JPH0768918B2 - ターボ機械の軸流部の流量増大システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、ターボ機械の翼配列部の下流部分において非
常に効率の良い流れを生じさせる方法および装置であっ
て、特に、ガスタービン、ジェットエンジン圧縮機出口
およびタービン排気口に応用できる装置に関する。

ターボ機械は、新材料およびより良好なデザイン分析法
の利用により性能が向上するにつれて新しい種々の用途
により広く応用されるようになりつつある。たとえば、
ガスタービンおよびジェットエンジンは、より強力、よ
りコンパクト、より軽くなりつつあり、以前よりも広い
範囲にわたる用途に応用されつつある。

ターボ機械の効率は、タービン入口温度を高くすると共
に種々の機械的損失、流れ損失を減らすことに依存す
る。流れ損失は、特に、たいていのガスタービン、ジェ
ットエンジン圧縮機の下流側に見出されるダクトの発散
部の流れで大きい。これらのダクトにおいては、流れ
は、面積膨張し、減速し、運動エネルギを圧力エネルギ
に変換する。代表的には、運動エネルギの40−60パーセ
ントが有効な圧力エネルギに変換されるにすぎない。残
りの運動エネルギは、たいていは壁面流れ境界層での摩
擦によって熱に変換するか、あるいは、未変速運動エネ
ルギとして膨張面積ダクトを出てコレクタ部またはレシ
ーバ部で熱になる。しかしながら、実際の面積膨張量、
したがって、圧力回復量は、流れの剥離すなわち空力的
失速によってかなり限定される。これは、膨張率が約1.
7−１の面積比を超えた場合に発生する可能性があり、
空力的失速は、ダクト壁面全発散角が小さい角度、普通
は約８度よりも小さい角度に保たれていないかぎり2:1
の面積比でしばしば発生する。このような小さい発散角
は、膨張面積ダクトが長くなり、したがって、コンパク
トでも軽くもないということを意味する。効率のみを考
慮する場合しばしば重要ではないが、瞬間失速すなわち
瞬間粗さの傾向があっても、騒音、振動が多くなり、圧
縮機出口圧力が増大し、その結果、圧縮機の空力的失速
が生じる可能性があり、これは非常に有害である。した
がって、2:1以下の膨張比がたいていのターボ機械にと
っては実際に許容できる範囲である。

翼配列出口損失が圧縮機入口の２パーセントあるいはタ
ービン出力の３パーセントになる可能性があるので、こ
れらの損失は燃費および出力にかなり影響する。燃費に
おいて数パーセントの性能差が重要な分野では、２−５
パーセントの改善は非常に重要である。特に、膨大な量
の燃料を購入する航空会社や発電所にとっては非常に重
量である。

ターボ機械の２つの特殊な例、すなわち、発散ダクトお
よび曲がりの両方を持つガスタービン排気口および曲が
りを含む可能性のある発散型圧縮機出口を以下に説明す
る。

ガスタービン・エンジンは、軸動力を発生する種々の用
途で知られている。たいていのガスタービン設備では、
タービン排気は或る種の密閉容器（しばしば、レシーバ
・ボックスあるいはコレクタ・ボックスと呼ばれる）内
へ排出される。このようなボックスは、排気流を集め、
タービン・システムの軸線から離れる方向へ送るのに用
いられる。代表的なガスタービンのコレクタ・ボックス
は、タービン・テイルパイプの出口端を取り囲み、排気
を集めてガスタービン・テイルパイプから離れる方向に
送るようになっている。たいていの場合、テイルパイプ
は、発散型ダクトであり、たとえば、円錐型である。た
いていのコレクタ・ボックスは、排気をガスタービン中
心線から90度曲げるが、ガスタービン中心線から０度−
160度の排気経路が用いられる。

小型のガスタービンでは、コレクタ・ボックスは、普通
は、タービン最終段の直径に比して大きな幅を有する。
しかしながら、たいていのコレクタ・ボックスの寸法
が、最大輸送寸法、コストまたは利用可能なすえ付けス
ペースのような制限要件により、ガスタービン能力に比
例して増大することはない。

コレクタ・ボックスの相対寸法はタービン出口直径に比
例して減少するので、コレクタ・ボックスのガス速度は
増大する。コレクタ・ボックス内に乱流があれば、コレ
クタ・ボックス内ならびに下流側ダクト内に大きな速度
差を生じさせる傾向がある。これらの速度差は、タービ
ン、コレクタ・ボックスあるいは下流側ダクトに破壊的
な振動を生じさせる可能性がある。また、速度差は、排
気流に定常的あるいは過渡的な逆流または失速を生じさ
せる可能性があり、これが振動レベルや全騒音レベル、
システム背圧を高める可能性がある。システム背圧の増
大は、タービン効率を低下させることになる。

