燃?xì)廨啓C(jī)裝置的制造方法
【專利說明】燃?xì)廨啓C(jī)裝置
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2012年8月29日申請的專利申請2012-188346的優(yōu)先權(quán)，將其全部內(nèi)容以參照的方式引入作為本申請的一部分。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)來驅(qū)動如發(fā)電機(jī)這樣的動力機(jī)械的燃?xì)廨啓C(jī)裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在燃?xì)廨啓C(jī)裝置中發(fā)生大的高頻噪聲，但是通過外廂的封裝或設(shè)置進(jìn)氣排氣消聲器等方法，能夠有效降低該高頻噪聲。相反，卻難以有效降低從燃?xì)廨啓C(jī)裝置發(fā)生的低頻噪聲。下面參照圖5及圖6對這一點(diǎn)進(jìn)行說明。
[0005]在燃?xì)廨啓C(jī)裝置中，由于從燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的末級動葉排出氣體的流速通常在300?400m/sec左右，比較快，因此通過將該排氣導(dǎo)入長的排氣擴(kuò)散器DF而使流速降低，降低排氣的動壓并恢復(fù)靜壓，由此實(shí)現(xiàn)提高性能。所述排氣擴(kuò)散器DF具備圖5及圖6所示的內(nèi)管28，以及配置為覆蓋該內(nèi)管28外周的外管(未圖示)，在該外觀與內(nèi)管28之間，形成將從渦輪末級動葉排出的排氣進(jìn)行導(dǎo)入的排氣通道。
[0006]進(jìn)一步地，在所述排氣通道上，沿周向配置多個用于保持內(nèi)管28或供應(yīng)潤滑油等的排氣支柱31 (參見專利文獻(xiàn)I)。排氣支柱31的橫截面具有橢圓形的扁平形狀，排氣支柱31的長軸配置為朝向排氣擴(kuò)散器DF的軸向C，不會對排氣形成大的流動阻力。
[0007]另外，在通常的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中，為了實(shí)現(xiàn)提高排氣擴(kuò)散器DF的性能，設(shè)計(jì)為在額定運(yùn)轉(zhuǎn)(滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)形成為沿軸向C流動。也就是說，在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如圖5所示，將渦輪旋轉(zhuǎn)方向向量Vl和從渦輪末級動葉排出的排氣的相對流動速度向量V2合成得到的排氣絕對流動(實(shí)際流動)向量V，大致沿軸向C的方向。此時(shí)的排氣氣流SI可以抑制在排氣支柱31的向排氣流動方向的下游側(cè)部位上發(fā)生的渦流。
[0008]另一方面，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是在無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在動力機(jī)械為發(fā)電機(jī)并始終以相同轉(zhuǎn)速驅(qū)動燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的情況下，如圖6所示，渦輪旋轉(zhuǎn)方向向量Vl與額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同，但從末級動葉排出的排氣的相對流動速度向量V2由于排氣的流速變慢而變短。因此，將渦輪旋轉(zhuǎn)方向向量Vl和排氣的相對流動速度向量V2合成得到的排氣絕對流動向量V，相對于軸向C以大角度傾斜，排氣形成為旋流并在排氣通道內(nèi)流動。通過該傾斜的排氣氣流S2，在排氣支柱31的向排氣氣流方向的下游側(cè)部位上發(fā)生強(qiáng)渦流Vr。
[0009]如果這樣發(fā)生的強(qiáng)渦流Vr隨著排氣的旋流向下游側(cè)流動并由于自激振動或剝離而破裂，則發(fā)生稱為渦旋哨(求少亍、y夕只?水Y、y只少)的低頻噪聲或低頻振動。該渦旋哨的頻率與排氣的流量或回旋速度成比例，與排氣擴(kuò)散器的軸向長度無關(guān)。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2011-226651號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013](一)要解決的技術(shù)問題
[0014]在如上所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生被稱為渦旋哨的低頻噪聲或低頻振動，起因于近年來以降低排氣壓損失為目的而減少排氣支柱31的設(shè)置數(shù)量。例如，相對于以往設(shè)置8?10根左右的排氣支柱31，如圖4及圖5所示，有減少為在周向上等間隔配置的4?6根的傾向。如果這樣減少排氣支柱31的設(shè)置數(shù)量，則排氣的旋流在大間隔鄰接的各個兩個排氣支柱31之間直接流動，形成為包含強(qiáng)渦流并回旋的排氣氣流S2。因此，如果將排氣支柱31的數(shù)量設(shè)置為如以往那樣多，則排氣支柱31能夠一定程度限制排氣的回旋，但另一方面，排氣的壓力損失增大。
[0015]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種不致使排氣壓力損失增大，而能夠有效抑制低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的低頻噪聲及低頻振動的燃?xì)廨啓C(jī)裝置。
[0016](二)技術(shù)方案
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)裝置具備燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)、排氣支柱及防旋板，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)具備形成排氣通道上游部的排氣擴(kuò)散器；所述排氣支柱設(shè)置在所述排氣擴(kuò)散器上；所述防旋板設(shè)置在所述排氣通道上的所述排氣支柱的下游側(cè)，并沿軸向延展。
