JPH068759B2 - 温度プローブ - Google Patents

温度プローブ

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JPH068759B2
JPH068759B2 JP60276660A JP27666085A JPH068759B2 JP H068759 B2 JPH068759 B2 JP H068759B2 JP 60276660 A JP60276660 A JP 60276660A JP 27666085 A JP27666085 A JP 27666085A JP H068759 B2 JPH068759 B2 JP H068759B2
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temperature
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turbine
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、温度プローブに係り、更に詳細にはガスター
ビンエンジンに使用される温度プローブに係る。
背景技術 沿革的に見てガスタービンエンジンに使用される温度測
定装置はエンジンの広範囲の運転条件に亙り正確な温度
測定を行い得るものでなければならない。従来より一般
に空気流の方向が比較的一定である位置にてガス流路内
に温度プローブを設けることが行われている。例えば本
願出願人であるユナイテッド・テクノロジーズ・コーポ
レイションのプラット・アンド・オイットニー・エアー
クラフト(Pratt ＆ Ｗhitney Ａircraft）・ディビ
ジョンにより製造されているＪＴ９Ｄエンジンに於て
は、排気ケース内にてストラットの下流側端部に近接し
てガス流中に設置された空気力学的に成形されたハウジ
ング内に温度プローブが設けられている。一つの従来の
構造が第１図に示されており、プローブ１０は空気流に
面する入口１２を有するハウジング１１と、該ハウジン
グ内に適宜に装着された温度測定要素１４と、下流側端
部に設けられた出口１６とを含んでいる。圧力は出口に
於けるよりも入口に於て幾分か高いので、ガス流はハウ
ジング内を自由に流れ、温度測定要素と接触し、これに
より温度の満足し得る表示が得られる。タービンのバケ
ット２０より流出するエンジンの作動媒体流体の方向は
比較的一定であり、ストラット１８によって流れが整合
されることによりプローブ１０の入口１２に沿う方向で
あるので、ストラット１８に対するプローブ１０の位置
は非常に重要であり、適正に選定される。
しかし第１図より明らかである如く、空気流中に存在す
るプローブは圧力降下を発生させ、エンジンの作動媒体
に圧損を惹起こし、このことはエンジンの運転性能に有
害である。かかる問題を排除すべく１９８４年２月２８
日付にて発行され本願出願人と同一の譲受人に譲渡され
た米国特許第４，４３３，５８４号に記載された圧力プ
ローブに於て行われている如く、ストラット内に温度プ
ローブを設ける試みが従来より行われている。上述の米
国特許に記載されたプローブへの入口は十分なものでは
ない。何故ならば、入口及び出口は全圧を良好に表示し
得るよう或る運転条件に於ける或る与えられたデザイン
について設計されているからである。かかる態様のプロ
ーブの設置によれば、入口が低圧条件（エンジンやアイ
ドリング以下にて運転している場合の条件）に於て或る
速度を発生することができず、従って温度測定要素は実
際の温度条件に応答しない。
第５図に示された実施例及びチューブがリーディングエ
ッジより延在する他の一つの実施例に近似して構成され
た入口を形成し試験したところ、第６図の曲線Ｂより明
らかである如く、かかる構成によっては満足し得る結果
が得られなかった。かかる設置態様の温度センサはアイ
ドリング以上のエンジン運転条件については良好であっ
たが、アイドリング以下の運転条件については不十分な
ものであった。航空機用エンジンの環境に於ては、全て
の条件下に於て温度を正確に測定する必要性が重要であ
り、特に「ホットスタート」状態を検出することが必要
であるのでアイドリング以下の条件下に於て特に重要で
ある。「ホットスタート」状態とはエンジンの点火が開
始されてもエンジンが始動しない状態をいう。かかる状
態にて燃料が燃焼すると許容し難いほぼ温度が上昇し、
その熱はエンジンの構成部品の一体性を越える前に吸収
されなければならない。従って温度センサはかかる状態
を検出し、温度が或る予め定められた限度を越える場合
や、温度の変化速度が不適当な値である場合に信号を出
力する。かかる条件が第６図に示されたグラフに例示さ
れており、曲線Ａは本発明が組込まれたプローブにより
発生される信号を示しており、曲線Ｂは上述の米国特許
