JPH0340215B2 - - Google Patents
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- JPH0340215B2 JPH0340215B2 JP58219673A JP21967383A JPH0340215B2 JP H0340215 B2 JPH0340215 B2 JP H0340215B2 JP 58219673 A JP58219673 A JP 58219673A JP 21967383 A JP21967383 A JP 21967383A JP H0340215 B2 JPH0340215 B2 JP H0340215B2
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- JP
- Japan
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- annular
- gas turbine
- turbine engine
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- collection
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Links
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/04—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
- F02C7/05—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
- F02C7/052—Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles with dust-separation devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
- Cyclones (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
この発明はガスタービン機関に入る空気から砂
土及び異物を取去る粒子分離器として一般的に知
られている装置、更に具体的に云えば、この機関
の粒子分離器の収集室内にある改良された翼に関
する。
土及び異物を取去る粒子分離器として一般的に知
られている装置、更に具体的に云えば、この機関
の粒子分離器の収集室内にある改良された翼に関
する。
航空機用ガスタービン機関は、機関の空気入口
に入り込んだ異物によつて特に損傷を受け易い。
従来、この問題は石、砂利、鳥及び氷の様な比較
的大きな異物の場合、最も痛切であつた。
に入り込んだ異物によつて特に損傷を受け易い。
従来、この問題は石、砂利、鳥及び氷の様な比較
的大きな異物の場合、最も痛切であつた。
ガスタービン機関を動力源とするヘリコプター
及びその他の垂直離着陸(VTOL)機が開発さ
れたことにより、主にこの様なVTOL機を頻繁
に使用する状態の為、砂土及び水の様な異物の一
層小さな粒子が次第に問題になつて来た。垂直離
着陸が出来るという利点により、VTOL機は、
戦闘地域やその他の隔離した地域で屡々起る様
に、普通の飛行場が存在しない地方で特に役立
つ。VTOL機は陸上及び海上の高度の低い或る
用途にも特に適している。この様な状態並びにこ
の他の同様な状態では、砂土及び水の様な小さな
異物が大量に、ガスタービン機関に供給される取
入れ空気に巻き込まれることがある。こういう異
物粒子は、個別には機関に対する影響は比較的な
いが、大量に機関に吸い込まれると、非常に重大
な損傷を招くことがある。
及びその他の垂直離着陸(VTOL)機が開発さ
れたことにより、主にこの様なVTOL機を頻繁
に使用する状態の為、砂土及び水の様な異物の一
層小さな粒子が次第に問題になつて来た。垂直離
着陸が出来るという利点により、VTOL機は、
戦闘地域やその他の隔離した地域で屡々起る様
に、普通の飛行場が存在しない地方で特に役立
つ。VTOL機は陸上及び海上の高度の低い或る
用途にも特に適している。この様な状態並びにこ
の他の同様な状態では、砂土及び水の様な小さな
異物が大量に、ガスタービン機関に供給される取
入れ空気に巻き込まれることがある。こういう異
物粒子は、個別には機関に対する影響は比較的な
いが、大量に機関に吸い込まれると、非常に重大
な損傷を招くことがある。
1例として、最近の経験によると、砂漠地域を
低い高度で飛ぶヘリコプターの機関は、ごみ及び
砂土の粒子を吸い込むことにより、機関の羽根が
侵食される為に、非常に急速に性能を失うことが
あることが判つた。塩水の上を飛ぶ時も、塩水の
滴を著しく吸い込むと、タービン構造の腐食並び
に破壊的な侵食の両方を招くことがあるので、同
じ様な問題が起り得る。
低い高度で飛ぶヘリコプターの機関は、ごみ及び
砂土の粒子を吸い込むことにより、機関の羽根が
侵食される為に、非常に急速に性能を失うことが
あることが判つた。塩水の上を飛ぶ時も、塩水の
滴を著しく吸い込むと、タービン構造の腐食並び
に破壊的な侵食の両方を招くことがあるので、同
じ様な問題が起り得る。
この問題を解決しようとして、ガスタービン機
関に使う種々の粒子分離装置が開発されている。
成功を収めた装置の1例が米国特許第3832086号
に記載されている。この米国特許には、収集室を
持つ分離装置が示されており、この収集室の中に
異物が遠心力に差し向けられる。この装置の利点
