbine. 13 , and is fastened to the vehicle interior housing 30 via a gusset 37 . The transition piece 33 has an inner side configured as a combustion chamber. The interior of the vehicle interior housing 30 is formed as a vehicle interior 38 , and the transition piece 33 is provided in the vehicle interior 38 .

このような燃焼器１２は、圧縮機１１からの高温・高圧の圧縮空気が車室３８を経て内筒３２の基端側から内筒３２の内部に流れこむ。この圧縮空気は、パイロットノズル３５およびメインノズル３６に誘導される。そして、圧縮空気は、メインノズル３６から噴射された燃料と混合され、予混合気となって尾筒３３内に流れ込む。また、圧縮空気は、パイロットノズル３５から噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって尾筒３３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が尾筒３３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインノズル３６から尾筒３３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、パイロットノズル３５から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインノズル３６からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。また、メインノズル３６によって燃料を予混合することで燃料濃度を均一化することで低ＮＯｘ化を図ることができる。そして、燃焼ガスは、尾筒３３を通じてタービン１３に供給される。 In such a combustor 12 , high-temperature, high-pressure compressed air from the compressor 11 flows into the inner cylinder 32 from the base end side of the inner cylinder 32 through the casing 38 . This compressed air is guided to pilot nozzle 35 and main nozzle 36 . Then, the compressed air is mixed with the fuel injected from the main nozzle 36 and flows into the transition piece 33 as a premixed gas. The compressed air is mixed with fuel injected from the pilot nozzle 35 , ignited by a seed flame (not shown), combusted, and jetted into the transition piece 33 as combustion gas. At this time, part of the combustion gas is jetted into the transition piece 33 with flame so as to diffuse to the surroundings, thereby igniting and burning the premixed air that has flowed into the transition piece 33 from each main nozzle 36. . That is, the diffusion flame of the pilot fuel injected from the pilot nozzle 35 can hold the flame for stable combustion of the lean premixed fuel from the main nozzle 36 . In addition, by premixing the fuel by the main nozzle 36, the fuel concentration can be made uniform, thereby reducing NOx. The combustion gas is then supplied to the turbine 13 through the transition piece 33 .

上述したガスタービン１００の燃焼器１２は、燃料が燃焼する際に振動（燃焼振動）が発生する。この燃焼振動は、ガスタービン１００の運転時の騒音や振動の原因となる。そこで、燃焼ガスが流通する振動発生源としての燃焼器１２（尾筒３３）に対し、サイドブランチ型の音響ダンパ１が設けられる。 The combustor 12 of the gas turbine 100 described above generates vibration (combustion vibration) when fuel is burned. This combustion oscillation causes noise and vibration during operation of the gas turbine 100 . Therefore, the side branch type acoustic damper 1 is provided for the combustor 12 (transition piece 33) as a vibration source through which the combustion gas flows.

音響ダンパ１は、図２に示すように、燃焼器１２における尾筒３３の基端側の外面に設けられている。音響ダンパ１は、振動発生源としての燃焼器１２の尾筒３３の外側において、燃焼器軸Ｓの延在方向である尾筒３３の軸方向に沿って延びる音響ダンパ本体としてのハウジング２を有している。ハウジング２は、直管型に形成されて尾筒３３の外面に接着される。音響ダンパ本体としてのハウジング２は、いわゆる４分の１波長管である。 The acoustic damper 1 is provided on the outer surface of the combustor 12 on the base end side of the transition piece 33, as shown in FIG. The acoustic damper 1 has a housing 2 as an acoustic damper main body extending along the axial direction of the transition piece 33, which is the direction in which the combustor axis S extends, outside the transition piece 33 of the combustor 12 as a vibration source. are doing. The housing 2 is formed in a straight pipe shape and adhered to the outer surface of the transition piece 33 . A housing 2 as an acoustic damper body is a so-called quarter-wave tube.

音響ダンパ１は、ハウジング２の内部に音響部を構成する通路３が形成されている。通路３は、一連に繋がって形成され、一端が振動発生源で発生する空気振動を取り込む入口（図示省略）として構成されている。入口は、尾筒３３の外面に向けて開口して設けられている。そして、尾筒３３は、入口が向く位置において、内側の燃焼振動による空気振動（圧力波）を外側に通過させる複数の小孔からなる貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔を介して入口から通路３内に空気振動が取り込まれる。また、音響ダンパ本体の通路３は、他端が開口している。 The acoustic damper 1 has a passage 3 forming an acoustic portion inside a housing 2 . The passage 3 is formed in a continuous manner, and one end is configured as an inlet (not shown) for taking in air vibrations generated by the vibration source. The inlet is provided so as to open toward the outer surface of the transition piece 33 . The transition piece 33 has a plurality of small through-holes (not shown) through which air vibrations (pressure waves) caused by combustion vibrations inside pass through to the outside. Air vibrations are introduced into the passage 3 from the inlet through the holes. Also, the passage 3 of the acoustic damper main body is open at the other end.