タービン・テイルパイプは、普通は、タービン出口から
コレクタ・ボックス内へ突出している。テイルパイプ
は、真直ぐか、あるいは発散型（通常は、円錐形であり
「テイルコーン」と呼ばれることが多い）のいずれかで
ある。真直ぐな（非膨張面積）テイルパイプ設計は、排
気の速度を高く保つので、テイルパイプに失速あるいは
逆流を生じさせることは少ない。しかしながら、真直ぐ
なテイルパイプ設計では、背圧が高くなり、全エンジン
効率を低下させる。発散型テイルパイプ設計は、拡散効
果で流速を低下させ、運動エネルギを圧力エネルギに変
換し、エンジン性能を改良する。しかしながら、この排
気膨張は、テイルパイプ内での空力的失速または流れパ
ターン切り換えを生じさせるリスクを高め、これが破壊
的な振動力および騒音を生じさせる可能性がある。

ガスタービンから軸主力を抽出するには２つの方法があ
る。第１の方法は、出力軸をエンジンを貫き、圧縮機端
から外に出るように延ばすことである。この設計では、
テイルパイプの出口のみを含み、軸のないすっきりした
コレクタ・ボックス内部を得ることができる。第２の設
計（しばしば工業用タービンに見出される）は、排気コ
レクタ・ボックスを貫く出力軸を有する。出力軸カップ
リング、タービン後部軸受冷却の設計に応じて、出力軸
ハウジングは、コレクタ・ボックスの寸法に比して小さ
くなったり大きくなったりする。コレクタ・ボックス寸
法が輸送、コストその他の理由のために制限される大型
ガスタービンでは、出力軸ハウジングがコレクタ・ボッ
クスの利用可能容積を大きな率で占有する可能性があ
り、これが或る領域では局部的に速度を高め、別の領域
では排気を阻止する。この配置では、コレクタ・ボック
ス内の速度差を高め、破壊的な振動、音響力を増大さ
せ、背圧を高める可能性がある。

以下に説明する発明以前には、最も効率の良いコレクタ
・ボックス設計では、大きな容積、発散型円錐形テイル
パイプを利用しており、コレクタ・ボックス内に出力軸
を有するガスタービンの場合には、発散型出力軸ハウジ
ングを利用していた。これらのコレクタ・ボックスは、
小型あるいは中型のガスタービンで見出され、その場
合、コレクタ・ボックスはタービン直径の最終段に比べ
て大きくなり、したがって、最高テイルパイプ出口排気
速度が低下し、コレクタ・ボックス内の排気速度差を低
下させ、失速または乱流がある場合でも破壊的な振動を
生じさせる傾向が少ない。この設計では、排気流に、も
しあるならば、回転エネルギを回復する。

いくつかのタービンにとって、最も効率の良いコレクタ
・ボックス設計は、テイルパイプ内の回転流を真直ぐに
する半径方向の回転羽根を有する。しかしながら、これ
らの半径方向の羽根は、テイルパイプが発散型である場
合にはテイルパイプ失速を生じさせる可能性がある。こ
の設計は、普通は、より小型のユニット、特に、動力タ
ービンに半径方向タービン要素を備えるユニットに見出
される。

参考のために、以下の説明を通じて、タービン軸線が水
平方向で、排気出口が上向きであると想定する。タービ
ン排気コレクタ・ボックス流効率を改善するための１つ
の従来の方法では、出力軸ハウジングの底部および頂部
に流線形のフェアリングをすえ付け、時にラックに設け
た普通の回転羽根と組み合わせてハウジング上の流れを
層流とする。（底部とは、コレクタ・ボックス出口から
離れた側である。）このシステムは、出力軸ハウジング
がコレクタ・ボックスの幅に比べて小さい直径を有する
場合には有効であるが、実用上の理由およびコストの点
で用いられていない。より大きいタービン（コレクタ・
ボックスが出力軸ハウジングに比して小さい）では、フ
ェアリングはかなり効果が少なく、一般的には無効であ
ることがわかっている。

コレクタ・ボックス流れ効率を向上させる別の方法は、
種々の設計、通常はリング状およびラック状の回転羽根
を加え、テイルコーンおよびコレクタ・ボックス内の流
れ分布を改善することである。この方法は、コレクタ・
ボックスが最終段タービン出口に比べて大きな寸法を持
つ場合に特に有効であるが、すべての上記の問題領域で
の特殊な失速問題を解決することはない。また、これら
の方法を高い機械的な応力、一定振動および熱応力の下
で実施したときには、時に短時間で無効となる可能性が
ある。回転羽根は高価である上に、しばしば騒音、壁面
断熱およびカバリングの破壊の原因となる。

