JP2003508690A - 遠心圧縮機のための渦流除去装置 - Google Patents
遠心圧縮機のための渦流除去装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
-
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
渦流除去装置は、一般的に圧縮機のディフューザ（１１６）から半径方向外向きに流れるガスを受ける形状にされた入口、ガスを軸方向下流方向に排出する形状にされた出口、及びその間の弧状通路（１２４）を有する環状マニホルド（１２２）を必要とする。渦流除去装置は、弧状通路（１２４）のまさに内部に配置され、ディフューザ装置（１１６）に密に組合わされる複数の渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）をさらに含む。
Description
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機からの半径方向の高速空気流を受け、次いでその空気を
エンジンの環状燃焼器に供給するガスタービンエンジンの構成部品に関する。よ
り具体的には、本発明は、ディフューザと密に組合わされ、空気流を半径方向外
向き方向からほぼ軸方向へと向け直すベンド内に配置された渦流除去羽根で構成
される、コンパクトな渦流除去装置に関する。
エンジンの環状燃焼器に供給するガスタービンエンジンの構成部品に関する。よ
り具体的には、本発明は、ディフューザと密に組合わされ、空気流を半径方向外
向き方向からほぼ軸方向へと向け直すベンド内に配置された渦流除去羽根で構成
される、コンパクトな渦流除去装置に関する。
【０００２】
図１に示すのは、ガスタービンエンジンの遠心圧縮機１０及び環状燃焼器１２
である。圧縮機１０は、一般的に、そこを流れるガスを加速し、それによって、
ガスの運動エネルギーを増加させるように構成された回転羽根車１４を含む。固
定環状ディフューザ１６は、羽根車１４を取り巻き、羽根車１４を出る流体流の
速度を低下させ、それによってその静圧を増加させる働きをする。ディフューザ
は、通常、複数の円周方向に間隔をおいた通路１８を形成する羽根またはパイプ
の何れかで構成される。各通路１８の断面積は、通常、羽根車１４から出る流れ
を拡散させるために、羽根車１４の下流で増加している。
である。圧縮機１０は、一般的に、そこを流れるガスを加速し、それによって、
ガスの運動エネルギーを増加させるように構成された回転羽根車１４を含む。固
定環状ディフューザ１６は、羽根車１４を取り巻き、羽根車１４を出る流体流の
速度を低下させ、それによってその静圧を増加させる働きをする。ディフューザ
は、通常、複数の円周方向に間隔をおいた通路１８を形成する羽根またはパイプ
の何れかで構成される。各通路１８の断面積は、通常、羽根車１４から出る流れ
を拡散させるために、羽根車１４の下流で増加している。
【０００３】
羽根型及びパイプ型ディフューザは両方とも、一般的にディフューザ通路１８
の下流に移行領域２０を含み、ディフューザ流路を環状燃焼器１２の寸法形状に
適合させる。図１に示すように、移行領域２０は、ディフューザ１６からの半径
方向外向きの空気流を受け、この空気流を、燃焼器１２の環状入口に向けて後尾
方向及びしばしば（図のように）半径方向内向きに向け直す。マニホルド２２は
、ほぼ直線的な区域２４で終わり、この直線的な区域２４の内部には、多数の渦
流除去羽根２６が環状燃焼器１２の入口のすぐ上流に配置されている。羽根２６
は、ディフューザ通路１８から出る流れの高い接線方向の速度成分を、より有用
な静圧に変換することによって、ディフューザ１６から出る流れから、残留円周
方向渦流を除去する機能を果たす。その結果、渦流除去羽根２６から出て、燃焼
器１２に向けられる流れは、比較的弱い渦流、低いマッハ数、及び特定の子午線
（「噴出」）角度を特徴とし、それらが合わさってより安定性がありかつ効率的
な燃焼性能を達成する。多段遠心圧縮機においては、ディフューザ及び移行領域
は、各連続する対をなす段の間で使用され、先行段から出る空気流を、後続段に
適したレベルまで減速し、渦流除去することができる。
の下流に移行領域２０を含み、ディフューザ流路を環状燃焼器１２の寸法形状に
適合させる。図１に示すように、移行領域２０は、ディフューザ１６からの半径
方向外向きの空気流を受け、この空気流を、燃焼器１２の環状入口に向けて後尾
方向及びしばしば（図のように）半径方向内向きに向け直す。マニホルド２２は
、ほぼ直線的な区域２４で終わり、この直線的な区域２４の内部には、多数の渦
流除去羽根２６が環状燃焼器１２の入口のすぐ上流に配置されている。羽根２６
は、ディフューザ通路１８から出る流れの高い接線方向の速度成分を、より有用
な静圧に変換することによって、ディフューザ１６から出る流れから、残留円周
方向渦流を除去する機能を果たす。その結果、渦流除去羽根２６から出て、燃焼
器１２に向けられる流れは、比較的弱い渦流、低いマッハ数、及び特定の子午線
（「噴出」）角度を特徴とし、それらが合わさってより安定性がありかつ効率的
な燃焼性能を達成する。多段遠心圧縮機においては、ディフューザ及び移行領域