第一実施形態において、音響ダンパ１は、振動部５０と、端部板５２と、を備えている。図３は、振動部及び端部板が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図であり、図４は、振動部の荷重変位特性の一例を示す説明図である。本実施形態において、振動部５０は、ハウジング２の尾筒３３に接する側とは反対側の面に固定される。また、振動部５０は、内部に空洞５を有し、ハウジング２の通路３と空洞５とが連通している。これより、通路３内に取り込まれた空気振動は、空洞５に伝搬する。端部板５２は、所定の剛性を有する素材により形成され、振動部５０のハウジング２と接する側の面とは反対側の面に取り付けられる。これより、端部板５２は、空気振動の伝搬の下流側を閉塞して空気振動の抵抗となる終端として構成されている。 In the first embodiment, the acoustic damper 1 comprises a vibrating portion 50 and end plates 52 . FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a vibrating portion and an end plate are attached, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of load displacement characteristics of the vibrating portion. In this embodiment, the vibrating portion 50 is fixed to the surface of the housing 2 opposite to the side in contact with the transition piece 33 . Further, the vibrating portion 50 has a cavity 5 inside, and the passage 3 of the housing 2 and the cavity 5 communicate with each other. As a result, air vibrations taken into passage 3 are propagated to cavity 5 . The end plate 52 is made of a material having a predetermined rigidity and is attached to the surface of the vibrating portion 50 opposite to the surface in contact with the housing 2 . Thus, the end plate 52 is configured as a termination that blocks the downstream side of the propagation of air vibrations and provides resistance to the air vibrations.

振動部５０は、弾性変形可能な素材により形成され、図４に示すように、荷重変位特性が非線形特性を呈する。言い換えると、振動部５０は、非線形特性を呈するばね定数を有している。振動部５０のばね定数は、図４に示すように、初期荷重が作用する領域Ａにおいて比較的に大きな値となる。ここで、初期荷重とは、燃焼器１２の内側と外側との差圧により振動部５０に作用する荷重である。その後、初期荷重よりも大きな所定の荷重が作用する領域Ｂにおいて、振動部５０は、領域Ａよりも荷重に対する変位量が緩やかとなる特性を有する。すなわち、領域Ｂにおける振動部５０のばね定数は、領域Ａにおける振動部５０のばね定数よりも小さい。領域Ｂにおける振動部５０のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下である。なお、振動部５０は、領域Ｂよりもさらに大きな荷重が作用する領域Ｃにおいては、領域Ａと同程度のばね定数を有する。領域Ｃにおけるばね定数は、これに限られるものではなく、領域Ｂと同程度であってもよい。振動部５０のばね定数の非線形特性は、例えば、振動部５０のヤング率、密度、板厚等によって調整することができる。 The vibrating portion 50 is made of an elastically deformable material, and exhibits nonlinear load-displacement characteristics, as shown in FIG. In other words, the vibrating portion 50 has a spring constant exhibiting nonlinear characteristics. As shown in FIG. 4, the spring constant of the vibrating portion 50 has a relatively large value in the region A where the initial load acts. Here, the initial load is the load acting on the vibrating portion 50 due to the differential pressure between the inside and outside of the combustor 12 . After that, in a region B where a predetermined load larger than the initial load acts, the vibrating portion 50 has a characteristic that the amount of displacement with respect to the load becomes gentler than in the region A. That is, the spring constant of the vibrating portion 50 in the region B is smaller than the spring constant of the vibrating portion 50 in the region A. The spring constant of the vibrating portion 50 in the region B is 10 N/mm or more and 100 N/mm or less. Note that the vibrating portion 50 has a spring constant approximately equal to that in the region A in the region C where a larger load than in the region B acts. The spring constant in region C is not limited to this, and may be approximately the same as in region B. The nonlinear characteristic of the spring constant of the vibrating portion 50 can be adjusted by, for example, the Young's modulus, density, plate thickness, etc. of the vibrating portion 50 .

以上より、音響ダンパ１は、尾筒３３において燃料ガスが流通する際、この燃焼ガスの燃焼振動による空気振動（圧力波）が、尾筒３３の貫通孔を通過して音響部を構成する通路３内に取り込まれる。そして、通路３を伝搬した空気振動が振動部５０の内部に形成された空洞５を伝搬し、通路３の一端に形成された入口と端部板５２を取り付けることにより形成される終端との間で伝搬した空気振動が共鳴し、燃焼器１２内の圧力変動が減衰される。 As described above, in the acoustic damper 1, when the fuel gas flows through the transition piece 33, air vibrations (pressure waves) due to the combustion vibrations of the combustion gas pass through the through hole of the transition piece 33 and form the acoustic portion. 3. Then, the air vibration propagated through the passage 3 propagates through the cavity 5 formed inside the vibrating portion 50, and between the inlet formed at one end of the passage 3 and the terminal end formed by attaching the end plate 52. The air vibrations propagated through resonate, and pressure fluctuations in the combustor 12 are damped.

このような振動部５０及び端部板５２がハウジング２の外面に取り付けられることにより、図３に示すように、ハウジング２の外側において、ばねとダンパとを有する仮想的な振動吸収構造が形成されることになる。これより、音響ダンパ１で燃焼器１２からの空気振動が共鳴する際に、振動部５０が振動し、端部板５２が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパ１の音響境界条件を変化させることができる。すなわち、振動部５０及び端部板５２により振動が吸収されることで、音響ダンパ１の共鳴周波数の固有値を変化させることができ、共鳴周波数における音圧レベルを低減させることができる。 By attaching the vibrating portion 50 and the end plate 52 to the outer surface of the housing 2, a virtual vibration absorbing structure having springs and dampers is formed outside the housing 2, as shown in FIG. will be As a result, when air vibration from the combustor 12 resonates in the acoustic damper 1, the vibrating portion 50 vibrates, and the end plate 52 becomes an acoustic impedance boundary, thereby changing the acoustic boundary condition of the acoustic damper 1. can be made That is, the vibration is absorbed by the vibrating portion 50 and the end plate 52, so that the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper 1 can be changed, and the sound pressure level at the resonance frequency can be reduced.