発散型エンジン・テイルパイプでの粗さおよび層剥離を
減らすために、障害物およびフィラーをテイルパイプの
下半分（コレクタ・ボックス出口の反対側）に設け、こ
の領域での流速を高めている。この流速の増大は、テイ
ルパイプ内での失速の発生の可能性を減らす。この配置
は流れの安定性を向上させるが、速度の増大は、テイル
パイプの膨張効果も低下させ、したがって、失速なしの
排気膨張に比べて圧力、動力回復を減らす。また、それ
でも、より小さい過渡的失速または粗さがテイルコーン
またはコレクタ・ボックスで生じる可能性があり、比較
的高い速度のコレクタ・ボックス乱流があり、このこと
は、根本的な問題が完全に解決されていないことを示
す。

半径方向、軸線方向および混合型の流れ圧縮機を含むた
いていのターボ機械では、圧縮機部は、膨張面積ダクト
において、たいていは、軸流の場合にはほぼ環状の形状
で終り、また、混合型または半径方向流の場合には軸線
方向発散形状で終る。

いずれの場合でも、１つまたはそれ以上の曲がりがあ
る。いくつかの半径方向または混合型の流れ圧縮機は渦
形も含む。この膨張面積ダクトは、流れを減速し、若干
の運動エネルギ圧力エネルギに変換する。流れ損失の原
因は先に述べた通りである。

従来技術では、代表的な1:1.8の膨張比ダクトは、燃料
燃焼容器も含むレシーバ部で終る。膨張ダクトの各側か
ら出口付近およびストラットの下流に通じ、燃焼器のテ
イル端および主流と再合流するタービン領域に流れを解
放するバイパス流路を加えると、入口ダクト膨張比を2.
5:1あるいは3.5:1まで高めることができ、優れた安定性
と滑らかな流れを得ることができる。効率について言え
ば、改良度はタービン毎に異なるが、1.0−４パーセン
トの圧縮機効率向上が見込まれる。

発明の概要 本発明は、流れ効率を高め、失速の発生を防止し、その
結果、ターボ機械効率を向上させ、騒音、振動を減らす
ことのできる改良システムに関する。

本発明によれば、改良した流れ効率向上システムは、タ
ーボ機械の翼配列の下流のダクト・システムのために用
いられ、翼配列と、この翼配列からのダクトと、ダクト
内からあるいはその出口を横切ってあるいはこの出口の
下流側の４つのダクト幅部分内から流れを取り出す隔壁
によって少なくとも部分的に構成された２つまたはそれ
以上の通路とを包含し、これら隔壁がほぼ異なった機械
的エネルギとして膨張ダクトを流れが出るようにした少
なくとも部分的に分離した流路を構成しており、さら
に、より高いエネルギの流れのためのかなりの圧力低下
の１つまたはそれ以上の帯域と、より低い機械的エネル
ギの流れを通すための比較的圧力低下の少ない１つまた
はそれ以上の通路と、流れを再合流させる１つまたはそ
れ以上の帯域と、出口とを包含する。特に、流れは、タ
ーボ機械の軸線方向、半径方向あるいは混合型の翼配列
からほぼ膨張する面積の入口ダクト内へ導かれ、圧力低
下帯域は、通路、曲がり、横断面積変化部、高い抗力を
持つダクトすなわちグリッドのうちの１つまたはそれ以
上のものを包含し、流れを再合流する帯域は、通路、ダ
クト、密閉スペースのうちの１つまたはそれ以上のもの
を包含する。より特別には、圧力を低下させる手段は、
ガスタービン燃焼器あるいはその部分、任意の連結ダク
トを含む熱交換器またはその部分のうちの１つまたはそ
れ以上のもの、１つまたはそれ以上の曲がり、コレクタ
・ボックスまたはレシーバの一部、サイレンサまたはそ
の部分、触媒交換器またはその部分、隣り合ったスペー
スを含むタービンおよびタービンノズル、１つまたはそ
れ以上のタービン翼配列段を含み、再合流手段は、１つ
またはそれ以上のタービン段、タービンノズルおよび隣
接のスペース、燃焼器の下流側3/4部分、１つまたはそ
れ以上の曲がり、コレクタ・ボックスまたはその部分を
含む密閉レシーバ、サイレンサまたはその部分、触媒交
換器またはその部分、空スペースまたはダクトのうちの
１つまたはそれ以上のものを含み得る。翼配列下流のダ
クトが膨張面積を有し、静圧が入口端に比べてより大き
い出口端のところで上昇する可能性のある重要な場合に
は、以下の新規なプロセスが生じる。

