JP2000303858A - ダクト境界層制御装置 - Google Patents
ダクト境界層制御装置Info
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- JP2000303858A JP2000303858A JP11116998A JP11699899A JP2000303858A JP 2000303858 A JP2000303858 A JP 2000303858A JP 11116998 A JP11116998 A JP 11116998A JP 11699899 A JP11699899 A JP 11699899A JP 2000303858 A JP2000303858 A JP 2000303858A
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- pressure turbine
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- Pending
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Pipe Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高圧タービンと低圧タービンをつなぐダクト
内に発達する境界層の厚さを微調整でき、信頼性が高く
軽量でありかつ製造コストが低いダクト境界層制御装置
を提供する。 【解決手段】 高圧タービン１を出たガスを低圧タービ
ン２に導くダクト３の入口部３ａの外側に設けられ、入
口部の外周及び／又は内周を周方向に囲むリング状の中
空チャンバ１２と、中空チャンバとダクトの間に設けら
れ多数の貫通孔を有するリング状の多孔板１４と、中空
チャンバとダクトの出口部とを連通し中間に流量調節器
１５を有するバイパス管１６とを備える。
内に発達する境界層の厚さを微調整でき、信頼性が高く
軽量でありかつ製造コストが低いダクト境界層制御装置
を提供する。 【解決手段】 高圧タービン１を出たガスを低圧タービ
ン２に導くダクト３の入口部３ａの外側に設けられ、入
口部の外周及び／又は内周を周方向に囲むリング状の中
空チャンバ１２と、中空チャンバとダクトの間に設けら
れ多数の貫通孔を有するリング状の多孔板１４と、中空
チャンバとダクトの出口部とを連通し中間に流量調節器
１５を有するバイパス管１６とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧タービンと低
圧タービンをつなぐダクト内に発達する境界層の厚さを
制御するダクト境界層制御装置に関する。
圧タービンをつなぐダクト内に発達する境界層の厚さを
制御するダクト境界層制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に示すように、例えばジェットエン
ジンの高圧タービン１と低圧タービン２との間には、高
圧タービンを出た高温ガスを低圧タービンに導くための
ダクト３（トラッジョンダクト）が設けられる。このダ
クトは、タービンの回転中心Ｚ−Ｚを中心とし円周方向
全体にドーナツ状に形成される。また、その途中には、
低圧タービンへ供給するガスの流れ方向を制御するため
に可変ノズル４が設けられる場合がある。更に、このダ
クトは、小径から大径に流路を大きく広げる必要があ
り、そのため、急勾配の流路となり、圧力損失が大きく
なり、その分タービン性能が低下する。
ジンの高圧タービン１と低圧タービン２との間には、高
圧タービンを出た高温ガスを低圧タービンに導くための
ダクト３（トラッジョンダクト）が設けられる。このダ
クトは、タービンの回転中心Ｚ−Ｚを中心とし円周方向
全体にドーナツ状に形成される。また、その途中には、
低圧タービンへ供給するガスの流れ方向を制御するため
に可変ノズル４が設けられる場合がある。更に、このダ
クトは、小径から大径に流路を大きく広げる必要があ
り、そのため、急勾配の流路となり、圧力損失が大きく
なり、その分タービン性能が低下する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ダクトによる圧力損失
には、入口付近で発生する境界層４の厚さが大きく影響
することが従来から知られている。そのため、従来は、
吸引ポンプを用いてこの部分のガスを外部に吸引し、境
界層を薄くしてダクトの圧力損失を低減する試みがなさ
れていた。しかし、高温ガスを吸引するため、耐熱性の
高い吸引ポンプやこれを駆動するモータ等が必要とな
り、装置が複雑であり設備費用が過大となる問題点があ
った。また、かかる吸引ポンプでは境界層の厚さの微妙
な制御が困難であった。更に、ジェットエンジン等実際
のガスタービンに組み込む場合には、耐熱性吸引ポンプ
の信頼性が低くかつ重量が大きすぎる問題点があった。
には、入口付近で発生する境界層４の厚さが大きく影響
することが従来から知られている。そのため、従来は、
吸引ポンプを用いてこの部分のガスを外部に吸引し、境
界層を薄くしてダクトの圧力損失を低減する試みがなさ
れていた。しかし、高温ガスを吸引するため、耐熱性の
高い吸引ポンプやこれを駆動するモータ等が必要とな
り、装置が複雑であり設備費用が過大となる問題点があ
った。また、かかる吸引ポンプでは境界層の厚さの微妙
な制御が困難であった。更に、ジェットエンジン等実際
のガスタービンに組み込む場合には、耐熱性吸引ポンプ
の信頼性が低くかつ重量が大きすぎる問題点があった。