図５は、実施形態にかかる音響ダンパにおける共鳴周波数と音圧レベルとの関係の解析結果の一例を示す説明図である。図５において、実線は、音響ダンパ１の共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示し、破線は、比較例として振動部５０を有さない音響ダンパの共鳴周波数と音圧レベルとの関係を示している。図示するように、比較例の音響ダンパでは、共鳴周波数である点Ｐ１において音圧レベルがピークとなる。一方、実施形態の音響ダンパ１では、振動部５０及び端部板５２による振動吸収構造により、２つの点Ｐ２、Ｐ３が共鳴周波数となり、この点Ｐ２、Ｐ３では、点Ｐ１に比べて音圧レベルのピークが小さくなる。このように、音響ダンパ１は、比較例の音響ダンパに比べて、共鳴周波数における音響レベルを低下させることができる。言い換えると、同じ周波数帯の振動を減衰させる際に、音響ダンパ１のサイズをより小さく、すなわちハウジング２で形成される４分の１波長管の長さを短くすることができる。本実施形態では、比較例に対して、音響ダンパ１のサイズ（４分の１波長管の長さ）を概ね半分程度とすることが可能である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of analysis results of the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level in the acoustic damper according to the embodiment. In FIG. 5, the solid line indicates the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level of the acoustic damper 1, and the dashed line indicates the relationship between the resonance frequency and the sound pressure level of an acoustic damper that does not have the vibrating section 50 as a comparative example. ing. As shown, in the acoustic damper of the comparative example, the sound pressure level peaks at point P1, which is the resonance frequency. On the other hand, in the acoustic damper 1 of the embodiment, the two points P2 and P3 have resonance frequencies due to the vibration absorbing structure of the vibrating portion 50 and the end plate 52, and the sound pressure level at the points P2 and P3 is higher than that at the point P1. peak becomes smaller. Thus, the acoustic damper 1 can lower the acoustic level at the resonance frequency compared to the acoustic damper of the comparative example. In other words, the size of the acoustic damper 1 can be made smaller, ie the length of the quarter-wave tube formed by the housing 2 can be shortened when damping vibrations in the same frequency band. In this embodiment, the size of the acoustic damper 1 (the length of the quarter-wave tube) can be approximately half that of the comparative example.

また、上述したように、振動部５０は、荷重変位特性、すなわち、ばね定数が非線形特性を有し、初期荷重よりも大きな所定の荷重が作用する領域Ｂにおいて、領域Ｂよりも荷重に対する変位量が緩やかとなる。それにより、振動部５０は、燃焼器１２の内側と外側との差圧による初期荷重を受けた状態で、燃焼器１２の燃焼振動によって音響ダンパ１を介して振動が伝達されると、微小な振動による小さな荷重で変形することになる。その結果、微小振動に対応して振動部５０を変形させ、振動を良好に吸収し、上述のように共鳴周波数における音圧レベルを低減させることが可能となる。 Further, as described above, the vibrating portion 50 has a load displacement characteristic, that is, a nonlinear characteristic of the spring constant. becomes gradual. As a result, when vibration is transmitted through the acoustic damper 1 by the combustion vibration of the combustor 12 in a state where the vibrating section 50 receives an initial load due to the differential pressure between the inside and the outside of the combustor 12, a minute It will be deformed by a small load due to vibration. As a result, it is possible to deform the vibrating portion 50 corresponding to minute vibrations, absorb the vibrations satisfactorily, and reduce the sound pressure level at the resonance frequency as described above.

次に、振動部５０の具体的な構成について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、第一実施形態に係る振動部の具体例に係る荷重変位特性を示す説明図であり、図７は、第一実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。 Next, a specific configuration of the vibrating section 50 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing load displacement characteristics according to a concrete example of the vibrating portion according to the first embodiment, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing a concrete example of the vibrating portion according to the first embodiment.

以下の説明では、振動部５０について、音響ダンパ１のハウジング２に取り付けられる面を「下面５５」と称し、下面５５と反対側に位置する面を「上面５６」と称する。振動部５０は、主として、下面５５と上面５６との間を延びる方向に沿って振動、すなわち荷重が加わることになる。振動部５０は、下面５５および上面５６が荷重作用方向に対して直交する方向に延びる開口である。なお、下面５５および上面５６は、少なくとも、下面５５がハウジング２の外面に沿った形状でさえあればよい。 In the following description, the surface of the vibrating portion 50 attached to the housing 2 of the acoustic damper 1 is referred to as the "lower surface 55", and the surface opposite to the lower surface 55 is referred to as the "upper surface 56". The vibrating portion 50 mainly vibrates along the direction extending between the lower surface 55 and the upper surface 56, that is, the load is applied. The vibrating portion 50 is an opening having a lower surface 55 and an upper surface 56 extending in a direction orthogonal to the direction of load application. It should be noted that at least the lower surface 55 and the upper surface 56 may have a shape along the outer surface of the housing 2 .

