JPH0577928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は流れ調整装置に関し、特に流れ調整装
置からの流体排出の量と方向を変え得る新規の改
良型流れ調整装置に関する。

従来技術 ガスタービンエンジンのスワーラにおいて燃料
空気比を変える方法の１例は、空気取入れ口（エ
アスクープ）を開閉するシヤツタの使用であり、
空気取入れ口の開口は圧縮機からの圧縮空気の流
れに直交するように配設される。しかし、このよ
うなシヤツタは、しばしば、開閉両位置間の中間
位置をもたない。さらに、このようなシヤツタは
燃焼室に入る空気の量を変え得るが、それに応じ
て空気の旋回角度を変えることはできない。空気
取入れ口の開口が圧縮機からの空気流に直交する
ように配設されたシヤツタの他の欠点は、圧縮空
気がシヤツタの諸要素に直接強い応力を加えるこ
とである。漏れと損傷を防ぐために、これらの諸
要素はこのような応力に耐えるように製造される
必要があるので、費用と重量が増すおそれがあ
る。

本発明の構成 本発明の一実施態様によれば、流れ調整装置か
らの流体排出の量と方向を変える流れ調整装置が
提供され、この装置は流体を概して半径方向に受
入れそして概して軸方向に排出する型のものであ
る。本装置は、位置が固定されそして少なくとも
１個の概して軸方向向きの貫通開口を有する第１
要素とこの第１要素と軸方向に隣接し、そして前
記貫通開口と連通し得る少なくとも１個の概して
軸方向向きの貫通スロツトを有する可動の第２要
素とを含む。前記の開口とスロツトは、相対位置
の変化に応じ、それらを通る流体の排出流量と排
出方向を変え得る。本装置はまた、第２要素の位
置を第１要素に対して調整する手段を含む。

本装置の特定実施例では、第１要素は半径方向
に延在する複数の開口を有する環状板であり、そ
して第２要素は相互に連結された複数の羽根を含
む。

第２要素位置調整手段は第２要素に連結された
駆動アーム含み得る。

実施例 （構成） 添付図面の第１図はガスタービンエンジンにお
ける燃焼室２０の上流部を示す。燃焼室２０内に
は空気と燃料の混合物が流入し、燃焼する。その
結果生じた排気のエネルギーはタービン（図示せ
ず）を回転させるなどの仕事をなすために抽出さ
れる。

燃焼用の燃料は加圧燃料ノズル２１から導入さ
れる。燃料ノズル２１を出た燃料はスワーラ２２
内で空気と混合され、その結果生じた混合気は燃
焼室２０に入つて燃焼する。スワーラ２２はそれ
を連通する空気、従つて、燃料ノズル２１から出
てその空気と混合する燃料に旋回運動を与えて燃
料を霧化し、これによつて混合を促進する。

本発明はスワーラ２２のような流れ調整装置か
ら成り、このスワーラは概して半径方向から流体
の少なくとも一部分を受入れそしてその流体を概
して軸方向に排出するもので、スワーラを通る流
体、たとえば空気の排出量と排出方向を変ええ
る。「半径方向」とは破線２７で示すスワーラ縦
軸線に概して垂直な方向を意味し、「軸方向」と
はスワーラ縦軸線２７に概して平行な方向を意味
する。スワーラ２２のような流れ調整装置は、位
置が固定されそして少なくとも１個の概して軸方
向向きの貫通開口を有する第１要素と、第１要素
に軸方向に隣接しかつそれに対して可動であり、
そして第１要素の開口と連通し得る少なくとも１
個の概して軸方向向きの貫通スロツトを有する第
２要素とを含む。

