JP4095150B2 - 最適化された圧縮システムをもつタービンエンジン - Google Patents

最適化された圧縮システムをもつタービンエンジン Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最適化された圧縮システムをもつタービンエンジンに関する。より詳細には、本発明は、ターボプロップエンジンまたはターボブロワに適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の二重胴体ターボプロップエンジンまたはターボブロワは一般に、独立回転式低圧および高圧回転ロータ群を備えており、各群は圧縮機とこの圧縮機を駆動するタービンとを含んでおり、低圧圧縮機は排出する空気の少なくとも一部を高圧圧縮機に供給し、低圧タービンは高圧タービンの下流側に取り付けられており、低圧回転ロータ群は、減速機を介してプロペラに連結される（ターボプロップエンジンの場合）か、ブロワに直接連結される（ターボブロワの場合）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧縮比が高いエンジンの場合、この構造は多数段の圧縮機およびタービンの使用を必要とし、そのためエンジンのコストが上昇する。
【０００４】
圧縮機の段数を減らすために、三つのタービンでそれぞれ駆動される三つの圧縮機に圧縮を分散させることができる三重式タービンエンジンを使用することが知られている。しかしながら三重胴体構造は複雑であり、コストも高い。
【０００５】
本発明の目的は、高圧および低圧圧縮機の速度をよりよく適合させることにより圧縮機およびタービンの段数を減らすことができ、かつ三重胴体型タービンエンジンより簡単で安価な構造のタービンエンジンを実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明は減速機を介して高圧タービンにより低圧圧縮機を駆動することから成る。
【０００７】
低圧圧縮機の駆動用として減速機を使用することにより圧縮機およびタービンの回転速度が調節され、これらの機能を最適化することができ、したがって圧縮機およびタービンの段数を減らすことができる。
【０００８】
本発明によれば、第１の圧縮機である高圧圧縮機を駆動する高圧タービンを備える、最適化された圧縮システムをもつタービンエンジンは、減速機を介して高圧タービンにより駆動される少なくとも一つの第２の圧縮機である低圧圧縮機をさらに備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の特徴および長所は、非限定的例として示しかつ添付の図面を参照して行う以下の説明を読むことにより明らかになろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本明細書中の全体にわたり、高圧、中圧、低圧という用語は相対関係を表すものとして使用する。図１に示すタービンエンジンは、環状空気取入口２に連結された低圧圧縮機１を含む。低圧圧縮機の出口は中間カバー４を介して高圧圧縮機３に連結される。高圧圧縮機３を出た圧縮空気は燃焼室５に入り、燃焼室は高圧タービン６および低圧タービン７に高温ガスを供給する。排気カバー８は、低圧タービン７の下流側に配設される。
【００１１】
低圧タービン７は、タービンエンジンの前方エンクロージャ内に取り付けられた第１の減速機を介して低圧シャフト１０によりプロペラ９に連結される。低圧タービン７および低圧シャフト１０は軸受１１、１２により支持され、軸受１１、１２はそれぞれ排気カバー８および減速機のカバー１４によって支承される。プロペラを駆動する第１の減速機は既知の種類のものである。図１に示す例では、第１の減速機は、低圧タービン７の低圧シャフト１０に固定された第１のホイールギア（couronne dentee）１５を含み、第１のホイールギア１５は遊星歯車(satellite)を駆動し、各遊星歯車は第１のおよび第２のピニオンギア（pignon dente）１６、１７を含む。第２のピニオンギア１７は、プロペラ９を支持するシャフト１９に固定された第２のホイールギア１８と噛合する。
【００１２】
高圧タービン６は高圧シャフト２０により高圧圧縮機３に連結される。高圧タービン６は、低圧圧縮機１の回転速度を最適化することができるタービンエンジンの前方エンクロージャ内に取り付けられた第２の減速機を介して、低圧圧縮機１も駆動する。第２の減速機は、高圧シャフト２０に固定された第３のホイールギア２１を含み、第３のホイールギア２１は遊星歯車を駆動し、各遊星歯車は第３および第４のピニオンギア２２、２３を含む。第４のピニオンギア２３は、低圧圧縮機１に連結されたシャフト２５に固定された第４のホイールギア２４と噛合する。
【００１３】
低圧圧縮機は、それぞれ中間カバー４、二つの減速機のカバー１４に固定された軸受２６、２７によって支承される。
【００１４】
高圧圧縮機３、高圧タービン６、および高圧シャフト２０は、それぞれ中間カバー４、低圧タービン７のカバー１３、および二つの減速機のカバー１４に固定された軸受２８、２９、３０によって支承される。