第８図に示すように、１つまたはそれ以上の副流は、比
較的低い機械的全流れエネルギの部位、特に、全圧力
（静圧プラス運動エネルギ）が発散点の横断面のところ
で最大値の95パーセント以下となる部位で膨張面積ダク
トから発散する。これらの部位は、通常は、ストラット
の伴流の下流、すなわち、曲がりにおけるあるいは曲が
り付近の流れが遅くなる領域においてダクト壁面に隣接
している。この低いエネルギの流れは、下流側圧力低下
部分、たとえば、燃焼器または曲がりをバイパスし、圧
力低下の下流側の非発散高エネルギ流と再合流し、主流
は、膨張ダクトの対応する副流取り出し部位よりも各再
合流点でより低い静圧を有する。この主流での充分な圧
力低下により、膨張ダクトから低い機械的全エネルギ流
を取り出すことが可能となる。こうして、膨張ダクトの
圧力回復効率が高められ、安定性が増し、失速の発生が
減り、騒音が低減する。ここで用いる「主流」、「副
流」なる用語は、ほんの少量の流れが分流する場合にの
み充分な意味を持つものであり、鋭角の曲がりの場合、
高エネルギの「主流」は、実際には、分流したより低い
エネルギの「副流」よりも流れ体積が小さいこともあり
得る。

本発明の広く用いられている工業用ガスタービン、Gene
ral Electric LM2500（オハイオ州、シンシナティ市のG
eneral Electric Corp.製造）への応用では、精密スケ
ールモデルでのテストによれば、以下のように燃料の節
減、あるいは、出力の増大を可能とした。排気にのみへ
の応用の場合、燃料燃焼率すなわち燃焼効率は、２−３
パーセント向上した。圧縮機出口の場合には、0.5−2.0
パーセントの付加的な改善が見られた。騒音、振動およ
び下流側ダクトのメインテナンスが減った。多くの工業
用、船舶用の用途では、排気減衰の必要性が大幅に減る
か、あるいは、完全になくなった（主要達成）。

図面の簡単な説明 第１図は、普通のガスタービン排気コレクタ・ボック
ス、排気出口の展開図である。

第２図は、テイルパイプ出口の垂直平面に重ねて示す計
算グリッドを示す図である。

第３図は、コレクタ・ボックスの水平中心線に沿ったタ
ービン・コレクタ・ボックスおよび出口コーンの概略図
である。

第４図は、簡単ではあるが、性能は低い単一片式隔壁を
有する本発明の別の実施例を示す。

第５図は、本発明の好ましい実施例を示す。

第６図は、比較的小さい軸ハウジングを備えるコレクタ
・ボックスを意図した本発明の別の実施例の部分斜視図
である。

第７図は、オプションのスプリッタおよび流れデフレク
タを示す、コレクタ・ボックスの部分破断斜視図であ
る。

第８図は、圧縮機またはタービン出口、分割流路、主流
経路圧力低下帯域および低圧再合流帯域を含む分割流型
高効率タービン機械プロセスの必須要素の概略図であ
る。

第９、10図は、カスタービン圧縮機出口・組成システム
のプロセスの実施を示す横断面図である。

第11図は、スプリッタおよび流れデフレクタを備えるオ
プションのスロット・ウィング構造を有する本発明の好
ましい実施例のタービンの破断図である。

第12図は、底部ハーフ流れ分割器を示す、排気ダクトの
平面図である。

第13図は、頂部ハーフ流れ分割器を示す、排気ダクトの
平面図である。

第14図は、オプションのスプリッタおよび流れ分割器を
備えた底部はある流れ分割器を示す、排気ダクトの平面
図である。

第15図は、スロット付きウィングプラス流れスプリッ
タ、デフレクタを有する好ましい実施例のコレクタ・ボ
ックスの平側面図である。

第16図は、スロット付きウィングまたは流れスプリッタ
またはデフレクタのない第15図の実施例を示す。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明のタービン排気系統は、低圧帯域を公知の失速領
域に充分に近いところに発生させ、流れパターン切り換
えあるいは逆流を発生させることなく潜在的な失速帯域
を通してあるいはそのまわりに流れるように排気を押圧
する特別の寸法、形状、配置の隔壁および回転羽根を使
用する。引張り作用も粗さ失速を減らす。これらの隔壁
は、コレクタ・ボックス出口において排気流速度を部分
的に均等化する。隔壁の寸法、形状、配置を決定する方
法は本発明の一部である。

タービン・コレクタ・ボックスにおける隔壁の寸法、形
状および配置を決定する好ましい方法は、５段階のプロ
セスである。第１段階では、タービン排気系統のスケー
ルモデルを製作する。このとき、タービン出口コーンの
スロート部を通る流れについて10,000より大きいレイノ
ルズ数を保つことが重要である。これにより、モデルの
コレクタ・ボックスにおける流れが乱流となることが確
実になる。以下に説明するモデル作製の際、1/8スケー
ルを用いた。しかしながら、モデルを都合に応じてスケ
ールアップあるいはスケールダウンすることができるか
ら、任意のスケールを用い得ることは了解されたい。