[0018]尤其在減少設(shè)定排氣支柱的配置數(shù)量的情況下，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生排氣的旋流。該排氣的旋流在通過以大間隔鄰接的兩個排氣支柱之間并向下游側(cè)流動之后，碰觸在排氣支柱的下游側(cè)沿軸向延展的防旋板，回旋予以抑制，強(qiáng)制改變?yōu)槌蜉S向的氣流。因此，雖然不能限制在排氣支柱的下游側(cè)部位發(fā)生的排氣渦流的發(fā)生，但是由于能夠限制將該渦流帶至下游側(cè)的排氣的旋流動，因此因回旋速度分布引起的不穩(wěn)定性(旋渦中心的偏旋)得到消除，抑制渦流的自激振動或剝離的發(fā)生，能夠有效防止發(fā)生作為被稱為渦旋哨的噪聲即低頻噪聲或者低頻振動。另外，由于防旋板配置在排氣流速變低的排氣支柱的下游側(cè)，因此由于這一點(diǎn)也能夠進(jìn)一步減少排氣的壓力損失。
[0019]在本發(fā)明中，優(yōu)選地，具備在周向上間隔配置的多個所述排氣支柱，在鄰接的兩個排氣支柱的中間位置配置所述防旋板。由此，通過防旋板，有效地使通過鄰接的兩個排氣支柱之間的排氣旋流偏轉(zhuǎn)，能夠限制該回旋。
[0020]所述防旋板的軸向長度優(yōu)選大于所述排氣支柱的軸向長度。所述防旋板的軸向長度尤其優(yōu)選為所述排氣支柱的軸向長度的2?4倍。由此，縮短排氣支柱能夠降低排氣壓力損失，另一方面，通過長的防旋板，能夠有效限制排氣的回旋。
[0021]優(yōu)選地，具備在周向上間隔的4?6根所述排氣支柱。通過這樣減少排氣支柱的根數(shù)，排氣通道的阻力變小，排氣壓損失得以降低。
[0022]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述排氣擴(kuò)散器具有同心狀配置的筒狀內(nèi)殼和外殼，所述兩殼體之間通過所述排氣支柱連接。由此，能夠得到堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散器。
[0023]在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，進(jìn)一步地，具備與所述排氣擴(kuò)散器的下游側(cè)連接的排氣管，所述排氣管具有同心狀配置的內(nèi)管及外管，在所述內(nèi)管上安裝所述防旋板，在所述外管與所述防旋板之間，至少在低溫時(shí)存在間隙。由此，由于防旋板被懸臂式地支持在內(nèi)管上，因此不會發(fā)生比如在將防旋板的兩端部架設(shè)支持在內(nèi)管與外管上這種情況下，因內(nèi)管及外管雙方的熱延展所導(dǎo)致的防旋板的熱應(yīng)變。
[0024]優(yōu)選地，在所述內(nèi)管上安裝所述防旋板的情況下，防旋板是兩個一組的板部件相互重合而成，各板部件的內(nèi)徑端的安裝部在向彼此背離方向彎曲的狀態(tài)下安裝在所述內(nèi)管上。由此，由于防旋板可以使用經(jīng)過板金加工而成的薄板狀的板，因此與排氣支柱相比，排氣的壓力損失減少。另外，雖然防旋板是將兩塊板部件重合而成的簡單構(gòu)造，但具有充足的強(qiáng)度，并且能夠抑制重量的增加和成本的增大。進(jìn)一步地，在防旋板上發(fā)生熱應(yīng)變的情況下，通過所述彎曲形狀的安裝部熱變形來吸收上述熱應(yīng)變，能夠抑制防旋板的徑向尺寸增大。
[0025]權(quán)利要求書和/或說明書和/或說明書附圖所公開的至少兩種結(jié)構(gòu)的任意組合，均包含在本發(fā)明中。特別是權(quán)利要求書的各權(quán)利要求的兩項(xiàng)以上的任意組合，也包含在本發(fā)明中。
【附圖說明】
[0026]通過參照附圖對以下優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明，可更加清楚地理解本發(fā)明。但是，實(shí)施方式及附圖僅用于圖示及說明，不應(yīng)用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由附上的權(quán)利要求書確定。在附圖中，多張附圖中的相同附圖標(biāo)記表示相同或與其相當(dāng)?shù)牟糠帧?br>[0027]圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0028]圖2是表示同上燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)及排氣擴(kuò)散器的縱剖視圖。
[0029]圖3是表示同上排氣擴(kuò)散器的后視圖。
[0030]圖4是表示同實(shí)施方式中的排氣氣流的立體圖。
[0031]圖5是表示在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排氣氣流的立體圖。
[0032]圖6是表示在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排氣氣流的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面，參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在圖1中，重量大的減速器12固定在底座13上，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT通過多根(在本實(shí)施方式中為四根)支桿(Λτ一 )14被懸臂式地支持在該減速器12上。在減速器12輸入側(cè)的連接軸上連接燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT的旋轉(zhuǎn)軸10，減速器12輸出側(cè)的連接軸17通過聯(lián)軸器19與作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT的負(fù)荷即發(fā)電機(jī)11的驅(qū)動軸18連接。從燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT呈大致水平排出的排氣EG通過排氣擴(kuò)散器20及排氣管21進(jìn)入排氣室22，在該排氣室22處偏轉(zhuǎn)為大致垂直方向，進(jìn)入上方的消聲器24，由該消聲器24消音并向外部排放。在排氣室22內(nèi)配置使排氣EG向上方偏轉(zhuǎn)的引導(dǎo)板23。
[0034]如圖2所示，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)GT具有兩級離心壓縮機(jī)