JP4791691B2 - 大型送風機アセンブリ用気体出口ユニット - Google Patents

Description

本発明は、大型送風機アセンブリ用の気体出口ユニットであって、送風機アセンブリのインペラの圧力側と流体連通する上流内端と、ダクトに連結する下流外端とを備えた出口管部材、ならびに、出口管部材と同軸に配置され、出口管部材の内端と実質的に位置合わせされた内端と下流外端とを有する概ね円筒状の内管部材を備え、内管部材が、閉鎖手段によって閉鎖される気体出口ユニットに関する。

発電所、流動層システム、トンネルなどのための大型送風機アセンブリでは、インペラを駆動するモータの動力は、７００ｋＷ、またはさらに大きなものとなる場合があるので、送風アセンブリの効率は決定的に重要となる。より大きな送風機アセンブリの開発によって、流体速度および流体圧力が増加するにつれ、様々な部品への必要条件がさらに厳しくなっている。

これは、上記のタイプの、高速度および高圧力でガスを取り扱う気体出口ユニットの全てについて言えることであり、内管部材の端部の渦や再循環流が、機械効率に対して深刻な影響を及ぼすことになる。

本発明の目的は、効率の向上した気体出口ユニット、即ち、圧力損失が低減し、より均一な速度プロフィルを有する気体出口ユニットを提供することにある。

本発明による気体出口ユニットは、内管部材が、下流方向に、出口管部材の下流外端の向こう側に突き出た下流開放端部を有することを特徴とする。
下流開放端部のもたらす影響は、再循環流および／または渦が、内管の開放端部内に幾分封じ込められて、それらが、限られた程度にしか流れを阻止しないように、また、流れに対して好ましい影響さえ有するようになるということである。さらに、流れの改善が得られて、知られている構造と比較して、気体出口からより短い距離で、速度プロフィルが、理想的なプロフィルに均一化される。

好ましい実施形態によると、気体出口ユニットは、出口管部材の下流外端から、前記突き出た端部の下流端までの、内管部材の突き出た下流端部の長さが、０．２５・Ｄから１．５・Ｄの範囲にあり、好ましくは約１・Ｄであることを特徴とするが、ここでＤは、内管部材の直径である。突出部の様々な長さの研究から、突出部をこれらの長さにすることによって、優れた結果が得られることが判明しており、これはおそらくは、気体出口ユニットの出口から特定の距離までは、流れが安定しないということによる。

さらなる実施形態によると、気体出口ユニットは、内管部材が、基部セクションおよび延長管構成要素を備えることを特徴とする。これは、通常の従来技術の気体出口ユニットに、開放端付の延長管構成要素を、元の内管部材の下方端部で、付け加えることができることを意味する。このようにして、気体出口の効率を、非常に簡単なやり方で、好都合な経費で向上させることができる。

他の実施形態によると、気体出口ユニットは、内管部材の閉鎖手段が、内管の内端と、出口管部材の下流外端に位置合わせされた箇所との間のどこかに配置されることを特徴とする。閉鎖手段の働きは、内管を還流が流れることのないように、内管を閉鎖することにある。この閉鎖手段は、内管の内側端と、排出管の下流端に位置合わせされた箇所との間の任意の箇所に配置することができる。

気体出口ユニットの特別なタイプとして、拡散器があるが、その目的は、空気の流れまたは排出ガスを、送風機の大きさに対応する、ある流れ断面積から、後続通路に対応するより広い断面積に拡張することである。流れの断面積が拡大するにつれ、流れは遅滞し、圧力が増加する。これは、流体が、逆の圧力勾配に抗して流れることを意味し、その結果、他の気体出口ユニットよりも、拡散器の中またはその先で、流れ分断および／または再循環流の生じる危険がさらに高くなり、そのことが、送風機アセンブリの効率に大きく悪影響を及ぼす。知られている拡散器では、再循環流および渦が、内管の端部で生じ、これが、流体の流れに有害な影響を及ぼす。再循環流および渦は、流れの変化（速度プロフィルの変化）を引き起こし、これが、拡散器の遠く離れた先まで均一化されず、最悪の場合、流体の衝撃波のために、無用な損失を招く。

好ましい実施形態によると、気体出口ユニットは、下流方向に僅かに拡張してゆく壁を有する出口管部材を備えた拡散器である。流体が、逆の圧力勾配に抗して流れているので、本発明の利点は、他の気体出口ユニットよりも、拡散器において、より大きなものになる。

他の実施形態では、気体出口ユニットは、下流方向に僅かに収束する壁を有する出口管部材を備えたノズルである。
本発明を、関連する図面を参照して、以下に詳細に記述する。

図１を参照して、送風機アセンブリ２は、空気取り入れ口を備えた吸込箱７、インペラ４、および拡散器１を含む。インペラ４は、吸込箱７を通って延びる軸９によってインペラ４に連結されたモータ８によって駆動される。吸込箱７を通る筒状体１０は、軸９、主軸受１１、および任意の他の装置を含む。流体、例えば発電所に入る空気、あるいは発電所から出る煤煙排気ガスが、インペラ４によって、矢印Ａで示す方向に、吸込箱７の中へと引き入れられ、吸込箱７は、取り入れ口からインペラ４への流れ方向の変化をもたらす。羽根付インペラ４が、モータ８に連結された軸９によって回転されると同時に、羽根は、流体圧力の増加をもたらす。上記の通り、軸９は、筒状体１０内で、吸込箱７を通過するが、筒状体１０はまた、軸９用の主軸受１１と、シーリングエア導管と、送風機の働き、監視または制御に必要または有益な装置とを保持することができる。これは、筒状体１０の直径は、通常かなり大きいことを意味し、例えば、羽根先での直径が３２００ｍｍのインペラ４では、筒状体１０の直径は、１６００ｍｍであることができる。

