JPH03100335A

JPH03100335A - エンジン冷却システム

Info

Publication number: JPH03100335A
Application number: JP2243699A
Authority: JP
Inventors: Nigel P Jackson; ニジェール、ピーター、ジャクソン; Geoffrey P Virr; ジョフリー、フィリップ、バー
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1989-09-13
Filing date: 1990-09-13
Publication date: 1991-04-25
Also published as: DE69005238D1; EP0417940A1; GB8920695D0; DE69005238T2; US5063733A; EP0417940B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はエンジンの分野に関し、そのための冷却システ
ムに関する。

従来の技術特定の周知のエンジン、特にコンプレッサで駆動される
ガスタービンを有するエンジン、例えばヘリコプタ−の
エンジンでは、空気冷却システムは、冷却空気をエンジンのコンプレッ
サのブリードからタービンに供給する二つの外側空気管
を有する。このようなシステムを添付図面のうちの第１
　（ａ）図に概略に示す。この構成は、コンプレッサｌ
Ｏから動力タービン２０への対をなした供給管４０．５
０を有する。これは、供給管４０．５０のうちの一方が
破損又は切断された場合でも、特定の重要な構成部材を
受容し得る作動温度に冷却するのに十分な流体の供給を
維持するためである。供給管が損傷した場合、添付図面
のうちの第１　（ｂ）図に示すように、コンプレッサの
ブリードに直接連結された破損した管５０ａから流出す
る流れＢ１によって空気が失われるばかりでなく、損傷
を受けていない供給管４０からタービン２０を通って、
破損した管５０ｂ内の、破損箇所への逆流Ｂ２によって
大きな損失がある。

これに対処するため、この種の最新式のエンジンのコン
プレッサからの設計上の全ブリード流量（第１（ａ）図
のＡ＋Ｂ）は、代表的には、冷却の目的にだけ必要な最
小ブリード流量の約二倍乃至二倍である。これは不経済
であるばかりでなくエンジンに悪影響を与える。

現在、供給管が損傷した場合に生じる逆流Ｂ２を大きく
減少させることができ、止めることさえでき、これによ
って、通常の作動状態で動力タービン空気システムに与
えられるべき冷却空気を少なくすることができ、かくし
てエンジンの性能を改善することができるということが
わかっている。

最も大きくは、本発明の目的は、減少又は停止（以下堰
き止めという）に他方の供給管から力を与えるというこ
とである。これは、前記他方の管内の流れに大きく影響
することなく行うことができるということがわかってい
る。

かくして、本発明の一つの特徴では、冷却空気を複数の
供給管を通してコンプレッサのブリードからタービンに
供給するエンジンの冷却システムにおいて、一方の供給
管が損傷した場合に生じる、前記タービンからの前記一
方の供給管内の冷却流体の逆流を堰き止めるための、前
記供給管の各々に連結された手段を有し、前記手段は自
動的に作動でき、この自動作動は損傷を受けていない第
２の供給管内の流体の圧力によって賦勢されるように構
成されている、エンジン冷却システムが提供される。

本発明の他の特徴では、供給管が損傷した場合に生じる
、エンジンのタービンからの前記供給管内の冷却流体の
逆流を堰き止めるための方法において、前記逆流を止め
るため、前記供給管に連結された手段を自動的に作動さ
せ、この作動は損傷を受けていない第２の冷却流体供給
管内の流体の圧力によって賦勢される、方法が提供され
る。

前記手段は、好ましくは、コンプレッサがら動カタービ
ンに続く各空気管に連結された渦増幅器を有し、これら
の渦増幅器はその接線方向ポートでバランス管によって
相互連結されるのがよい。

本発明の実施例を添付図面を参照して以下に詳細に説明
する。

実施例本発明で使用する渦増幅器の一例は、１９８８年の「プ
ロフェッショナルエンジニアリング」に記載され、この
刊行物の記載を参考のため本願に組み込む。このような
渦増幅器を第２図に示す。