羽毛、針金で止めた房、煙あるいは蒸気その他の手段を
用いてモデル内に流れパターンを形成する。このモデル
を完全流あるいは部分流で操作して流れの検査を行う。
テイルパイプ上およびコレクタ・ボックスの壁面上の房
を観察して局部的な失速および流れ切り換えを見つけ
る。失速は、房が特定の領域における一般的な流れパタ
ーンと逆に流れを遅くすることからわかる。流れ切り換
えは、失速が短時間存在し、消えるときに生じ、その領
域での房の方向逆転およびシステム音響の変化によって
示されるような大きな流れ方向変化を生じさせる。テイ
ルパイプ上およびコレクタ・ボックスの壁面上の房は、
境界層に位置し、完全に現象を示さない。

プローブに装着した房を用いる付加的な検査を用いて主
流の流れ方向を決定する。テイルパイプ出口、コレクタ
・ボックス側面およびコレクタ・ボックス出口を何回か
横切らせて、注意すべき領域および高速、低速帯域を見
出せる領域に関する情報を得る。この検査からのデータ
は記録してシステム・ベースライン・データとしなけれ
ばならない。これを用いて隔壁の配置によってなされる
改善レベルを決定することになる。

隔壁の寸法、形状、配置を決定する第２段階は、コレク
タ・ボックスを通る排気の理論的に最大の体積流量を計
算することである。コレクタ・ボックスは、複数のセク
タに分割されており、標準流体力学アルゴリズムを用い
てセクタ毎にそこを通る排気の理論流量を決定すること
ができる。種々のセクタにおいて流れを生じさせるのに
用いられるべきアルゴリズムは、単位面積あたりの流量
パーセントである。これは、排気流内の局部温度および
密度変化を予測する必要性を排除するため、計算を簡略
化する。テイルパイプを出る100パーセントの流れがコ
レクタ・ボックス出口からも出るものと仮定する。この
分析で用いられるセクタの寸法および数は所望精度に依
存する。より小さいセクタ寸法でより多くのセクタを使
用すれば、計算精度は上がる。

理論計算の一例は次の通りである。いくつかのGeneral
Electric LM 2500ガスタービンと共に用いられるコレク
タ・ボックスが第１図に示してある。コレクタ・ボック
ス10は、タービンの出口コーンまたはタービン放出ダク
ト12とシステム排気ダクト又はコレクタ出口14の間に位
置している。便宜上、排気ダクト14はシステムの頂部に
ある（すなわち、ダクト14は垂直である）。参照符号16
はシステムの底部を示している。

タービン軸ハウジング又は中央軸ハウジング18がタービ
ン出口テイルコーン12の中心線に沿って配置してある。
軸ハウジング18は、コレクタ・ボックス又はコレクタハ
ウジング10の外壁22のところで軸コーン20内に延びてい
る。複数の半径方向スペーサまたはストラット24が後部
軸受を支持し、軸ハウジング18をタービン出口の中心に
保持している。第１図に示すモデルは、実際の作業では
壁22を貫いて延びるであろうタービン軸を持っていな
い。モデルの寸法は、実際のタービン出口およびコレク
タ・ボックスの寸法の1/8である。

スケールモデルのテストの結果は、タービン出口テイル
コーン12内および出力軸ハウジング18の外面上で失速が
生じていることを示した。これらのテストは、また、出
口コーン12の下およびそのまわりのコレクタ・ボックス
領域25が利用不足である。すなわち、平均よりも低い流
速を持つことも示している。したがって、スケールモデ
ルの流れテストは、流れ隔壁（単数または複数）を用い
ると、領域25を通る排気流の一部を方向付けることによ
って出口テイルコーンの底の下流に低圧領域を生じさせ
得るということを示している。さらに、隔壁（単数また
は複数）を用いると、軸ハウジング上の失速の下流側に
複数の低圧領域を発生させ得る。次の段階は、隔壁（単
数または複数）の形状および配置を決定することであ
る。コレクタ・ボックスを通る流れについての理論計算
は３つの平面について行われる。第１の平面は、タービ
ンのテイルコーンの出口のところでコレクタ・ボックス
を通る平面であり、第２図に示すように、タービン中心
線に対して直角でありかつコレクタ・ボックスの後壁に
対して平行である。この平面における流れについての計
算は、タービン・テイルパイプの出口まわりで利用でき
るのはどんな流れ面積かを決定する。第２の平面は、コ
レクタ・ボックス出口の平面に対して平行なコレクタ・
ボックスの水平中心線を通る平面である。（第３図）。
この平面は、最大絞りの位置でコレクタ・ボックスの前
部とコレクタ・ボックスの後部の間に入る排気流を決定
するのに用いられる。第３の平面は、コレクタ・ボック
ス出口に対して平行でありかつコレクタ・ボックスの後
壁に対して平行である、出口のところでコレクタ・ボッ
クスを通る平面である。この平面における流れの計算
は、最初の隔壁の前後面での流れの相対比率を示す。