第４，４３３，５８４号に記載された入口と同様の入口
を有するプローブにより発生される信号を示している。
このグラフに示された二つの試験は、両方のプローブの
条件が同一になるよう同時に行われた。曲線Ｂの信号を
出力するセンサについての変化速度は緩慢すぎるため十
分な価値を有しておらず、補正動作が行われる前に「ホ
ットスタート」が発生する虞れがある。
本発明の目的は、上述の如き種々の問題を解消する温度
プローブを提供することである。特に本発明のプローブ
はストラット、即ちベーン内に設置され、プローブの入
口ののど部に或る一定の停滞点を与えるよう設計されて
おり、このことによりエンジンの運転包囲線全体に亙り
適正に温度が表示される。本発明の一つの特徴は、スト
ラットのリーディングエッジを越えて突出しエンジンの
作動媒体の流れ方向にスカーフされたチューブを設ける
ことである。かくしてエンジンの作動媒体の流れ方向が
変化しても、このことはプローブ内を貫流する作動媒体
の流れに実質的に影響しない。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
実施例 これより本発明をガスタービンエンジンのストラットの
リーディングエッジに取付けられた好ましい実施例につ
いて説明するが、本発明は温度の正確さが必要とされ、
検出される流体の流れ方向が変化する他の用途にも適用
されてよいものである。
本発明を示す第２図は、複数個の入口３０がエンジンの
排気ケース３４内に適宜に装着されたストラット３２の
リーディングエッジより延在している状態を示してい
る。エンジンの排気ケース３４は実質的に断面円形であ
り、排気ケースの内部にて周縁方向に隔置された複数個
のストラット３２を担持している。排気ケース３４は環
状空間３５を郭定しており、該空間を経てタービンロー
タ３８のタービンバケット３６より流出するエンジンの
作動媒体流体が流れるようになっている。入口３０はエ
ンジンの作動媒体流体をストラットの内部は導入し、そ
れを温度測定要素４０へ導く作用をなすようになってお
り、プローブ４０はかかる環境に於て作動して温度を検
出し得る市販の任意の好適な構造のものであってよい。
第３図より明らかである如く、入口３０はストラット３
２のリーディングエッジ４２に設けられた孔３７に装着
された円筒形のチューブ３１と、孔３７より延在する通
路４６と連通する内部通路４４とを含んでいる。通路４
６は温度センサ５６を収容する垂直に延在する通路４８
と連通しており、各入口には一個ずつ温度センサが設け
られている。ストラット３２の吸入側に設けられた通路
５０は表面５２に沿う静圧が或る低い値である点に適宜
に設けられている。入口３０の入口のど部に於ける停滞
圧力の位置に位置するよう入口を適宜に選定することに
より、エンジンの作動媒体流体の或る与えられた速度が
常に存在し、これによりエンジンの運転包囲線全体に亙
り満足し得る温度の測定値が得られる。
前述の如く、第３図に示された構造に類似する第５図に
示された構造（同一の符号は同一の部材を示している）
により示された入口は不十分なものであることが解って
いる。通路４６の入口部分はアイドリング以上の条件に
ついては満足し得る温度の測定値を与えるが、アイドリ
ング以下の条件については不十分な温度の測定値しか与
えない。ストラットのリーディングエッジに突出するチ
ューブを有する構造の他の一つの入口によっても同様の
不十分な結果しか得られなかった。
チューブの先端を適正にスカーフする方法は第４図を参
照することによって最も良好に理解される。第４図のベ
クトル線図はエンジンのアイドル速度以上及び以下の速
度についてタービンバケットを経て流れる流体の状態を
示している。ダッシュ付の記号はアイドリング以下のタ
ービンの速度を示しており、ダッシュが付されていない
記号はアイドリング以上のタービンの速度を示してお
り、ここに、 Ｎ＝ロータ速度 Ｃｘ＝流速の軸線方向成分 Ｃｖ＝流速の接線方向成分 Ｖ＝ロータ速度 Ｗ＝相対速度 Ｃ＝絶対流速 α＝絶対流れ角度 β＝相対流れ角度 である。
図示の如く、入口３０は流体の流れ方向にスカーフされ
ており、この場合「スカーフ（scarf）」とはチューブ
３１の端部がチューブの中心線に対し傾斜して切断され
ていることを意味する。スカーフの程度及び入口及び出
口の寸法は、プローブを通る速度成分が自由な流れ速度
に対し或る関係を有するようにすることによって予め予
測される。従って入口ののど部はストラット内を流れる
ガス流の停滞圧力の位置に設けられなければならず、出
口ポートは所望の小さい静圧が生じる位置に設けられな
ければならない。
以上の説明より、アイドリング以上の条件についての絶
対流速ベクトル（線Ｃ）及び入口３０の中心線Ｒは互い
に一致するような方向にされている。更にアイドリング
