JPH0476018B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は取り入れる気体から粒子を分離する粒
子分離装置に係り、より詳細には粒子を含む気体
を取り入れるための環状の気体取入通路と、この
気体取入通路に接続されて外周方向に延びる掃気
チヤンバとを有し、上記気体取入通路には上記粒
子を含む気体を上記掃気室の中に導入する装置を
有する粒子分離装置に関する。

（従来技術及び問題点） ガスタービンエンジン及びこれに類似するター
ビン装置の摩耗及びそのタービンブレードの損傷
を防ぐためには、上記タービンエンジン等のコン
プレツサに対して塵埃や異物の粒子を含まない気
体を供給する必要がある。比較的大流量のガスタ
ービンエンジンでは、従来の空気ろ過装置は使い
にくいし、効率を低下させる。さらに、従来の空
気ろ過装置を使用すれば空気取入口に着氷すると
いう問題が生ずるし、この着氷は特に高々度を飛
行する航空機においていちじるしい。また、ヘリ
コプタに塔載されるガスタービンエンジンの場合
には、離着陸時やホバリング時に、ロータープレ
ードが吹き下ろす風で砂塵等が大量に舞い上が
り、この砂塵等が上記ガスタービンエンジンに吸
い込まれる。それ故、エンジン、特にヘリコプタ
ー用エンジンには取り入れる空気から粒子を分離
除去する必要がある。

ガスタービンに取入れる空気流から粒子を除去
する粒子分離装置は英国特許出願2133475A号、
同2131882A号、及び同1412780号に記載されてい
る。この３件の出願はいずれも、汚れた空気を外
周方向に延びる掃気室に導き、或る程度浄化し、
半径方向内側の環状ダクトから上記エンジンのコ
ンプレツサに入れる。上記浄化の際に生じる汚損
粒子を多く含む空気は、吸引装置を用いて上記掃
気室から１箇以上の排出口を経て外に排出する。

エンジンナセルが１箇の排出孔を十分設け得る
空間を有する場合については多くの出願がなされ
ている。このタイプの取入空気流中の流入粒子分
離装置では掃気室に入る空気の流量は排出口から
の距離に応じ、周縁方向に沿つて変化する。イン
テークダクトから掃気室に入る空気流の大部分は
上記排出口のごく近傍を通る。上記排出口から遠
い位置では、上記掃気室に入る空気の流量が少な
く、上記空気中の粒子が上記エンジンの中まで進
入するし、そのエンジンの前部の圧力が外周方向
に不均一になつてこのエンジンの効率を低下させ
る。

〔発明の目的〕

本発明は取り入れる気体から粒子を分離除去す
る粒子分離装置、より詳細には粒子を含む気体を
取り入れる環状のインテークダクトと、このイン
テークダクトに接続されて外周方向に延びる掃気
室とを有し、上記インテークダクトの粒子を多く
含む気体を上記掃気室の中に導く装置を有する流
入粒子分離装置を提供することにある。

〔発明の概要及び効果〕

上記目的は掃気室を有し、この掃気室はインテ
ークダクトから掃気室に入る空気流量を均一化す
る分流装置を有する流入粒子分離装置によつて達
成される。

本発明によつて得られる効果は、エンジンのコ
ンプレツサに入る空気流がより均一になり、その
エンジンに損傷を与えるような粒子を流入させな
いことにある。従つてそのコンプレツサの空気取
入口における空気流の不均一さに基因するそのコ
ンプレツサの効率の低下を防ぐことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、図を用いて詳細に例
示する。

第１図において、ガスタービンエンジン１０は
燃焼室１４に圧縮空気を送入するための軸流コン
プレツサ１２を有する。燃焼生成ガスは高圧ター
ビン１６を通過しながらこの高圧ガスタービン１
６を駆動し、この高圧タービン１６はシヤフト１
８を介して上記コンプレツサを駆動する。上記燃
焼生成ガスはさらに低圧タービン２０を通過しな
がらこの低圧タービン２０を駆動し、この低圧タ
ービン２０はシヤフト２２及び減速ギヤホツクス
２４を介して負荷を駆動する。この負荷は、たと
えばヘリコプタのローターのブレードであり、こ
のブレードは出力軸２６に結合される。上記エン
ジン１０は、取り入れる空気と共に流入する塵埃
や異物の粒子を分離除去するための流入粒子分離
装置３０を備える。

