JPH0762480B2 - 可変静翼タ−ボコンプレッサ− - Google Patents

可変静翼タ−ボコンプレッサ−

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JPH0762480B2
JPH0762480B2 JP62043242A JP4324287A JPH0762480B2 JP H0762480 B2 JPH0762480 B2 JP H0762480B2 JP 62043242 A JP62043242 A JP 62043242A JP 4324287 A JP4324287 A JP 4324287A JP H0762480 B2 JPH0762480 B2 JP H0762480B2
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    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/56Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、第1段目の動翼の上流に、少なくとも1個
の可変の入口部静翼を有する可変静翼ターボコンプレッ
サーに関するものである。
このようなターボコンプレッサーは、ドイツ特許第25 0
2 986号によって知られている。この従来既知のターボ
コンプレッサーにおける第1段目の静翼、即ち入口部の
可変静翼は、ガス流を偏向させて、ある作動態様に必要
とされる大きな予旋回を得るために、一方が他方の下流
側に配置されるタンデム構造の2個の分離した静翼列を
有し、これらの静翼列はそれぞれ関連して枢動できるよ
うになっている。
しかしながら、この既知のターボコンプレッサーは、ガ
スジェネレーターの部分を形成するコンプレッサーとし
ての作動において、次のような点で充分対応することが
できなかった。
すなわち、コンプレッサーの入口部分における空気流れ
の大きな変動に対して、下流における段を充分適応させ
られる、高い水準の圧縮比のコンプレッサーであるこ
と。
熱交換器を有するコンプレッサーと機械的に独立した可
変出力タービンとの共働において、ガスタービンの設計
範囲外の性能における作動にも応じられるように、低速
の範囲においてもコンプレッサーの作動ラインを比較的
高く維持できること。
これらの点に対応するためには、コンプレッサーの入口
部分の空気流れとコンプレッサーの回転速度とを相互に
より関連づける必要があるために、既知の型式の装置、
すなわち、入口部の静翼がタンデム型に配置された入口
側の翼列と出口側の翼列とからなるものにあっては、両
翼列の関係が不変または同方向や所定の関係においての
み可変である装置であるために対応することができなか
った。
本発明の特徴は、ガスジェネレーターの一部を形成する
コンプレッサーとして、装置が設計範囲外の性能で作動
する場合でも、コンプレッサーがより良く適応するよう
に改良されている点である。
この発明の主目的は、上述したようなターボコンプレッ
サーを提供することであり、このターボコンプレッサー
においては、第1段目の動翼の下流側に配置されている
第2段目の静翼が、入口側静翼列と、その下流側に配置
された出口側静翼列とから成るタンデム型であり、前記
入口側静翼列及び前記出口側静翼列がそれぞれ独立して
可変となっていることを特徴とするものである。
この発明の別の特徴は、第3段目以降の動翼の下流側に
もタンデム型の可変静翼を設け、その入口側の静翼列を
出口側の静翼列とは独立して可変したことである。
第1段目の動翼の下流側に配置される第2段目の静翼
が、入口側静翼列と、その下流側に配置された出口側静
翼列とからなるタンデム型であって、入口側静翼列が出
口側静翼列から独立して駆動できることによって、第1
段目の静翼と動翼によって得られた大きく偏向する予旋
回の大きさを維持できるように第2段目の静翼を調節す
ることができ、ガスジェネレーターの作動が説明範囲外
の低速度範囲においても、非常に有効に適応、機能する
ことができる。また、安全サージ余裕が、適当な制御装
置による一時的な作動で達成されると共に、通常の作動