以下の条件についての絶対速度（線Ｃ′）は線Ｊにより
示された入口の面に対し実質的に垂直である。
満足し得る温度信号を得るに有効であることが解ってい
る寸法は、第３図に詳細に示された以下のパラメータに
基づくものである。
Ｄ＝０．４０Ｗ ＤＩ＝０．７０Ｄ ＤＮ＝０．７５ＤＩ （ＤＥ）２＝（１１．５）ＤＩ ２ ｌ＝０．２５Ｗ ここに、αはアイドリング以上に於ける定常空気流角度
の関数であり、Ｗは出口ポートに於けるストラットの厚
さであり、Ｌは温度センサ５６上の自由流速を確立する
ためのストラットの表面に於ける静圧及び入口３０に於
ける停滞圧力の関数である。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の温度プローブを備えたエンジンの排気ケ
ースを示す部分投影図である。 第２図はエンジンの排気ケースのストラットのリーディ
ングエッジに装着された本発明の温度プローブを示す部
分断面図である。 第３図は本発明の詳細を示すストラットの拡大部分断面
図である。 第４図は温度プローブのスカーフされた入口チューブに
対するエンジンの作動媒体の方向をベクトル線図として
示す解図である。 第５図は不十分であることが解っている入口を示す第３
図と同様の断面図である。 第６図は第３図及び第５図に示された型式の入口につい
ても行われた試験の結果を示すグラフである。 １０…プローブ，１２…入口，１４…温度測定要素，１
６…出口，１８…ストラット，２０…タービンバケッ
ト，３０…入口，３１…チューブ，３２…ストラット，
３４…排気ケース，３５…環状空間，３６…タービンバ
ケット，３７…孔，３８…タービンロータ，４０…温度
測定要素，４２…リーディングエッジ，４４…内部通
路，４６、８、５０…通路，５２…表面，５６…温度セ
ンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】方向が変化するガス流の温度を測定するた
    めの温度プローブにして、前記ガス流中にリーディング
    エッジが配置されたストラットと、前記ストラット内の
    キャビティ内に装着された温度測定要素と、前記ストラ
    ット内に設けられ前記リーディングエッジより前記温度
    測定要素及び静圧が前記リーディングエッジに近接した
    領域に於ける圧力値よりも低い圧力である前記ストラッ
    トの側部に設けられた出口ポートへ前記ガス流の一部を
    導く通路と、前記通路内に前記ガス流の自由流速を得る
    ための手段であって、前記リーディングエッジより突出
    し前記通路と連通するチューブを含み、該チューブの端
    部は前記ガス流の方向にスカーフされている手段とを含
    む温度プローブ。
  2. 【請求項２】作動媒体流体により駆動されるタービンブ
    レードを有し或る回転速度範囲に亙り作動するタービン
    と、前記タービンブレードの間より流出する前記作動媒
    体流体の流れ内に前記タービンに近接して装着されたス
    トラットと、前記ストラットのキャビティ内に装着され
    た温度検出要素を含む前記流出流体の温度を測定する手
    段と、前記ストラットのリーディングエッジより前記キ
    ャビティを経て前記ストラットの静圧の低い領域まで延
    在し前記温度検出要素を越えて前記流出流体の一部を導
    く通路と、前記通路と連通する通路を有し前記ストラッ
    ト内に中心軸線を有し前記流出流体の流れ内へ突出し前
    記流出流体の方向にスカーフされたチューブとの組合せ
    にして、前記流出流体の流れの絶対速度の方向は前記タ
    ービンの或る与えられた所定の回転速度に於ては前記中
    心軸線と一致しており、前記流出流体の流れの絶対速度
    の方向は前記タービンの低速時には前記流出流体の流れ
    内へ突出する前記チューブの端部の面と一致する平面に
    垂直である組合せ。
JP60276660A 1984-12-13 1985-12-09 温度プローブ Expired - Lifetime JPH068759B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US681395 1984-12-13
US06/681,395 US4605315A (en) 1984-12-13 1984-12-13 Temperature probe for rotating machinery

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JPS61144540A JPS61144540A (ja) 1986-07-02
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