は、各連続する対をなす段の間で使用され、先行段から出る空気流を、後続段に
適したレベルまで減速し、渦流除去することができる。
【０００４】
図１に示すマニホルド２２は、全体として軸対称な自由ベンドを構成しており
、２つの（内側及び外側）表面によって境界を定められるベンドも知られている
が、この自由ベンドは、１つの（外側）表面によって境界を定められている。マ
ニホルド２２内部のベンドに続く直線区域２４内部の渦流除去羽根２６は、全体
的に円錐形の軸対称流路上に配置される。単列の羽根２６を示しているが、２列
構成も知られている。一般に、羽根２６は、ベンドの下流で燃焼器１２のすぐ上
流、または燃焼器の入口に配置されてきた。
、２つの（内側及び外側）表面によって境界を定められるベンドも知られている
が、この自由ベンドは、１つの（外側）表面によって境界を定められている。マ
ニホルド２２内部のベンドに続く直線区域２４内部の渦流除去羽根２６は、全体
的に円錐形の軸対称流路上に配置される。単列の羽根２６を示しているが、２列
構成も知られている。一般に、羽根２６は、ベンドの下流で燃焼器１２のすぐ上
流、または燃焼器の入口に配置されてきた。
【０００５】
図１に示す型式のディフューザ及び渦流除去装置は、多数の成功したガスター
ビンエンジンで十分に稼働しているが、性能の一層の改善が常に追求されている
。主要な関心は、エンジン性能を低下させる圧力損失を減少させることを達成す
ることである。
ビンエンジンで十分に稼働しているが、性能の一層の改善が常に追求されている
。主要な関心は、エンジン性能を低下させる圧力損失を減少させることを達成す
ることである。
【０００６】
本発明は、拡散（二次流）及び摩擦による損失が著しく減少される結果として
、エンジン性能全体を向上させる、ガスタービンエンジンの遠心圧縮機のための
渦流除去装置を提供する。本発明によれば、渦流除去装置は、一般にディフュー
ザから半径方向外向きに流れるガスを受ける形状にされた入口、該ガスを軸方向
下流方向に排出する形状にされた出口、及びその間の弧状通路を有する環状マニ
ホルドを必要とする。先行技術の実施形態とは対照的に、本発明の渦流除去装置
は、弧状通路の下流の直線区域内部のみに配置するのに代えて、弧状通路のまさ
に内部に配置され、ディフューザ装置に密に組合わされる複数の渦流除去羽根を
設ける。
、エンジン性能全体を向上させる、ガスタービンエンジンの遠心圧縮機のための
渦流除去装置を提供する。本発明によれば、渦流除去装置は、一般にディフュー
ザから半径方向外向きに流れるガスを受ける形状にされた入口、該ガスを軸方向
下流方向に排出する形状にされた出口、及びその間の弧状通路を有する環状マニ
ホルドを必要とする。先行技術の実施形態とは対照的に、本発明の渦流除去装置
は、弧状通路の下流の直線区域内部のみに配置するのに代えて、弧状通路のまさ
に内部に配置され、ディフューザ装置に密に組合わされる複数の渦流除去羽根を
設ける。
【０００７】
本発明の渦流除去装置の重要な利点は、エンジン性能を低下させる圧力損失を
減少させることである。いかなる特定の理論にもとらわれることを望むものでは
ないが、空気／ガス流をディフューザの半径方向の流れの方向から、圧縮機に要
求されるほぼ軸方向の流れの方向へと転向させるベンドの内部に、渦流除去羽根
を配置することにより、空気／ガスがディフューザを離れる際の二次流の増幅が
減少されるものと思われる。従って、本発明の渦流除去装置は、ベンドによる損
失を除去し、接線方向に案内されていないベンドにより生じる可能性がある二次
流による損失を減少させるものと思われる。
減少させることである。いかなる特定の理論にもとらわれることを望むものでは
ないが、空気／ガス流をディフューザの半径方向の流れの方向から、圧縮機に要
求されるほぼ軸方向の流れの方向へと転向させるベンドの内部に、渦流除去羽根
を配置することにより、空気／ガスがディフューザを離れる際の二次流の増幅が
減少されるものと思われる。従って、本発明の渦流除去装置は、ベンドによる損
失を除去し、接線方向に案内されていないベンドにより生じる可能性がある二次
流による損失を減少させるものと思われる。
【０００８】
本発明の別の重要な利点は、空気／ガスが、ディフューザ出口から燃焼器プレ
ナムへと移動する全経路長が短くなり、空気／ガスが接触する全表面積が少なく
なり、従って、表面接触損失が減少することである。ディフューザ／渦流除去装
置はまた、先行技術の装置よりさらにコンパクトであり、エンジンの重量を著し
く軽減することが可能になる。
ナムへと移動する全経路長が短くなり、空気／ガスが接触する全表面積が少なく
なり、従って、表面接触損失が減少することである。ディフューザ／渦流除去装
置はまた、先行技術の装置よりさらにコンパクトであり、エンジンの重量を著し
く軽減することが可能になる。
【０００９】
本発明のさらに別の重要な観点は、渦流除去羽根をディフューザにごく近接さ
せて弧状通路内部に配置することによって、渦流除去羽根をディフューザに密に
組合わせることによる、空気力学的利点が得られると判断されることである。例
えば、ディフューザ通路に対して渦流除去羽根を円周方向の適切な相対位置に配