【０００４】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高圧
タービンと低圧タービンをつなぐダクト内に発達する境
界層の厚さを微調整でき、信頼性が高く軽量でありかつ
製造コストが低いダクト境界層制御装置を提供すること
にある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高圧
タービンと低圧タービンをつなぐダクト内に発達する境
界層の厚さを微調整でき、信頼性が高く軽量でありかつ
製造コストが低いダクト境界層制御装置を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高圧タ
ービン（１）を出たガスを低圧タービン（２）に導くダ
クト（３）の入口部（３ａ）の外側に設けられ、入口部
の外周及び／又は内周を周方向に囲むリング状の中空チ
ャンバ（１２）と、該中空チャンバとダクトの間に設け
られ多数の貫通孔を有するリング状の多孔板（１４）
と、中空チャンバとダクトの出口部とを連通し中間に流
量調節器（１５）を有するバイパス管（１６）と、を備
えたことを特徴とするダクト境界層制御装置が提供され
る。
ービン（１）を出たガスを低圧タービン（２）に導くダ
クト（３）の入口部（３ａ）の外側に設けられ、入口部
の外周及び／又は内周を周方向に囲むリング状の中空チ
ャンバ（１２）と、該中空チャンバとダクトの間に設け
られ多数の貫通孔を有するリング状の多孔板（１４）
と、中空チャンバとダクトの出口部とを連通し中間に流
量調節器（１５）を有するバイパス管（１６）と、を備
えたことを特徴とするダクト境界層制御装置が提供され
る。
【０００６】上記本発明の構成によれば、入口圧力Ｐ１
と出口圧力Ｐ２の圧力差ΔＰにより、バイパス管（１
６）を介してダクト（３）の入口部（３ａ）からダクト
の出口部までダクト内のガスをバイパスさせることがで
き、特別なポンプを必要としない。また、このバイパス
ガス量は、バイパス管の途中に配置された流量調節器
（１５）により可変に調整できるため微調整ができる。
と出口圧力Ｐ２の圧力差ΔＰにより、バイパス管（１
６）を介してダクト（３）の入口部（３ａ）からダクト
の出口部までダクト内のガスをバイパスさせることがで
き、特別なポンプを必要としない。また、このバイパス
ガス量は、バイパス管の途中に配置された流量調節器
（１５）により可変に調整できるため微調整ができる。
【０００７】更に、中空チャンバ（１２）とダクトの間
に設けられたリング状の多孔板（１４）の多数の貫通孔
を通してダクト内のガスをバイパス管に吸い込むので、
平均吸込み流速は非常に小さい。従って、ダクト入口部
の流れを乱すことなくその部分に発生した境界層の厚さ
δを制御することができる。また、構造がシンプルであ
り複雑な可動部分が少ないため、信頼性を高め、軽量化
が容易であり、かつ製造コストを低く抑えることができ
る。
に設けられたリング状の多孔板（１４）の多数の貫通孔
を通してダクト内のガスをバイパス管に吸い込むので、
平均吸込み流速は非常に小さい。従って、ダクト入口部
の流れを乱すことなくその部分に発生した境界層の厚さ
δを制御することができる。また、構造がシンプルであ
り複雑な可動部分が少ないため、信頼性を高め、軽量化
が容易であり、かつ製造コストを低く抑えることができ
る。
【０００８】本発明の好ましい実施形態によれば、ダク
トの中間部に設けられその前後の差圧を可変に調節する
可変ノズル（６）を備え、前記流量調節器（１５）は、
可変ノズルよりも低い圧損でバイパス管の流量を調節す
るようになっている。この構成により、ノズル内の圧力
差ΔＰよりもバイパス管の圧力差を小さくでき、可変ノ
ズル（６）による境界層厚さδの制御をより効果的に行
うことができる。
トの中間部に設けられその前後の差圧を可変に調節する
可変ノズル（６）を備え、前記流量調節器（１５）は、
可変ノズルよりも低い圧損でバイパス管の流量を調節す
るようになっている。この構成により、ノズル内の圧力
差ΔＰよりもバイパス管の圧力差を小さくでき、可変ノ
ズル（６）による境界層厚さδの制御をより効果的に行
うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるダクト境界層制御装置の全体
構成図である。この図に示すように、本発明のダクト境
界層制御装置１０は、リング状の中空チャンバ１２、リ
ング状の多孔板１４及びバイパス管１６からなる。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるダクト境界層制御装置の全体
構成図である。この図に示すように、本発明のダクト境
界層制御装置１０は、リング状の中空チャンバ１２、リ
ング状の多孔板１４及びバイパス管１６からなる。
【００１０】リング状の中空チャンバ１２は、高圧ター
ビン１を出た高温ガスを低圧タービン２に導くダクト３
の入口部３ａの外側に設けられている。この中空チャン
バ１２は、入口部３ａの外周及び内周を周方向に囲んで
いる。なお、この例では、中空チャンバ１２を入口部３
ａの外周側と内周側の両方に設けているが、いずれか一
方のみでもよい。
ビン１を出た高温ガスを低圧タービン２に導くダクト３
の入口部３ａの外側に設けられている。この中空チャン
バ１２は、入口部３ａの外周及び内周を周方向に囲んで
いる。なお、この例では、中空チャンバ１２を入口部３
ａの外周側と内周側の両方に設けているが、いずれか一
方のみでもよい。