この渦増幅器は、半径方向ポート１ＯＯ１軸線方向ポー
ト１１０、及び接線方向ポート１２０の三つのポートを
備えた円筒形メインチャンバ６０を有し、円筒形チャン
バに関するこれらのポートの向き及び位置は、これらの
ポートに付した名称の通りである。通常の使用では、渦
増幅器は、第２（ａ）、第２（ｂ）図、及び第２（Ｃ）
図に示す三つの機能的態様を有する。装置を通る主プロ
セス流（半径方向ポート１００を通ってチャンバ内に入
り、軸線方向ポート１１０を通ってチャンバから出る）
を実線で示し、制御流（接線方向ポート１２０を通って
チャンバ内に入り、軸線方向ポート１１０を通ってチャ
ンバから出る）を破線で示す。

第２（ａ）図は、制御を加えてないプロセス流を図示し
、装置での圧力降下は非常に低く、実際上無視すること
ができる。第２（ｂ）図は、小さな制御流で変調された
プロセス流を図示し、チャンバ６０内に渦が生じ、加え
られる制御流に比例してプロセス流が減少されている。

第２（Ｃ）図は、適用について最大の制御流を図示し、
生じた渦はプロセス流を完全に中断させる程に強い。

第３図を参照すると、本発明のこの実施例で使用されて
いるように、各渦増幅器１４０．１６０は、コンプレッ
サ１０の抽気口即ちブリードから動力タービン２０へ続
く空気供給管４０．５０に連結され、コンプレッサから
のこれらの供給管は軸線方向ポート１１０及び動力ター
ビンへ続く半径方向ポート１００に連結されている。二
つの渦増幅器の接線方向ポート１２０は、バランス管１
８０を介して相互連結されている。かくして、通常の作
動状態では、二つの渦増幅器が第２図に示すのと反対方
向に、即ちプロセス流がその軸線方向ポートを介して各
装置に流入し、その半径方向ポートを介して各装置から
出るように使用されている。

コンプレッサからの管が両方とも損傷して以内状態では
、二つの渦増幅器のチャンバ内の圧力は等しく、そのた
め、これらの渦増幅器間にはバランス管１８０を通る流
れがない。この状態を第３図に示す。第４図に示すよう
に、コンプレッサからの空気管４０．５０のうちの一方
が切断された、即ち破損した場合には、破損した管と関
連した渦増幅器のチャンバ内の圧力が突然降下し、その
ためバランス管の二つの端間の圧力のバランスが崩れ、
その結果、バランス管を通る他方の渦増幅器からの空気
流Ｃが生じる。か（して、損傷を受けた渦増幅器１６０
のチャンバ内への接線方向ポートを通るこの空気流Ｃは
、制御流として作用し、上述の機構を介して、タービン
２０からこの渦増幅器を通るプロセス空気流の「スイッ
チを切る」。

かくして、破損した管からの逆流Ｂ２は、堰き止められ
、完全に止められる。これは、全体として最小のブリー
ド流を可能にし、動力タービンの空気供給を大きく減少
させることができる。

この実施例の一例では、ガスタービンエンジンの動力タ
ービン冷却システムにおいて二つの渦増幅器を動力ター
ビン供給入口ポートに隣接して取付けることができる。

渦増幅器は、例えば機械加工又は鋳造によって単一の金
属ブロックに形成するのがよ（、これはエンジンの鋳造
部上に直接ボルト止めすることができる。動力タービン
の冷却空気入口は渦増幅器ブロックの真下に配置するの
がよく、その半径方向ポートと位置合わせされる。

本発明の実施例によるシステムを使用することによって
得ることのできるガスタービンエンジンの改良を、図示
のみによって、以下に例示する。

第１（ａ）図に示す、両方の供給管が損傷していない通
常の流れ状態では、二つの外部空気供給管４０．５０は
、動力タービンに直接供給される全コンプレッサ流（Ｍ
）の約１．２％、即ち１．２％Ｍの流量のブリード流を
各々供給し、これら二つの供給管４０．５０は、全部で
約２．４％Ｍの流量の冷却空気を供給する。

第１（ｂ）図に示す、一方の管が損傷した場合の流れ状
態では、タービン２０からの管５０ｂを通る代表的な逆
流は０．６％Ｍ程度であり、この場合、管４０及び５０
ａを通るブリード流の流量は、般に、夫々１．６％Ｍ、
２．０％Ｍである。かくして、コンプレッサ１０からタ
ービン２０への「有効」流量は通常の２．４％Ｍから約
１．０％Ｍへ減少し、これは、適切な冷却を行うのに必
要な最小のブリード流である。