置することにより、効率の改善を実現することができる。その結果、本発明は、
ディフューザと渦流除去装置のインタフェースにより生じる可能性がある損失を
さらに最小にするように、ディフューザと渦流除去装置の適合性を最適化するこ
とに関して、設計により大きな柔軟性をもたらす。
せて弧状通路内部に配置することによって、渦流除去羽根をディフューザに密に
組合わせることによる、空気力学的利点が得られると判断されることである。例
えば、ディフューザ通路に対して渦流除去羽根を円周方向の適切な相対位置に配
置することにより、効率の改善を実現することができる。その結果、本発明は、
ディフューザと渦流除去装置のインタフェースにより生じる可能性がある損失を
さらに最小にするように、ディフューザと渦流除去装置の適合性を最適化するこ
とに関して、設計により大きな柔軟性をもたらす。
【００１０】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明によってより良く理解される
であろう。
であろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の好ましい実施形態による、密に組合わされたディフューザと
渦流除去装置を断面で示しており、他方、図３は、図２で示す装置の部分斜視図
である。図１で示した装置と同様に、本発明の渦流除去装置は、羽根１１８を備
える固定ディフューザ１１６と共に使用され、羽根１１８は、遠心圧縮機（図示
せず）の羽根車からほぼ半径方向に流れる渦流空気またはガスを、ガスタービン
エンジン燃焼器（図示せず）の環状入口１１２へと向ける。本発明の渦流除去装
置はまた、ディフューザ１１６のすぐ下流に移行領域１２０を含む。図１に示し
た装置と同様に、移行領域１２０は、環状マニホルド１２２を含み、環状マニホ
ルド１２２は、ディフューザ１１６からの半径方向外向きの空気流を受け、この
空気流を、燃焼器の入口１１２に向けて、後尾方向にかつ半径方向内向きに向け
直す。マニホルド１２２が、ディフューザ１１６からの流れを、約１３０度から
約１４０度の転向角度がより典型的であると思われるが、下は約９０度から上は
約１８０度まで転向させることができることは、本発明の技術的範囲内である。
ディフューザ１１６は、羽根型の構成を有するものとして説明するが、本発明の
教示は、パイプ型のディフューザにもまた適用可能である。
渦流除去装置を断面で示しており、他方、図３は、図２で示す装置の部分斜視図
である。図１で示した装置と同様に、本発明の渦流除去装置は、羽根１１８を備
える固定ディフューザ１１６と共に使用され、羽根１１８は、遠心圧縮機（図示
せず）の羽根車からほぼ半径方向に流れる渦流空気またはガスを、ガスタービン
エンジン燃焼器（図示せず）の環状入口１１２へと向ける。本発明の渦流除去装
置はまた、ディフューザ１１６のすぐ下流に移行領域１２０を含む。図１に示し
た装置と同様に、移行領域１２０は、環状マニホルド１２２を含み、環状マニホ
ルド１２２は、ディフューザ１１６からの半径方向外向きの空気流を受け、この
空気流を、燃焼器の入口１１２に向けて、後尾方向にかつ半径方向内向きに向け
直す。マニホルド１２２が、ディフューザ１１６からの流れを、約１３０度から
約１４０度の転向角度がより典型的であると思われるが、下は約９０度から上は
約１８０度まで転向させることができることは、本発明の技術的範囲内である。
ディフューザ１１６は、羽根型の構成を有するものとして説明するが、本発明の
教示は、パイプ型のディフューザにもまた適用可能である。
【００１２】
図２及び図３に示すマニホルド１２２は、通常、圧縮機のハブ及びケーシング
で構成される、それぞれ１対の半径方向内側及び外側表面１２８及び１３０によ
って境界を定められる軸対称ベンドを形成する。マニホルド１２２によって、燃
焼器に入る流れは、比較的弱い渦流、低いマッハ数、及び特定の子午線（「噴出
」）角度の特徴を与えられ、それらが合わさってより安定性がありかつ効率的な
燃焼性能を達成する。
で構成される、それぞれ１対の半径方向内側及び外側表面１２８及び１３０によ
って境界を定められる軸対称ベンドを形成する。マニホルド１２２によって、燃
焼器に入る流れは、比較的弱い渦流、低いマッハ数、及び特定の子午線（「噴出
」）角度の特徴を与えられ、それらが合わさってより安定性がありかつ効率的な
燃焼性能を達成する。
【００１３】
多数の渦流除去羽根１２６が、マニホルド１２２の軸対称ベンド内部に配置さ
れる。このように、本発明の渦流除去羽根１２６は、図１の先行技術として示し
た円錐形の軸対称流路内部のような、ベンドの下流の直線区域内部に配置される
とは限らない。羽根１２６は、ディフューザ１１６から出る流れの高い接線方向
の速度成分を、より有用な静圧に変換することによって、ディフューザ１１６か
ら出る流れから、残留円周方向渦流を除去する従来の機能を果たす。しかしなが
ら、羽根１２６をベンド内部に配置することによって、羽根１２６は、燃焼器入
口１１２に密に組合わされることに加えて、ディフューザ１１６にも密に組合わ
されることが可能になる。本明細書で使用される場合、「密に組合わされる」と
いう 用語は、間隙が、構成部品組立て、及び干渉無しの運転に必要なだけの間
