JP2002195196A - 軸流圧縮機のブリード構造 - Google Patents

軸流圧縮機のブリード構造

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bleed hole
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hole
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Ikuhisa Mizuta
郁久 水田
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IHI Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/023Details or means for fluid extraction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要なときにブリード孔を開き、不要なとき
にはブリード孔を閉じることで、空気通路面における凹
み部分を小さくして、空力性能上のマイナス要素を減
じ、軸流圧縮機の効率を向上させると共に、励振源を減
衰することにより翼破損の危険性を回避する。 【解決手段】 エンジンの軸流圧縮機8のケーシング2
内面に、周方向に間隔を隔てて設けられた複数の静翼1
を備え、ケーシング2は、静翼1の間に内外を連通する
複数のブリード孔3を有し、更に、ケーシング2に取り
付けられ、ブリード孔3の空気通過面積を可変させるブ
リード孔調節機構15とを備え、該ブリード孔調節機構
15によりブリード孔3を連通するブリード流量を調節
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、ガスタービンエ
ンジンを構成する軸流圧縮機のブリード構造に係り、特
にブリード孔の空気通過面積を可変させることにより、
ブリード流量を調節することができる軸流圧縮機のブリ
ード構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のガスタービンエンジン、例えばタ
ーボファンエンジンにおける、多段軸流圧縮機のブリー
ド構造は、図4の側断面図及び図5の平断面図に示すよ
うに、エンジンのケーシング2内面に、周方向に間隔を
隔てて設けられた複数の静翼1の間に設けられたブリー
ド孔3で抽気するようになっている。このブリード孔3
を連通するブリード流量の調節は、ケーシング2から離
れた位置に配置したバルブ4により行う構造になってい
た。
【0003】また、このブリード孔3は、運用上最大流
量が流れるように大きな孔が常時開いている状態になっ
ている。そこで、ケーシング2に設けられたブリード通
路5が圧縮機通路6とつながる状態で、大きな空洞から
なるキャビティ7を必要とする構造になっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のケ
ーシング2面に多数のブリード孔3を設けた構造では、
大きな透孔を有するブリード孔3が常時圧縮機通路6面
に向いている状態であるので、これらのブリード孔3が
空気通路面において大きな凹み部分を形成することにな
り、空力性能的にマイナス要素になるという問題を有し
ていた。
【0005】また、ケーシング2に設けたブリード通路
5が圧縮機通路6と直接つながる構造では、ブリード通
路5に大きな空間を形成するキャビティ7が必要になっ
ていた。このような大きな空間を形成するキャビティ7
は、空力性能的なマイナス要素に加え、エアロメカ的に
ポテンシャル場を作り励振源となりやすいため、翼破損
の要因になるという問題を有していた。
【0006】なお、上述した軸流圧縮機のブリード構造
は、通常運転時に必要なものと、エンジンの始動時に用
いられるスタート用ブリードとして必要なものがある。
しかし、スタート用ブリ−ドはエンジンの通常運転時に
は必要のないものであり、空力性能上のマイナス要素に
なり、軸流圧縮機の効率を低下させる原因になるもので
あった。
【0007】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、必
要なときにブリード孔を開き、不要なときにはブリード
孔を閉じることで、空気通路面における凹み部分を小さ
くして、空力性能上のマイナス要素を減じ、軸流圧縮機
の効率を向上させると共に、励振源を減衰することによ
り翼破損の危険性を回避することができる軸流圧縮機の
ブリード構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、エンジ
ンの軸流圧縮機(8)のケーシング(2)内面に、周方
向に間隔を隔てて設けられた複数の静翼(1)を備え、
前記ケーシング(2)は、前記静翼(1)の間に内外を
連通する複数のブリード孔(3)を有し、更に、前記ケ
ーシング(2)に取り付けられ、前記ブリード孔(3)
の空気通過面積を可変させるブリード孔調節機構(1
5)とを備え、該ブリード孔調節機構(15)により前
記ブリード孔(3)を連通するブリード流量を調節す
る、ことを特徴とする軸流圧縮機のブリード構造が提供
される。
【0009】前記ブリード孔調節機構(15)は、前記