図２に示す従来技術の拡散器は、概ね円筒状の内管部材５と、拡張してゆく外壁とを有し、外壁に、内管部材５が、一連のスペーサ１２によって、拡散器１の各端部それぞれで連結される。拡散器１は、通常、その下流端部に配置されたフランジ１３で、ダクト２０に連結されることになり、拡散器１とダクトの境界面で、流体の流れは、突然、断面積の拡大に遭遇する。その下流端で、内管部材５は、連結フランジ１３にほぼ位置合わせされた、壁の形態の閉鎖手段６によって閉鎖される。図３で分かる通り、内管部材５の下流端部で、流体の流れが分離し、管端の直ぐ下流で、再循環流が生じる。この再循環流は、効果的な幾何学的構造に変化をきたすが、これは、再循環流が、本流を半径方向外側に押し、さらに、再循環流が、本流と再循環流の境界面で、本流の速度を低下させることによる。

図４を参照すると、本発明による拡散器１０１には、出口管部材１０３の外に、連結フランジ１１３の向こう側に突き出る内管部材１０５が取り付けられ、フランジ１１３で、拡散器１０１は、ダクト１２０に連結される。出口管部材１０３の外端の向こう側に突き出る下流端部の長さは、流れ速度、流体、および拡散器１０１の大きさに関連して選択することができるが、通常は０．２５・Ｄから１．５・Ｄの範囲にあり、好ましくは約１・Ｄとなり、ここでＤは、内管部材１０５の直径である。

この割合によって、拡散器１０１の効率が向上するが、本発明による拡散器１０１の、出口での改善された速度プロフィルの略図を、図５に見ることができる。そこで分かる通り、再循環流が、内管部材１０５の管状端部に部分的に封じ込められて、再循環流の本流への影響が大幅に軽減されるようになる。

これらの特徴を備えた内管部材を得る好都合な方法は、知られている内管部材に、延長管構成要素１１６を、下流端部で取り付けることである。
図６は、本発明による拡散器１の、おそらくより具体的な図である。ここで分かる通り、内管部材１０５は、基部構成要素１１５および延長管構成要素１１６の、２つの部分から成り、それによって、閉鎖手段１０６は、延長管構成要素１１６の端に対して、後退して配置され、一方、延長管構成要素１１６は、出口管部材１０３の外に突き出る。ここでも、内管部材１１５は、スペーサ１１２によって出口管部材１０３に連結され、フランジ１１３で、ダクトを拡散器１０１に連結することができる。

内管部材の閉鎖手段１０６は、内管の端が開放されている限り、内管の長さに沿った任意の箇所に配置することができる。しかし、閉鎖手段は、出口管部材の下流外端に位置合わせされた箇所付近、またはその上流に配置することが好ましい。

内管部材の閉鎖手段１０６は、任意の適切な形態、例えば、壁、ブロック、仕切り、プレート等を採ることができる。
延長管構成要素１１６は、円筒状であることが好ましいが、僅かに円錐形であることもできる。

本発明を図面で例証するために、ある拡散器を使用したが、これは発明を限定するものではない。本発明は、円筒状の壁や広がりのない壁を備えた出口管を有する気体出口などの、気体出口ユニットの効率も向上させるものだからである。

大型送風機アセンブリの部分断面による端面図である。 従来技術の拡散器の断面図である。 図２による拡散器の後ろの流れおよび速度の分布を示す図である。 本発明による拡散器の断面図である。 図４による拡散器の後ろの流れおよび速度の分布を示す図である。 図４による拡散器の斜視断面図である。

Claims (6)

1. 大型送風機アセンブリ（２）用の気体出口ユニット（１、１０１）において、
   送風機アセンブリ（２）のインペラ（４）の圧力側と流体連通するための上流内端と、ダクトに連結するための下流外端とを備えた出口管部材（３、１０３）、ならびに、前記出口管部材（３、１０３）と同軸に配置され、前記出口管部材（３、１０３）の上流内端と実質的に位置合わせされた上流内端と下流外端とを有する、概ね円筒状の内管部材（１０５、１１５）を備え、前記内管部材（１０５、１１５）が、閉鎖手段（１０６）によって閉鎖され、
   前記内管部材（１０５、１１５）の下流外端が、前記出口管部材（１０３）の下流外端を越えて下流方向に突き出た開いている下流外端（１１６）であることを特徴とする気体出口ユニット。
2. 前記出口管部材（３、１０３）の下流外端から、前記突き出た端部（１１６）の下流端までの、前記内管部材（１０５、１１５）の突き出た下流外端（１１６）の長さが、０．２５・Ｄから１．５・Ｄの範囲にあり、好ましくは約１・Ｄであり、ここでＤは、前記内管部材（１０５）の直径であることを特徴とする、請求項１に記載の気体出口ユニット。
3. 前記内管部材（１０５）が、基部セクション（１１５）および延長管構成要素（１１６）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の気体出口ユニット。
4. 前記内管部材（１０５、１１５）の閉鎖手段（１０６）が、前記内管（１０５、１１５）の上流内端と、前記出口管部材（１０３）の下流外端に位置合わせされた箇所との間に配置されることを特徴とする、請求項１から３の一項に記載の気体出口ユニット。
5. 前記気体出口ユニットが、前記下流方向に僅かに拡張してゆく壁を有する出口管部材（１０３）を備えた拡散器であることを特徴とする、請求項１から４の一項に記載の気体出口ユニット。
6. 前記気体出口ユニットが、前記下流方向に僅かに収束してゆく壁を有する出口管部材（１０３）を備えたノズルであることを特徴とする、請求項１から４の一項に記載の気体出口ユニット。

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