隙にまで減少されることを表すのに用いられる。したがって、図２及び図３に示
す羽根１２６は、ディフューザ１１６に密に組合わされ、他方、図１の羽根２６
は、ディフューザ１６に密に組合わされていない。
れる。このように、本発明の渦流除去羽根１２６は、図１の先行技術として示し
た円錐形の軸対称流路内部のような、ベンドの下流の直線区域内部に配置される
とは限らない。羽根１２６は、ディフューザ１１６から出る流れの高い接線方向
の速度成分を、より有用な静圧に変換することによって、ディフューザ１１６か
ら出る流れから、残留円周方向渦流を除去する従来の機能を果たす。しかしなが
ら、羽根１２６をベンド内部に配置することによって、羽根１２６は、燃焼器入
口１１２に密に組合わされることに加えて、ディフューザ１１６にも密に組合わ
されることが可能になる。本明細書で使用される場合、「密に組合わされる」と
いう 用語は、間隙が、構成部品組立て、及び干渉無しの運転に必要なだけの間
隙にまで減少されることを表すのに用いられる。したがって、図２及び図３に示
す羽根１２６は、ディフューザ１１６に密に組合わされ、他方、図１の羽根２６
は、ディフューザ１６に密に組合わされていない。
【００１４】
好ましい実施形態において、渦流除去羽根１２６は、マニホルド１２２内部に
円周方向に等間隔に配置されている。各羽根１２６の半径方向内側及び外側端縁
は、マニホルド１２２の２つの軸対称湾曲表面１２８、１３０と境を接するよう
に図示されている。各羽根１２６の形状は、空気またはガスが、同時にかつ徐々
に、大きな渦流角度（それがディフューザ１１６を出る時）を有する半径方向外
向き方向から、ほぼ渦流のない子午線噴出方向（それが燃焼器入口１１２へ入る
時）へと転向するように、空気力学的に決定される。この目的のために、図４に
おいて最もよく解るように、各羽根１２６はまた、渦流の除去を促進するマニホ
ルド１２２内部の弧状のガス流通路表面を与えるように、円周方向に弧状（すな
わち、エンジンの中心線に平行な縦方向の線に対して弧状）になっている。各羽
根１２６の半径方向高さは、当業者には明らかなように、羽根１２６の特定の弧
状形状によって定まるであろう。
円周方向に等間隔に配置されている。各羽根１２６の半径方向内側及び外側端縁
は、マニホルド１２２の２つの軸対称湾曲表面１２８、１３０と境を接するよう
に図示されている。各羽根１２６の形状は、空気またはガスが、同時にかつ徐々
に、大きな渦流角度（それがディフューザ１１６を出る時）を有する半径方向外
向き方向から、ほぼ渦流のない子午線噴出方向（それが燃焼器入口１１２へ入る
時）へと転向するように、空気力学的に決定される。この目的のために、図４に
おいて最もよく解るように、各羽根１２６はまた、渦流の除去を促進するマニホ
ルド１２２内部の弧状のガス流通路表面を与えるように、円周方向に弧状（すな
わち、エンジンの中心線に平行な縦方向の線に対して弧状）になっている。各羽
根１２６の半径方向高さは、当業者には明らかなように、羽根１２６の特定の弧
状形状によって定まるであろう。
【００１５】
図２ないし図４に示すように、各羽根１２６の前縁１３２は、ディフューザ１
１６に密に組合わされ、各羽根１２６の後縁１３４は、燃焼器入口１１２に密に
組合わされる。このように、羽根１２６の各々は、マニホルド１２２の入口から
出口の間のベンドの全長にわたって延びている。図５には、別の実施形態が示さ
れているが、この実施形態では、１つおきの渦流除去羽根１２６は、マニホルド
１２２の入口から出口の間のベンドの全長にわたって延びているが、１つおきの
渦流除去羽根１２６の間の渦流除去羽根はそのようになっていない。図５に示す
ように、短い羽根１３６の前縁１３８は、ディフューザ１１６から切り離されて
おり、他方、後縁１４０は、燃焼器の入口１１２に密に組合わされたままである
。本発明のこの実施形態の利点は、性能の向上を維持しながら、エンジンの軸方
向長さをさらに短縮し、重量を軽減することである。
１６に密に組合わされ、各羽根１２６の後縁１３４は、燃焼器入口１１２に密に
組合わされる。このように、羽根１２６の各々は、マニホルド１２２の入口から
出口の間のベンドの全長にわたって延びている。図５には、別の実施形態が示さ
れているが、この実施形態では、１つおきの渦流除去羽根１２６は、マニホルド
１２２の入口から出口の間のベンドの全長にわたって延びているが、１つおきの
渦流除去羽根１２６の間の渦流除去羽根はそのようになっていない。図５に示す
ように、短い羽根１３６の前縁１３８は、ディフューザ１１６から切り離されて
おり、他方、後縁１４０は、燃焼器の入口１１２に密に組合わされたままである
。本発明のこの実施形態の利点は、性能の向上を維持しながら、エンジンの軸方
向長さをさらに短縮し、重量を軽減することである。
【００１６】
図６及び図７に、本発明の渦流除去羽根のさらに２つの別の実施形態を示す。
図６には、前縁１４４に比較してより厚い後縁１４６を有する渦流除去羽根１４
２を示している。加えて、羽根１４２の１つに羽根１４２を貫通する冷却または
潤滑管（図示せず）の通路になる孔１４８が形成されており、このことは、本発
明の渦流除去装置をコンパクトにする観点から、必要または有利な場合がある。