ブリード孔(3)に対して、該ブリード孔(3)と略同
じ内径を有し、かつ該ブリード孔(3)の配置と等間隔
に配置した通過孔(16)を有する筒状のブリード孔蓋
(17)と、前記ケーシング(2)面に沿って、前記ブ
リード孔蓋(17)を摺動するアクチュエータ(18)
と、前記ブリード孔蓋(17)に設けたシール構造(1
7a)と、を備えたものである。
【0010】上記発明の構成によれば、エンジンの運転
状態に応じて、ブリード孔調節機構(15)がブリード
孔(3)の空気通過面積を可変させ、このブリード孔
(3)を連通するブリード流量を調節することができ
る。このブリード孔調節機構(15)は、エンジンの運
転状態、回転数、軸流圧縮機(8)の入口温度に対応し
てブリード孔蓋(17)を摺動制御する。例えば、エン
ジンの始動時にはブリード孔(3)を全開に調節し、通
常運転時において抽気する必要がないときは、ブリード
孔蓋(17)を調節してブリード孔(3)を完全に塞ぐ
ことができる。
【0011】また、ブリード孔(3)の開閉は、ケーシ
ング(2)面に設けられたアクチュエータ(18)又は
モータ等で駆動制御するものであるため、エンジンの運
転状態、例えば回転数、軸流圧縮機(8)の入口温度に
対応して確実かつ容易に調節することができる。
【0012】本発明のブリード構造は、ブリード孔
(3)自体に対してブリード孔蓋(17)が軸流圧縮機
(8)の運転状態に応じて可動し、かつこのブリード孔
(3)を完全に塞ぐことができるため、従来のような大
きな空間を形成するキャビティ(7)が不要となる。そ
こで、圧縮機通路(6)の凹部も小さくなり、空力性能
上のマイナス要素を減衰させ、圧縮機の性能を向上させ
ることができる。
【0013】このように、ブリード孔(3)のブリード
通路(5)におけるキャビティ(7)が不要になるた
め、励振源を減らすことができ、翼破損を回避すること
ができる。
【0014】
【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、図において共通の部
材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。図1
は本発明の軸流圧縮機のブリード構造を構成したガスタ
ービンエンジンを示す断面図である。図2は本発明の軸
流圧縮機のブリード構造を示す側断面図である。図3は
軸流圧縮機のブリード構造を示す平断面図である。本発
明のブリード構造を構成するガスタービンエンジンは、
このエンジンの基本的な構成要素は、軸流圧縮機8、燃
焼器9、タービン部10、出力軸11、空気取入れ口1
2及び排気ダクト13とからなるものである。更に、運
転上必要な燃料制御装置、潤滑系統等の補機を備えたも
のである。14は動翼である。
【0015】本発明の軸流圧縮機のブリード構造は、上
述したような構造のエンジンの軸流圧縮機8部分に設け
るものである。この軸流圧縮機8のケーシング2内面に
は、その周方向に間隔を隔てて複数の静翼1を設けてあ
る。このら静翼1の間にブリード孔3を開け、これらの
ブリード孔3によってエンジン内のブリード流量の調節
を行うようになっている。
【0016】本発明の軸流圧縮機のブリード構造は、こ
れらのブリード孔3に対してブリード孔調節機構15を
ケーシング2面に隣接して設けたものである(図2参
照)。このブリード孔調節機構15は、並列したブリー
ド孔3に対して、このブリード孔3と略同じ内径を有
し、かつブリード孔3の配置と等間隔に配置した通過孔
16を有する筒状のブリード孔蓋17をケーシング2面
に設けたのものである。このブリード孔蓋17は、アク
チュエータ18でケーシング2面に沿って、例えば軸方
向(図2において左右方向)に摺動させ得るように構成
したものである。アクチュエータ18は、例えば油圧又
は空圧を駆動源にしたものを用いることができる。17
aはブリード孔蓋17とケーシング2との気密性を高め
るシール構造である。なお、ブリード孔蓋17の摺動方
向は上述したように軸方向に限定されない。このブリー
ド孔調節機構15では、ブリード孔3の位置とブリード
孔蓋17の通過孔16の位置がずれればよいので、ブリ
ード孔蓋17の摺動を円周方向にすることも可能であ
る。
【0017】ブリード孔調節機構15は、軸流圧縮機8
の運転状態に応じてブリード孔3の空気通過面積を可変
させることができ、このブリード孔3を連通するブリー
ド流量を調節するものである。このブリード孔調節機構
15の制御は、エンジンの運転状態、例えば回転数、軸
流圧縮機8の入口温度に対応してブリード孔蓋17を可
動制御する。具体的には、エンジンの始動時にはブリー
ド孔3が全開になるようにアクチュエータ18で調節
し、通常運転時には抽気する必要がないので、ブリード
孔蓋17を調節してブリード孔3を完全に塞ぐように調
節することができる。
【0018】ブリード孔調節機構15は、ブリード孔蓋
17を摺動させるアクチュエータ18に代えて、電磁式
駆動又はモータ(図示していない)で駆動させることが
できる。例えば、モータの駆動軸にピニオンを取り付
け、このピニオンをブリード孔蓋17側に設けたラック
と噛合わせ、このモータ駆動軸の回転方向を変えること
によりに、ブリード孔蓋17をブリード孔3に沿って自
在に摺動させることも可能である。
