JPH09256802A - ラジアル型ガスタービンのノズル環 - Google Patents
ラジアル型ガスタービンのノズル環Info
- Publication number
- JPH09256802A JPH09256802A JP6434196A JP6434196A JPH09256802A JP H09256802 A JPH09256802 A JP H09256802A JP 6434196 A JP6434196 A JP 6434196A JP 6434196 A JP6434196 A JP 6434196A JP H09256802 A JPH09256802 A JP H09256802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- nozzles
- blocks
- pitches
- turbine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラジアル型ガスタービンのノズル環は通常同
一ピッチにノズルを配置した同一のノズルブロックを複
数組み合せて構成されているので、固有振動数とノズル
ウェーク励振周波数が一致して共振するという不具合が
ある。本発明はこの共振の発生を回避し、信頼性の高め
たものを提供することを課題とするものである。 【解決手段】 同一のノズルブロック上ではノズルを等
ピッチに配置したノズルブロックを、相隣接するもの同
志ではノズルピッチを異らせた異種類のものが来るよう
に配列してノズル環を形成することにより、ノズルウェ
ーク励振周波数を複数に分散し、ノズルウェーク励振力
を大巾に低減するようにした。
一ピッチにノズルを配置した同一のノズルブロックを複
数組み合せて構成されているので、固有振動数とノズル
ウェーク励振周波数が一致して共振するという不具合が
ある。本発明はこの共振の発生を回避し、信頼性の高め
たものを提供することを課題とするものである。 【解決手段】 同一のノズルブロック上ではノズルを等
ピッチに配置したノズルブロックを、相隣接するもの同
志ではノズルピッチを異らせた異種類のものが来るよう
に配列してノズル環を形成することにより、ノズルウェ
ーク励振周波数を複数に分散し、ノズルウェーク励振力
を大巾に低減するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジアル型ガスタ
ービン等のノズルに関する。
ービン等のノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４にラジアル型ガスタービンの部分側
面図を、図５に従来のノズルブロックの配置図を示す。
図４において１はノズル、２はタービン翼、ＡおよびＢ
はノズルブロックである。
面図を、図５に従来のノズルブロックの配置図を示す。
図４において１はノズル、２はタービン翼、ＡおよびＢ
はノズルブロックである。
【０００３】図５においてラジアル型ガスタービンのノ
ズル環は、同一ピッチのノズル１でできているノズルブ
ロックＡ５〜６個で構成されている。この場合ノズルウ
ェーク励振周波数はタービン回転数のノズル枚数倍とな
る。なお、この従来のものにおけるキャンベル線図は、
図６のようになる。
ズル環は、同一ピッチのノズル１でできているノズルブ
ロックＡ５〜６個で構成されている。この場合ノズルウ
ェーク励振周波数はタービン回転数のノズル枚数倍とな
る。なお、この従来のものにおけるキャンベル線図は、
図６のようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
のラジアル型ガスタービンのノズル環は、同一ピッチの
ノズル１でできているノズルブロックＡで構成されてい
るが、この場合、ノズル枚数成分の励振力が卓越し、タ
ービン翼２の低次の振動モードの固有振動数と、このノ
ズル後流ウェークの励振周波数が一致し、いわゆる共振
するとタービン翼２の共振応力が過大となり不適合を発
生する場合がある。
のラジアル型ガスタービンのノズル環は、同一ピッチの
ノズル１でできているノズルブロックＡで構成されてい
るが、この場合、ノズル枚数成分の励振力が卓越し、タ
ービン翼２の低次の振動モードの固有振動数と、このノ
ズル後流ウェークの励振周波数が一致し、いわゆる共振
するとタービン翼２の共振応力が過大となり不適合を発
生する場合がある。
【０００５】特に、トラック用ラジアル型ガスタービン
の如き回転数の使用範囲の広い、いわゆる変速タービン
では、この共振を回避する事が不可能であり、深刻な問
題となっている。
の如き回転数の使用範囲の広い、いわゆる変速タービン
では、この共振を回避する事が不可能であり、深刻な問
題となっている。
【０００６】本発明は従来のものにおける前記問題点を
解消し、信頼性を向上させたラジアル型のタービン動翼
の提供を課題とするものである。
解消し、信頼性を向上させたラジアル型のタービン動翼