はいろいろあるが、収集室に入つた粒子が場合に
よつて或る平坦な面にぶつかり、はね返つて機関
のコアに入る空気流に入り込むことが判つた。こ
の様に異物が吐き戻されると、粒子分離装置の効
率を下げる様に作用することがある。
関に使う種々の粒子分離装置が開発されている。
成功を収めた装置の1例が米国特許第3832086号
に記載されている。この米国特許には、収集室を
持つ分離装置が示されており、この収集室の中に
異物が遠心力に差し向けられる。この装置の利点
はいろいろあるが、収集室に入つた粒子が場合に
よつて或る平坦な面にぶつかり、はね返つて機関
のコアに入る空気流に入り込むことが判つた。こ
の様に異物が吐き戻されると、粒子分離装置の効
率を下げる様に作用することがある。
従つて、この発明の目的は、最初に別個の収集
室の区域に入つた後、コア・エンジンの入口には
ね返る粒子の容積を減少することにより、分離効
率を高くした、改良された機関入口粒子分離器を
提供することである。
室の区域に入つた後、コア・エンジンの入口には
ね返る粒子の容積を減少することにより、分離効
率を高くした、改良された機関入口粒子分離器を
提供することである。
この発明の別の目的は、分離器の収集室を掃気
して、この収集室に入る異物を保持し、この異物
が吐き戻されてコア・エンジンの流れに再び入る
のを防止する様に作用する収集流路翼を提供する
ことである。
して、この収集室に入る異物を保持し、この異物
が吐き戻されてコア・エンジンの流れに再び入る
のを防止する様に作用する収集流路翼を提供する
ことである。
この発明では、機関のコアに差し向けられる空
気流から異物を取去る改良された機関入口粒子分
離器を持つガスタービン機関を提供する。分離器
は収集室を利用する。この収集室が入つて来る空
気を受取り、この空気がコアの流路に入る前に、
この空気から異物を遠心作用によつて捕捉する。
異物を受取つて捕捉する為、収集室は環状入口を
持ち、この環状入口の中に収集流路翼が円周方向
に分布している。流路翼は空気流の方向に向つて
十分な角度を付けた上流側の面を持つていて、異
物が上流側の面から上流側の向きにはね返され
て、コア・エンジンの流路に吐き出されるのを全
体的に防止する。上流側の面は全体として、この
様な吐き戻しを防止する為には、機関の軸方向に
対して一般的に52°以内の角度にすべきであるこ
とが判つた。
気流から異物を取去る改良された機関入口粒子分
離器を持つガスタービン機関を提供する。分離器
は収集室を利用する。この収集室が入つて来る空
気を受取り、この空気がコアの流路に入る前に、
この空気から異物を遠心作用によつて捕捉する。
異物を受取つて捕捉する為、収集室は環状入口を
持ち、この環状入口の中に収集流路翼が円周方向
に分布している。流路翼は空気流の方向に向つて
十分な角度を付けた上流側の面を持つていて、異
物が上流側の面から上流側の向きにはね返され
て、コア・エンジンの流路に吐き出されるのを全
体的に防止する。上流側の面は全体として、この
様な吐き戻しを防止する為には、機関の軸方向に
対して一般的に52°以内の角度にすべきであるこ
とが判つた。
上述の翼が互いに物理的に協働して、翼の向い
合つた面の間にのど領域を形成し、異物を受取つ
て収集室内にこの異物を捕捉する。翼のど領域は
入つて来る空気を加速する作用もし、こうして異
物をのど領域に吸込み、こうして流れの局部的な
加速により、異物の吐き戻しを自然に閉塞する。
この加速により、収集室に対する空気流の剥離が
最小限に抑えられるという利点もある。
合つた面の間にのど領域を形成し、異物を受取つ
て収集室内にこの異物を捕捉する。翼のど領域は
入つて来る空気を加速する作用もし、こうして異
物をのど領域に吸込み、こうして流れの局部的な
加速により、異物の吐き戻しを自然に閉塞する。
この加速により、収集室に対する空気流の剥離が
最小限に抑えられるという利点もある。
この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且
つ明確に記載してあるが、この発明は以下図面に
ついて説明する所から、更によく理解されよう。
つ明確に記載してあるが、この発明は以下図面に
ついて説明する所から、更によく理解されよう。
第1図のガスタービン機関10の略図が示され
ている。機関の一部分を切欠いて、機関の内部構
成の或る部品を示してある。機関10は、ガスタ
ービン機関であるから、機関の中心線又は軸線1
1に沿つて伸び、ケーシング12を含んでいる。
ケーシング12は前端が開放していて、機関の軸
線と全体的に平行な方向に流れる空気流を受取る
機関取入れ口14を形成している。外部の空気が
機関の特定の部分を順次通過する。これらの部分
が燃料と共にこの空気を利用して、高エネルギの
燃料ガスを発生し、これが機関の動力を発生する
為に用いられる。
ている。機関の一部分を切欠いて、機関の内部構
成の或る部品を示してある。機関10は、ガスタ
ービン機関であるから、機関の中心線又は軸線1
1に沿つて伸び、ケーシング12を含んでいる。
ケーシング12は前端が開放していて、機関の軸
線と全体的に平行な方向に流れる空気流を受取る
機関取入れ口14を形成している。外部の空気が
機関の特定の部分を順次通過する。これらの部分
が燃料と共にこの空気を利用して、高エネルギの
燃料ガスを発生し、これが機関の動力を発生する
為に用いられる。
この通過を要約して説明すれば、燃焼を行わせ
る為に使われる空気が次第に狭くなる通路に送込
まれ、同時に高速で回転する圧縮機の羽根によつ
て圧縮されてから、燃焼器(図に示してない)で