本発明の特定実施例では、第１図と第２図に示
すように、第１用は実質的に環状の半径方向整合
板２３から成り、そして第１要素の開口は複数の
半径方向に延在する開口または流路２４である。
好ましくは、第３図に示すように、各開口２４に
周方向に隣接する板２３の部分は、スワーラ２２
の縦軸線２７に対して傾斜する面内に存する少な
くとも一つの半径方向延在表面２５ａ，２５ｂを
含む。後の説明からわかるように、第１および第
２要素がある相対位置にある時、表面２５ａ，２
５ｂは空気がスワーラ２２を出る際空気に与えら
れる旋回角度を定める。従つて、表面２５ａ，２
５ｂが縦軸線２７となす角度は所望旋回角度によ
つて決定される。第３図に示すように、各開口２
４に周方向に隣接する板２３の部分の好適断面形
は平行六辺形である。すなわち、前記部分は半径
方向に延在する３組の平行対向表面２５ａと２５
ｂ，２６ａと２６ｂおよび２８ａと２８ｂを有す
る。しかし、他の断面形も所望に応じて用い得
る。

第１図と第２図に示すように、第２要素は実質
的に環状であり、そして複数の半径方向延在羽根
３０を含む羽根装置２９から成る。これらの羽根
は半径方向内端と外端がそれぞれ環状部材３１，
３２に連結されている。羽根３０は各対の羽根間
に複数の半径方向延在スロツトまたは流路３３が
画成されるように配設されている。

第３図に明示のように、半径方向延在表面３
４，３５はスロツト３３を画成し、そしてこれら
の表面がスワーラの縦軸線２７となす角度は、空
気がスワーラ２２を出る際空気に与えられる旋回
角度を少なくとも部分的に決定する。従つて、こ
の角度は所望旋回度に従つてあらかじめ決定すべ
きものである。後述の理由により、隣り合う羽根
３０の表面３４，３５間の距離は板２３の表面２
８ａの幅とほぼ同じであり、そして羽根の表面３
４，３５は板２３の表面２６ａ，２６ｂに平行で
ある。

第１図に示すように、スワーラ２２は概して環
状の中空ハブ３６を含む。ハブ３６の上流部分は
概して半径方向に延在し、スワーラ縦軸線２７に
垂直な面内に存する。ハブ３６はわん曲してお
り、その下流部分は軸方向に延在し、板２３と羽
根装置２９の半径方向内側に存する。ハブの下流
部分は板２３と一体にしてもよければそれに取付
けてもよい。羽根装置２９とハブ３６の上流部分
は環状の半径方向空気入口３７を画成し、燃焼用
空気の一部分がこの入口を通つてスワーラ２２に
流入する。空気がスワーラ２２の可変部分、すな
わち、羽根装置２９と板２３とから成る部分に軸
方向ではなく半径方向から流入するということは
有利である。なぜなら、これにより、羽根装置２
９と板２３がハブ３６の上流部分によつて次のよ
うな応力、すなわち、もし圧縮空気流がそれらに
直接衝突すれば生ずるような応力から保護され
る。ハブ３６の上流部分は、それと一体のものは
たはそれに取付けられたものとして、半径方向に
整合された環状円板３９を有する。燃焼用の燃料
は、ハブ３６の上流部分の環状円板３９の開口を
貫通する燃料ノズル２１を出てハブ３６の中空内
部を通つた後燃焼室に入る。スワーラはまた、ハ
ブ３６の上流部分の環状円板３９に設けた複数の
流体ダクト、例えばベンチユリ３８を含み、これ
らによつて空気が概して軸方向から流入しそして
燃料と混合する。従つて、この構成の場合、ベン
チユリ３８からの空気が燃料ノズル２１からの燃
料と混合すると、ハブ３６の内部に空気と燃料の
最初の混合が生ずることになる。こうして生じた
混合気はその後ハブ３６を流出し、さらに、半径
方向空気入口３７から羽根装置２９と板２３を通
流した空気と混合する。本発明によつて変え得る
のは、第２空気源、すなわち、スワーラに半径方
向に流入しそして羽根装置２９と板２３を通流す
る空気の排出量と排出方向である。

スワーラ２２からの空気の排出量と排出方向す
なわち旋回角度の変更は、羽根装置２９のような
第２要素を板２案のような第１要素に対して、好
ましくは回動により、位置調整することによつて
達成される。羽根装置２９はスワーラハブ３６に
回転自在に装着されている。第２要素の位置を調
整する手段は、第１図と第２図に示すように、第
２要素に連結された少なくとも一つの操作自在駆
動アーム４０から成ることが好ましい。駆動アー
ム４０の半径方向外側部分は、駆動アームに運動
を与える手段に連結されている。例えば、駆動ア
ーム４０は球面軸受４２を介してユニゾンリング
４１に連結され得る。ユニゾンリング４１はエン
ジン燃焼部内の他のスワーラと関連する他の駆動
アームと連結され得、従つてすべての駆動アーム
を一斉に動かし得る。

