JP3851252B2 - ブリードデフレクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンエンジン内で使用されるブリードデフレクタ（抽気偏向装置)に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の高圧コンプレッサの抽気つまりブリードエアを排出させるための設計というのは、高温のエンジンの抽気をファンダクトに送る管状あるいはベーン状のデフレクタつまり偏向装置より構成されている。この種の装置では、内側および外側のファンダクトの壁面に抽気のプルームが当たりこれらの温度限界を超えることが原因で構造上の問題へと発展することがしばしばある。典型的な抽気の放出空気は最高で８００°F（約４２６．７℃）から１０００°F（約５３７．８℃）である一方、ファンエアは最高で２４０°F（約１１５．６℃）までである。ダクト材料の温度限界は約３００°F（約１４８．９℃）から３５０°F（約１７６．７℃）までである。
【０００３】
従来、ガスタービンエンジン内での高速のガス流れのためのサイレンサーが提案されている。この種のサイレンサーの一つがＢｒｙｃｅに付与された米国特許第４，５３７，２７７号に開示されている。その中で開示されているように、Ｂｒｙｃｅのサイレンサーは、流路と、この流路の終わり部分にあるドーム型の孔あき板を含んでいる。板の孔あき部分が板の全面に分布されて流路からのガスを複数の発散噴射として方向付けするようにし、これにより人間の聴覚が相対的に鈍い可聴スペクトルの範囲内において強度が最大となる周波数でノイズが生成される。サイレンサーのドーム型の板部分はバイパスダクトの内壁と面一に取り付けられる。
【０００４】
面一の排出口を利用した装置では、装置からの熱い排気の流れを希釈させるために冷たいファンエアが排出口の下流部に直ちに流れないことから、内側のダクトの壁面が燃焼することが見知されている。
【０００５】
内側のダクトの壁面が燃焼する問題を解消するブリードデフレクタを開発する研究が種々行われている。その種の研究の１つを図１および図２に例示した。このブリードデフレクタでは、空気力学的に成形されたデフレクタ１０は、抽気の排気を２つの横方向のプルーム１４と１６に分離する排出口１２を、その側壁内に有している。排出口１２のそれぞれは、噴流を所望の方向に向けるために曲げられた、離散した孔を有している。しかしながらこのデフレクタは、ブリードデフレクタ外へ十分な流れを噴射することが可能でなく、有効に機能しなかった。よって、ガスタービンエンジンのコンプレッサからの抽気を十分に排出することができるブリードデフレクタが必要とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的はガスタービンエンジン内で使用される、改良されたブリードデフレクタを提供することである。
本発明の更なる目的はファンダクト内で壁が燃焼するのを実質的になくすことができるブリードデフレクタを提供することである。
これらの目的は本発明のブリードデフレクタにより達成される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ブリードデフレクタは、概略的には、抽気を受容する吸入部（吸気部）と、抽気をダクト内へ放出する排出部（排気部）と、排出部をダクトの内壁（内側壁面）の上方に位置決めし且つ吸入部と排出部との間に排出用の線状の流路を生成するための手段と、を有して構成される。
【０００８】
本発明によるブリードデフレクタのその他の詳細は、その他の目的や利点と同様に、以下の詳しい説明および図面に説明されており、また添付図面において同様な参照符号は同様な構成要素を示している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図３から図７を参照して、本発明によるブリードデフレクタ２０が例示されている。ブリードデフレクタ２０は、ガスタービンエンジンのコンプレッサステージ（図示せず）からの抽気を受容、つまり受け入れるための吸入部２２を有している。ブリードデフレクタ２０はさらに、排出部２４、およびこの排出部２４をファンダクト３０の内壁２８上に位置決めするための位置決め部材２６を有している。
【００１０】
位置決め部材２６は、抗力を最小に抑えるように空気力学的つまり空力的に形作られ、つまり成形されており、排出部２４の下方に位置するエンジンファン（図示せず）が生成する最大量の混合用空気ないし希釈用空気の通過が可能となる。この構造により、エンジンが低出力および高出力で運転している際、あるいはブリード弁（図示せず）が漏洩した場合において、熱いブリードガスがダクトの内壁２８と接触することがなくなる。
【００１１】
図３から図５で明らかなように、位置決め部材２６は、前縁３２、後縁３４、および、前縁３２と後縁３４との間にそれぞれ延在する弓形に成形された非線形の側面３６および３８を有するストラット（支柱）から構成される。さらに、位置決め部材２６は排出部２４から出るプルーム（柱状の噴流）２７が内壁２８と接しない十分な高さｈを有している。
【００１２】
排出部２４は、位置決め部材２６の上方端部と一体に作られあるいはこれに接合された、ベース部４０を含んでいる。ベース部４０は、ダクト３０内の空気の流れをさらに改善するために、その底部表面４２に沿って弓形に湾曲している。
【００１３】
排出部２４はドーム形状ないしドーム型の孔あき天板（多孔トッププレート）４４をさらに含んでなり、この孔を通して抽気がダクト３０内へ排出される。孔あき天板４４は複数の分離した孔４６を含んでいる。孔４６のそれぞれは、抽気排気がファンダクト３０の外壁４８と接触するのを防止するように寸法付けられている。つまり、各孔４６は、例えばその直径を適宜な大きさとすることで孔４６から排出されるプルームの径および速度を調節し、抽気排気であるプルームが外壁４８に接触することがないような大きさに作られている。さらに、孔４６のそれぞれは、孔あき天板４４の表面に垂直ではない。孔４６のそれぞれは、エンジンの前方あるいは後方から見た場合に、円周方向において排気プルーム２７の転向を高めるために曲げられている（つまり所定の角度ないし方向に向けられている）。図６、７に示したように、側面３６と側面３８の内側形状は、孔４６の全てに抽気が送られるようなものである。
【００１４】
孔あき天板４４は、抽気が吸入部２２から排出部２４へと移動する際に抽気を拡散するために有用であることが知得されている。孔あき天板４４はまた、最適な形状と大きさのプルームが生成される領域に熱いブリード排気ガスを散布する。この孔あき天板４４は吸入部２２と実質的に軸方向において整列つまり位置合わせされている。
【００１５】
本発明のブリードデフレクタは、複合材料製のナセルにおいては特に有用性がある。これは、この種のナセルは金属性のナセルよりもずっと容易に燃焼することによる。本発明のブリードデフレクタは、コンプレッサの抽気の排気温度が極めて高いアイドルタイムの間において特に有用である。
【００１６】
本発明によれば、上述の目的、手段、および利点を完全に満足させる、ガスタービンエンジン用のブリードデフレクタが提供されることは明らかである。なお、上記では、本発明をその特定の実施形態の内容について説明したが、上記説明から、当業者にはその他の変更、代替え、および変形は自明である。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲内におけるこれらの変更、代替え、および変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のブリードデフレクタの斜視図である。
【図２】ファンダクト内に位置決めされた従来技術のブリードデフレクタを示すファンダクトの断面図である。
【図３】本発明によるブリードデフレクタの斜視図である。
【図４】ファンダクト内に設けられた図２のブリードデフレクタの平面図である。
【図５】本発明のブリードデフレクタを示すファンダクトの断面図である。
【図６】ブリードデフレクタの一方の側面から他方の側面に延在する面に沿った、図３のブリードデフレクタの断面図である。
【図７】ブリードデフレクタの前縁からブリードデフレクタの後縁へと伸びる面に沿った、図３のブリードデフレクタの断面図である。
【符号の説明】
２０ ブリードデフレクタ
２２ 吸入部
２４ 排出部
２６ 位置決め部材
２８ 内壁
３０ ファンダクト
４０ ベース部
４４ 天板
４６ 孔
４８ 外壁