燃料と組合されて点火される。燃焼が開始された
後、その結果得られる高エネルギのガス流が高速
で回転する多数のタービン羽根の中に極めて高い
速度及び圧力で送込まれ、機関の動力を発生す
る。この高い温度と圧力により、ガスタービン機
関は厳しい環境におかれる。この環境で使われる
空気は異物が比較的ない状態でなければならな
い。そうでないと機関の内部構造に有害な影響を
招く。
る為に使われる空気が次第に狭くなる通路に送込
まれ、同時に高速で回転する圧縮機の羽根によつ
て圧縮されてから、燃焼器(図に示してない)で
燃料と組合されて点火される。燃焼が開始された
後、その結果得られる高エネルギのガス流が高速
で回転する多数のタービン羽根の中に極めて高い
速度及び圧力で送込まれ、機関の動力を発生す
る。この高い温度と圧力により、ガスタービン機
関は厳しい環境におかれる。この環境で使われる
空気は異物が比較的ない状態でなければならな
い。そうでないと機関の内部構造に有害な影響を
招く。
全体を16で示した機関のコアに入る空気から
異物を取除く為、取入れ口14の下流側に粒子分
離器18を設けて、取入れ空気からこの異物を取
去る。分離器18は外壁手段20及び内壁手段2
2を持つていて、その間に収集室24を形成す
る。収集室24の目的は、機関の取入れ空気から
抽出された後の異物を収集することである。取入
れ空気は、取入れ口14に入つた後、環状取入れ
通路26に送込まれ、そこで異物の分離が開始さ
れる。環状取入れ通路26の下流側で、相隔たる
1対の壁部材28,30がコア・エンジンの環状
の入口32を構成している。コア・エンジンの入
口32から空気は圧縮機部分(図に示してない)
に入り、その後機関の他の部分に入り、そこで空
気を利用して機関の動力を発生する。
異物を取除く為、取入れ口14の下流側に粒子分
離器18を設けて、取入れ空気からこの異物を取
去る。分離器18は外壁手段20及び内壁手段2
2を持つていて、その間に収集室24を形成す
る。収集室24の目的は、機関の取入れ空気から
抽出された後の異物を収集することである。取入
れ空気は、取入れ口14に入つた後、環状取入れ
通路26に送込まれ、そこで異物の分離が開始さ
れる。環状取入れ通路26の下流側で、相隔たる
1対の壁部材28,30がコア・エンジンの環状
の入口32を構成している。コア・エンジンの入
口32から空気は圧縮機部分(図に示してない)
に入り、その後機関の他の部分に入り、そこで空
気を利用して機関の動力を発生する。
コア・エンジンの入口32に入る前に、取入れ
空気はきれいにして、全般的に異物がない状態に
しなければならない。コア・エンジンの入口32
より半径方向外側にある収集室24は、異物を受
取つてそれを収集し、砂土、ごみ及び塵埃が粒子
分離器18内に保持されていて、環状取入れ通路
26又はコア・エンジンの入口32に再び吸い込
まれない様にする為に設けられている区域であ
る。この様に再び吸い込まれるのを防止する為、
入口粒子分離器18内に何等かの掃気手段34を
設けなければならない。掃気手段の作用は、異物
を保持してコア・エンジンの入口に再び吸込まれ
ない様にすることである。
空気はきれいにして、全般的に異物がない状態に
しなければならない。コア・エンジンの入口32
より半径方向外側にある収集室24は、異物を受
取つてそれを収集し、砂土、ごみ及び塵埃が粒子
分離器18内に保持されていて、環状取入れ通路
26又はコア・エンジンの入口32に再び吸い込
まれない様にする為に設けられている区域であ
る。この様に再び吸い込まれるのを防止する為、
入口粒子分離器18内に何等かの掃気手段34を
設けなければならない。掃気手段の作用は、異物
を保持してコア・エンジンの入口に再び吸込まれ
ない様にすることである。
第2図には、異物が分離される様子を説明し易
くする為に、粒子分離器18並びにその近くにあ
る機関の部品の断面図が示されている。機関の上
側及び前側部分だけが示されている。機関の中心
線11は第2図の一番下側に示した線に沿つて示
してある。前に第1図について説明した様に、外
部の空気が機関の取入れ口14に入り、環状取入
れ通路26に送込まれる。環状取入れ通路26に
入つた空気は、通路26より下流側にある機関の
圧縮機部分(図に示してない)による圧力の力の
為に加速される。外部の空気中に巻き込まれる異
物があれば、それも加速され、大まかに云つて機
関の中心線と平行な方向に高速で移動させられ
る。この方向を一般的に軸方向と云う。
くする為に、粒子分離器18並びにその近くにあ
る機関の部品の断面図が示されている。機関の上
側及び前側部分だけが示されている。機関の中心
線11は第2図の一番下側に示した線に沿つて示
してある。前に第1図について説明した様に、外
部の空気が機関の取入れ口14に入り、環状取入
れ通路26に送込まれる。環状取入れ通路26に
入つた空気は、通路26より下流側にある機関の
圧縮機部分(図に示してない)による圧力の力の
為に加速される。外部の空気中に巻き込まれる異
物があれば、それも加速され、大まかに云つて機
関の中心線と平行な方向に高速で移動させられ
る。この方向を一般的に軸方向と云う。
機関のハブ36が環状取入れ通路26の半径方
向内側の境界を構成し、機関のハブ36が第2図
に示す様に、機関の中心線に対して最大の直径を
持つことが容易に理解されよう。この最大直径の
領域から機関のハブ36は急速に直径が小さくな
り、その後コア・エンジンの入口32の内側の境
界を形成する。この入口は相隔たる壁部材28,
30によつて構成されている。
向内側の境界を構成し、機関のハブ36が第2図