第２図は、出口テイルコーンの出口平面におけるタービ
ン出口の概略図である。この図は、１つの隔壁がタービ
ンの排気流に対して持つであろう理論的な効果を計算す
るのに用いられる。隔壁設計プロセスは、相互作用であ
る。隔壁形状を第２図のグリッドに重ね、選んだ形状の
有効性を決めるのに流れ計算を実施する。隔壁設計の目
標は、隔壁の両側で流れを平衡させ、任意所与のセクタ
内の流れをタービンの排気速度より低い速度に保つこと
にある。隔壁の前後面間の理想的な分布は、前50パーセ
ント、後50パーセントである。計算した分布は、初期の
隔壁設計の開発時に、片側で30パーセントから70パーセ
ントであることを予想した。流量は、好ましくは、排気
の温度、圧力の変化によって生じる変動を除くために、
平方フィートあたりのパーセント流量で表わされる。

コレクタ・ボックス内の流れ領域は、コレクタ・ボック
スの水平中心線より下の、排気コーン12と軸ハウジング
18の周囲まわりに一定に留まる。しかしながら、コレク
タ・ボックスの流れ領域が水平中心線よりも上に増大す
るので、理論的な流れ計算はそのセクションでは異なっ
たやり方で行われる。こうして、水平中心線より下で
は、流れ領域は、コレクタ・ボックスの底16のところの
垂直中心線で始まり、出口コーン12まわりの角度的な増
分で移動する半径方向のセクタに分割される。水平中心
線より上では、流れ領域は、排気コーンの外形が角度増
分で描かれる半径線と交差するところを通して描かれる
水平線によって境される矩形セクションに分割される。
線26は、出口コーン12の出口平面に置かれた理論的な流
れ隔壁又はガス分割リップの縁である。

隔壁設計プロセスは相互作用である。隔壁形状を第２図
の半径方向のグリッドに重ね、選んだ形状の有効性を知
るために流れ計算を実施する。隔壁設計の目標は、隔壁
の両側で流れを平衡させ、任意所与のセクタにおける流
れをタービンの排気速度より下に保つことにある。流量
は、好ましくは、排気温度の変化によって生じる変動を
なくすために、平方フィートあたりのパーセント流量で
表わされる。

第３図は、コレクタ・ボックスの水平中心線に沿った、
タービン・コレクタ・ボックスおよび出口コーンの概略
図である。第３図は、５つの流れ帯域Ａ−Ｅを示してい
る。帯域Ａは、図の平面を右から左へ流れる流れについ
ての、コレクタ・ボックス壁面と出口コーン12の外面と
の間のスペースである。帯域Ｂは、図の平面を左から右
に流れる流れについての、タービン軸18と理論隔壁26の
コーン出口までの仮想延長部の間の環状スペースであ
る。帯域Ｃは、図の平面で左から右へ流れる流れについ
ての、隔壁26の仮想延長部と出口コーン12の内面との間
の環状スペースである。帯域Ｃを通って流れる排気は、
すべて、帯域Ｄに行く。この帯域Ｄは、コレクタ・ボッ
クス壁面と延長隔壁線の間の領域であり、流れは図の平
面に対してほぼ直角である。帯域Ｂを通って流れる排気
は、すべて、帯域Ｅに行く。この帯域Ｅは、隔壁と軸ハ
ウジングの間の領域であり、流れは図の平面に対して直
角である。帯域Ａ−Ｃは第２図にも示してある。

第２図の各セクタにおいて帯域Ａ−Ｅを通る流れについ
ての理論的隔壁の影響が表１−４に示してある。表１
は、帯域Ａ−Ｃについて、各セクタあたりの利用できる
流れ面積（平方インチ）と累積流れ面積とを示す。計算
は、次の寸法に基づいている。すなわち、軸の外径30イ
ンチ、タービン排気出口の内径64インチ、タービン排気
出口の外径69.75インチ、コレクタ・ボックスの底側半
分80インチ、コレクタ・ボックス出口面積4400平方イン
チである。たとえば、第２図の４つのセクタ30−36は、
それぞれ、33.3平方インチの面積を有する。これらの値
は、表１の「Ｃ帯域」列の最初の４つの行に記録されて
いる。

表２は、各セクタ毎に帯域Ａ−Ｃを通って流れるタービ
ン排気のパーセンテージを示している。したがって、
「Ｃ帯域」列の第１行の値は、表１からの33.3平方イン
チ面積をタービン出口の全環状流れ面積、2510平方イン
チで割って得たものである。「Ｂ累積」および「Ｃ累
積」の列は、それぞれ、「Ｃ帯域」、「Ｂ帯域」列の合
計である。

