JPH06317183A - タービンエンジンの空気供給状態の調節システム、この調節システムを有する遠心コンプレッサおよびこのコンプレッサを有する動力補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 調節システムの下流で気体の過熱を抑制し、
調節システムの案内羽根の下流で旋回流により生じる空
気力学的雑音を減衰させ、コンプレッサの羽根の内視鏡
的検査を容易にすることのできるタービンエンジンの空
気供給状態の調節システムを得る。 【構成】 タービンエンジンの空気流入管の開放位置と
閉鎖位置との間を移動するように装着された一連の案内
羽根（２４）を有する調節システム（２３）において、
調節システム（２３）は、案内羽根（２４）の少なくと
も１枚には、案内羽根（２４）の輪郭体を横切って形成
される貫通オリフィス（２７）を有するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービンエンジンの空
気の供給状態の調節システムに関する。本発明は、特
に、遠心コンプレッサの空気吸込みシステム用調節シス
テムに関し、特に、ガスタービンの動力補助装置の外部
遠心コンプレッサに関する。

【０００２】本発明は、タービンエンジンに一般的に使
用される環状管に適用され、特にコンプレッサの吸込み
部分に適用され、その部分は流入口の軸方向の部分へ適
切に供給するための周りの大気を直接このタービンエン
ジンへ吸込むことができ、あるいは空気圧室を横切って
吸込むことができる。

【０００３】

【従来の技術】ガス流入管の放射方向の部分には、案内
羽根のようなタービンエンジンの空気の供給状態調節装
置が前記エンジンの軸の周りに所要の直径を有して規則
的な間隔をおいて配置される。

【０００４】円環状に配置されたこれらの案内羽根は、
一般に角度を変化させ得る状態で取付けられ、それらは
２つの末端位置間で同期化されるように方向付けられて
いる。

【０００５】これらの末端調整位置の内の一つの位置す
なわち完全な開放位置において、全ての案内羽根は実質
的に放射方向に向けられている。

【０００６】もう一つの末端調整位置、すなわち完全な
閉鎖位置において、全ての案内羽根は気体の環状入口に
対して正接状に方向付けられる。

【０００７】必要に応じて、案内羽根の角度調整を変え
ることにより、コンプレッサの供給状態を正確に調整す
ることができ、従って、このコンプレッサによって供給
される種々の回路に与えられる圧力レベルと流量に合わ
せることができる。

【０００８】特に、完全な閉鎖状態の場合、この調節シ
ステムはコンプレッサを横断して通過する流量を著しく
減少させ、その結果、そのコンプレッサを駆動するのに
必要な動力を減少させることができる。

【０００９】外部コンプレッサ、すなわち補助コンプレ
ッサに向けられる際のエンジンの始動位相時に、そのよ
うな流量や圧力レベルに合わせる必要が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来における、前述の
型のそのような流量や圧力レベルに合わせる装置におい
て、案内羽根の角度調整の決定範囲では、それらは気体
の流れにコンプレッサの入口方向へ旋回流を生じさせ
る。この作用は、コンプレッサの可動羽根に対し所要の
影響を充足させるために生じる。

【００１１】すなわち、所要の正常運転で、完全な閉鎖
位置において、コンプレッサの内部に過熱が生じること
があり、その結果、タービンエンジンを横切って流れる
気体の流量が不充分となる。そのような過熱はこのター
ビンエンジンの機械的耐久性を害することがある。

【００１２】このような欠点を除去するために、従来コ
ンプレッサを通る気体の流量を最小限に保持し、コンプ
レッサの過熱を防ぐように、閉鎖位置において、案内羽
根に作用する揚力が、案内羽根間の遊びを非常に小さく
するような調節システムのコントロール装置を実現する
ことが提案されてきた。

【００１３】しかしながら、それらのコントロール装置
や、コントロール装置による揚力を使用すると、その構
造が複雑で高価なものとなってしまう。

【００１４】さらに、タービンエンジンの停止時、案内
羽根は完全な閉鎖位置あるいはほぼ閉鎖位置にあり、補
助動力装置を有する装置（例えば、コンプレッサの羽根
を内視鏡的に検査するための空気吸込み装置）を一部分
解する必要がある。この検査では、同様に案内羽根を前
記完全な開放位置にするために、タービンエンジンの停
止時、調節システムをコントロールできる必要がある。