に示す様に、機関の中心線に対して最大の直径を
持つことが容易に理解されよう。この最大直径の
領域から機関のハブ36は急速に直径が小さくな
り、その後コア・エンジンの入口32の内側の境
界を形成する。この入口は相隔たる壁部材28,
30によつて構成されている。
コア・エンジンの入口32は環状取入れ通路2
6と流れが連通するが、収集室24も通路26と
流れが連通していて、収集室24は通路26に対
して更に軸線方向に近い位置にある。然し、機関
の圧縮機が大量の空気を吸い込むので、空気流の
大部分はコア・エンジンの入口32に入る。逆
に、時計によつて、収集室は機関入口空気を大量
に吸い込む傾向がない。
6と流れが連通するが、収集室24も通路26と
流れが連通していて、収集室24は通路26に対
して更に軸線方向に近い位置にある。然し、機関
の圧縮機が大量の空気を吸い込むので、空気流の
大部分はコア・エンジンの入口32に入る。逆
に、時計によつて、収集室は機関入口空気を大量
に吸い込む傾向がない。
収集室24の空気流の容積は体さいが、異物の
量となると事情は別である。砂土、塵埃粒子及び
ごみを含む異物は、それが巻込まれている空気よ
りも密度がずつと大きい傾向がある。異物のこう
いう粒子は密度が一層大きいから、異物の周囲の
空気分子程には、コア・エンジン入口32からの
空気圧力の力の影響を受けず、従つてそれ程方向
を変えない。従つて、異物粒子の運動量により、
こういう粒子は元の方向と一層近い方向を引続い
て移動し、粒子は環状取入れ通路26から軸方向
下流側に環状入口38へと進み、その後下流側の
収集室自体の中へ入る傾向がある。環状取入れ通
路26から収集室24の環状入口38までの典型
的な粒子の軌跡を示す為に、第2図に一連の太い
矢印を示してある。
量となると事情は別である。砂土、塵埃粒子及び
ごみを含む異物は、それが巻込まれている空気よ
りも密度がずつと大きい傾向がある。異物のこう
いう粒子は密度が一層大きいから、異物の周囲の
空気分子程には、コア・エンジン入口32からの
空気圧力の力の影響を受けず、従つてそれ程方向
を変えない。従つて、異物粒子の運動量により、
こういう粒子は元の方向と一層近い方向を引続い
て移動し、粒子は環状取入れ通路26から軸方向
下流側に環状入口38へと進み、その後下流側の
収集室自体の中へ入る傾向がある。環状取入れ通
路26から収集室24の環状入口38までの典型
的な粒子の軌跡を示す為に、第2図に一連の太い
矢印を示してある。
前に述べた様に、収集室24に送込まれた異物
がその中に保持されていて、環状取入れ通路26
の中の再び吐き戻されない様にすることが重要で
ある。典型的には、粒子分離器には、異物を収集
室24の中に保持する為にスクロール翼40を設
ける。然し、従来の形のスクロール翼40は、こ
の目的にとつて思う程の効果がなく、異物がスク
ロール翼40の上流側の面からはね返つて、その
後引続いて上流側に移動して環状取入れ通路26
に入り、そこでコア・エンジンの入口32へ流れ
る空気流の中に再び吸い込まれる原因となること
が多いことが判つた。第2図に示した異物の通路
を示す矢印は、スクロール翼40からのはね返り
によるこういう影響を示している。この影響は、
入口粒子分離器18の目的に反することが容易に
理解されよう。この様に異物がコア・エンジンの
入口に再び吸い込まれるのを防止することが望ま
しい。
がその中に保持されていて、環状取入れ通路26
の中の再び吐き戻されない様にすることが重要で
ある。典型的には、粒子分離器には、異物を収集
室24の中に保持する為にスクロール翼40を設
ける。然し、従来の形のスクロール翼40は、こ
の目的にとつて思う程の効果がなく、異物がスク
ロール翼40の上流側の面からはね返つて、その
後引続いて上流側に移動して環状取入れ通路26
に入り、そこでコア・エンジンの入口32へ流れ
る空気流の中に再び吸い込まれる原因となること
が多いことが判つた。第2図に示した異物の通路
を示す矢印は、スクロール翼40からのはね返り
によるこういう影響を示している。この影響は、
入口粒子分離器18の目的に反することが容易に
理解されよう。この様に異物がコア・エンジンの
入口に再び吸い込まれるのを防止することが望ま
しい。
第3図には、この発明の掃気手段34を用いた
改良された入口粒子分離器が断面図で示されてい
る。大抵の機関の場合と同じく、外部の空気が機
関取入れ口14から機関に入り、その後空気が取
入れ翼42を横切つて環状取入れ通路26に入
る。前の分離器について説明した様に、機関のハ
ブ36は環状取入れ通路26内で直径が最大点ま
で急速に増加し、その後コア・エンジン入口32
向う方向に直径が急速に減少する様な輪郭を持つ
ている。前に述べた分離器の場合と同じく、取入
れ空気に巻込まれた異物の運動量により、粒子は
元の流れの方向に引続いて流れる傾向を持ち、こ
れによつて異物は環状入口38を通つて収集室2
4に運び込まれる傾向がある。環状入口38の中
に収集流路翼44が配置されており、この構成は
独特であつて、環状取入れ通路26に再び吐き戻
される異物の百分率を減少する様に特にその形を
定めてある。収集流路翼44は内壁手段及び外壁
手段22,20の間を半径方向に伸びている。収
集流路翼44は物理的に異物を収集室の中に差し
向けて、異物をその中に保持し、もつて異物が吐
き戻されてコア・エンジン入口32に吸い込まれ
ることがない様にする作用をする。
改良された入口粒子分離器が断面図で示されてい
る。大抵の機関の場合と同じく、外部の空気が機
関取入れ口14から機関に入り、その後空気が取
入れ翼42を横切つて環状取入れ通路26に入