第２図および表１、２が示すように、隔壁は、０゜と40
゜の間で出口コーン表面から一定の距離のところに留ま
り、帯域Ｂ、Ｃの流れをほぼ等しい部分に分割する。し
かしながら、40゜をマークした後、帯域Ｄの累積流量は
小さな増分で減少し、中心線のところでの累積流量のチ
ョーキングを防ぐ。すなわち、帯域Ｄに既にある流れに
加えられる単位面積あたりの流量が、水平中心線での単
位面積あたりの流量がタービン・コーン出口のところで
の単位面積あたりの排気流量を超え始める前に減るので
ある。したがって、隔壁外周面は、軸ハウジングから離
れるように動き始め、内縁はコーン出口から戻って排気
のより少ない部分を帯域Ｄ内へそらす。

隔壁は、水平中心線（90゜）と100゜地点の間の点まで
軸ハウジングから離れるように動き続ける。水平中心線
上方で、コレクタ・ボックス流れ面積が増大し始める。
したがって、隔壁縁が軸ハウジングにより接近するよう
に動き初め、排気流の徐々に大きくなる部分を採り込
み、その流れを帯域Ｄ内へそらす。

表３は、コレクタ・ボックスの異なった位置に対応する
帯域Ｄ、Ｅの流れ面積を示している。位置０度は、第３
図に対応する。位置10−90度は、軸の軸線まわりに10度
づつの増分で回転させた平面に相当する。90度より上で
は、スライスが第２図の線100−180度に対応する水平面
内で取られる。最終エントリはコレクタ・ボックス出口
のところの面積を示している。

表４は、水平中心線および垂直中心線すなわちコレクタ
・ボックス出口のところの位置についての理論流れ計算
の結果を示している。目標は、これら２つの位置におい
て帯域Ｄ、Ｅにおける平方フィートあたりのパーセント
流量を均等化（できるだけ）することにある。水平中心
線および出口でのＤ帯域、Ｅ帯域累積流量についての数
値は、表２にイタリック体で示すように表２から取って
いる。利用できる流れ面積は表３から得る。

計算により、流れ面積を平方フィートに換算し、面積を
累積流量パーセンテージに分割して水平中心線およびコ
レクタ・ボックス出口（垂直中心線）のところでの帯域
Ｄ、Ｅについての平方フィート・パラメータあたりのパ
ーセント流量を得る。表４が示すように、水平中心線で
の結果は、帯域Ｄについて4.638であるのに対し、帯域
Ｅについては3.566である。垂直中心線のところでの結
果は、帯域Ｄについては2.186であり、帯域Ｅについて
は4.958である。水平、垂直中心線のところの流量値は
逆比例するので、不可能ではないにしても、水平、垂直
両中心線のところのＤ、Ｅ帯域流量値を均等化するのは
難しい。第２図に示す隔壁形態についての流動パラメー
タは、最適条件の良好な近似値を表わしている。

表１−４の流れ計算は、第２図に断面で示す理論隔壁形
状が最終隔壁形状の良好な最初の近似形状であることを
示す。好ましい方法の第３段階で、隔壁の理論形状を修
正し、隔壁を横切る滑らかな流れ移行部を得、それによ
って、隔壁の上流側または下流側での流れ剥離を防ぐ。
上記のサンプル計算で得られた隔壁が第４図に示してあ
る。

好ましい方法の第４段階は、隔壁のモデルを作り、コレ
クタ・ボックスのモデル内でそれをテストすることであ
る。羽毛、房または他の手段を用いて、隔壁が逆流問題
を効果的に解決するかどうかを決定することができる。
GE LM 2500タービンのための上記の隔壁のモデルについ
ての流れテストでは、この隔壁が、段階１のテストで隔
壁がない場合に観察された失速および逆流の多くをなく
したことがわかった。

最後に、羽毛あるいは針金で止めた房によって示される
ようにコレクタ・ボックス流量についての隔壁形状およ
び配置の変更の影響を観察することによって隔壁につい
て微調整を行うことができる。たとえば、第４図に示す
リング隔壁は、房やコレクタ・ボックスを横切って測定
された圧力低下の小変動によって明らかなように、垂直
中心線の両側で約40度、上半分の後側に失速を発生させ
た。したがって、隔壁を２つの分割し、これら２つの隔
壁部分をオフセットし、第５図に示すように水平中心線
を横切って延ばして重ね合わせた。この配置は、上方隔
壁部分の後側にわたって高圧の流れを生じさせ、隔壁後
縁の前の流れの剥離が生じるのを防ぐ。第５図の分割隔
壁部分は、全コレクタ・ボックス騒音レベルを下げ、コ
レクタ・ボックスを横切って接続したマノメータの点滅
を減らした。