の提供を課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するべくなされたもので、複数のノズルを配置したノ
ズルブロックを複数個組み合わせてノズル環を構成した
ものにおいて、一つのノズルブロック上のノズルは等ピ
ッチとし、相隣接するノズルブロックは互いにノズルピ
ッチが異なるものとしたラジアル型ガスタービンのノズ
ル環を提供し、異なるノズルピッチとした複数種類のノ
ズルブロックの組合せによりノズル環の回動に際しノズ
ルウェーク励振周波数を複数種類に分散させ、これによ
りノズルウェーク励振力を低減させるものである。
決するべくなされたもので、複数のノズルを配置したノ
ズルブロックを複数個組み合わせてノズル環を構成した
ものにおいて、一つのノズルブロック上のノズルは等ピ
ッチとし、相隣接するノズルブロックは互いにノズルピ
ッチが異なるものとしたラジアル型ガスタービンのノズ
ル環を提供し、異なるノズルピッチとした複数種類のノ
ズルブロックの組合せによりノズル環の回動に際しノズ
ルウェーク励振周波数を複数種類に分散させ、これによ
りノズルウェーク励振力を低減させるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１ない
し図３に基づいて説明する。なお、前記した従来のもの
と同一の部位については図中同一の符号を付して示し、
説明を簡明にするため重複する説明は省略する。
し図３に基づいて説明する。なお、前記した従来のもの
と同一の部位については図中同一の符号を付して示し、
説明を簡明にするため重複する説明は省略する。
【０００９】一般にラジアルタービンでは、図４に示し
たようにノズル１から作動ガスをタービン翼２へ供給
し、タービンが回転する。
たようにノズル１から作動ガスをタービン翼２へ供給
し、タービンが回転する。
【００１０】本実施の形態のものは、図１に部分断面図
として示すようにこのラジアルタービンのノズル環を、
２種類のノズルブロックＡ，Ｂを夫々複数個組合せて構
成している。
として示すようにこのラジアルタービンのノズル環を、
２種類のノズルブロックＡ，Ｂを夫々複数個組合せて構
成している。
【００１１】即ち、ノズルブロックＡについては、等ピ
ッチＰAAに複数のノズル１を配置し、また、ノズルブロ
ックＢについては、等ピッチＰBBに複数のノズル１を配
置している。
ッチＰAAに複数のノズル１を配置し、また、ノズルブロ
ックＢについては、等ピッチＰBBに複数のノズル１を配
置している。
【００１２】このようなピッチの異なる２種類のノズル
ブロックＡ，Ｂを交互に配置すると、ノズル環全体とし
てノズルピッチは少なくとも３種類となり、前記ノズル
ピッチＰAA，ＰBBに加えて、ノズルブロックＡの端部の
ノズル１と、これに隣り合うノズルブロックＢの端部の
ノズル１との間は、ノズルピッチＰAB又はノズルピッチ
ＰBAとなる。
ブロックＡ，Ｂを交互に配置すると、ノズル環全体とし
てノズルピッチは少なくとも３種類となり、前記ノズル
ピッチＰAA，ＰBBに加えて、ノズルブロックＡの端部の
ノズル１と、これに隣り合うノズルブロックＢの端部の
ノズル１との間は、ノズルピッチＰAB又はノズルピッチ
ＰBAとなる。
【００１３】このようなノズルブロックＡ及びＢを、相
隣接するもの相互がノズルピッチを異なるものとして配
列してノズル環を構成すれば、そのノズルブロックの配
置は図２に示すようにＡ，Ｂ，Ａ，Ｂ，Ａ，Ｂと配列さ
れることになる。
隣接するもの相互がノズルピッチを異なるものとして配
列してノズル環を構成すれば、そのノズルブロックの配
置は図２に示すようにＡ，Ｂ，Ａ，Ｂ，Ａ，Ｂと配列さ
れることになる。
【００１４】このようにノズル環を異なる２種類のノズ
ルブロックＡ，Ｂで構成すると、ノズルウェーク励振周
波数ＮＰＦ（ノズル枚数×タービン毎分回転数／６０）
は、下記の第１式から決まる３つの等価ノズル枚数（Ｎ
Ａ，ＮＡＢ，ＮＢ）の回転数倍に分散され、図３に示す
ようになる。
ルブロックＡ，Ｂで構成すると、ノズルウェーク励振周
波数ＮＰＦ（ノズル枚数×タービン毎分回転数／６０）
は、下記の第１式から決まる３つの等価ノズル枚数（Ｎ
Ａ，ＮＡＢ，ＮＢ）の回転数倍に分散され、図３に示す
ようになる。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここでＰAAはノズルブロックＡのノズルピ
ッチ、ＰBBはノズルブロックＢのノズルピッチ、ＰABは
ノズルブロックＡの端部のノズルとノズルブロックＢの
端部のノズルとのノズルピッチ、Ｒはノズル環の内径で
ある。
ッチ、ＰBBはノズルブロックＢのノズルピッチ、ＰABは
ノズルブロックＡの端部のノズルとノズルブロックＢの
端部のノズルとのノズルピッチ、Ｒはノズル環の内径で
ある。
【００１７】また、ＮＡはノズルブロックＡのノズルピ
ッチＰAAに対応するノズル枚数（全周ノズルブロックＡ
とした場合の等価なノズル枚数、以下ＮＢ，ＮＡＢにお
いて同様）、ＮＢはノズルブロックＢのノズルピッチＰ
BBに対応するノズル枚数、ＮＡＢはノズルブロックＡと