図７もまた、前縁１５２に比較して厚い後縁１５４を有する渦流除去羽根１５０
を示している。図６の実施形態と対照的に、羽根１５０の１つは、冷却または潤
滑管を受け入れるスロット１５６を備えている。羽根１４２、１５０内部に冷却
及び潤滑管を組み込むことによって、より均一な排出条件を達成することができ
、圧縮機失速マージンに影響を与えるリスクを一層減少させることができる。
図６には、前縁１４４に比較してより厚い後縁１４６を有する渦流除去羽根１４
２を示している。加えて、羽根１４２の１つに羽根１４２を貫通する冷却または
潤滑管（図示せず）の通路になる孔１４８が形成されており、このことは、本発
明の渦流除去装置をコンパクトにする観点から、必要または有利な場合がある。
図７もまた、前縁１５２に比較して厚い後縁１５４を有する渦流除去羽根１５０
を示している。図６の実施形態と対照的に、羽根１５０の１つは、冷却または潤
滑管を受け入れるスロット１５６を備えている。羽根１４２、１５０内部に冷却
及び潤滑管を組み込むことによって、より均一な排出条件を達成することができ
、圧縮機失速マージンに影響を与えるリスクを一層減少させることができる。
【００１７】
本発明の重要な観点は、渦流除去羽根１２６、１４２及び１５０を、ディフュ
ーザ１１６に密に組合わせることにより、空気力学的利点を実現することができ
ることである。本発明のこの特徴から生じる少なくとも１つの利点は、隣接する
ディフューザ羽根１１８と間の通路に対して、渦流除去羽根１２６、１４２及び
１５０を円周方向の適切な相対位置に配置することよって、効率の改善が達成で
きることである。本発明のこの面の利点は、ベンド全長にわたり延びている渦流
除去羽根１２６、１４２及び／又は１５０の数が、ディフューザ通路の数の整数
倍である場合、より好ましくは、ディフューザ通路の数に等しい場合に可能であ
ると思われる。ベンド全長にわたり延びている渦流除去羽根１２６、１４２及び
／又は１５０の各々が、ディフューザ羽根の１つと円周方向にオフセットしてい
る場合に、エンジン性能が向上することがテストによって確認されている。
ーザ１１６に密に組合わせることにより、空気力学的利点を実現することができ
ることである。本発明のこの特徴から生じる少なくとも１つの利点は、隣接する
ディフューザ羽根１１８と間の通路に対して、渦流除去羽根１２６、１４２及び
１５０を円周方向の適切な相対位置に配置することよって、効率の改善が達成で
きることである。本発明のこの面の利点は、ベンド全長にわたり延びている渦流
除去羽根１２６、１４２及び／又は１５０の数が、ディフューザ通路の数の整数
倍である場合、より好ましくは、ディフューザ通路の数に等しい場合に可能であ
ると思われる。ベンド全長にわたり延びている渦流除去羽根１２６、１４２及び
／又は１５０の各々が、ディフューザ羽根の１つと円周方向にオフセットしてい
る場合に、エンジン性能が向上することがテストによって確認されている。
【００１８】
図８において、このオフセット量が、ディフューザ羽根１１８及び渦流除去羽
根１２６を後方から前方に見た図によって、「Ｃ」で示すエンジンの中心線と共
に、概略的に示されている。ディフューザ羽根１１８の外径と渦流除去羽根１２
６の内径との間のインタフェースに沿って、ピッチ「Ｐ」の４分の１の間隔で刻
みマークが示されている。４分の１から４分の３の間でのオフセット量を評価し
たところ、テストしたエンジンについては、渦流除去羽根とディフューザ羽根の
間のオフセット量が、４分の１ピッチから２分の１ピッチの間、特にほぼ８分の
３ピッチの位置にあるとき最適の結果が得られた。所定のエンジンにおける最適
のオフセット量は、圧縮機及び燃焼器の設計が異なれば変化する。しかしながら
、ディフューザと渦流除去装置の適合性を最適化する本発明の従来にない能力に
より、ディフューザと渦流除去装置のインタフェースにより生じる可能性がある
損失を最小限にすることに関して、より大きな設計上の柔軟性をもたらす。
根１２６を後方から前方に見た図によって、「Ｃ」で示すエンジンの中心線と共
に、概略的に示されている。ディフューザ羽根１１８の外径と渦流除去羽根１２
６の内径との間のインタフェースに沿って、ピッチ「Ｐ」の４分の１の間隔で刻
みマークが示されている。４分の１から４分の３の間でのオフセット量を評価し
たところ、テストしたエンジンについては、渦流除去羽根とディフューザ羽根の
間のオフセット量が、４分の１ピッチから２分の１ピッチの間、特にほぼ８分の
３ピッチの位置にあるとき最適の結果が得られた。所定のエンジンにおける最適
のオフセット量は、圧縮機及び燃焼器の設計が異なれば変化する。しかしながら
、ディフューザと渦流除去装置の適合性を最適化する本発明の従来にない能力に
より、ディフューザと渦流除去装置のインタフェースにより生じる可能性がある
損失を最小限にすることに関して、より大きな設計上の柔軟性をもたらす。
【００１９】
本発明を、好ましい実施形態及び別の実施形態について説明してきたが、当業
者が他の形態を採用し得ることは明白である。例えば、本発明の渦流除去装置は
多段遠心圧縮機に使用して、各対をなす隣接段の間に配置することができる。
者が他の形態を採用し得ることは明白である。例えば、本発明の渦流除去装置は