状況では、最大の効率が適当な制御装置の助けで達成さ
れる。特に、ガスジェネレーターの加速中に、ブリード
空気および/または機械の電源停止によって、入口部分
で圧力または温度のひずみが存在する場合に、第2段目
の静翼における入口側の静翼列の独立した可変性は、そ
れぞれの作動態様に応じてコンプレッサーが最適の適応
をすることを確実にする。
この発明の更に別の特徴によれば、タンデム型可変静翼
を2つの駆動パラメータにより駆動することにより次の
ことが可能となる。なお、ここで、駆動パラメータと
は、静翼列を動作させる駆動源の動作量による変数をい
い、同一の駆動パラメータによる駆動という場合には、
同一の駆動源により駆動されるというのと同意である。
また、2つの駆動パラメータによる駆動という場合に
は、タンデム型静翼の各静翼列がそれぞれの駆動源によ
り駆動されることを意味する。すなわち、最大の許され
得る流入角を、出口側静翼列の位置をそのままとして各
段の入口側静翼列を適度に閉じることによって、広げる
ことができ、同時に、最大の許され得る空気負荷を増加
することができ、それぞれの入口側の静翼と出口側の静
翼との間隙を広げることによって、機能の停止余裕を広
げることができる。
2つの駆動パラメータの制御は、最終的に、安定運転に
おけるコンプレッサーの空気負荷能力を改善するので、
さらに自由に設計する余裕が与えられる。何故ならば、
入口部における静翼とそれぞれのタンデム型静翼におけ
る別々の静翼の駆動によって、第1に低サージ余裕で最
適の効率のために、第2に(タンデム型の静翼が別々に
設定される場合)入口におけるひずみに対する最大のサ
ージ余裕と過敏反応がないために、それぞれの翼の形状
を最適化することができるからである。
この発明の他の特徴においては、少なくとも第3段目お
よび第4段目の静翼が、単一の可変の静翼列から成る。
これは、上流の静翼の駆動範囲を広げた際に、下流側の
静翼列の空気力学的な最適の応答が、固定翼とした場合
は妨害されることを考慮したものである。入口部の可変
静翼と、その下流側にある各動翼の段における単一の静
翼列は、タンデム型静翼における出口側静翼列と同じ駆
動パラメータに応答して駆動されることができる。
この発明の更に別の特徴においては、第2段目の静翼に
おける入口側静翼列は、出口側静翼列と同一の第1の駆
動パラメータに従って同一方向に駆動されるように、こ
の出口側静翼列に連結されており、なお、入口側静翼列
は、この入口側静翼列と出口側静翼列との間に介設され
た駆動手段によって、第2の駆動パラメータに従って出
口側静翼列とは別個に駆動され得るようになっている。
この構造は、コンプレッサーやガスジェネレーターの作
動態様が変化する多くの場合に、単一の作動のみでよい
ので、前記駆動手段を駆動させる必要がない、という点
で有利である。
この発明によるターボコンプレッサーの好適な型は、各
翼列のための駆動シュラウドを有する静翼駆動機構に特
徴があり、駆動シュラウドは、リンクを介して、枢動自
在に静翼の各翼に連結されている。シュラウドは、駆動
要素により駆動される中央の第1の駆動ロッドによって
回転可能となっており、また、この発明の好適な実施態
様では、別個の駆動要素を有する第2の駆動ロッドが、
タンデム型静翼における入口側翼列のために設けられて
いることを特徴としている。
2つの駆動ロッドを同一の枢軸で駆動させ、一方が他方
に対して同方向に駆動するように、これらの駆動ロッド
を連結することができ、また、第2の駆動ロッドの駆動
要素は第1の駆動ロッドに取り付けられる。他の変形例
において、量駆動要素はコンプレッサーケースに枢動自
在に連結され、また、第1の駆動要素により2つの翼列
の同方向の駆動が望まれるならば、第2の駆動ロッドの
ための駆動要素は、第1の駆動ロッドに固定された枢軸
上で作動される。
この発明に従ったターボコンプレッサーの具体例は、添
付図面に沿って以下に詳細に説明される。
第1図に示されるターボコンプレッサーは、ロータ20
と、コンプレッサーケース10とを有している。ロータ20
の回転軸線は符号21で示されている。ロータ20の3つの
段は、符号2,4,6で示されている。第1段目の動翼2の
