JP2728356B2 - 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

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

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JP2728356B2 JP5238259A JP23825993A JP2728356B2 JP 2728356 B2 JP2728356 B2 JP 2728356B2 JP 5238259 A JP5238259 A JP 5238259A JP 23825993 A JP23825993 A JP 23825993A JP 2728356 B2 JP2728356 B2 JP 2728356B2
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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空気を直接このタービンエン
ジンへ吸込むことができ、あるいはプレナムチャンバを
介し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、
相互に動かし得る角度位置で取付けられ、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、案内羽根の角度位置を変え
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
される種々の供給回路に与えられる圧力レベルと流量を
制御することができる。
【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通過する空 気流量を著しく減少
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
ッサを伴う回転マシンの始動段階において、そのような
流量や圧力レベルの調節が必要である。
【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の調節装置において、
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、これは、タービンエンジン内のガス流が不十分
なことにより生ずる。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、最終的
にコンプレッサの過熱を防ぐように、羽根における作動
筒が羽根間の間隙を最小にする調節システムにおけるコ
ントロール装置が既に提案されてきた。
【００１３】しかしながら、それらのコントロール装置
や、作動筒はその構造が複雑で高価である。
【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かあるいはほぼ完全な閉鎖位置に
あり、動力補助装置の若干の構成部材（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節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、本発明の調節システムは、空気流入管を有するター
ビンエンジンの空気供給状態の調節システム（２３）で
あって、この調節システムは、上記空気流入管（１４）
に円環状に配置され取付けられた一連の案内羽根（２
４）を有し、上記案内羽根（２４）は、それぞれ上記円
環の軸線に平行な軸（２６）の周りを回転し得るように
取付けられ、すべての上記案内羽根（２４）は開放位置
と閉鎖位置の間を移動可能であり、この移動可能な案内
羽根（２４）の少なくとも１枚にはその中心部分に調節
システムを通る第２の空気流を発生させるため、オリフ
ィス（２７）を形成することを特徴とする。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【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節システムを備えて
いるような外部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、周りの空気を直接このタービンエンジン
へ吸込むことができ、あるいはプレナムチャンバを介し
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らかとなる
であろう。
【００２６】本発明に係る調節システムは、特に、後で
詳述するように、ガスタービンの動力補助装置に適用さ
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
的空気圧装置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で一緒に
連結される。
【００３２】ガスタービン２が作動している時、周りの
空気は、ガスタービンのコンプレッサ８の入口を介し
て、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
へ注入される前にエンジン用燃料９と混合される。
【００３３】燃料ガス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１２内で減圧され、
その後そのタービンの端部に配置された排気管１３を介
し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、プレナムチャンバ１５の空気を吸込み、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は駆動軸６により伝達される
機械エネルギを圧縮空気の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の頂部における空気の逃散
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、渦巻室２１とで構成される拡散組立体を有し、
前記空調システム４に圧縮空気を供給する。
【００３９】動力供給型コンプレッサ３が作動している
時、図２に参照符号２２で示される周囲空気は、空気流
入口の周囲全体から供給プレナムチャンバ１５へ吸込ま
れる。
【００４０】その時、放射方向の空気流は、軸方向の空
気流に変換されて遠心動体１６へ十分に供給される。羽
根１７の回転により、空気２２が圧縮され、その圧縮空
気は拡散組立体で接線状に押し込まれる。
【００４１】遠心動体１６の出口における空気の運動エ
ネルギは、ディフューザ１９と、羽根を伴う放射方向の
ディフューザ２０で圧力に変換される。
【００４２】拡散組立体の出口で、空気は渦巻室２１で
集められ、圧縮空気システム４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、空調システム４へ送られる空気量並びに圧力レベル
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乃至図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、補助の制御機構２８とによって同
時に調節することができる。
【００４７】要求に応じて、案内羽根２４の位置を変え
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空気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、この調節システムはコンプレッサを流通する空
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／または渦巻室
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
方向の細長い貫通穴の形に形成される。すなわち、羽根
２４の中央部分において羽根に沿いガス出口の縦方向に
延在する。
【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】羽根の上記オリフィスの配置、形状、寸法
並びに位置を選択することによって、本発明に従った調
節システム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、調節システムが完全に開放されて
いる場合、オリフィスは隣接角に対して影響を持たず、
これは案内羽根の内側と外側の曲面間に圧力差が極めて
少ししかないことによる。
【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】内視鏡検査は非常に簡単に行われ、完全な
閉鎖位置において、内視鏡はオリフィス２７に挿入され
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の下の気体流に課せられる旋回運動によ
り、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】本発明に係る調節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 燃料ガス １３ 排気管 １４ 空気流入管 １５ プレナムチャンバ 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 渦巻室 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) (56)参考文献 実公 平１−18880（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気流入管を有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）であって、この調
    節システムは、上記空気流入管（１４）に円環状に配置
    され取付けられた一連の案内羽根（２４）を有し、上記
    案内羽根（２４）は、それぞれ上記円環の軸線に平行な
    軸（２６）の周りを回転し得るように取付けられ、すべ
    ての上記案内羽根（２４）は開放位置と閉鎖位置の間を
    移動可能であり、この移動可能な案内羽根（２４）の少
    なくとも１枚にはその中心部分に調節システムを通る第
    ２の空気流を発生させるため、オリフィス（２７）を形
    成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。
  2. 【請求項２】 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１記載の調節システム。
  3. 【請求項３】 オリフィス（２７）は、実質的に気体流
    の方向に沿って延在する細長い穴の形をしていることを
    特徴とする請求項１記載の調節システム。
  4. 【請求項４】 閉鎖位置において、２枚の隣接する案内
    羽根（２４）の前縁と後縁が相互に接触し、従って羽根
    （２４）が接合を形成していることを特徴とする請求項
    １記載の調節システム。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４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。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の外部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。
JP5238259A 1992-09-25 1993-09-24 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 Expired - Fee Related JP2728356B2 (ja)

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