【００１５】
図２に示すタービンエンジンの第一変形例は、図１に示すタービンエンジンと同様の構造である。プロペラはブロワ３１に置き換えられ、第１の減速機はなくなっている。したがってブロワ３１は低圧タービン７により直接駆動される。低圧圧縮機は、タービンエンジンの前方エンクロージャ内に位置する減速機３３を介して高圧タービン６により駆動される中圧圧縮機３２に置き換えられる。この構造は、最少の段数で最大の効果が得られるように回転数を調節することにより、圧縮が中圧圧縮機と高圧圧縮機との間で適切に分散されるという利点を有する。
【００１６】
図３に示すタービンエンジンの第二変形例は、図１に示すタービンエンジンと同様の構造である。図２と同様にプロペラはブロワ３１に置き換えられるが、ブロワは、タービンエンジンの前方エンクロージャ内に位置する第１の減速機３４を介して低圧タービン７により駆動される。
【００１７】
減速機を介して駆動されるブロワを使用することは限定的ではなく、図１および図２に示すように、低圧タービン７は、減速機を介してプロペラを駆動するか、あるいはブロワを直接駆動することができる。
【００１８】
中圧圧縮機３２は、中圧圧縮機３２と高圧圧縮機３との間に位置する第２の減速機３５を介して高圧タービン６により駆動される。第２の減速機の位置は、それにより高圧シャフト２０を短かくし、低圧シャフト１０の支持体となる軸受４８を使用することができることから、力学的見地から見てきわめて有利である。前述の構成（図１および図２）で同じ結果を得るためには、高圧シャフト２０と低圧シャフト１０との間に軸間軸受（roulement inter-arbre）を配設する必要があろう。
【００１９】
図１から図３に示すタービンエンジンの構成により、圧力を二つの軸方向圧縮機に分散することができる。
【００２０】
本発明は、二つを超える数の圧縮機を含むタービンエンジンにも適用される。図４は二つの軸方向低圧および中圧圧縮機４０、４１および高圧遠心圧縮機４２を含むタービンエンジンの構成例を示す図である。
【００２１】
低圧タービン７は、第１の減速機３４を介してブロワ３１を駆動する。高圧タービン６は高圧遠心圧縮機４２を直接駆動し、第２の減速機４７を介して二つの軸方向低圧および中圧圧縮機４０、４１を駆動する。第１および第２の減速機３４、４７はタービンエンジンの前方エンクロージャ内に位置する。
【００２２】
本発明は、詳細に記載した例に限定されるものではない。とくに、図１から図４に示す減速機の構成は限定的ではなく、他の構成を使用することができる。同様に、低圧および／または中圧圧縮機を駆動する減速機の位置が異なっていてもよい。圧縮機の数は三つより多くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるタービンエンジン構造の軸方向縦半断面図である。
【図２】本発明による実施形態の第一変形例の軸方向縦半断面図である。
【図３】本発明による実施形態の第二変形例の軸方向縦半断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるタービンエンジン構造の軸方向縦半断面図である。
【符号の説明】
１、４０ 低圧圧縮機
６ 高圧タービン
７ 低圧タービン
９ プロペラ
１５ 第１のホイールギア
１６ 第１のピニオンギア
１７ 第２のピニオンギア
１８ 第２のホイールギア
３１ ブロワ
３２、４１ 中圧圧縮機

Claims (5)

  1. 第１の圧縮機である高圧圧縮機を駆動する高圧タービンを備えるタービンエンジンであって、第１の減速機（３４）を介して低圧タービン（７）により駆動されるプロペラ（９）と、第２の圧縮機である低圧圧縮機（４０）および第３の圧縮機である中圧圧縮機（４１）とを備えており、該第２および第３の圧縮機が、第２の減速機（４７）を介して高圧タービン（６）により駆動されることを特徴とする、最適化された圧縮システムをもつタービンエンジン。
  2. プロペラ（９）がブロワ（３１）に置き換えられることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン。
  3. ブロワ（３１）が低圧タービン（７）により直接駆動されることを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン。
  4. 前記第２の減速機がタービンエンジンの前方エンクロージャ内に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタービンエンジン。
  5. 前記第２の減速機が中圧圧縮機および高圧圧縮機間に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタービンエンジン。
JP03842298A 1997-02-20 1998-02-20 最適化された圧縮システムをもつタービンエンジン Expired - Lifetime JP4095150B2 (ja)

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