Claims (13)

1. ガスタービンエンジン用のブリードデフレクタであって、
   前記エンジンからの抽気を受容するための吸入部と、
   抽気をダクト内へ放出する排出手段と、
   前記排出手段を前記ダクトの内壁の上方に位置決めし且つ前記ダクトの前記吸入部側の内壁と前記排出手段との間に流路を生成するための手段とを有してなり、および
   前記排出手段が前記位置決め手段の上端に配置されている、ことを特徴とするブリードデフレクタ。
2. 前記位置決め手段が、抗力を最小に抑え且つ前記排出手段の下方に最大量の混合用空気を提供するための手段を有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のブリードデフレクタ。
3. 前記抗力を最小に抑え且つ混合用空気を提供するための手段が、前記吸入部と前記排出手段との間に延在する、空気力学的に形作られたストラットを有してなる、ことを特徴とする請求項２記載のブリードデフレクタ。
4. 前記排出手段が、前記抽気の放出を前記ダクトの内壁から立ち上げられた複数の分離したプルームに分けるための手段を有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のブリードデフレクタ。
5. 前記抽気の放出を分けるための手段が、複数の開口を有する孔あき天板を有してなる、ことを特徴とする請求項４記載のブリードデフレクタ。
6. 前記開口のそれぞれが前記抽気の転向を高めて前記プルームを形成するために前記エンジンの前方あるいは後方から見た場合に円周方向において曲げられている、ことを特徴とする請求項５記載のブリードデフレクタ。
7. 前記開口のそれぞれが、前記排出手段から出る前記抽気が前記ダクトの外側および前記内壁に衝突すること、あるいはこれらを燃焼させることを防止する大きさに作られている、ことを特徴とする請求項５記載のブリードデフレクタ。
8. ガスタービンエンジン用のブリードデフレクタであって、前記エンジンの一部からの抽気を受容するための吸入部を有してなり、ダクト内に前記抽気を放出するための孔あき天板を有してなり、前記孔あき天板は前記吸入部と実質的に軸方向において整列されており、および前記孔あき天板を前記ダクトの内壁の上方で位置決めするために前記吸入部と連結されたストラットを有してなり、
   前記ストラットは前記孔あき天板を前記内壁より上方の高さに位置決めしており、これにより混合空気が前記ダクトの前記吸入部側の内壁と前記孔あき天板との間を流れることができる、ことを特徴とするブリードデフレクタ。
9. 前記天板がドーム形状である、ことを特徴とする請求項８記載のブリードデフレクタ。
10. 前記天板が複数の孔を有し、また前記孔のそれぞれが前記ダクト内において少なくとも１つの排気プルームを作り出すために前記エンジンの前方あるいは後方から見た場合に円周方向において曲げられている、ことを特徴とする請求項８記載のブリードデフレクタ。
11. 前記孔のそれぞれが、前記少なくとも１つのプルームが前記ダクトの外壁に接することを防止する大きさに作られている、ことを特徴とする請求項８記載のブリードデフレクタ。
12. 前記ストラットが前縁、後縁、および前記前縁と前記後縁との間に延在する空気力学的に形作られた２つの側面を有する、ことを特徴とする請求項８記載のブリードデフレクタ。
13. 前記側面のそれぞれが非線形である、ことを特徴とする請求項１２記載のブリードデフレクタ。

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