直前には、第1段目、すなわち入口部の静翼1が配置さ
れており、この静翼1は、上流側の静翼列11と下流側の
静翼列12のタンデム構造となっている。また、第1段目
の動翼の後には、互いに独立の入口側静翼列31と出口側
静翼列32とを具備するタンデム型静翼3が配置されてい
る。第2段目の動翼4および第3段目の動翼6の直後に
は、それぞれ、単一であるが可変の第3段目および第4
段目の静翼列5および7が配置されている。静翼列11,1
2の多数の翼は、リンク13,14を介して、駆動シュラウド
15,16に連結されており、コンプレッサーの中心軸線21
回りの駆動シュラウド15,16の回転が、別個独立の静翼
列11,12内の翼を駆動させることができる。別個独立の
静翼列31,32の翼も、同様にリンク33,34を介して、駆動
シュラウド35,36に枢動可能に連結され、可変静翼列5,7
の翼は、リンク54,74を介して、駆動シュラウド55,75に
枢動可能に連結されている。リンク14,34は、それぞ
れ、リンク13,33よりも短いので、駆動シュラウド15,16
と駆動シュラウド35,36とが、それぞれ、等距離回転す
ると、入口側静翼列11,31の枢動よりも、出口側静翼列1
2,32の方が大きく枢動する。
第2図は、第1図の装置の平面図であり、駆動シュラウ
ド15,16,35,36,55,75を回転させるための第1の駆動態
様、すなわち駆動パラメータを示している。この装置に
おいて、駆動シュラウド15,16,36,55,75は、それぞれに
対応するリンク17,18,38,57,77を介して、第1の共通の
駆動ロッド103に枢動自在に連結されている。
この駆動ロッド103は、枢軸104回りに枢動可能に配列さ
れており、アクチュエータ101のピストン102によって枢
動される。容易に理解されるように、入口部の翼列1に
おける静翼列11,12、次に続く静翼3における出口側静
翼列32と、単一の静翼列5,7とは、全て、アクチュエー
タ101が作動されると、共通方向に駆動される。入口側
静翼列31に関しては、第2の駆動ロッド113がアクチュ
エータ111を有し、駆動ピストン112が取り付けられてい
る。静翼列31の駆動シュラウド35は、リンク37を介し
て、第2の駆動ロッド113に枢動自在に連結されてい
る。第2の駆動ロッド113は、第1の駆動ロッド103と同
じ枢軸104で枢動するが、2つの駆動ロッド103,1113は
互いに完全に独立して枢動され、それは、アクチュエー
タ101,111の異なる動きによって達成される。両アクチ
ュエータ101,111は、コンプレッサケース10上に支持さ
れている。
動翼の段4,6の下流側に続く単一の静翼列5,7の代わり
に、静翼3と同様な構成のタンデム型静翼が設けられて
もよく、その場合に、タンデム型静翼における入口側静
翼列の全てが、第2の駆動ロッドによって駆動される。
容易に理解されるように、第3図の実施例は、アクチュ
エータ111の駆動が、第2の駆動ロッド113に直接伝動さ
れるのではなく、第1の駆動ロッド103に固定された枢
軸105を介して伝動される点で、第2図の基本と実施例
とは異なっている。ピストン112のピストンロッドと、
数軸105に支持された第2の駆動ロッド113との間のベル
クランク106の使用によって、第2の駆動ロッド113は、
駆動ロッド103と同じ方向で、ほぼ同じ各度で枢動する
ことができる。しかしながら、他方、アクチュエータ11
1は、アクチュエータ101と独立して駆動されるので、駆
動シュラウド35とタンデム型静翼3における入口側静翼
列31とは、他の可変静翼と独立して駆動されるので、駆
動シュラウド35と、タンデム型静翼3における入口側静
翼列31とは、他の可変静翼と独立して駆動されることも
できる。この実施例によって得られる利点は、タンデム
型静翼3における入口側静翼列31の駆動が、他の静翼の
駆動から明らかに偏向させる必要がある場合にのみ、ア
クチュエータ111を駆動させればよく、それ以外は、こ
のアクチュエータを駆動しなくてもよい点にある。
これは、同様に、第4図において示される、この発明の
実施例にも適用されている。この実施例は、アクチュエ