駆動アーム４０の半径方向内端はヒンジ４３を
介して羽根装置２９に連結されることが好まし
い。ヒンジ４３の使用により、羽根装置２９とユ
ニゾンリング４１との間に軸方向の寸法不整合が
ある時でも、羽根装置２９を回転させることがで
きる。第２図に示すように、ヒンジ４３にシム４
４を設けることにより、駆動アーム４０の周方向
位置をあらかじめ設定することができ、これによ
つてその駆動アームを、ユニゾンリング４１に連
結させ得る他の駆動アームと同期させ得る。

スワーラ２２は任意の適当な手段により、例え
ば、板２３から突出するフランジ４５を燃焼室の
ライナ４７し溶接またはボルト止めすることによ
り、燃焼室２０の上流端に連結される。同様に、
ユニゾンリング４１は任意の適当な手段、例え
ば、ころ軸受４８と支持ブラケツト４６によつて
支持され得る。

（作用） 流れ調整装置の本実施例は次のように作用す
る。

第３図はスワーラが開位置にかる状態を示す。
羽根装置２９は羽根３０の表面３４，３５がそれ
ぞれ板２３の表面２６ａ，２６ｂと整合するよう
な位置に調整されている。すなわち、羽根装置２
９のスロツト３３は板２３の開口２４と整合して
おり、従つて、最大量の空気がそれらを通る。空
気がスロツト３３と開口２４から出る際の空気流
の方向、すなわち空気の旋回角度は、好ましくは
平行な表面３４，３５，２６ａ，２６ｂがスワー
ラ縦軸線２７となす角度によつて決定される。

第４図では羽根装置２９が中間位置に回動され
ている。羽根装置２９の各スロツト３３を通る空
気の一部分は、板２３の表面２５ｂに衝突した転
向する。空気のこの一部分の傾向により、スロツ
ト３３を通流する空気の残部もまた転向し、隣接
表面２５ａに沿つて流れる。羽根装置２９を第３
図の開位置から回動するにつれ、スワーラ縦軸線
２７から測定した空気排出角度すなわち旋回角度
は増加する。

羽根装置２９が回動されて第４図に示す中間位
置を過ぎると、板２３の表面２８ａはスロツト３
３の一部分を閉塞し始める。表面２８ａによる閉
塞の程度が増すにつれ、スロツト３３を通流し得
る空気の量は減少する。第５図では羽根装置２９
が閉位置まで回動されている。板２３の表面２８
ａがスロツト３３を閉ざすので、スロツト３３と
開口２４を通り得る空気は実質的に存在しない。
羽根装置２９が閉位置にある時、スワーラ２２を
通つて燃焼室２０に入る空気は単に、第１図に見
られるようにベンチユリ３８からスワーラハブ３
６の内部を通る空気だけである。もちろん、羽根
装置２９は開閉両位置間の他の多数の中間位置に
調整され得る。

（効果） 従つて、第２要素すなわち羽根装置２９を第２
要素すなわち板２３に対して回動することによ
り、スワーラからの空気の排出量と排出方向を変
え得る。従つて、燃焼室２０内の突燃混合気の燃
料空気比を変え得るともに、旋回空気と混合中の
燃料の旋回角度もそれに応じて変え得る。これは
燃焼器の効率を高め、好ましくないガス状排出物
を減らし、そして燃料と空気の混合と、燃焼室内
の混合気の分布を良くする。