多段遠心圧縮機に使用して、各対をなす隣接段の間に配置することができる。
【００２０】
本発明の技術的範囲は、冒頭の特許請求の範囲のみによって限定されるもので
あり、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明
の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
あり、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明
の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図１】 先行技術におけるガスタービンエンジンの遠心圧縮機のためのデ
ィフューザ及び渦流除去装置の部分断面図。
ィフューザ及び渦流除去装置の部分断面図。
【図２】 本発明によるディフューザ及び渦流除去装置の断面図。
【図３】 本発明による渦流除去装置の斜視図。
【図４】 図２及び図３に示す渦流除去羽根の羽根のみの斜視図。
【図５】 図２ないし図４に示す渦流除去羽根に対する別の実施形態の羽根
のみの斜視図。
のみの斜視図。
【図６】 図２ないし図４に示す渦流除去羽根に対する別の実施形態の羽根
のみの斜視図。
のみの斜視図。
【図７】 図２ないし図４に示す渦流除去羽根に対する別の実施形態の羽根
のみの斜視図。
のみの斜視図。
【図８】 図２及び図３に示すディフューザ及び渦流除去羽根の後方から前
方に見た図。
方に見た図。
１１２ 燃焼器入口
１１６ ディフューザ
１１８ ディフューザ羽根
１２０ 移行領域
１２２ マニホルド
１２４ 弧状通路
１２６ 渦流除去羽根
１２８ 半径方向内側表面
１３０ 半径方向外側表面
１３２ 前縁
１３４ 後縁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ
，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，
ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，
ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ
Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ
，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，
ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ
Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ
，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，
ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ
Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ
Claims (20)
- 【請求項１】 ガスタービンエンジン用の遠心圧縮機（１０）の渦流除去装
置であって、 ディフューザ（１１６）から半径方向外向きに流れるガスを受ける形状にされ
た入口、該ガスを軸方向下流方向に排出する形状にされた出口、及びその間の弧
状通路（１２４）を有する環状マニホルド（１２２）と、 前記弧状通路（１２４）内部の複数の渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２
、１５０）と、 を含むことを特徴とする渦流除去装置。 - 【請求項２】 前記渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）は、
前記弧状通路（１２４）内部に円周方向に等間隔に配置されていることを特徴と
する、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項３】 前記渦流除去羽根（１２６、１４２、１５０）の各々は、前
記ディフューザ（１１６）に密に組合わされた前縁（１３２、１４４、１５２）
を有することを特徴とする、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項４】 前記マニホルド（１２２）は、前記ガスタービンエンジンの
燃焼器の入口（１１２）に密に組合わされており、前記渦流除去羽根（１２６、
１３６、１４２、１５０）の各々が、前記入口（１１２）に密に組合わされた後
縁（１３４、１４０、１４６、１５４）を有することを特徴とする、請求項１に
記載の渦流除去装置。 - 【請求項５】 前記渦流除去羽根（１２６、１４２、１５０）の少なくとも
幾つかは、前記マニホルド（１２２）の前記入口と出口の間の前記弧状通路（１
２４）の全長にわたり延びていることを特徴とする、請求項１に記載の渦流除去
装置。 - 【請求項６】 前記渦流除去羽根（１３６）の少なくとも幾つかは、前記マ
ニホルド（１２２）の前記入口と出口の間の前記弧状通路（１２４）の全長にわ