る。前の分離器について説明した様に、機関のハ
ブ36は環状取入れ通路26内で直径が最大点ま
で急速に増加し、その後コア・エンジン入口32
向う方向に直径が急速に減少する様な輪郭を持つ
ている。前に述べた分離器の場合と同じく、取入
れ空気に巻込まれた異物の運動量により、粒子は
元の流れの方向に引続いて流れる傾向を持ち、こ
れによつて異物は環状入口38を通つて収集室2
4に運び込まれる傾向がある。環状入口38の中
に収集流路翼44が配置されており、この構成は
独特であつて、環状取入れ通路26に再び吐き戻
される異物の百分率を減少する様に特にその形を
定めてある。収集流路翼44は内壁手段及び外壁
手段22,20の間を半径方向に伸びている。収
集流路翼44は物理的に異物を収集室の中に差し
向けて、異物をその中に保持し、もつて異物が吐
き戻されてコア・エンジン入口32に吸い込まれ
ることがない様にする作用をする。
第4図には、収集流路翼の独特な構成を判り易
くした収集流路翼44の断面図が示されている。
収集流路翼44は半径方向(機関の中心線に対し
て垂直な方向)に見た断面が示されている。収集
流路翼44は、異物並びに粒子が収集流路翼44
から上流側の向きにはね返るのを防止する目的の
為、環状入口38内の空気流の方向に対して十分
な角度を持つ上流側の面46を有する。機関の中
心線に沿つて見ると、旋回翼すなわち収集流路翼
44は、上流側の面46が一緒になる翼の前縁か
ら始まり、断面の幅が次第に増加する様な輪郭を
有する。断面の幅は、機関の中心線に対して円周
方向に測るが、これは第4図の垂直方向に対応す
る。この断面の幅が前縁から第4図に矢印48で
全体的に示す最大寸法まで引続いて増加する。
くした収集流路翼44の断面図が示されている。
収集流路翼44は半径方向(機関の中心線に対し
て垂直な方向)に見た断面が示されている。収集
流路翼44は、異物並びに粒子が収集流路翼44
から上流側の向きにはね返るのを防止する目的の
為、環状入口38内の空気流の方向に対して十分
な角度を持つ上流側の面46を有する。機関の中
心線に沿つて見ると、旋回翼すなわち収集流路翼
44は、上流側の面46が一緒になる翼の前縁か
ら始まり、断面の幅が次第に増加する様な輪郭を
有する。断面の幅は、機関の中心線に対して円周
方向に測るが、これは第4図の垂直方向に対応す
る。この断面の幅が前縁から第4図に矢印48で
全体的に示す最大寸法まで引続いて増加する。
収集流路翼44は位置48で断面の幅が最大に
なるが、これと対照的に、翼44の間には、流路
の断面積が最小になる領域がある。翼44の間の
流路の断面積が最小になる領域を翼のど領域50
と呼ぶ。翼のど領域50が翼の上流側の面46か
らはね返つた異物を受取る。当業者であれば容易
に判る様に、翼のど領域50で流路の断面積が局
部的に減少することにより、空気流は翼のど領域
を通る時に加速される。
なるが、これと対照的に、翼44の間には、流路
の断面積が最小になる領域がある。翼44の間の
流路の断面積が最小になる領域を翼のど領域50
と呼ぶ。翼のど領域50が翼の上流側の面46か
らはね返つた異物を受取る。当業者であれば容易
に判る様に、翼のど領域50で流路の断面積が局
部的に減少することにより、空気流は翼のど領域
を通る時に加速される。
引続いて機関の中心線に沿つて翼のど領域50
より下流側について考えると、旋回翼すなわち収
集流路翼44の断面の幅はもはや増加せず、寸法
が減少する。この場所では、収集流路翼44は機
関の軸方向並びに空気流の方向に対して著しい角
度をなす後縁52を有する。この後縁の領域が翼
のど領域50で加速された空気並びにそれに巻込
まれた異物を受取る。この後、後縁52がこの空
気及び異物を収集室24(第4図には示してな
い)の中にそらせる。後縁52は、機関の中心線
に沿つて見た時、各々の隣接する翼のど領域50
を越えて円周方向に伸びる。後縁をこの様に延長
するのは、汚染した空気を円周方向に旋回させ
て、異物が翼のど流域50を介して収集室の外へ
はね返るのを阻止する為である。
より下流側について考えると、旋回翼すなわち収
集流路翼44の断面の幅はもはや増加せず、寸法
が減少する。この場所では、収集流路翼44は機
関の軸方向並びに空気流の方向に対して著しい角
度をなす後縁52を有する。この後縁の領域が翼
のど領域50で加速された空気並びにそれに巻込
まれた異物を受取る。この後、後縁52がこの空
気及び異物を収集室24(第4図には示してな
い)の中にそらせる。後縁52は、機関の中心線
に沿つて見た時、各々の隣接する翼のど領域50
を越えて円周方向に伸びる。後縁をこの様に延長
するのは、汚染した空気を円周方向に旋回させ
て、異物が翼のど流域50を介して収集室の外へ
はね返るのを阻止する為である。
上に述べた様な収集流路翼の輪郭にした目的
は、環状入口38を介して収集室24へと入る異
物を全体的に翼のど領域50に差し向けることで
ある。翼のど領域で空気流がその中に巻込まれた
異物と共に局部的に加速され、これによつて粒子
は翼のど領域の下流側で翼44の後縁52を通越
す様になる。この後、異物は収集室24の中に捕
捉されたまゝでいる傾向がある。これは、翼の後
縁52が大きな角度がつけられていて、粒子が収
集室の外へ上流側に向つて直接的にはね返るのを
阻止するからである。
は、環状入口38を介して収集室24へと入る異
物を全体的に翼のど領域50に差し向けることで
ある。翼のど領域で空気流がその中に巻込まれた
異物と共に局部的に加速され、これによつて粒子
は翼のど領域の下流側で翼44の後縁52を通越
す様になる。この後、異物は収集室24の中に捕
