JPH0418132B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明はガスタービン機関、更に具体的に云
えば、この機関の圧縮機の入口温度の測定に関す
る。

圧縮機の入口温度を感知する時に現在起る問題
は、機関が水を吸込む期間の間、例えば暴風雨の
間、感知装置がぬれて、感知された温度が実際の
温度より低い、ぬれた管球の温度に近づくことで
ある。水と空気が、略環状流路に沿つて、タービ
ンの種々の回転段を通過する時、水が遠心力によ
つて環状空気流の外周に押しやられる。空気流の
断面にわたるこの様な水の濃度の変化と、水及び
空気の間の関連した熱伝達とにより、環状空気流
の外側から内側へ半径方向の温度の歪みが生じ、
外径の所の温度が一層低くなる。

従つて、この発明の目的は、乾いた状態でも、
ぬれた状態でも、動作するように、改良された位
置で、ガスタービン機関に流れ込む空気流の温度
を測定することである。

この発明の別の目的は、圧縮機の入口温度の測
定に対する水分の影響を小さくする様な、空気流
内の最適の位置に、温度感知装置を位置ぎめする
ことである。

この発明の別の目的は、水を吸込む間、ガスタ
ービン機関の失速余裕を改善することである。

この発明の別の目的は、ガスタービンの圧縮機
の可変静翼のトラツキングを改善することであ
る。

この発明の別の目的は、環状空気流内に存在す
る温度の歪みによる圧縮機の入口温度の測定値の
誤差を減少する温度感知装置を提供することであ
る。

発明の概要 この発明では、ターボ流体機械を流れる空気流
の、外径及び内径を持つ環状流路内に、温度感知
素子を取付ける。環状流路内のその場所は、外径
から内径までの半径方向の距離の50％より大きい
所である。

発明の詳細な記載 第１図には、ガスタービン機関１０の部分的な
断面図が示されている。ガスタービン機関１０は
軸方向に伸びる円筒形の回転子スプール１２を持
ち、これはシユラウド１４によつて囲まれた空気
取入れダクト１３の中心に位置ぎめされている。
機関のフアン１５が取入れダクト１３内に配置さ
れていて、空気流の流量を増加する。

機関のフアン１５より軸方向の背後には、幾つ
かの段を持つフアン回転子の昇圧部分１７が配置
されている。各段は回転する多数の羽根を持つ回
転子部分と回転しない多数の静翼から成る固定子
部分とを持つている。昇圧部分１７がフアン１５
から圧送された空気を約２：１の圧力比に、又は
海面では14.7から約29PSIに予め圧縮する。昇圧
部分１７にある静翼１６は、ダービン１０を流れ
る空気流に対する環状流路４０の入口１８に配置
されている。環状流路４０は、内周又は内径が回
転子スプール１２によつて区切られ、外周又は外
径は空気分割器２７の面２１によつて区切られて
いる。分割器２７が入つて来る空気の一部分を側
路ダクト４２に方向転換する。こゝでは流路突込
み深さを、外径から内径に向う向きの、空気流の
環状流路４０に対する半径方向の突込みとする。
第１図で、矢印６０が100％の突込み深さを表わ
す。これは、この矢印が外径から内径までの全部
にわたつているからである。

ガスタービン１０の昇圧部分１７より軸方向に
後方に隔たつて、多段式高圧圧縮機２９がある。
高圧圧縮機２９が複数個の回転する、多数の羽根
を有する回転子と、回転しない位置が可変の多数
の静翼を持つ固定子とを含んでいる。静翼２２，
２３の様な固定子の静翼は作動アーム２４に取付
けられている。作動アームがフープ２８に接続さ
れていて、タービンの或る動作パラメータに従つ
て、静翼の迎え角を変えることが出来る様にして
いる。位置が可変の静翼を使うことはこの分野で
周知であり、この動作の例が米国特許第2931168
号に記載されている。空気が高圧圧縮機２９の中
で軸方向に圧送される。この圧縮機がガスタービ
ン機関１０の燃焼部分（図に示してない）で使う
為、空気の圧力及び温度を高くする。

圧縮機の入口温度を測定する温度感知装置２０
が、環状流路４０の中で、昇圧部分１７から離し
て、高圧圧縮機２９より前側に配置されている。
感知装置２０が、第２図に等長図で示されている
が、支柱３２を持ち、その１端がフランジ３６に
取付けられている。支柱３２の他端がケーシング
２６に取付けられており、このケーシングの中に
はヘリウムを充填したコイル３８（第３図参照）
が配置されている。フランジ３６が分割器２７の
内面２１に取付けられる。支柱の長さは、温度感
知コイル３８を持つケーシング２６が環状流路４
０内で、後で説明する様に、全突込み深さ６０の
50％より大きい突込み深さの所に位置ぎめされる
様に選ばれる。

第３図にケーシング２６を示す。このケーシン
グ２６は円錐形の雨除け３５を持ち、雨除けが開
口４３を持つていて、空気がコイル３８を通越し
て、開口４４から出て行くことが出来る様にして
いる。雨除け３５は、ケーシング２６内に渦流を
形成することにより、空気がコイル３８の面の上
を自由に通過出来る様にすると共に、水を吸込む
状態の間に存在する雨滴を遮る。感知コイル３８
は加圧したヘリウム・ガスが充填されていて、温
度変化に反応して、温度が上昇すると、ガス圧力
が増加し、温度が低下すると、ガス圧力も低下す
る様になつている。感知コイル３８内のガス圧力
の変化がコネクタ３７を介して適当な制御機構に
結合される。雨除けは、コイル３８に対する水分
の接触を最小限に抑えることにより、空気流の実
際の温度を感知するのを助け、こうして感知した
温度が、空気の実際の温度より低い、ぬれた管球
の温度に近づくのを防止する。