図７に示すように、振動部５０は、内部に空洞５が形成され、下面５５から上面５６に向かう方向に沿って蛇腹形状をなす弾性体であり、所定の非線形特性のばね定数を有する。振動部５０は、下面５５が開口しており、下面５５においてハウジング２に固定される。したがって、ハウジング２の内部に形成された通路３と振動部５０の内部に形成された空洞５とは連通している。また、上面５６に端部板５２が取り付けられることにより、空気振動の伝搬の下流側が閉塞される。また、本実施形態に係る振動部５０の形成方法は特に制限されないが、一例には、１種以上の材料からなる連続層を堆積する所謂積層造形によって形成されることが望ましい。この場合、弾性部５０は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。 As shown in FIG. 7, the vibrating portion 50 is an elastic body having a cavity 5 formed therein and having a bellows shape along the direction from the lower surface 55 to the upper surface 56, and has a predetermined nonlinear characteristic spring constant. The vibrating portion 50 has an open lower surface 55 and is fixed to the housing 2 at the lower surface 55 . Therefore, the passage 3 formed inside the housing 2 and the cavity 5 formed inside the vibrating portion 50 communicate with each other. Also, by attaching the end plate 52 to the upper surface 56, the downstream side of the propagation of air vibrations is blocked. Also, the method of forming the vibrating portion 50 according to the present embodiment is not particularly limited, but as an example, it is desirable that the vibrating portion 50 is formed by so-called layered manufacturing in which continuous layers made of one or more materials are deposited. In this case, the elastic portion 50 has a continuous deposited layer of one or more materials.

図６に示すように、振動部５０を内部に空洞５を有する蛇腹形状として形成することで、振動部５０のばね定数を小さくすることができる。このとき、振動部５０は、所定の非線形特性のばね定数を有するため、小さい荷重で変形することができる。 As shown in FIG. 6, the spring constant of the vibrating portion 50 can be reduced by forming the vibrating portion 50 in a bellows shape having the cavity 5 therein. At this time, since the vibrating portion 50 has a spring constant with a predetermined nonlinear characteristic, it can be deformed with a small load.

以上説明したように、本実施形態に係る音響ダンパ１は、振動発生源に固定され、振動発生源で発生する空気振動を取り込む通路３を形成するハウジング２（音響ダンパ本体）と、所定の非線形特性のばね定数を有し、ハウジング２の外面に取り付けられた振動部５０と、振動部５０の端部に取り付けられ、通路３を閉塞する端部板５２と、を備える。 As described above, the acoustic damper 1 according to the present embodiment includes a housing 2 (acoustic damper body) that is fixed to a vibration source and forms a passage 3 that takes in air vibrations generated by the vibration source, and a predetermined nonlinear It comprises a vibrating portion 50 having a characteristic spring constant and attached to the outer surface of the housing 2 and an end plate 52 attached to the end of the vibrating portion 50 and closing the passage 3 .

この構成により、所定の非線形特性のばね定数を有する振動部５０及び端部板５２をハウジング２の外面に取り付けることで、振動部５０及び端部板５２によって、ハウジング２の振動を吸収し、音響ダンパ１の音響の境界条件を変化させることができる。その結果、音響ダンパ１の共鳴周波数の固有値を変化させ、音圧レベルを低減させることができるため、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパ１について小型化を図ることが可能となる。したがって、本実施形態によれば、音響ダンパ１をより簡易な構成で小型化することができ、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 With this configuration, by attaching the vibrating portion 50 and the end plate 52 having a spring constant with a predetermined nonlinear characteristic to the outer surface of the housing 2, the vibrating portion 50 and the end plate 52 absorb the vibration of the housing 2, The acoustic boundary conditions of the damper 1 can be varied. As a result, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper 1 can be changed and the sound pressure level can be reduced, so that the size of the acoustic damper 1 aiming at damping vibrations at the same resonance frequency can be achieved. Therefore, according to the present embodiment, the acoustic damper 1 can be downsized with a simpler configuration, and the vibration of the vibration source can be favorably damped.

また、振動部５０の非線形特性を有する所定のばね定数は、１０Ｎ／ｍｍ以上１００Ｎ／ｍｍ以下である。この構成により、比較的に小さな負荷の作用により振動板５０を変形させることができる。すなわち、微小な振動に対応して振動板５０を変形させて振動を吸収させることができる。 Moreover, the predetermined spring constant having the nonlinear characteristic of the vibrating portion 50 is 10 N/mm or more and 100 N/mm or less. This configuration allows the diaphragm 50 to deform under the action of a relatively small load. In other words, the diaphragm 50 can be deformed to absorb minute vibrations.

また、振動部５０は、内部に空洞５を有するとともに蛇腹形状をなす。この構成により、所定の非線形特性のばね定数を有する振動部５０を容易に得ることができる。 Further, the vibrating portion 50 has a cavity 5 inside and has a bellows shape. With this configuration, it is possible to easily obtain the vibrating portion 50 having a spring constant with a predetermined nonlinear characteristic.

また、振動部５０は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。この構成が得られるように、振動部５０を積層造形によって形成することで、所定の非線形特性のばね定数を有する振動部５０を容易に得ることができる。 Also, the vibrating portion 50 has a continuous deposited layer made of one or more materials. By forming the vibrating portion 50 by layered manufacturing so as to obtain this configuration, it is possible to easily obtain the vibrating portion 50 having a spring constant with a predetermined nonlinear characteristic.

以上、図面を参照しながら、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The first embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. Various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present invention.

［第二実施形態］
以下、本発明の第二実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。図８は、第二実施形態に係る振動部が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図である。図９は、第二実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。図１０は、第二実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 [Second embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a vibrating portion according to the second embodiment is attached. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the second embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the second embodiment. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to 1st embodiment, and detailed description is abbreviate|omitted.