【００１５】そこで、本発明の目的は、前述の欠点を除
去することができる前述の型の調整システムを提供する
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明は、タービンエンジンの空気流入管の開放位
置と閉鎖位置との間を移動するように装着された一連の
案内羽根を有する調節システムを提供し、このシステム
は、前記案内羽根の少なくとも１個には、前記案内羽根
の輪郭体を横切って連通するオリフィスを有することを
特徴とする。

【００１７】本発明の他の特徴は、 −オリフィスは、案内羽根の内面と外面を連絡させる。

【００１８】−前記オリフィスは、案内羽根の中心部分
に配置される。

【００１９】−オリフィスは、案内羽根の長さだけ実質
的に気体の排出方向に沿って伸長するスリットの形をし
ている。

【００２０】−案内羽根は円環状に配置され、各案内羽
根は円環体の軸に平行な軸の周りにピボット状に配置さ
れる。

【００２１】−閉鎖位置において、２個の連続する案内
羽根の減圧側と加圧側は、実質的に隣接して位置し、そ
れらの案内羽根は関節状に取付けられている。

【００２２】本発明は、同様に、本発明の教示に従って
実現される空気吸込みシステムを有することを特徴とす
る遠心コンプレッサを提供する。

【００２３】本発明は、さらに空気吸込みシステムが、
本発明の教示に従って実現される調整システムを備えて
いるような動力供給型遠心コンプレッサを有することを
特徴とするガスタービンの動力補助装置を提供する。

【００２４】

【作用】本発明は、タービンエンジンに一般的に使用さ
れる環状管に適用され、特にコンプレッサの吸込み部分
に適用され、その部分は流入口の軸方向の部分へ適切に
供給するための、周りの大気を直接このタービンエンジ
ンへ吸込むことができ、あるいは空気圧室を横切って吸
込むことができる。

【００２５】

【実施例】本発明のその他の特徴および効果は、添付図
面に関連して説明した次の詳細な説明から明かとなるで
あろう。

【００２６】本発明に係る調節システムは、特に、後に
で詳述するように、ガスタービンの動力の補助装置に適
用されるが、勿論それはその他のターボエンジンや、例
えば、ターボモータ（ガスタービン）、ターボプロップ
エンジン、ターボコンプレッサおよび吸引力式動力補助
装置のような調節可能な案内羽根を備えた、例えば、単
段または多段コンプレッサを有する産業機械にも使用さ
れる。

【００２７】勿論、このコンプレッサは、軸方向型、放
射方向型或いは混合型にすることができる。

【００２８】図１には、本発明に係る調節システムを備
えた動力供給型コンプレッサを有するガスタービンの動
力補助装置の略図を一実施例として示す。

【００２９】しかるに、図１において、全体を参照符号
１で示すこのタービンエンジンは、点線で示す輪郭によ
って限定される区域に略図で示すガスタービン（ターボ
モータ）２を有する。ガスタービン２は、空気圧タービ
ンエンジン等のような圧縮空気によって作動される飛行
機または他の装置の例えば空調システム４のような付属
的空気圧組立体へ圧縮空気を供給する動力供給型コンプ
レッサ３を駆動するために使用される。

【００３０】また、ガスタービン２は同様に、発電機５
を駆動するように構成されている。

【００３１】これらの種々の機関２、３、５は、例えば
従来の減速装置（図示せず）を有する駆動軸６に連結さ
れる。

【００３２】ガスタービン２が作動する時、周りの空気
は、ガスタービンのコンプレッサ８の入口へ、参照符号
７で示すように吸込まれる。コンプレッサから流出する
圧縮空気は、連続的燃焼のため燃焼室１０へ注入される
エンジン用燃料９と混合される。

【００３３】燃焼ガス１１は、所望の動力を駆動軸６へ
送るために、二段式軸方向タービン内で減圧され、その
後そのタービンの下流に配置された排気管１３を横切っ
て大気中に放出される。

【００３４】駆動軸６の回転により、動力発生用コンプ
レッサ８と、動力供給型コンプレッサ３と、発電機５
と、場合によっては、その他の付属装置との駆動が確実
に行われる。

【００３５】そのことを図２で確認すれば、コンプレッ
サは、空気圧室１５へ空気を吸込み、遠心動体１６へ供
給することのできる環状空気流入管１４を有する。

【００３６】遠心動体１６は空気エネルギを駆動軸６に
より伝達される機械エネルギに変えることのできる一連
の羽根１７を有する。

【００３７】可動羽根１７の頂部にある空気の排出口
は、固定蓋体１８により制限される。

【００３８】動力供給型コンプレッサも、同様に、ディ
フューザ１９と、羽根に対して放射方向のディフューザ
２０と、前記空調システムへ圧縮空気を供給する渦巻部
材２１とで構成される拡散組立体を有する。