Ｂとの連結部のノズルピッチＰABに対応するノズル枚数
である。
ッチＰAAに対応するノズル枚数（全周ノズルブロックＡ
とした場合の等価なノズル枚数、以下ＮＢ，ＮＡＢにお
いて同様）、ＮＢはノズルブロックＢのノズルピッチＰ
BBに対応するノズル枚数、ＮＡＢはノズルブロックＡと
Ｂとの連結部のノズルピッチＰABに対応するノズル枚数
である。
【００１８】そして、この場合のノズルウェーク励振力
ＦＡ，ＦＡＢ，ＦＢは、それぞれ、下記第２式の如く表
され、同一のノズルブロックで構成されている場合の励
振力Ｆ* の約１／３に低減する事が出来る。
ＦＡ，ＦＡＢ，ＦＢは、それぞれ、下記第２式の如く表
され、同一のノズルブロックで構成されている場合の励
振力Ｆ* の約１／３に低減する事が出来る。
【００１９】
【数２】
【００２０】このように、本実施の形態では異なる２種
類のノズルブロックを交互に組合せ配列することによ
り、図３のキャンベル線図に示すようにノズルウェーク
励振周波数ＮＦＰは３つに分散され、従来のものにおけ
る図６のキャンベル線図との対比で明らかなように、共
振点の数は３倍となるが、共振応力は約１／３に低減す
ることができるものである。
類のノズルブロックを交互に組合せ配列することによ
り、図３のキャンベル線図に示すようにノズルウェーク
励振周波数ＮＦＰは３つに分散され、従来のものにおけ
る図６のキャンベル線図との対比で明らかなように、共
振点の数は３倍となるが、共振応力は約１／３に低減す
ることができるものである。
【００２１】換言すれば、ラジアル型ガスタービンのノ
ズルブロックを、このように２種類の異なるノズルブロ
ックＡ，Ｂで構成すると、ノズルウェーク励振周波数
は、３個に分散され、ノズルウェーク励振力を約１／３
に低減する事が出来るものである。
ズルブロックを、このように２種類の異なるノズルブロ
ックＡ，Ｂで構成すると、ノズルウェーク励振周波数
は、３個に分散され、ノズルウェーク励振力を約１／３
に低減する事が出来るものである。
【００２２】なおここでは、異なるノズルブロックは
Ａ，Ｂ２種類の場合について説明したが、実機の製作コ
スト等を勘案すれば２種類程度が好ましいものである
が、発明者等の経験によれば、複数種類、たとえば２な
いし４種類程度まではなお同等の効果を奏しうるもので
ある。
Ａ，Ｂ２種類の場合について説明したが、実機の製作コ
スト等を勘案すれば２種類程度が好ましいものである
が、発明者等の経験によれば、複数種類、たとえば２な
いし４種類程度まではなお同等の効果を奏しうるもので
ある。
【００２３】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上本発明によれば、タービン翼のノズ
ルウェークとの共振応力を約１／３に低減することが出
来るので、たとえばトラック用あるいは過給機用ガスタ
ービン等のように、ノズルウェークとの共振を回避する
ことが不可能な広範な使用範囲を要求される変速タービ
ンであっても、タービン動翼の信頼性を大幅に向上させ
ることができたものである。
ルウェークとの共振応力を約１／３に低減することが出
来るので、たとえばトラック用あるいは過給機用ガスタ
ービン等のように、ノズルウェークとの共振を回避する
ことが不可能な広範な使用範囲を要求される変速タービ
ンであっても、タービン動翼の信頼性を大幅に向上させ
ることができたものである。
【図１】本発明の実施の一形態に係るラジアルタービン
のノズルの部分的断面図。
のノズルの部分的断面図。
【図２】図１の実施の形態に係るラジアルタービンのノ
ズルブロックの配置図。
ズルブロックの配置図。
【図３】図１の実施の形態に係るラジアル型タービン翼
の振動応答を説明するキャンベル線図。
の振動応答を説明するキャンベル線図。
【図４】通常のラジアルタービンの概要を示す部分的側
面図。
面図。
【図５】従来のラジアルタービンのノズルブロックの配
置図。
置図。
【図６】従来のラジアル型タービン翼の振動応答を説明
するキャンベル線図。
するキャンベル線図。
１ ノズル ２ タービン動翼 Ａ，Ｂ ノズルブロック ＰAA，ＰBB，ＰAB，ＰBA ノズルピッチ ＮＡ，ＮＢ，ＮＡＢ 等価ノズル枚数 ＮＰＦ ノズルウェーク励振周波数 １ＳＴ タービン翼１次モードの振動
数特性 ２ＮＤ タービン翼２次モードの振動
数特性
数特性 ２ＮＤ タービン翼２次モードの振動
数特性
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のノズルを配置したノズルブロック
を複数個組み合わせてノズル環を構成したものにおい
て、一つのノズルブロック上のノズルは等ピッチとし、
相隣接するノズルブロックは互いにノズルピッチが異な
るものとしたことを特徴とするラジアル型ガスタービン