たっては延びていないことを特徴とする、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項７】 前記渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）の各
々は、前縁（１３２、１４０、１４４、１５２）及び後縁（１３４、１４０、１
４６、１５４）を有しており、前記渦流除去羽根（１４２、１５０）の少なくと
も１つは、その後縁（１４６、１５４）に、その前縁（１４４、１５２）より厚
い部分を有することを特徴とする、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項８】 前記少なくとも１つの渦流除去羽根（１４２、１５０）の前
記部分を貫通する溝部をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の渦流除
去装置。 - 【請求項９】 前記マニホルド（１２２）内部の前記弧状通路（１２４）は
、２つの軸対称湾曲表面（１２８、１３０）によって形成されており、前記渦流
除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）の各々は、前記マニホルド（１２
２）の前記湾曲表面（１２８、１３０）に境を接する半径方向内側及び半径方向
外側端縁を有していることを特徴とする、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１０】 前記ディフューザ（１１６）は、複数のディフューザ羽根
（１１８）によって形成された複数のディフューザ通路を含むことを特徴とする
、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１１】 前記渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）の
各々は、前記ディフューザ羽根（１１８）の１つから円周方向にオフセットされ
ていることを特徴とする、請求項１０に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１２】 各渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）と対
応するディフューザ羽根（１１８）との間のオフセット量は、４分の１ピッチか
ら２分の１ピッチの間にあることを特徴とする、請求項１０に記載の渦流除去装
置。 - 【請求項１３】 前記渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）は
、前記弧状通路（１２４）内部にディフューザ通路の数の整数倍だけあることを
特徴とする、請求項１０に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１４】 前記渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）の
各々は、前記弧状通路（１２４）内部に円周方向に弧状のガス流路表面を形成す
ることを特徴とする、請求項１に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１５】 ガスタービンエンジンのディフューザ装置（１１６）と環
状燃焼器（１２）とに結合されたガスタービンエンジン用の遠心圧縮機の渦流除
去装置であって、前記ディフューザ装置（１１６）は、複数のディフューザ羽根
（１１８）によって形成された複数の半径方向ディフューザ通路を含んでおり、
前記燃焼器（１２）は環状入口（１１２）を有しており、該渦流除去装置は、 前記ディフューザ通路から半径方向外向きに流れるガスを受ける入口、該ガス
を前記燃焼器（１２）の前記入口（１１２）内に向けて軸方向下流方向に排出す
る出口、及び前記入口と出口の間に位置し、２つの軸対称湾曲表面（１２８、１
３０）によって形成され、該ガスを前記ディフューザ通路の前記半径方向外向き
の流れから前記燃焼器（１２）の前記入口（１１２）内に向けて軸方向下流方向
に転向させる弧状通路（１２４）を有する環状マニホルド（１２２）と、 前記弧状通路（１２４）内部に円周方向に等間隔に配置され、前記ディフュー
ザ通路と同数の複数の渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）と、を
含み、 該渦流除去羽根（１２６、１４２、１５０）の少なくとも幾つかは、前記ディ
フューザ装置（１１６）に隣接する前縁（１３２、１４４、１５２）、前記燃焼
器（１２）への前記入口（１１２）に隣接する後縁（１３４、１４０、１４６、
１５４）、及び前記マニホルド（１２２）の前記湾曲表面（１２８、１３０）と
境を接する半径方向内側及び半径方向外側端縁を有し、 該渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）の各々は、前記弧状通路
（１２４）内部に円周方向に弧状のガス流路表面を形成し、また前記ディフュー
ザ羽根（１１８）の１つから円周方向にオフセットされている、 ことを特徴とする渦流除去装置。 - 【請求項１６】 前記渦流除去羽根（１２６、１４２、１５０）の少なくと