【００１１】リング状の多孔板１４は、中空チャンバ１
２とダクト３の間に内面が円滑性を維持するように設け
られている。また、この多孔板１４は、多数の貫通孔を
有し、ダクト内のガスを中空チャンバ１２内に均一に吸
引できるようになっている。
２とダクト３の間に内面が円滑性を維持するように設け
られている。また、この多孔板１４は、多数の貫通孔を
有し、ダクト内のガスを中空チャンバ１２内に均一に吸
引できるようになっている。
【００１２】バイパス管１６は、中空チャンバ１２とダ
クト３の出口部３ｂとを連通している。また、このバイ
パス管１６の中間部に流量調節器１５が設けられてい
る。この図の例では、ダクト３の中間部に可変ノズル６
が設けられており、この可変ノズル６によりその前後の
差圧を可変に調節し、入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２の圧
力差ΔＰを制御できるようになっている。また、流量調
節器１５は、この可変ノズル６よりも低い圧損でバイパ
ス管１６の流量を調節するようになっている。流量調節
器１５には、例えばバタフライ弁や低圧損の流量調節弁
を用いることができる。
クト３の出口部３ｂとを連通している。また、このバイ
パス管１６の中間部に流量調節器１５が設けられてい
る。この図の例では、ダクト３の中間部に可変ノズル６
が設けられており、この可変ノズル６によりその前後の
差圧を可変に調節し、入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２の圧
力差ΔＰを制御できるようになっている。また、流量調
節器１５は、この可変ノズル６よりも低い圧損でバイパ
ス管１６の流量を調節するようになっている。流量調節
器１５には、例えばバタフライ弁や低圧損の流量調節弁
を用いることができる。
【００１３】図２は、境界層厚さと圧損との模式的関係
図である。この図に示すように、同一のダクト形状であ
っても境界層厚さδが薄いほどダクトの圧損ΔＰ（圧力
差）は小さくなる。なお、この境界層厚さδは、図示し
ないトラバース装置を用いてダクト内の全圧の分布を計
測することにより、容易に計測することができる。従っ
て、本発明のダクト境界層制御装置１０を用いて図２に
相当する関係を予め求め、必要なクライテリア（図２に
破線で示す）を満たすように、境界層厚さδを薄くする
ことにより、タービン性能を向上させることができる。
図である。この図に示すように、同一のダクト形状であ
っても境界層厚さδが薄いほどダクトの圧損ΔＰ（圧力
差）は小さくなる。なお、この境界層厚さδは、図示し
ないトラバース装置を用いてダクト内の全圧の分布を計
測することにより、容易に計測することができる。従っ
て、本発明のダクト境界層制御装置１０を用いて図２に
相当する関係を予め求め、必要なクライテリア（図２に
破線で示す）を満たすように、境界層厚さδを薄くする
ことにより、タービン性能を向上させることができる。
【００１４】例えば、本発明のダクト境界層制御装置１
０をジェットエンジン等のガスタービンに組み込むこと
により、特に境界層が大きく成長する運転状態のとき
に、バイパス管１６を通してバイパスガス量を増やし、
境界層厚を薄くして圧損の増大を抑制することができ
る。また、このダクト境界層制御装置１０を用いて図２
の関係を予め求め、ダクト入口部の形状を設計変更し
て、通常の場合でも、境界層厚さδが薄くなるようにし
てもよい。
０をジェットエンジン等のガスタービンに組み込むこと
により、特に境界層が大きく成長する運転状態のとき
に、バイパス管１６を通してバイパスガス量を増やし、
境界層厚を薄くして圧損の増大を抑制することができ
る。また、このダクト境界層制御装置１０を用いて図２
の関係を予め求め、ダクト入口部の形状を設計変更し
て、通常の場合でも、境界層厚さδが薄くなるようにし
てもよい。
【００１５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、ダクト３の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２の圧力差Δ
Ｐにより、バイパス管１６を介してダクト３の入口部３
ａからダクトの出口部までダクト内のガスをバイパスさ
せることができ、特別なポンプを必要としない。また、
このバイパスガス量は、バイパス管の途中に配置された
流量調節器１５（例えばバタフライ弁）により可変に調
整できるため微調整ができる。
ば、ダクト３の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２の圧力差Δ
Ｐにより、バイパス管１６を介してダクト３の入口部３
ａからダクトの出口部までダクト内のガスをバイパスさ
せることができ、特別なポンプを必要としない。また、
このバイパスガス量は、バイパス管の途中に配置された
流量調節器１５（例えばバタフライ弁）により可変に調
整できるため微調整ができる。
【００１７】更に、中空チャンバ１２とダクト３の間に
設けられたリング状の多孔板１４の多数の貫通孔を通し
てダクト内のガスをバイパス管に吸い込むので、平均吸
込み流速は非常に小さい。従って、ダクト入口部の流れ
を乱すことなくその部分に発生した境界層の厚さδを制
御することができる。また、構造がシンプルであり複雑
な可動部分が少ないため、信頼性を高め、軽量化が容易
であり、かつ製造コストを低く抑えることができる。
設けられたリング状の多孔板１４の多数の貫通孔を通し