次に第２図及び第３図において、取り入れられ
た空気は環状のインテークダクト２８を通る。こ
の空気は上記粒子を含み、この粒子は上記空気が
コアフローすなわち上記コンプレツサ１２のター
ビンブレードに入る空気流となる前に分離除去し
なければならない。セントラルハブ２９はインテ
ークダクト２８の半径方向内側の境界を形成し、
このハブ２９は上記空気の粒子を比較的多く含む
部分を掃気室３２に導き、この掃気室３２は外周
方向に延びるる。環状の気流分割部分すなわちス
プリツターノーズ３１は上記ハブの直径最大部分
の下流側に設けられる。これは上記粒子を含んで
取り入れられた空気を、上記スプリツターノーズ
３１を用いて、上記粒子が比較的少ない空気流す
なわちコアフローにする空気流と、上記粒子を多
く含む空気流とに分割するためである。

上記ハブ２９の形状をスプリツターノーズ３１
の位置との作用によつて、コンプレツサ１２に送
る比較的清浄な空気の流れは半径方向内側に湾曲
するコンプレツサインテーク３６に沿つて方向を
急激に変えることができるが、上記取り入れられ
た空気に含まれている粒子は急激な方向変換がで
きないから掃気室３２に入る。このようにして分
離された粒子を多く含む空気を大気中に排出する
ために環状の排出口３５が設けられ、上記粒子を
多く含む空気を上記排出口に引き込むために吸引
装置が設けられる。図の態様では吸引装置はエジ
エクタポンプ３４である。

第３図に示すように、掃気室３２は線ABを対
称軸として対称な形であり、この掃気室３２の空
気流路断面積は符号Ａで示す部分から符号Ｂで示
す部分に移行するにつれて、すなわち排出口３５
に近づく程、増大する。代表的な例を示すなら
ば、インテークダクト２８の空気流の約20％が上
記掃気室３２に流れる。

必要不可欠なことは、上記流入粒子分離装置が
コンプレツサ１２に入るコアフローを不均一な流
れにしないことである。すなわち、排出口を１箇
だけ設けても、インテークダクト２８の周縁部の
全ての点における空気の流量が等しくなるように
することであり、上記排出路の吸込みの影響によ
り上記インテークダクト２８の周縁部の空気の流
量が不均一にならないようにすることである。こ
のインテークダクトを流れる空気の分布が不均一
になれば上記コンプレツサの効率が低下するから
である。

第４図に掃気室３２の片側の部分の断面形状を
示す。この形状は第３図の符号Ａの部分から符号
Ｂの部分までの部分の断面形状である。またこの
第４図の掃気室３２には分流装置が設けられてい
ない。この第４図の矢印の大きさは上記分流装置
の円周方向の各部を通る流量の大小を表わしてお
り、この空気流は上記吸引装置の減圧作用によつ
て生ずる。第４図に示すように、上記粒子を多く
含む空気は、符号１の位置よりも符号６の位置
で、より容易に排出口に流入する。従つてこのま
までは上記空気流量が不均一になり、上記コンプ
レツサに入る空気の周縁方向の分布が不均一にな
る。

上記流量を均一化するために、第５図に示す分
流装置３６，３８を設ける。この分流装置３６，
３８は掃気室３２の空気の流量の周縁方向の差を
最小にするためのものである。この分流装置３
６，３８の形状及び配設位置は、上記空気の流量
が均一になるように選定される。これにより上記
空気の各流路の長さをほぼ等しくし、流れの抵抗
をほぼ同じにすることができる。符号６で示す部
分は空気の流路を他の部分の空気の流路と同じ長
さにすることができないので、上記分流装置３８
に抵抗部分３９を設け、この抵抗部分によつてこ
の部分の流量を他の部分の流路の流量と同程度に
する。これを第５図によつて説明すれば、符号
１，２から流れ出る空気流に対して、符号３，４
から流れ出る空気流の影響を与えないようにする
ことができる。

