JPH086719B2 - ジエツトポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はジェットポンプに関し、詳しくは、ポンプを
介した一次流及び二次流間の混合過程を安定化させるた
めの手段に関する。

＜従来の技術＞ ジェットポンプは従来より公知の、長年にわたり使用
されてきた技術であり、一次流体の高速ジェットの連行
作用を利用して二次流体を導くために作動させるもので
ある。第１図はジェットポンプの概略図を示しており、
一次ノズル１を介して高圧の一次流体は高速度に加速さ
れ、ノズル１と同心状に配置されている混合管２に導入
される。混合管２は一次流体用ノズル１を囲繞する第２
の入り口部３を備えており、この入り口部３を介して二
次流体は導入される。入り口部３は一般に、空気動力学
的に滑らかに形成されており、連行される流体が混合管
２に導入される時に発生しやすい圧力損失を減少してい
る。混合管２は一定の断面積であると共に、一次及び二
次流体を適度に混合せしめるため、十分な長さに形成さ
れており、混合管２の出口端における速度分布を実質的
に均一にしている。混合管２が円筒の場合には、その長
さは一般に、直径の少なくとも６倍に等しく形成され
る。混合管２の出口端にはディフューザ４が設けられて
おり、流体がこの装置から最後に排出される前に、混合
管の端部における運動エネルギの少なくとも一部が静圧
の増加に転換される。その結果、ディフューザの入り口
部に低圧域が出現すると共に、混合管の入り口部に向か
って順次上流に伝播することとなり、二次流体の連行作
用を促進する。

このジェットポンプは、ガスタービンエンジンのテス
トにもよく使用される。この場合、エンジンの出口より
ジェットポンプ装置に向かって流体の一次流が供給さ
れ、周囲の空気が二次流体として導入されて、エンジン
から排出されるガスの速度のみならず、排気ジェットの
温度も低下させることとなり、テストも比較的に限定さ
れたスペースで実施されることとなる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、ジェットポンプ内部は非定常状態であ
り、騒音が大きいと言う問題があった。

又、このようなジェットポンプは使用範囲が広いにも
拘わらず、一次及び二次流体間の混合があまり効果的で
はなく、広範囲の使用に際しては不適当であった。上記
のような混合過程の非有効性により、駆動圧は減少し、
適度に混合するためにはジェットポンプを相当な長さに
する必要があると共に、一次流が超音速の場合には特
に、騒音が大きくなり流れが非定常流となる。本発明
は、ジェットポンプを介して一次及び二次流が十分に混
合されないという前記問題を解決するために開発された
ものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 前記目的を達成するため、本発明は高速一次流を形成
するノズルと、ノズルにより一次流が導かれる混合管
と、二次流を形成し一次流のためのノズルを囲繞するよ
うに形成された混合管への入り口部を備えたジェットポ
ンプにおいて、混合管の断面を急激に変化させ、その直
ぐ下流の静圧を上昇させると共に、一次及び二次流の混
合化を促進し、混合過程を安定させるための手段を備え
たことを特徴とする。

混合管の断面を変化させるための手段は、混合管の入
り口端の近傍に設けるのが好ましく、混合管そのものの
断面積を段状に、あるいは、傾斜状に増大させるもので
ある。又、オリフィスプレート乃至フェンスを設けたも
のであってもよい。更に別の例として、混合管の壁部の
直径を長手方向に少し増大して、環状溝を形成してもよ
い。

＜作用及び効果＞ 上記構成により、混合管の端部に向かって速度分布は
著しく均一になり、圧力変動が減少して、所謂、定常化
が促進されると共に、一次及び二次流の混合が向上する
ことが分かった。その結果、混合管の長さを従来より減
少することが可能となり、騒音も減少した。エンジンを
テストする場合、周囲環境に対する高騒音レベルは重大
な問題であり、本発明の前記特徴は大いに評価されるも
のである。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第2a図は本発明による混合管２に、その断面を変化さ
せるための手段２′が示されている。この手段２′は混
合機入り口の壁部６と混合管の壁部７間に形成された環
状段部５から成り、混合管の直径を段状に急激に増大さ
せている。段部５の高さは、混合管の直径の約10％が好
ましいが、詳細寸法については、ノズル１と混合管２の
直径の比と、一次側流体の計画駆動圧に基づいて決定さ
れるべきである。

第2b図は第2a図と同様の構成を示すものであるが、混
合管の直径の急激な増大を緩和するため、その壁部８は
円錐台状に形成されており、直径方向の寸法は同様にす
るのが好ましい。

第2c図は、長手方向に対して比較的短い長さの環状溝
10を備えた混合管２の壁部７を示しており、溝の深さは
混合管の直径の大略10％である。

第３図は直径28mm、長さ235mmの混合管に一次ジェッ
トを放出する直径8mmの一次ノズル１を備えたジェット
ポンプを示しており、その中には入り口部３に近接した
位置にオリフィスプレート９が設けられており、混合流
に対する断面積を減少させている。ここで示されるオリ
フィスの直径は22.5mmである。混合管は長さ240mm、出
口部直径45mmのディフューザ４に接続されている。オリ
フィスプレートは一次流体の高速ジェットに向かって混
合管内に突出しているが、一次ジェットがオリフィスプ
レートに衝突しないようにすることが重要である。