捉されたまゝでいる傾向がある。これは、翼の後
縁52が大きな角度がつけられていて、粒子が収
集室の外へ上流側に向つて直接的にはね返るのを
阻止するからである。
次に航空機用機関に於けるこの発明の作用を説
明する。再び第3図を参照すれば、機関の取込み
空気に巻込まれて収集室24に送込まれる粒子
は、全般的に機関の中心線に対して軸方向に流れ
ることが容易に理解されよう。収集流路翼44の
上流側の面46にぶつかる粒子は、他の力が介在
しなければ、物理学の法則に従つて、入射角と同
じ反射角ではね返る。更に、空気流が翼44を通
越すことによつて生ずる摩擦効果が、はね返つた
粒子を空気流と同じ方向に運び去る傾向を持つこ
とに注意されたい。
明する。再び第3図を参照すれば、機関の取込み
空気に巻込まれて収集室24に送込まれる粒子
は、全般的に機関の中心線に対して軸方向に流れ
ることが容易に理解されよう。収集流路翼44の
上流側の面46にぶつかる粒子は、他の力が介在
しなければ、物理学の法則に従つて、入射角と同
じ反射角ではね返る。更に、空気流が翼44を通
越すことによつて生ずる摩擦効果が、はね返つた
粒子を空気流と同じ方向に運び去る傾向を持つこ
とに注意されたい。
第4図で、粒子が上流側の面46から上流側の
向きにはね返るのを防止する為には、1個の収集
流路翼44の互いにつながる上流側の面46の間
の内角は、100°又はそれ未満の範囲内にすべきで
あることが判つた。この内角を第4図の54に示
してある。更に、隣接する上流側の面の間の2つ
の隣接する半角は、(その1つを56に示してあ
るが)一般的に流れの全体的な方向と整合する共
通の面を持つていなければならない。この流れの
全体的な方向は機関の中心線と平行に近いのが普
通である。内角が100°又はそれ未満であれば、上
流側の面46ではね返つた粒子は、翼のど領域5
0又は全体的に翼のど領域50の領域に差し向け
られる傾向がある。こういう粒子が翼のど領域5
0に入ると、のど領域を通る局部的な流れと共
に、後縁52の領域まで加速される。一旦粒子が
翼のど領域50を通越すと、粒子が局部的に加速
される空気流に逆つて、上流側へはね返ることは
妨げられる。
向きにはね返るのを防止する為には、1個の収集
流路翼44の互いにつながる上流側の面46の間
の内角は、100°又はそれ未満の範囲内にすべきで
あることが判つた。この内角を第4図の54に示
してある。更に、隣接する上流側の面の間の2つ
の隣接する半角は、(その1つを56に示してあ
るが)一般的に流れの全体的な方向と整合する共
通の面を持つていなければならない。この流れの
全体的な方向は機関の中心線と平行に近いのが普
通である。内角が100°又はそれ未満であれば、上
流側の面46ではね返つた粒子は、翼のど領域5
0又は全体的に翼のど領域50の領域に差し向け
られる傾向がある。こういう粒子が翼のど領域5
0に入ると、のど領域を通る局部的な流れと共
に、後縁52の領域まで加速される。一旦粒子が
翼のど領域50を通越すと、粒子が局部的に加速
される空気流に逆つて、上流側へはね返ることは
妨げられる。
最後に、粒子が後縁52を通越して収集室24
の領域に入り、そこで収集された粒子は無害に収
集され並びに/又は機関から放出することが出来
る。以上の説明から、収集流路の旋回翼44の上
流側の面46が、局部的な空気流に異物が巻込ま
れていれば、この異物に対して「集束
(focusing)」効果を持つことが理解されよう。こ
の集束効果は、上流側の向きにはね返される粒子
の百分率を減少するのに有効であり、こうして環
状取入れ通路26に吐き戻されるのを防止する。
粒子を集束させることにより、収集流路翼は粒子
を翼のど領域に差し向け、下流側の収集室の中に
差し向ける。
の領域に入り、そこで収集された粒子は無害に収
集され並びに/又は機関から放出することが出来
る。以上の説明から、収集流路の旋回翼44の上
流側の面46が、局部的な空気流に異物が巻込ま
れていれば、この異物に対して「集束
(focusing)」効果を持つことが理解されよう。こ
の集束効果は、上流側の向きにはね返される粒子
の百分率を減少するのに有効であり、こうして環
状取入れ通路26に吐き戻されるのを防止する。
粒子を集束させることにより、収集流路翼は粒子
を翼のど領域に差し向け、下流側の収集室の中に
差し向ける。
この発明の特定の実施例を説明したが、当業者
であれば、この発明の範囲内で種々の変更が可能
であることは明らかであろう。
であれば、この発明の範囲内で種々の変更が可能
であることは明らかであろう。
以上この発明を説明したが、この発明の範囲は
特許請求の範囲の記載によつて限定されることを
承知されたい。
特許請求の範囲の記載によつて限定されることを
承知されたい。
第1図は従来の粒子分離器を備えたガスタービ
ン機関の入口の一部分を切欠いた斜視図、第2図
は従来の粒子分離器を備えたガスタービン機関の
入口の一部分の断面図、第3図はこの発明の1実
施例による粒子分離器を備えたガスタービン機関
の入口の断面図、第4図は第3図の線4−4に沿
つて切つたスクロール翼の断面図である。 主な符号の説明、16:コア・エンジン、1
8:粒子分離器、20,22:壁、24:収集
室、26:取入れ通路、38:環状入口、44:
収集流路翼、46:上流側の面、52:後縁。
ン機関の入口の一部分を切欠いた斜視図、第2図
は従来の粒子分離器を備えたガスタービン機関の
入口の一部分の断面図、第3図はこの発明の1実
施例による粒子分離器を備えたガスタービン機関
の入口の断面図、第4図は第3図の線4−4に沿