【0019】このように本発明のブリード構造は、軸流
圧縮機8の運転状態に応じてブリード孔3に沿ってブリ
ード孔蓋17が摺動し得るように構成したものであるた
め、このブリード孔3とブリード孔蓋17の通過孔16
が完全にずれていれば、このブリード孔3を完全に塞ぐ
ことができる。逆に、ブリード孔蓋17の通過孔16と
ブリード孔3の位置が重なっていると、空気を十分に通
過させることができる。このブリード孔蓋17の通過孔
16とブリード孔3の位置が重なっている比率を調節す
ることにより、ブリード流量の大小を微妙に調節するこ
とができる。
【0020】本発明の軸流圧縮機のブリード構造は、従
来のブリード構造のような大きな空間を形成するキャビ
ティを設ける必要がないため、圧縮機通路6の凹部を小
さくすることができるので、空力性能上のマイナス要素
を減衰させることができると共に、軸流圧縮機8の性能
を向上させることができる。
【0021】また、ブリード孔3の開閉制御は、ケーシ
ング2面に設けられたアクチュエータ18で駆動調節す
るものであるため、エンジンの運転状態、例えば回転
数、軸流圧縮機8の入口温度に対応して確実かつ容易に
調節することができる。
【0022】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、ブリード流量を調節するために、
ブリード孔3の開閉制御をケーシング2面に設けられた
アクチュエータ18で通過孔16を有するブリード孔蓋
17を摺動するように構成した実施の形態について説明
してあるが、このブリード孔3内に対して逆円錐台形状
の蓋が嵌まるように構成することも可能であり、そのた
め本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を
加え得ることは勿論である。
【0023】また、ブリード孔蓋17を駆動する機構
も、ケーシング2面において軽く動きやすく、かつ嵩張
らないものであれば、上述した構成のアクチュエータ1
8に限定されず、そのため本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0024】
【発明の効果】上述したように、本発明の軸流圧縮機の
ブリード構造は、エンジンの運転状態、例えば回転数、
圧縮機の入口温度に応じて、ブリード孔の空気通過面積
を自在に可変させることにより、このブリード孔のブリ
ード流量を調節することができる。例えば、スタート用
ブリードの場合、エンジンの始動時にはブリード孔を全
開に調節し、通常運転時には抽気する必要がないので、
ブリード孔蓋を調節してブリード孔を完全に塞ぐことが
できる。このブリード孔の開閉は、ケーシング面に設け
られたアクチュエータ又はモータ等で駆動制御するもの
であるため、エンジンの運転状態に対応して確実かつ容
易に調節することが可能である。
【0025】また、本発明の軸流圧縮機のブリード構造
には、従来のブリード構造のような大きな空間を形成す
るキャビティが不要となるため、圧縮機通路の凹部も小
さくなり、空力性能上のマイナス要素を減衰させ、圧縮
機の性能を向上させることができると共に、励振源を減
らすことができ、翼破損を回避することができる、等の
優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸流圧縮機のブリード構造を構成した
ガスタービンエンジンを示す断面図である。
【図2】本発明の軸流圧縮機のブリード構造を示す側断
面図である。
【図3】本発明の軸流圧縮機のブリード構造を示す平断
面図である。
【図4】従来の軸流圧縮機のブリード孔を示す側断面図
である。
【図5】従来の軸流圧縮機のブリード孔を示す平断面図
である。
【符号の説明】
1 静翼 2 ケーシング 3 ブリード孔 8 軸流圧縮機 15 ブリード孔調節機構 16 通過孔 17 ブリード孔蓋 17a シール構造 18 アクチュエータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの軸流圧縮機(8)のケーシン
    グ(2)内面に、周方向に間隔を隔てて設けられた複数
    の静翼(1)を備え、 前記ケーシング(2)は、前記静翼(1)の間に内外を
    連通する複数のブリード孔(3)を有し、 更に、前記ケーシング(2)に取り付けられ、前記ブリ
    ード孔(3)の空気通過面積を可変させるブリード孔調
    節機構(15)とを備え、 該ブリード孔調節機構(15)により前記ブリード孔
    (3)を連通するブリード流量を調節する、ことを特徴
    とする軸流圧縮機のブリード構造。
  2. 【請求項2】 前記ブリード孔調節機構(15)は、前
    記ブリード孔(3)に対して、該ブリード孔(3)と略
    同じ内径を有し、かつ該ブリード孔(3)の配置と等間
    隔に配置した通過孔(16)を有する筒状のブリード孔
    蓋(17)と、 前記ケーシング(2)面に沿って、前記ブリード孔蓋
    (17)を摺動するアクチュエータ(18)と、 前記ブリード孔蓋(17)に設けたシール構造(17
    a)と、を備えたものである、ことを特徴とする請求項
    1の軸流圧縮機のブリード構造。
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