前記と同じ寸法のジェットポンプとオリフィスプレー
トを持たないものとの比較実験において、一次ジェット
として、駆動圧30psiでノズル１を通して空気を駆動し
た場合、混合管の壁部に沿った一連の位置における平均
の静圧変動は著しく減少した。

第4A図及び第4B図は、入り口部３の下流における混合
管の壁部のある位置において、同じ条件下で計測した時
間ｔに対する静圧Ｐの記録を示しており、前者は第３図
に示されるようなオリフィスプレートを混合管２の所定
位置に配置した場合であり、後者は設けない場合であ
る。両図から、オリフィスプレートを設けることによ
り、圧力の変動が減少していることが明確に把握でき
る。

一連の計測点ｎ（図示せず）において、静圧は計測さ
れているが、この計測点はオリフィスプレートから混合
管に沿って20mm間隔に設けられている。第５図より明ら
かなように、平均値に対する圧力変動δＰ（単位:kPa）
のレベルが従来のジェットポンプ（曲線Ａ）においては
下流に向かって減少してはいるが、本発明の実施例（曲
線Ｂ）においては、その変動レベルは混合管の全長にわ
たって著しく減少しており、前者に比較して大略半分以
下のレベルまで減少している。

尚、混合管２内の構造につき、本発明は前記した実施
例に限定されるべきものではなく、当業者には種々の変
形が考えられる。このような変形は、本発明の趣旨から
逸脱しないかぎり、本発明の範囲に含まれているものと
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のジェットポンプの縦断面図で、第2a図乃
至第2c図は本発明によるジェットポンプの部分縦断面図
で、第３図は本発明の第４実施例の詳細図で、第4A図及
び第4B図はそれぞれ第３図及び従来のジェットポンプに
おける静圧の記録結果で、第５図は第３図のジェットポ
ンプの混合管の壁部に沿った圧力変動を、これと同一寸
法の従来のジェットポンプと対比して示したグラフであ
る。 １……ノズル、２……混合管、３……入り口部、４……
ディフューザ、９……オリフィスプレート、10……環状
溝。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高速一次流を形成するノズル（１）と、該
   ノズル（１）により一次流が導かれる混合管（２）と、
   二次流を形成し一次流のためのノズル（１）を囲繞する
   ように形成された混合管（２）への入り口部（３）を備
   えたジェットポンプにおいて、混合管（２）の断面を急
   激に変化させ、その直ぐ下流の静圧を上昇させると共
   に、一次流及び二次流の混合化を促進し、混合過程を安
   定させるための手段（２′）を備えたことを特徴とする
   ジェットポンプ。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のジェットポ
   ンプにおいて、混合管（２）の断面を変化させるための
   前記手段（２′）が、該混合管（２）の入り口端部近傍
   に設けられていることを特徴とするジェットポンプ。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   ジェットポンプにおいて、混合管（２）の断面を変化さ
   せるための前記手段（２′）が、該混合管（２）の断面
   積を段状に、又は、傾斜状に増大させていることを特徴
   とするジェットポンプ。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   ジェットポンプにおいて、混合管（２）の断面を変化さ
   せるための前記手段（２′）が、オリフィスプレート乃
   至オリフィスフェンスから成ることを特徴とするジェッ
   トポンプ。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   ジェットポンプにおいて、混合管（２）の断面を変化さ
   せるための前記手段（２′）が、該混合管（２）の長手
   方向に少しその壁部の直径を増大させることにより形成
   された環状溝より成ることを特徴とするジェットポン
   プ。
6. 【請求項６】高速一次流を形成するノズル（１）と、該
   ノズル（１）により一次流が導かれる混合管（２）と、
   二次流を形成し一次流のためのノズル（１）を囲繞する
   ように形成された混合管（２）への入り口部（３）を備
   え、混合管（２）の断面を急激に変化させ、その直ぐ下
   流の静圧を上昇させると共に、一次流及び二次流の混合
   化を促進し、混合過程を安定させるための手段（２′）
   を更に備えたジェットポンプを内蔵し、使用に際して、
   エンジンからの排気ガスをジェットポンプへの一次流と
   し、周囲空気を二次流としてジェットポンプに導入する
   ことを特徴とするエンジンのテスト装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載のエンジンの
   テスト装置において、混合管（２）の断面を変化させる
   ための前記手段（２′）が、該混合管（２）の入り口端
   部近傍に設けられていることを特徴とするエンジンのテ
   スト装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の
   エンジンのテスト装置において、混合管（２）の断面を
   変化させるための前記手段（２′）が、該混合管（２）
   の断面積を段状に、又は、傾斜状に増大させていること
   を特徴とするエンジンのテスト装置。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第６項又は第７項に記載の
   エンジンのテスト装置において、混合管（２）の断面を
   変化させるための前記手段（２′）が、オリフィスプレ
   ート乃至オリフィスフェンスから成ることを特徴とする
   エンジンのテスト装置。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第６項又は第７項に記載
    のエンジンのテスト装置において、混合管（２）の断面
    を変化させるための前記手段（２′）が、該混合管
    （２）の長手方向に少しその壁部の直径を増大させるこ
    とにより形成された環状溝より成ることを特徴とするエ
    ンジンのテスト装置。