のノズル環。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6434196A JPH09256802A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | ラジアル型ガスタービンのノズル環 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6434196A JPH09256802A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | ラジアル型ガスタービンのノズル環 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09256802A true JPH09256802A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13255453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6434196A Pending JPH09256802A (ja) | 1996-03-21 | 1996-03-21 | ラジアル型ガスタービンのノズル環 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09256802A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005299668A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンを組立てるための方法及び装置 |
| WO2007117056A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Nam-Sik Ju | Centripetal turbine |
| JP2008274961A (ja) * | 2001-05-11 | 2008-11-13 | Snecma | ロータと固定擾乱源とを備えた構造物、および該構造物の振動を低減する方法 |
| JP2009209701A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンおよびこれを備えるターボチャージャ |
| JP2011231779A (ja) * | 2011-08-26 | 2011-11-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンおよびこれを備えるターボチャージャ |
| JP2012087798A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 流体ダイナミックスの制御用スペーサを有する回転機械 |
| JP2012087788A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 不均一な動翼及び静翼間隔を有する回転機械 |
-
1996
- 1996-03-21 JP JP6434196A patent/JPH09256802A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008274961A (ja) * | 2001-05-11 | 2008-11-13 | Snecma | ロータと固定擾乱源とを備えた構造物、および該構造物の振動を低減する方法 |
| JP2005299668A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンを組立てるための方法及び装置 |
| WO2007117056A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Nam-Sik Ju | Centripetal turbine |
| JP2009209701A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンおよびこれを備えるターボチャージャ |
| US8226358B2 (en) | 2008-02-29 | 2012-07-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine and turbocharger having the same |
| JP2012087798A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 流体ダイナミックスの制御用スペーサを有する回転機械 |
| JP2012087788A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 不均一な動翼及び静翼間隔を有する回転機械 |
| JP2011231779A (ja) * | 2011-08-26 | 2011-11-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンおよびこれを備えるターボチャージャ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030805 |