図８に示すように、本実施形態では、端部板６２がハウジング２の尾筒３３に接する側とは反対側の面に取り付けられることにより、通路３が閉塞される。また、端部板６２の内面には、振動部５１の一端が接続され、振動部５１の他端には、所定の剛性を有する振動板５８が取り付けられている。 As shown in FIG. 8 , in this embodiment, the passage 3 is closed by attaching the end plate 62 to the surface of the housing 2 opposite to the side in contact with the transition piece 33 . One end of the vibrating portion 51 is connected to the inner surface of the end plate 62 , and a vibrating plate 58 having a predetermined rigidity is attached to the other end of the vibrating portion 51 .

図８に示すように、振動部５１は、一端が端部板６２の内面に取り付けられることにより、ハウジング２の内部に設けられている。振動部５１は、振動板５８上に規則的に配置された複数の弾性部材６０を有する。図９に示すように、一例には、複数の弾性部材６０は、振動板５８上に規則的に配置される。個々の弾性部材６０は多角錐台形であり、一例として図１０に示すように、四角錐台形を連続して重ねた形状に形成されている。詳細には、二つの四角錐台形型の弾性部材の小径側の開口が互いに当接するように重ねることにより形成されている。また、大径側の開口がそれぞれ上面５６及び下面５５として形成されており、上面５６においてハウジング２に固定される。また、個々の弾性部材６０の形成方法は特に制限されないが、一例には、１種以上の材料からなる連続層を堆積する所謂積層造形によって形成されることが望ましい。この場合、個々の弾性部材６０は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。上述したように弾性部材６０の形状を四角錐台形として説明したが、弾性部材６０は三角錐台形や五角錐台形等の多角錐台形の形状であってもよい。 As shown in FIG. 8 , the vibration part 51 is provided inside the housing 2 by attaching one end to the inner surface of the end plate 62 . The vibrating portion 51 has a plurality of elastic members 60 regularly arranged on a diaphragm 58 . As shown in FIG. 9, in one example, a plurality of elastic members 60 are regularly arranged on diaphragm 58 . Each elastic member 60 has a polygonal truncated pyramid shape, and as an example, as shown in FIG. Specifically, it is formed by stacking two truncated pyramid-shaped elastic members so that the openings on the smaller diameter side are in contact with each other. Moreover, the openings on the large diameter side are formed as an upper surface 56 and a lower surface 55 , respectively, and are fixed to the housing 2 at the upper surface 56 . In addition, the method of forming each elastic member 60 is not particularly limited, but as an example, it is desirable to form by so-called lamination molding in which continuous layers made of one or more materials are deposited. In this case, each elastic member 60 has a continuous deposited layer of one or more materials. As described above, the shape of the elastic member 60 is described as a truncated quadrangular pyramid, but the elastic member 60 may have a truncated polygonal pyramid shape such as a truncated triangular pyramid or a truncated pentagonal pyramid.

振動板５８は、所定の剛性を有する板状部材であり、振動部５１の他端に取り付けられる。振動板５８は、振動部５１を構成する個々の弾性部材６０の下面に固定されている。また、振動板５８は、ハウジング２の内面と間隔を空けて配置され、振動板５８とハウジング２の間に隙間が形成されている。 The diaphragm 58 is a plate-shaped member having a predetermined rigidity and is attached to the other end of the vibrating section 51 . The diaphragm 58 is fixed to the lower surface of each elastic member 60 that constitutes the vibrating portion 51 . Further, the diaphragm 58 is arranged with a gap from the inner surface of the housing 2 , and a gap is formed between the diaphragm 58 and the housing 2 .

以上より、本実施形態に係る音響ダンパ１では、音響部を構成する通路３内に取り込まれた燃焼振動による空気振動（圧力波）が振動板５８に伝搬する。このとき、振動板５８には、該空気振動に起因した荷重が作用し、振動部に伝達される。そして、振動部５１に荷重が作用することで振動部５１が振動して弾性変形することにより、振動部５１がハウジング２の上下方向に変位する。これに伴い、振動部５１に固定された振動板５８もハウジング２の上下方向に変位する。すなわち、音響ダンパ１で燃焼器１２からの空気振動が共鳴する際に、振動部５１が振動し、振動板５８が音響のインピーダンス境界となることで、音響ダンパ１の音響境界条件を変化させることができる。このため、振動部５１及び振動板５８により振動が吸収されることで、音響ダンパ１の共鳴周波数の固有値を変化させることができ、共鳴周波数における音圧レベルを低減させることができる。したがって、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパ１について小型化を図ることが可能となる。以上のことから本実施形態によれば、音響ダンパ１をより簡易な構成で小型化することができ、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 As described above, in the acoustic damper 1 according to the present embodiment, air vibrations (pressure waves) caused by combustion vibrations introduced into the passage 3 constituting the acoustic portion propagate to the diaphragm 58 . At this time, a load caused by the air vibration acts on the diaphragm 58 and is transmitted to the vibrating portion. When a load acts on the vibrating portion 51 , the vibrating portion 51 vibrates and elastically deforms, thereby displacing the vibrating portion 51 in the vertical direction of the housing 2 . Along with this, the diaphragm 58 fixed to the vibrating portion 51 is also displaced in the vertical direction of the housing 2 . That is, when air vibration from the combustor 12 resonates in the acoustic damper 1, the vibrating portion 51 vibrates and the diaphragm 58 becomes an acoustic impedance boundary, thereby changing the acoustic boundary condition of the acoustic damper 1. can be done. Therefore, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper 1 can be changed by absorbing the vibration by the vibrating portion 51 and the diaphragm 58, and the sound pressure level at the resonance frequency can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the acoustic damper 1 aiming at damping vibrations at the same resonance frequency. As described above, according to the present embodiment, the acoustic damper 1 can be miniaturized with a simpler configuration, and the vibration of the vibration source can be damped satisfactorily.