【００３９】動力供給型コンプレッサ３が作動する時、
図２に参照符号２２で示される周囲空気は、空気流入口
の周囲組立体にある供給空気圧室１５へ吸込まれる。

【００４０】その時、放射方向の気流は、遠心動体１６
へ適切に供給するための軸方向の気流に変換される。羽
根１７の回転により、空気２２が圧縮され、その圧縮空
気は拡散組立体へ接線状に押し込まれる。

【００４１】空気の運動エネルギは、遠心動体１６の出
口の所で圧力に変換され、それは滑らかなディフューザ
１９と、羽根による放射方向のディフューザ２０へ送ら
れる。

【００４２】拡散組立体の出口で、空気は渦巻部材２１
へ集められ、そして空調システムへ送り出されるように
なっている。

【００４３】コンプレッサの供給状態を調節する装置
は、同様に、空調システム４へ送られる空気量と圧力レ
ベルとを調整するために設けられている。

【００４４】これらの装置は、図２に参照符号２３で示
す調節システムにより構成され、これは環状流入管１４
の放射方向の部分に配置された一連の案内羽根２４を有
する。

【００４５】図２〜図６から理解されるように、それら
の案内羽根２４は、タービンエンジンの軸線２５を中心
にして、所要のコントロールされた直径上に規則正しい
間隔をおいて、ガスの流入する放射方向の部分に円環状
に配置されている。

【００４６】それらの案内羽根２４は、可変ピッチ角を
なし、制御軸２６と、制御機構２８とによって同期化さ
れる方向で向きが変えられる。

【００４７】要求に応じて、案内羽根２４の調整角を変
えることにより、コンプレッサの供給状態を正確に調節
することができ、ひいてはこのコンプレッサによって供
給される種々の装置へ与えられる流量および圧力レベル
を調和させることができる。

【００４８】特に、図５に示すような完全な閉鎖位置に
おいて、この調整システムはコンプレッサを横切って流
れる空気の流量を著しく減らすことができる。この事実
から、さらに、ガスタービン２の駆動軸６を介して駆動
するのに必要な力を減少させることができる。

【００４９】図５に示すような完全な閉鎖位置の場合、
案内羽根２４の下流に過熱が生じることがある。これは
コンプレッサ組立体の機械的耐久性を害し、特に遠心動
体１６、放射方向のディフューザ２０及び／または渦巻
部材２１の耐久性を損なう。

【００５０】タービンエンジン１の停止時、案内羽根２
４は完全な停止位置にあり、動力供給型コンプレッサ３
の羽根１７、２０の内視鏡による検査を可能にするため
に、図４に示すように案内羽根を完全な開放位置に戻す
には、制御機構２８を分解する必要がある。

【００５１】本発明によれば、少なくとも１枚の案内羽
根２４は、その外面を内面に連絡させるオリフィス２７
を有する。

【００５２】図７に示すように、オリフィス２７は、縦
方向の貫通細長い穴の形に形成される。すなわち、それ
は実質的に気体流の排出方向に沿って羽根の長さだけ案
内羽根２４の中央部分を伸長する。

【００５３】これらの貫通オリフィス２７は、案内羽根
２４に形成されるが、それは、１枚の案内羽根２４だけ
に、或いは直径方向に向き合った２枚の案内羽根２４
に、または互いに１２０°の方向に配置された３枚の案
内羽根２４に、または全ての他の案内羽根２４に形成す
ることができる。

【００５４】勿論、これらの形態や案内羽根のオリフィ
スの形や大きさ及び位置を選択することによって、本発
明に従った調節機能の種々のパラメータを最適にするこ
とができる。

【００５５】その上、調節システムの完全な開放位置に
近い角度調節位置にある場合、オリフィスは案内羽根の
内側と外側との間に存在するわずかな圧力差のために作
用しない。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る調節システムは、特に実施
が簡単で、機械的装置を他に何等必要とせず、そのシス
テムの大きさを一層小型にすることができる。