効 果 以上の説明からわかるように、上述の流れ調整
装置は空気の排出量と排出方向を変えるための比
較的簡単で廉価な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼室と本発明の特徴を包含するスワ
ーラの部分断面図、第２図は第１図の線２−２に
沿うスワーラの断面図、第３図ないし第５図は第
２図の線３−３に沿うスワーラの部分断面図で、
環状板と羽根装置の異なる相対位置を示す図であ
る。 主な符号の説明、２２……スワーラ、２３……
環状板（第１要素）、２４……開口または流路、
２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２８ａ，２８
ｂ……表面、２９……羽根装置（第２要素）、３
０……羽根、３３……スロツトまたは流路、３
４，３５……羽根表面、３６……ハブ、３８……
ベンチユリ、４０……駆動アーム、４１……ユニ
ゾンリング、４３……ヒンジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体を概して半径方向に受入れそして概して
   軸方向に排出するように構成された型の流れ調整
   装置であつて、 (a) 位置が固定されそして少なくとも１個の概し
   て軸方向向きの貫通開口２４を有する下流側の
   第１要素２３と、 (b) この第１要素２３に軸方向上流側に隣接し、
   前記貫通開口２４と連通し得る少なくとも１個
   の概して軸方向向きのスロツト３３を有し、該
   スロツトの面が流れ調整装置の縦軸線２７に対
   して傾斜している平面にある第２要素２９とを
   含み、該第２要素は前記第１要素に対して位置
   決め自在であり、該第２要素は平行四辺形の軸
   方向断面形状を有し、前記第１要素は平行六辺
   形の軸方向断面形状を得し、第１要素の平行六
   辺形の少なくとも２辺２６ａ，２６ｂは第２要
   素の平行四辺形の２辺３４，３５に軸方向で平
   行であり、少なくとも他の２面２５ａ，２５ｂ
   は第２要素の平行四辺形の少なくとも２辺３
   ４，３５に傾斜し、こうして流れ調整装置を通
   過する軸方向吐出方向が第２要素２９に対する
   第１要素２３の相対的位置に従つて第２要素ス
   ロツトの３３とほぼ同じ角度あるいは第２要素
   のスロツトより大きい角度であり、更に 前記第２要素２９を前記第１要素に位置決め
   する手段４０を含む流れ調整装置。 ２ 第１要素は、流れ調整装置の縦軸線に平行な
   辺を有していない特許請求の範囲１項記載の流れ
   調整装置。 ３ 流体流を調整する調整装置が、 少なくとも１個の概して軸方向向きの貫通開口
   を有する下流側要素とこの下流側要素と軸方向上
   流側に隣接し、そして少なくとも１個の概して軸
   方向向きのスロツトを有する上流側要素とを含
   み、一方の要素は他方の要素に対して軸中心線の
   周りに回動可能であつて、前記貫通開口に対して
   前記スロツトを整列させることにより流体流の流
   量と方向の両方を調節する重ね板スロツトルを有
   し、 (a) 比較的多量の流体流形態で、比較的小さい第
   １の旋回角を与える前記下流側要素の手段２６
   ａ，２６ｂと、 (b) 比較的少量の流体流形態で、比較的大きい第
   ２の旋回角を与える前記下流側要素の手段２５
   ａ，２５ｂと、 (c) 第３の流体流形態で、流体流を停止する前記
   下流側要素の手段２８ａとを有する流れ調整装
   置。 ４ ガスタービンエンジンの燃焼器に入る空気を
   調整する流れ調整装置が、 各々、隣接する羽根の間に流路３３，２４を形
   成する半径方向の羽根の列を有し、軸方向に向か
   う空気流が通過する相対的に回動自在な上流側お
   よび下流側の平行重ね板２９，２３を含み、該上
   流側の板の流路３３は該第１の旋回角を決定し、
   該下流側の板の流路２４は該第１の旋回角と同様
   の第２の旋回角及び第３の旋回角を決定し、 (a) 所定の第１の位置に重ね板が整合すると、該
   重ね板を通過している空気に、主に第１の旋回
   角によつて定まる旋回角と、第１流量が与えら
   れ、 (b) 所定の第２の位置に重ね板が整合すると、該
   重ね板を通過している空気に、主に第３の旋回
   角によつて定まる旋回角と、前記第１流量より
   少ない第２流量が与えられ、 (c) 所定の第３の位置に重ね板が整合すると、該
   重ね板を通過する空気が停止する流れ調整装
   置。