また、本実施形態に係る個々の弾性部材６０は、ハウジング２の内部に配置される。この構成により、振動部５１を、燃焼器１２の内部と外部の差圧の影響を受けず、第一実施形態の振動部５０のように、初期荷重を考慮した荷重変形特性を持つように形成する必要がない。一例には、本実施形態の振動部５１は、第一実施形態の振動部５０のＡ領域に相当する荷重が作用する時でも大きく変形するように構成することができる。 Further, each elastic member 60 according to this embodiment is arranged inside the housing 2 . With this configuration, the vibrating portion 51 is not affected by the differential pressure between the inside and outside of the combustor 12, and is formed to have load deformation characteristics considering the initial load, like the vibrating portion 50 of the first embodiment. you don't have to. For example, the vibrating portion 51 of the present embodiment can be configured to be greatly deformed even when a load corresponding to region A of the vibrating portion 50 of the first embodiment is applied.

更に、本実施形態の振動部５１は、複数の弾性部材６０を有する。このような構成にすることにより、空気振動（圧力波）に起因する荷重の作用方向が振動減衰性能に及ぼす影響を小さくすることができ、安定した振動減衰性能を維持することができる。 Furthermore, the vibrating section 51 of this embodiment has a plurality of elastic members 60 . With such a configuration, it is possible to reduce the influence of the direction of load caused by air vibrations (pressure waves) on the vibration damping performance, and to maintain stable vibration damping performance.

また、個々の弾性部材６０は、四角錐台形を連続して重ねた形状に形成される。この構成により、所定のばね定数を有する振動部５１を容易に得ることができる。 Also, each elastic member 60 is formed in a shape in which truncated quadrangular pyramids are continuously stacked. With this configuration, it is possible to easily obtain the vibrating portion 51 having a predetermined spring constant.

また、本実施形態の振動部５１は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。この構成が得られるように、振動部５１を積層造形によって形成することで、所定のばね定数を有する振動部５１を容易に得ることができる。 Also, the vibrating portion 51 of the present embodiment has a continuous deposited layer made of one or more materials. By forming the vibrating portion 51 by layered manufacturing so as to obtain this configuration, the vibrating portion 51 having a predetermined spring constant can be easily obtained.

以上、図面を参照しながら、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The second embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. Various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present invention.

［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態について、図１１から図１５を参照して説明する。図１１は、第三実施形態に係る振動部が取り付けられた音響ダンパを模式的に示す説明図である。図１２は、第三実施形態に係る振動部の具体例を示す説明図である。図１３は、第三実施形態に係る振動部の第一の変形例を示す説明図である。図１４は、第三実施形態に係る振動部の第二の変形例を示す説明図である。図１５は、第三実施形態に係る振動部の具体例ごとの応力変位特性を示す説明図である。なお、上記の各実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 [Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 11 to 15. FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing an acoustic damper to which a vibrating portion according to the third embodiment is attached. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a specific example of the vibrating section according to the third embodiment. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a first modification of the vibrating section according to the third embodiment. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a second modification of the vibrating section according to the third embodiment. FIG. 15 is an explanatory diagram showing stress-displacement characteristics for each specific example of the vibrating portion according to the third embodiment. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the component similar to said each embodiment, and detailed description is abbreviate|omitted.

図１１に示すように、本実施形態では、振動部５３が複数の線状ばね６４で構成されている点で、第二実施形態と相違する。個々の線状ばね６４は、一端と他端の間で折れ曲がった曲折部６８を含み、一端が端部板６２の内面に取り付けられ、他端が、振動板５８に固定されている。また、振動板５８は、第二実施形態と同様に、ハウジング２の内面と隙間を空けて配置されている。個々の線状ばね６４の形成方法は特に制限されないが、一例には、１種以上の材料からなる連続層を堆積する所謂積層造形によって形成されることが望ましい。この場合、個々の線状ばね６４は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。 As shown in FIG. 11, the present embodiment differs from the second embodiment in that the vibrating portion 53 is composed of a plurality of linear springs 64 . Each linear spring 64 includes a bent portion 68 bent between one end and the other end, with one end attached to the inner surface of the end plate 62 and the other end fixed to the diaphragm 58 . Further, the diaphragm 58 is arranged with a gap from the inner surface of the housing 2 as in the second embodiment. The method of forming the individual linear springs 64 is not particularly limited, but as one example, it is desirable that they are formed by so-called layered manufacturing in which continuous layers made of one or more materials are deposited. In this case, each linear spring 64 has a continuous deposited layer of one or more materials.