も幾つかの前記前縁（１３２、１４４、１５２）は、前記ディフューザ装置（１
１６）に密に組合わされており、各渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１
５０）の前記後縁（１３４、１４０、１４６、１５４）は、前記渦流除去羽根（
１２６、１４２、１５０）の少なくとも幾つかが、前記マニホルド（１２２）の
前記入口と出口の間の前記弧状通路（１２４）の全長にわたり延びるように、前
記燃焼器（１２）の前記入口（１１２）に密に組合わされていることを特徴とす
る、請求項１５に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１７】 １つおきの渦流除去羽根（１２６、１４２、１５０）は、
前記マニホルド（１２２）の前記入口と出口の間の前記弧状通路（１２４）の全
長にわたり延びており、前記１つおきの渦流除去羽根（１２６、１４２、１５０
）の間の渦流除去羽根（１３６）は、前記弧状通路（１２４）の全長にわたって
は延びていないことを特徴とする、請求項１５に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１８】 前記渦流除去羽根（１４２、１５０）の少なくとも１つは
、その後縁（１４６、１５４）に、その前縁（１４４、１５２）より厚い部分を
有し、溝部が、前記少なくとも１つの渦流除去羽根（１４２、１５０）の前記部
分を貫通していることを特徴とする、請求項１５に記載の渦流除去装置。 - 【請求項１９】 各渦流除去羽根（１２６、１３６、１４２、１５０）と対
応するディフューザ羽根（１１８）との間のオフセット量は、４分の１ピッチか
ら２分の１ピッチの間にあることを特徴とする、請求項１５に記載の渦流除去装
置。 - 【請求項２０】 前記弧状通路（１２４）は、前記ディフューザ装置（１１
６）からの流れを、少なくとも９０度、多くても約１８０度まで転向させること
を特徴とする、請求項１５に記載の渦流除去装置。
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|---|---|---|---|
| US09/390,876 US6279322B1 (en) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | Deswirler system for centrifugal compressor |
| US09/390,876 | 1999-09-07 | ||
| PCT/US2000/021941 WO2001018404A1 (en) | 1999-09-07 | 2000-08-10 | Deswirler system for centrifugal compressor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003508690A true JP2003508690A (ja) | 2003-03-04 |
| JP2003508690A5 JP2003508690A5 (ja) | 2007-10-11 |
| JP4679017B2 JP4679017B2 (ja) | 2011-04-27 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001521908A Expired - Fee Related JP4679017B2 (ja) | 1999-09-07 | 2000-08-10 | 遠心圧縮機のための渦流除去装置 |
Country Status (14)
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|---|---|
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| EP (1) | EP1214522B1 (ja) |
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| AU (1) | AU759980B2 (ja) |
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| DE (1) | DE60016937T2 (ja) |
| HK (1) | HK1051715A1 (ja) |
| IL (1) | IL148394A0 (ja) |
| MX (1) | MXPA02002479A (ja) |
| NO (1) | NO20021110L (ja) |
| TR (1) | TR200200584T2 (ja) |
| WO (1) | WO2001018404A1 (ja) |
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| JP2012516972A (ja) * | 2009-02-05 | 2012-07-26 | スネクマ | タービンエンジン用ディフューザ／整流器アセンブリ |
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