第６図に第５図の分流装置を示す。この分流装
置は実際に掃気室３２の周縁部で延びる形状であ
る。上記排出口から最遠部分の空気は上記排出口
３５まで比較的真直ぐな経路をたどり、分流装置
４０による半径方向外側への偏流量は僅少であ
る。上記粒子を多く含み排出口３５に近い部分に
ある空気は分流装置４０の下側で軸線方向に偏流
し、これに対して分流装置４２は上記偏流する空
気流が近道を通るのを防ぐと共に分流装置４２の
半径方向外側を通る空気流に混入するのを防ぐ。
上記排出口３５に隣接する入口に入る空気はさら
に軸線方向に偏向され、この入口部分には分流装
置４４があり、この分流装置４４は、この部分で
掃気室３２に入る空気の流量の均一化を容易にす
るための空気流抵抗を形成するように延びる。

本発明はガスタービンエンジンに対して実施で
きるのみならず、気流から粒子を分離する必要の
ある箇所ならばいかなる所にでも応用することが
できる。さらに本発明は２箇以上の吸引装置を使
用し、この吸引装置で気体及び粒子を各排出口に
流す場合にも上述の実施例と同様に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く流入粒子分離装置を備え
たガスタービンエンジンの縦断面略図、第２図は
第１図のエンジンのインテークダクトの細部を示
す図、第３図は第２図のインテークダクトの線Ｘ
−Ｘに沿う断面図、第４図は分流装置のない流入
粒子分離装置の空気流のパターンを示す説明図、
第５図は分流装置を有する流入粒子分離装置の空
気流のパターンを示す説明図、第６ａ図は流入粒
子分離装置の一方の片側の部分を第２図の矢印で
示す方向に切断した断面図、第６ｂ図ないし第６
ｄ図は上記流入粒子分離装置の断面図である。 １ないし６…空気流の排出口への流入位置、１
０…ガスタービンエンジン、１２…軸流コンプレ
ツサ、１４…燃焼室、１６…高圧タービン、１
８，２２…シヤフト、２０…低圧タービン、２４
…減速ギアボツクス、２６…出力軸、２８…イン
テークダクト、２９…ハブ、３０…流入粒子分離
装置、３１…スプリツタノーズ、３２…掃気室、
３４…エジエクターポンプ、３５…排出路、３
６，３８，４０ないし４４…分流装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒子を含む空気を取り入れる環状のインテー
   クダクトと；上記インテークダクトに上記気体を
   通し得るように接続されて周縁方向に延びる掃気
   室と；上記インテークダクトから掃気室に上記気
   体を粒子と共に導く装置と；上記気体及び粒子を
   上記掃気室から排出路に吸引する吸引装置とを備
   えた流入粒子分離装置において、上記掃気室は１
   箇以上の分流装置を含み、この分流装置の寸法及
   び構造は、上記インテークダクトから掃気室への
   気体と粒子の周縁方向の流量差の最小化のために
   上記インテークダクトと排出口との間に複数の流
   路を形成するように選定されることを特徴とする
   流入粒子分離装置。 ２ 上記インテークダクト上の点から上記排出口
   までの流路の長さは、上記インテークダクト上の
   点と排出口との幾何学的な距離が増大してもほぼ
   一定に保たれることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の流入粒子分離装置。 ３ １箇以上の分流装置は、流量の半径方向の差
   を最小にするために、１箇以上の流路に流れの抵
   抗を形成する形状であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の流入粒子分離
   装置。 ４ 上記分流装置は各流路の流量を同等にする形
   状であり、この各流路の流量を同等にするように
   配設されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第３項の何れかに記載の流入粒子分離装
   置。 ５ 上記各流路は、長さがほぼ同じになるよう
   に、形状選定及び配設がなされることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項の何れかに
   記載の流入粒子分離装置。 ６ 上記掃気室は、その内部断面積が上記排出口
   から周縁方向に行くにつれて減少する形状である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ５項の何れかに記載の流入粒子分離装置。 ７ 気体及び粒子を上記インテークダクトから掃
   気室に導く装置は中央のハブと環状のスプリツタ
   ーノーズとを備え、上記ハブは上記粒子を含む気
   体を掃気室に導く環状のインテークダクトの半径
   方向内側の境界を形成する形状であり、上記スプ
   リツターノーズは上記粒子を含む気体を粒子が比
   較的少ないコアフローと、粒子を比較的多く含ん
   で掃気室に送られる空気流とに分割する位置に設
   けられることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第６項の何れかに記載の流入粒子分離装
   置。 ８ 上記インテークダクトは軸対称であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項の
   何れかに記載の流入粒子分離装置。 ９ 上記取り入れられる気体は空気であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項の
   何れかに記載の流入粒子分離装置。