上記構成の音響ダンパ１では、第二実施形態と同様に、音響部を構成する通路３内に取り込まれた燃焼振動による空気振動（圧力波）が、振動板５８に伝搬する。このとき、振動板５８には、該空気振動に起因した荷重が作用し、振動部５３に伝達される。そして、振動部５３に荷重が作用することで振動部５３を構成する複数の線状ばね６４が弾性変形することにより、振動部５３がハウジング２の上下方向に変位する。これに伴い、振動部５３に固定された振動板５８もハウジング２の上下方向に変位する。これより、第二実施形態と同様の作用により、音響ダンパ１の音響境界条件を変化させることができる。このため、振動部５３及び振動板５８により振動が吸収されることで、音響ダンパ１の共鳴周波数の固有値を変化させることができ、共鳴周波数における音圧レベルを低減させることができる。したがって、同じ共鳴周波数の振動減衰を狙う音響ダンパ１について小型化を図ることが可能となる。以上のことから本実施形態によれば、音響ダンパ１をより簡易な構成で小型化することができ、振動発生源の振動を良好に減衰させることができる。 In the acoustic damper 1 configured as described above, air vibrations (pressure waves) due to combustion vibrations taken into the passage 3 constituting the acoustic portion propagate to the diaphragm 58, as in the second embodiment. At this time, a load caused by the air vibration acts on the vibration plate 58 and is transmitted to the vibrating portion 53 . When a load acts on the vibrating portion 53 , the plurality of linear springs 64 forming the vibrating portion 53 elastically deform, thereby displacing the vibrating portion 53 in the vertical direction of the housing 2 . Along with this, the diaphragm 58 fixed to the vibrating portion 53 is also displaced in the vertical direction of the housing 2 . As a result, the acoustic boundary condition of the acoustic damper 1 can be changed by the same action as in the second embodiment. Therefore, the eigenvalue of the resonance frequency of the acoustic damper 1 can be changed by absorbing the vibration by the vibrating portion 53 and the diaphragm 58, and the sound pressure level at the resonance frequency can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the acoustic damper 1 aiming at damping vibrations at the same resonance frequency. As described above, according to the present embodiment, the acoustic damper 1 can be miniaturized with a simpler configuration, and the vibration of the vibration source can be damped satisfactorily.

また、本実施形態における振動部５３は、第二実施形態と同様に、ハウジング２の内部に配置されるため、燃焼器１２の内部と外部の差圧の影響を受けない。これより、第一実施形態の振動部５０のように、初期荷重を考慮した荷重変形特性を持つように形成する必要がない。一例には、本実施形態の振動部５３は、第一実施形態の振動部５０のＡ領域に相当する荷重が作用する時でも大きく変形するように構成することができる。 Further, since the vibrating portion 53 in this embodiment is arranged inside the housing 2 as in the second embodiment, it is not affected by the differential pressure between the inside and outside of the combustor 12 . Therefore, unlike the vibrating portion 50 of the first embodiment, it is not necessary to form the vibrating portion so as to have load deformation characteristics in consideration of the initial load. For example, the vibrating portion 53 of the present embodiment can be configured to deform greatly even when a load corresponding to region A of the vibrating portion 50 of the first embodiment is applied.

さらに、本実施形態の振動部５３は、複数の線状ばね６４を有する。このような構成にすることにより、空気振動（圧力波）に起因する荷重の作用方向が振動減衰性能に与える影響を小さくすることができ、安定した振動減衰性能を維持することができる。 Furthermore, the vibrating portion 53 of this embodiment has a plurality of linear springs 64 . By adopting such a configuration, it is possible to reduce the influence of the direction of load caused by air vibrations (pressure waves) on vibration damping performance, and to maintain stable vibration damping performance.

また、振動部５３は、複数の線状ばね６４から形成される。この構成により、所定のばね定数を有する振動部５３を容易に得ることができる。 Also, the vibrating portion 53 is formed from a plurality of linear springs 64 . With this configuration, it is possible to easily obtain the vibrating portion 53 having a predetermined spring constant.

また、本実施形態の振動部５３は、１種以上の材料からなる連続した堆積層を有する。この構成が得られるように、振動部５３を積層造形によって形成することで、所定のばね定数を有する振動部５３を容易に得ることができる。 Also, the vibrating portion 53 of the present embodiment has a continuous deposited layer made of one or more materials. By forming the vibrating portion 53 by layered manufacturing so as to obtain this configuration, the vibrating portion 53 having a predetermined spring constant can be easily obtained.

［変形例］
本実施形態の第一の変形例として、図１３に示すように線状ばね６４Ａの一端と他端が、端部板６２と振動板５８が向く方向に沿って延びるように形成しても良い。ここで、図１５の実線は、第三実施形態の線状ばねの変形量と最大応力の関係を示しており、鎖線は、第三実施形態の第一の変形例の変形量と最大応力の関係を示している。図１５に示すように、振動部５３Ａを第一の変形例のように構成することで、個々の線状ばね６４Ａに加わる応力集中を緩和することができる。 [Modification]
As a first modification of this embodiment, as shown in FIG. 13, one end and the other end of a linear spring 64A may be formed so as to extend along the direction in which the end plate 62 and the diaphragm 58 face. . Here, the solid line in FIG. 15 indicates the relationship between the deformation amount and the maximum stress of the linear spring of the third embodiment, and the dashed line indicates the deformation amount and the maximum stress in the first modification of the third embodiment. showing relationships. As shown in FIG. 15, by configuring the vibrating portion 53A as in the first modified example, stress concentration applied to each linear spring 64A can be relaxed.