ータ111がコンプレッサーケース10に枢動自在に連結さ
れずに、第1の駆動ロッド103に配置されている点だけ
が、第3図の第2の実施例と異なっている。従って、ア
クチュエータ101が作動すると、第2の駆動ロッド113は
第1の駆動ロッド103と同じように動く。即ち、全ての
可変静翼は、単一の駆動パラメータに応じて駆動され
る。単一パラメータの駆動からの偏向が、タンデム型静
翼3の入口側静翼列31に必要とされる場合だけ、ベルク
ランク106を介して第2の駆動ロッド113に連結されてい
るアクチュエータ111が動かされる。このように、タン
デム型の静翼3における入口側静翼列31の位置は、他の
可変静翼から独立して調節できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に従ったターボコンプレッサーを概略
的に示す軸方向部分断面図、第2図は第1図の矢印IIの
方向から見たターボコンプレッサーの平面図、第3図は
第2の実施例を示す第2図し同様な部分断面図、第4図
は第3の実施例を示す第2図と同様な平面図である。図
中、 1:入口部静翼、2:第1段の動翼 3:可変静翼、31:入口側静翼 32:出口側静翼 15,16,35,36,55,75:駆動シュラウド 101,111:アクチュエータ 103,113:駆動ロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−51998(JP,A) 実開 昭54−165805(JP,U) 実開 昭54−78013(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数段の動翼と複数段の静翼とが交互に配
    列され、かつ、第1段目の動翼(2)の上流側に配置さ
    れた第1段目の入口部静翼(1)が可変となっている可
    変静翼ターボコンプレッサーにおいて、 第1段目の動翼(2)の下流側に配置されている第2段
    目の静翼(3)が、入口側静翼列(31)と、その下流側
    に配置された出口側静翼列(32)とから成るタンデム型
    であり、前記入口側静翼列及び前記出口側静翼列がそれ
    ぞれ独立して可変となっていることを特徴とする、可変
    静翼ターボコンプレッサー。
  2. 【請求項2】第3段目以降の静翼が、入口側静翼列と、
    その下流側に配置された出口側静翼列とから成るタンデ
    ム型であり、前記入口側静翼列及び前記出口側静翼列が
    それぞれ独立して可変となっていることを特徴とする、
    特許請求の範囲第1項記載の可変静翼ターボコンプレッ
    サー。
  3. 【請求項3】少なくとも第3段目及び第4段目の静翼
    が、単一の可変の静翼列(5,7)から成る、特許請求の
    範囲第1項記載の可変静翼ターボコンプレッサー。
  4. 【請求項4】入口部静翼(1)、第2段目の静翼(3)
    の出口側静翼列(32)及び少なくとも第3段目と第4段
    目の静翼列(5,7)が、同一の駆動パラメータに従って
    駆動されることを特徴とする、特許請求の範囲第3項記
    載の可変静翼ターボコンプレッサー。
  5. 【請求項5】第2段目の静翼(3)における入口側静翼
    列(31)は、出口側静翼列(32)と同一の第1の駆動パ
    ラメータに従って同じ方向に駆動されるように、出口側
    静翼列(32)に連結されており、かつ、入口側静翼列
    (31)は、出口側静翼列(32)及び入口側静翼列(31)
    の間に介設された駆動手段によって、第2の駆動パラメ
    ータに従って出口側静翼列(32)とは別個に駆動され得
    るようになっていることを特徴とする、特許請求の範囲
    第1〜4項のいずれか1項記載の可変静翼ターボコンプ
    レッサー。
JP62043242A 1986-02-28 1987-02-27 可変静翼タ−ボコンプレッサ− Expired - Fee Related JPH0762480B2 (ja)

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