つて切つたスクロール翼の断面図である。 主な符号の説明、16:コア・エンジン、1
8:粒子分離器、20,22:壁、24:収集
室、26:取入れ通路、38:環状入口、44:
収集流路翼、46:上流側の面、52:後縁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 機関取入れ空気を受入れる環状取入れ通路、
圧縮機、前記環状取入れ通路と流れが連通する環
状圧縮機入口を構成する相隔たる1対の壁部材、
及び入口粒子分離器を持ち、該分離器は、前記圧
縮機入口を構成する前記1対の壁部材の半径方向
外側に配置されて、前記環状取入れ通路と流れが
連通して該環状取入れ通路を介して圧縮機入口に
供給される空気流から異物を受取つて取去る収集
室を構成する壁手段、及び前記異物を環状取入れ
通路内の空気流から収集室へ差し向ける手段を含
んでいる様なガスタービン機関に於て、 前記入口粒子分離器に対する掃気装置を含み、
該掃気装置が前記収集室に対する環状入口内に配
置された複数の円周方向に間隔をおいて設けられ
た収集流路翼を有し、これらの収集流路翼は前記
収集室を構成する前記壁手段の間を半径方向に伸
びていて、各収集流路翼は前縁、及び前記壁手段
の間を半径方向に伸びると共に前記前縁に沿つて
供給された2つの反対側に伸びた大体平らな上流
側の面を持ち、隣り合う収集流路翼の前記上流側
の面は前記環状入口内の空気流の流れの方向に向
つて角度がつけられていて、異物が該収集流路翼
から前記取入れ通路へはね返るのを防止するため
に空気流を加速するための断面積が減少する流路
を該上流側の面の間に構成しているガスタービン
機関。 2 特許請求の範囲第1項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記上流側の面が機関の中心線に
対して約50°の角度になつているガスタービン機
関。 3 特許請求の範囲第1項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記隣り合う収集流路翼がそれら
の間に最小の流路面積の翼のど領域を構成し、該
翼のど領域は前記上流側の面からはね返つた異物
を受取る為に上記上流側の面の最も下流側の端の
所に設けられているガスタービン機関。 4 特許請求の範囲第3項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記収集流路翼は前記翼のど領域
の下流側に後縁を有し、該後縁は機関の中心線に
対して、異物を前記収集室内に保持するために空
気流を円周方向かつ前記翼のど領域から離れる向
きに旋回させるように角度がつけられているガス
タービン機関。 5 特許請求の範囲第4項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記後縁が隣接した翼のど領域を
越えて円周方向に伸びているガスタービン機関。 6 特許請求の範囲第1項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記前縁に沿つて結合された前記
2つの上流側の面がそれらの間に約100°の内角を
形成しているガスタービン機関。 7 特許請求の範囲第1項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記収集流路翼が最大寸法まで幅
が増加して、翼相互間に前記収集室に対する前記
環状入口内で翼のど領域を形成しているガスター
ビン機関。 8 特許請求の範囲第7項に記載したガスタービ
ン機関に於て、前記収集流路翼が前記のど領域の
下流側に後縁を持ち、該後縁は機関の中心線に対
して、異物を収集室内に保持するために空気流を
円周方向かつ前記翼のど領域から離れる向きに旋
回させるように角度がつけられているガスタービ
ン機関。 9 機関取入れ空気を受取る環状取入れ通路、圧
縮機、前記環状取入れ通路と流れが連通する環状
圧縮機入口を構成する相隔たる1対の壁部材、及
び入口粒子分離器を持つていて、該分離器が、前
記圧縮器入口を構成する前記1対の壁部材の半径
方向側に配置されて、前記環状取入れ通路と流れ
が連通して、該環状取入れ通路を介して圧縮機入
口に供給される空気流から異物を受取つて取去る
収集室を構成する壁手段、及び異物を環状取入れ
通路内の空気流から収集室へ差し向ける手段を持
つ様なガスタービン機関に於て、 前記入口粒子分離器にが掃気手段を持ち、該掃
気手段が前記収集室の環状入口内に円周方向に間
隔をおいて設けられた複数の半径方向に伸びる収
集流路翼を有し、各収集流路翼は前縁及び2つの
反対側に伸びる上流側の面を持ち、隣り合う収集
流路翼の上流側の面は、前記収集室に対する前記
環状入口内の空気流の流れの方向に向つて角度が
つけられていて、異物を集中させる為に空気流を
加速するための断面積が減少する流路を該上流側
の面の間に構成し、前記隣り合う収集流路翼はそ
れらの間に最小流路面積の翼のど領域を構成し、
該翼のど領域は前記異物を受取る為に前記上流側
の面の最も下流側の端の所に設けられており、前
記収集流路翼は前記翼のど領域の下流側に後縁を
持ち、該後縁は、異物を収集室の中に案内すると
共に該異物が収集室から外へはね返るのを防止す
るために空気流を円周方向かつ前記翼のど領域か
ら離れる向きに旋回させるように機関の中心線に
対して角度がつけられているガスタービン機関。 10 特許請求の範囲第9項に記載したガスター
ビン機関に於て、前記収集流路翼の上流側の面の
各々は機関の中心線に対して約50°の角度になつ
ているガスタービン機関。 11 入口粒子分離器の収集室の入口内に円周方