本明細書中に記載した種類の代表的な渦増幅器では、装
置を通るプロセス流を完全に遮断するため、プロセス流
の約５％乃至１０％の制御流を必要とする。これは、バ
ランス管システムの適当な設計によって達成することが
でき、損傷を受けていない管、即ち第３図及び第４図の
管４０は、管５０が切断された場合に適切な冷却を行う
のに必要な最小の流れを維持するため、約１．０％Ｍの
流れを必要とするだけである。かくして、システム内の
管４０及び５０の全ブリード流を約１．４％Ｍまで減少
させることができ、これは全体で１．０％Ｍ減少させる
こととなり、又は第１（ａ）図と比べて第３図において
５８％の節約となる。

本発明によるシステムでは、エンジンの通常の使用中に
バランス管を取り外した場合、これが動力タービンのデ
ィスクの一体性に危険を及ぼすことはない。これは、バ
ランス管からの漏洩流が比較的に少ないためである。

本発明をガスタービン冷却システムに関して論じたが、
この分野に限定されるものではな（、同様の制御システ
ムを必要とする、又はこのようなシステムが望ましい他
の分野でも有用である。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図は、供給管が損傷していない通常の流れ状
態を図示する、周知のシステムの概略図であり、第１（ｂ）図は、一方の管が損傷した場合の流れ状態を
図示する、第１（ａ）図のシステムの概略図であり、第２（ａ）、第２（ｂ）図、及び第２（Ｃ）図は、本発
明の実施例で使用する渦増幅器の３つの機能的態様を図
示する概略斜視図であり、第３図は、供給管が損傷していない通常の流れ状態を図
示する、一実施例によるシステムの概略図であり、第４図は、一方の管が損傷した場合の流れ状態を図示す
る、第３図のシステムの下部の概略図である。１０・・・コンプレッサ２０・・・動力タービン４０．５０・・・空気供給管６０・・・円筒形メインチャンバ１００・・・半径方向ポート１１０・・・軸線方向ポート１２０・・・接線方向ポート１４０．１６０・・・渦増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷却流体がコンプレッサのブリードから複数の供
給管を通してタービンへ供給されるエンジン冷却システ
ムにおいて、一方の供給管が損傷した場合に生じる、前
記タービンからの前記一方の供給管内の冷却流体の逆流
を堰き止めるための、前記供給管の各々に連結された手
段を有し、前記手段は自動的に作動でき、この自動作動
は損傷を受けていない第２の供給管内の流体の圧力によ
って賦勢されるように構成されている、エンジン冷却シ
ステム。
（２）前記逆流を堰き止めるための手段が渦増幅器であ
る、請求項（１）に記載のエンジン冷却システム。
（３）渦増幅器の接線方向ポートがバランス管で相互連
結されている請求項（２）に記載のエンジン冷却システ
ム。
（４）前記タービンがガスタービンであり、冷却流体が
空気である、請求項（１）乃至（３）のうちのいずれか
一項に記載のエンジン冷却システム。
（５）供給管が損傷した場合に生じる、エンジンのター
ビンからの前記供給管内の冷却流体の逆流を堰き止める
ための方法において、前記逆流を止めるため、前記供給
管に連結された手段を自動的に作動させ、この作動は損
傷を受けていない第２の冷却流体供給管内の流体の圧力
によって賦勢される、方法。
（６）前記逆流を堰き止めるための手段が渦増幅器であ
り、作動の賦勢が渦増幅器を連結するバランス管を介し
て行われる、請求項（５）に記載の方法。
（７）前記タービンがガスタービンであり、冷却流体が
空気である、請求項（５）又は（６）に記載の方法。
（８）コンプレッサのブリードからエンジンのタービン
への冷却流体のブリード流量を全体で最小に減少させる
ための方法において、請求項（１）乃至（５）のうちの
いずれか一項に記載の冷却システムを使用する、方法。
（９）前記減少が少なくとも５０％である、請求項（８
）に記載の方法。