てダクト内のガスをバイパス管に吸い込むので、平均吸
込み流速は非常に小さい。従って、ダクト入口部の流れ
を乱すことなくその部分に発生した境界層の厚さδを制
御することができる。また、構造がシンプルであり複雑
な可動部分が少ないため、信頼性を高め、軽量化が容易
であり、かつ製造コストを低く抑えることができる。
【００１８】従って、本発明のダクト境界層制御装置
は、高圧タービンと低圧タービンをつなぐダクト内に発
達する境界層の厚さを微調整でき、信頼性が高く軽量で
ありかつ製造コストが低い、等の優れた特徴を有する。
は、高圧タービンと低圧タービンをつなぐダクト内に発
達する境界層の厚さを微調整でき、信頼性が高く軽量で
ありかつ製造コストが低い、等の優れた特徴を有する。
【図１】本発明によるダクト境界層制御装置の全体構成
図である。
図である。
【図２】境界層厚さと圧損との模式的関係図である。
【図３】従来の高圧タービンと低圧タービンをつなぐダ
クトの構成図である。
クトの構成図である。
１ 高圧タービン ２ 低圧タービン ３ ダクト ３ａ ダクト入口部 ４ 境界層 １０ ダクト境界層制御装置 １２ 中空チャンバ １４ 多孔板 １５ 流量調節器 １６ バイパス管
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧タービン（１）を出たガスを低圧タ
ービン（２）に導くダクト（３）の入口部（３ａ）の外
側に設けられ、入口部の外周及び／又は内周を周方向に
囲むリング状の中空チャンバ（１２）と、該中空チャン
バとダクトの間に設けられ多数の貫通孔を有するリング
状の多孔板（１４）と、中空チャンバとダクトの出口部
とを連通し中間に流量調節器（１５）を有するバイパス
管（１６）と、を備えたことを特徴とするダクト境界層
制御装置。 - 【請求項２】 ダクトの中間部に設けられその前後の差
圧を可変に調節する可変ノズル（６）を備え、前記流量
調節器（１５）は、可変ノズルよりも低い圧損でバイパ
ス管の流量を調節するようになっている、ことを特徴と
する請求項１に記載のダクト境界層制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11116998A JP2000303858A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ダクト境界層制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11116998A JP2000303858A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ダクト境界層制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303858A true JP2000303858A (ja) | 2000-10-31 |
Family
ID=14700946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11116998A Pending JP2000303858A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | ダクト境界層制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000303858A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088977A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-17 | General Electric Co <Ge> | 適応式慣性粒子分離装置 |
| JP2014152734A (ja) * | 2013-02-12 | 2014-08-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP11116998A patent/JP2000303858A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088977A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-17 | General Electric Co <Ge> | 適応式慣性粒子分離装置 |
| JP2014152734A (ja) * | 2013-02-12 | 2014-08-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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Effective date: 20040831 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041014 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20041102 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041130 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
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