【００５７】完全な閉鎖位置において、オリフィス２７
から内視鏡検査は非常に簡単に行われる。

【００５８】気体流の所定段階の流量及びその流れの角
度に対応するタービンエンジンの或る正常運転の場合、
案内羽根２４の下流の気体流に旋回運動が生じると、そ
の直ぐ近くで大きい雑音が発生し、それに対応して環状
管の内部でエネルギの消耗が生じ、そしてその管の近く
に配置された機械部材に振動を生じる危険があるという
事実により、好ましくない空気力学的雑音が生じてしま
う。

【００５９】文献ＤＥ−Ａ−２２２７４６０の教示に従
って、羽根にオリフィスを形成すると、このような好ま
しくない雑音を減衰または抑制させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る調整システムを備えることのでき
る動力供給型外部コンプレッサを有するガスタービンの
動力補助装置の概略図である。

【図２】図１に示す動力補助装置の動力供給型コンプレ
ッサの半面を示すものであって、本発明に係るシステム
を備えた状態を示す断面図である。

【図３】図２に示す動力供給型コンプレッサの空気流入
管の半面を示す断面図である。

【図４】図３の４−４線に沿った動力供給型コンプレッ
サの環状管の半面であって、案内羽根を完全に開放した
位置で示す横断面図である。

【図５】図４と同様にして案内羽根を完全に閉鎖した位
置で示す横断面図である。

【図６】図４および図５と同様にして案内羽根をその下
流への回転流出に対応する中間の位置で示す横断面図で
ある。

【図７】本発明の一実施例に対応する羽根の外面を内面
に連絡させるオリフィスを有する案内羽根の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ タービンエンジン ２ タービン ３ コンプレッサ ４ 空調システム ５ 発電機 ６ 駆動軸 ８ コンプレッサ ９ 燃料 １０ 燃焼室 １１ 燃焼ガス １３ 排気管 １４ 空気流入管 １５ 空気圧室 １６ 遠心動体 １７ 羽根 １８ 蓋体 １９ ディフューザ ２０ ディフューザ ２１ 渦巻部材 ２２ 周囲空気 ２３ 調節システム ２４ 案内羽根 ２５ 軸線 ２６ 制御軸 ２７ オリフィス ２８ 制御機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ デニス ジュベル フランス国、64510 アンゲ、リュー デ ュ バレトゥ ３番 (72)発明者 ジャン−ベルナール マルタン フランス国、40440 オンドル、プチ ベ イル、シュマン ド ラプラッド（番地な し) (72)発明者 ウベール イポリト ビグノー フランス国、64450 ナバイレ−アンゴス （番地なし)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンエンジンの空気流入管（１４）
   の開放位置と閉鎖位置との間を移動するように装着され
   た一連の案内羽根（２４）を有する型のタービンエンジ
   ンの空気供給状態の調節システム（２３）であって、前
   記調節システム（２３）を横切って二次的気体流を発生
   させる装置を有することを特徴とするタービンエンジン
   の空気供給状態の調節システム（２３）。
2. 【請求項２】 案内羽根（２４）の少なくとも１枚に
   は、前記案内羽根（２４）の輪郭体を横切って貫通オリ
   フィス（２７）が形成されていることを特徴とする請求
   項１記載の調節システム（２３）。
3. 【請求項３】 オリフィス（２７）は、案内羽根（２
   ４）の内面と外面を連絡していることを特徴とする請求
   項２記載の調節システム（２３）。
4. 【請求項４】 オリフィスは、案内羽根（２４）の中心
   部分に形成されていることを特徴とする請求項３記載の
   調節システム（２３）。
5. 【請求項５】 オリフィス（２７）は、実質的に気体流
   の方向に沿って伸長する細長い穴の形をしていることを
   特徴とする請求項４記載の調節システム（２３）。
6. 【請求項６】 案内羽根（２４）は、円環状に配置さ
   れ、各案内羽根（２４）は円環体の軸線に平行な軸（２
   ６）の周りにピボット状に取付けられていることを特徴
   とする請求項１ないし５のいずれかに記載の調節システ
   ム（２３）。
7. 【請求項７】 閉鎖位置において、２枚の連続する案内
   羽根（２４）の減圧側と加圧側は隣接しており、案内羽
   根（２４）は関節状に取付けられていることを特徴とす
   る請求項６記載の調節システム（２３）。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の調
   節システム（２３）を備えた空気吸込みシステムを有す
   ることを特徴とする遠心コンプレッサ。
9. 【請求項９】 請求項８記載の動力供給型遠心コンプレ
   ッサを有することを特徴とするガスタービン型動力補助
   装置