向に間隔をおいて設けられた収集翼を持つ入口粒
子分離器を持つガスタービン機関に於て、前記収
集翼が前縁及び該前縁の所で結合された2つの反
対側に伸びる上流側の面を持つと共に、該上流側
の面の両方から、一方の上流側の面に大体平行で
且つ他方の上流側の面に大体直角に伸びる後縁を
持つているガスタービン機関。 12 入口粒子分離器を持つガスタービン機関に
於て、 環状のハブ部材および該ハブ部材から半径方向
外側に隔たつて設けられた環状の外壁により形成
された取入れ通路と、 該取入れ通路の下流端に配置された環状の分割
手段であつて、前記外壁から半径方向内側に隔た
つて設けられて前記外壁との間に、前記取入れ通
路と流れが連通して前記取入れ通路から汚染され
た空気を受入れる環状収集室を形成する第1の壁
を持つと共に、前記ハブ部材の下流側部分の半径
方向外側に隔たつて設けられて該下流側部分との
間に、前記取入れ通路と流れが連通して前記取入
れ通路からきれいな空気を受入れるコア・エンジ
ン入口を形成する第2の壁を持つ環状の分割手段
と、 前記収集室に対する入口内で前記外壁と前記第
1の壁との間に伸びていて、空気流及びその中に
差込まれている異物を円周方向に旋回させて前記
収集室内へ通す複数の円周方向に間隔をおいて設
けられた収集流路翼とを有し、 前記収集流路翼の各々が前縁及び該前縁に沿つ
て結合された2つの反対側に伸びたほぼ平らな上
流側の面を持ち、隣り合う収集流路翼の上流側の
面は、空気流を加速するために最小断面積ののど
領域を持つ断面積が減少する流路を形成し、前記
各収集流路翼は更に前記2つの上流側の面から円
周方向に伸びる後縁を持ち、前記収集流路翼が前
記断面積が減少する流路及び前記のど領域により
空気流を集束して、前記収集流路翼からはね返つ
て前記コア・エンジン入口に入る粒子を減じるこ
とを特徴とするガスタービン機関。 13 特許請求の範囲第12項に記載したガスタ
ービン機関に於て、前記収集流路翼の前記上流側
の面の間の内角が約100°であるガスタービン機
関。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/444,570 US4527387A (en) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | Particle separator scroll vanes |
US444570 | 1982-11-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59108827A JPS59108827A (ja) | 1984-06-23 |
JPH0340215B2 true JPH0340215B2 (ja) | 1991-06-18 |
Family
ID=23765465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58219673A Granted JPS59108827A (ja) | 1982-11-26 | 1983-11-24 | 粒子分離器スクロ−ル翼 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4527387A (ja) |
JP (1) | JPS59108827A (ja) |
CA (1) | CA1219226A (ja) |
DE (1) | DE3341553A1 (ja) |
FR (1) | FR2536789B1 (ja) |
GB (2) | GB2131882B (ja) |
IL (1) | IL69905A (ja) |
IT (1) | IT1168298B (ja) |
Families Citing this family (74)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4867634A (en) * | 1986-05-09 | 1989-09-19 | Allied-Signal Inc. | Turbocharger turbine housing particulate debris trap |
CH675146A5 (ja) * | 1988-02-01 | 1990-08-31 | Asea Brown Boveri | |
US4928480A (en) * | 1988-03-04 | 1990-05-29 | General Electric Company | Separator having multiple particle extraction passageways |
US4860534A (en) * | 1988-08-24 | 1989-08-29 | General Motors Corporation | Inlet particle separator with anti-icing means |
US5431535C1 (en) * | 1989-12-05 | 2001-01-09 | Boeing Co | Foreign matter diverter systems for turbofan engines |
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JP3679183B2 (ja) * | 1996-01-31 | 2005-08-03 | 日本碍子株式会社 | ガス流路 |
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