実例の装置では、感知コイル３８の流路突込み
深さは内面２１から約4.5吋である。この実施例
では、環状流路４０の全突込み深さは８吋（100
％突込み深さ）であるから、感知コイル３８の位
置は、内面２１から環状流路４０に対して約55％
の突込み深さになる。コイル３８の55％の突込み
深さの位置は、フアン１５及び昇圧部分１７の回
転段によつて水が遠心作用を受ける分割器２７の
内面２１（０％の突込み深さ）の近辺よりも、水
を吸込む間、空気が一層暖かい場所である。

第４図は高圧圧縮機の入口で測定した温度（華
氏で表わす）に対する流路突込み深さ（単位は
吋）を示す種々の曲線を示している。各々の曲線
は空気流の中に存在する水分含有量の百分率が異
なつている。０％の水分の曲線を見れば、55％の
突込み深さの位置Ａにより、温度の読みは従来の
12.5％の突込み深さの位置（Ｂで表わす）で得ら
れた温度と略等しいことが判る。然し、空気流の
中の水分がこの他の百分率であると、55％の突込
み深さの位置により、従来の12.5％の突込み深さ
の位置で測定した値より、温度の測定値が一層高
くなることは明らかである。水滴が遠心力作用を
受けることによつて生ずる半径方向の温度勾配の
為、この様に一層高い温度は、従来の突込み深さ
の位置で測定された一層低い温度よりも、実際の
入口温度に更に近い。

以上の詳しい説明から、更に高い温度を検出し
たければ、感知コイル３８の突込み深さの位置を
深くすればよい、即ちコイル３８を回転子スプー
ル１２に一層近づけさえすればよいことは明らか
であろう。この為には、流路４０に対するコイル
３８の突込み深さを更に深くする為に、温度感知
装置２０の支柱３２を長くするだけでよい。第４
図の１群の曲線で示す様に、空気流の温度は、突
込み深さが50％より大きくなると、目立つて増加
し始める。この上昇は、空気流の水分含有量が増
加するにつれて尚更顕著である。この為、感知コ
イル３８を利用し得る全突込み深さの50％を超え
る突込み深さの所に配置すれば、空気流に実際に
存在する一層高い温度を測定することが出来る。
感知コイルは流路の全突込み深さの55％乃至85％
の範囲内の突込み深さに位置ぎめすることが好ま
しい。

第５図は感知装置２０からの出力信号が可変固
定子制御装置５０に送られることを示すブロツク
図である。この出力信号は圧縮機の入口温度の開
数である。制御装置５０が発生する出力信号は、
固定子の可変静翼、例えば第１図に参照数字２
２，２３で示した静翼を圧縮機の入口温度に従つ
てフープ２８及び作動アーム２４によつて位置ぎ
めする為に使われる。これは米国特許第2931168
号に記載されている通りである。

深く突込んだ所で感知すると共に雨除け３５を
使うことによつて、暴風雨の間、流路４０の空気
流の温度を正確に感知することにより、圧縮機２
９の固定子の可変静翼が数度だけ更に締められ
る。その結果、固定子の可変静翼の迎え角は、高
圧圧縮機２９が効率よく、且つ乱流を少なくし
て、タービン１０に空気を軸方向に圧送する様な
向きになる。この為、圧縮機２９の失速余裕が高
くなる。

以上説明したこの発明の実施例は、高圧圧縮機
より前側に温度感知装置の位置をおくものである
が、この発明は、回転する羽根が半径方向の温度
の歪みを招く様な、ガスタービン機関内のその他
の場所で温度を測定するのにも役立つ。例えば感
知装置をガスタービン機関のフアンと昇圧部分の
間、高圧タービンより前側、低圧タービンより前
側、或いは中間の段間位置にさえ配置することが
出来る。従つて、これらの場所もこの発明の範囲
内に含まれるものと考えられる。

以上の説明から、図面に例示した装置は、この
発明の好ましい実施例を例示するにすぎず、この
発明の範囲内で、当業者にはいろいろな選択が考
えられることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１形式を取入れたガスター
ビンの部分的な軸断面図、第２図は第１図に示し
た突込みの深い温度感知装置の等長図、第３図は
線２−２で切つた断面図、第４図は種々の水分含
有量並びに相異なる空気流の突込み深さに伴うタ
ービンの空気流の温度変化を示すグラフ、第５図
は圧縮機の可変静翼を持つガスタービンに於ける
この発明の装置の動作を示すブロツク図である。 主な符号の説明、３８…感知コイル、４０…環
状流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービン機関に流れ込む気相状態及び液
   相状態となる流体流の乾球温度を感知する装置に
   於て、 縦軸線から半径方向外方の第１の半径を有する
   略中空円筒部材と、 前記中空円筒部材と同軸で、該中空円筒部材の
   一端にあり、前記第１の半径より小さい第２の半
   径を有する略円形の開孔を備えた、該中空円筒部
   材に前記流体流を入れる手段を含んで、該開孔は
   前記流体流を前記縦軸線に沿つて該中空円筒部材
   の中に入れ、該流体流は該縦軸線より遠ざける様
   に加速され、この加速は気相の方が液相より大き
   く、更に 前記円筒部材と同軸に、前記第１の半径と第２
   の半径の間で位置決めされた螺旋形感知コイルと
   を含み、該螺旋形感知コイルと前記縦軸線の間に
   円柱状流路を形成し、該円柱状流路は前記円筒部
   材の略全長にわたつて妨害のない装置。