また、本実施形態の第二の変形例として、図１４に示すように、線状ばね６４Ｂの一端、他端及び曲折部６８ＢがＣ字状になるように形成しても良い。図１５の一点鎖線は、第二の変形例の場合の最大応力と変形量の関係を示している。図１５に示すように、弾性部を第二の変形例のように構成した場合、第一の変形例よりも応力集中を更に緩和することができる。 As a second modification of this embodiment, as shown in FIG. 14, one end and the other end of the linear spring 64B and the bent portion 68B may be formed in a C shape. A dashed line in FIG. 15 indicates the relationship between the maximum stress and the amount of deformation in the case of the second modification. As shown in FIG. 15, when the elastic portion is configured as in the second modified example, the stress concentration can be further reduced than in the first modified example.

以上、図面を参照しながら、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。 The third embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. Various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present invention.

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第一実施形態から第三実施形態では、ガスタービン１００の燃焼器１２を振動発生源とし、燃焼筒としての尾筒３３の外面に音響ダンパ１を取り付けるものと下が、音響ダンパ１は、他の振動発生源の外面に取り付けられるものであっても良い。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes etc. within the scope of the present invention are included. be For example, in the first to third embodiments, the combustor 12 of the gas turbine 100 is used as a vibration source, and the acoustic damper 1 is attached to the outer surface of the transition piece 33 as a combustion tube. , may be attached to the outer surface of other vibration sources.

１音響ダンパ
２ハウジング
３通路
５空洞
１１圧縮機
１２燃焼器
１３タービン
１４排気室
１５空気取入口
１６圧縮機車室
１７，２１静翼
１８，２２動翼
２０タービン車室
２３排気ディフューザ
２４ロータ
２５，２６軸受部
３０車室ハウジング
３１外筒
３２内筒
３３尾筒（燃焼筒）
３５パイロットノズル
３６メインノズル
３７ガセット
３８車室
５０，５１，５３，５３Ａ，５３Ｂ振動部
５２，６２端部板
５５下面
５６上面
５８振動板
６０弾性部材
６４，６４Ａ，６４Ｂ線状ばね
６８，６８Ｂ曲折部
１００ガスタービン Reference Signs List 1 acoustic damper 2 housing 3 passage 5 cavity 11 compressor 12 combustor 13 turbine 14 exhaust chamber 15 air intake 16 compressor casing 17, 21 stator vanes 18, 22 rotor blades 20 turbine casing 23 exhaust diffuser 24 rotor 25, 26 Bearing 30 Vehicle housing 31 Outer cylinder 32 Inner cylinder 33 Transition cylinder (combustion cylinder)
35 pilot nozzle 36 main nozzle 37 gusset 38 casing 50, 51, 53, 53A, 53B vibration part 52, 62 end plate 55 lower surface 56 upper surface 58 diaphragm 60 elastic member 64, 64A, 64B linear spring 68, 68B bending Part 100 gas turbine

Claims

an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
a vibrating portion having a predetermined spring constant and attached to the outer surface of the acoustic damper body;
an end plate that is attached to the end of the vibrating portion and closes the passage;
with
The acoustic damper , wherein the vibrating portion has a bellows shape .

2. The acoustic damper according to claim 1, wherein said predetermined spring constant is 10 N/mm or more and 100 N/mm or less.

an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
an end plate attached to the outer surface of the acoustic damper body and blocking the passage;
a vibrating portion having a predetermined spring constant and having one end attached to the inner surface of the end plate;
a diaphragm connected to the other end of the vibrating portion and spaced apart from the inner surface of the acoustic damper main body;
with
The vibrating portion is composed of a plurality of elastic members,
The acoustic damper , wherein the elastic member has a shape in which truncated polygonal pyramids are continuously stacked .

an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
an end plate attached to the outer surface of the acoustic damper body and blocking the passage;
a vibrating portion having a predetermined spring constant and having one end attached to the inner surface of the end plate;
a diaphragm connected to the other end of the vibrating portion and spaced apart from the inner surface of the acoustic damper main body;
equipped with
The vibrating portion is composed of a plurality of elastic members,
The acoustic damper, wherein the elastic member has a shape in which truncated polygonal pyramids are continuously stacked.

an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
an end plate attached to the outer surface of the acoustic damper body and blocking the passage;
a vibrating portion having a predetermined spring constant and having one end attached to the inner surface of the end plate;
a diaphragm connected to the other end of the vibrating portion and spaced apart from the inner surface of the acoustic damper main body;
equipped with
The vibrating portion is composed of a plurality of elastic members,
the elastic member includes a bent portion that is bent between the one end and the other end and is formed in a linear shape;
The acoustic damper, wherein the elastic member has the one end extending along the direction in which the surface of the end plate faces, and the other end extending in the direction in which the surface of the diaphragm faces.

an acoustic damper body fixed to a vibration source and forming a passage for taking in air vibrations generated by the vibration source;
an end plate attached to the outer surface of the acoustic damper body and blocking the passage;
a vibrating portion having a predetermined spring constant and having one end attached to the inner surface of the end plate;
a diaphragm connected to the other end of the vibrating portion and spaced apart from the inner surface of the acoustic damper main body;
equipped with
The vibrating portion is composed of a plurality of elastic members,
the elastic member includes a bent portion that is bent between the one end and the other end and is formed in a linear shape;
The acoustic damper, wherein at least one of the one end, the other end and the bent portion of the elastic member is formed in a C shape.

7. An acoustic damper according to any one of claims 1 to 6 , wherein the vibrating portion comprises a continuous deposited layer of one or more materials.

A combustor, wherein the acoustic damper according to any one of claims 1 to 7 is attached to an outer surface of a combustion tube, and air vibration of combustion gas flowing through the combustion tube is caused to flow into the acoustic damper.

A gas turbine comprising a combustor according to claim 8 .