隔壁設計を行うのに用いられた計算および実験開発プロ
セスは、隔壁システムがコレクタ・ボックス内の流れを
改善しないかぎる繰り返さなければならない。もし隔壁
システムのテストで、付加的な性能を得るために大きな
修正が必要であることがわかったならば、上記の段階を
隔壁全体または一部に応用してさらに設計に磨きをかけ
ることができる。一例として、分割隔壁の下部について
テスト・洗練プロセスを行っているとき、テストは、軸
ハウジング端と下方隔壁部分の間を通る流れが乱れたこ
とを示した。したがって、流れ計算が実施され、下方隔
壁部分について修正をなして、さらに性能を改良し、シ
ステムの耐失速性を高めた。

上記の開発プロセスで得た好ましい実施例の設計は、第
11図から第16図に示されるように流量増大システムと３
つのオプションの改良点からなり、これは増分的な性能
改良を行えるが、経済的な理由によって省略してもよ
い。タービン・エンジンは、コレクタ・ボックス組立体
30の前壁に侵入するテイルコーン12を有する。コレクタ
・ボックス組立体30は、外殻又はそこ部33、前壁又は前
部31、後壁又は後部34および出口35からなる。出口35
は、垂線から０−359度に位置させ得るが、基準点とし
て、０゜位置すなわち頂部位置が考えられる。テイルコ
ーン12内には、タービン・エンジンの中心線上に位置す
る軸カバー18がある。軸カバー18は、カップリンク・カ
バー20のところで外方へ広がっており、このカップリン
グ・カバー又は円錐形流れデフレクタ20は後壁34に取り
付けてある。この構成において、タービン・エンジンが
作動しているとき、熱い排気がテイルコーン12から出て
軸カバー18の外側に沿って流れ、カップリング・カバー
20に、次いで後壁に当たり、コレクタ・ボックス30の出
口35から出る。コレクタ・ボックス組立体30の構成によ
り、テイルコーン12の底内面（出口35から180度）およ
び軸カバー18の外側面に失速40が見出せた。

或る種の作動条件の下で、失速40は流れ方向を変え、振
動を生じさせると共に低周波エンジン騒音を増大させ
る。流量増大システム45は、テイルコーン12の端付近
で、タービン・エンジンの中心線に対してほぼ直角に、
コレクタ・ボックス30内に装着してある。この流量増大
システム45は、下方組立体47と上方組立体49とからな
る。

下方組立体又は第１流れデフレクタ47は、テイルコーン
又は放出ダクト12の放出部に面した凹面を有する半円形
である。この下方組立体は、テイルパイプ12の出口から
の流れの一部を阻止し、それをテイルコーン12の外面に
沿ってコレクタ・ボックス30の前壁30に向かって流すよ
うになっている。阻止された流れ部分は、コレクタ・ボ
ックス30の設計およびコレクタ・ボックス30の底からの
角度に応じて変わる。一般的には、下方組立体が底から
コレクタ・ボックス30の水平中心線に向かうにつれてこ
の阻止量が増える。下方組立体の内縁50は、楕円形状で
あり、その長軸がコレクタ・ボックス30の垂直中心線と
整合している。短軸はコレクタ・ボックス30の水平中心
線と整合している。この楕円は、長軸と短軸の比が1:1
から2.5:1ほどの高さとなっている。下方組立体47によ
って阻止された排気は、コレクタ・ボックス31の前部に
向かって送られる。これは、テイルコーン12の下部内の
失速40のすぐ下流に低圧帯域55を生じさせる。この低圧
帯域55は、失速40を通して排気を引き、その形成を防
ぐ。

下方組立体47は、また、軸カバー18の側部の底半分に失
速40の下流側で低圧帯域55を生じさせる、コレクタ・ボ
ックス30の水平中心線付近の排気部分も阻止する。これ
は、この失速帯域を通して排気を引き、失速40の生成を
防ぐ。下方組立体47の頂部は組立体49の底の背後に位置
する。

頂部組立体又は第２流れデフレクタ49は、コレクタ・ボ
ックス30の側壁に取り付けてあり、コレクタ・ボックス
30の出口35のところで終っている。頂部組立体49は、相
互にボルト止めしてあり、３つのストラット57によって
後壁34から支持されている４つの副組立体からなる。

副組立体の１つは、取り外し自在であり、動力タービン
の最終羽根列の目による点検を可能としている。上方組
立体49の内縁又はガス分割リップ58は、コレクタ・ボッ
クス30の出口35のところで上方組立体49の前側から送ら
れてきた、テイルコーン12の上半分の排気流を阻止す
る。上方組立体の前側のこの排気流は、軸カバー18の水
平中心線上で上方組立体の前側に低圧帯域を生じさせ
る。この低圧帯域は、失速40を通して排気を引き、この
失速40の形成を防ぐ。上方組立体49をバイパスした排気
流は、軸カバー18の上半分に対して平行に流れ、最終的
には、カップリング・カバー20と衝突し、後壁34に向か
って送られ、コレクタ・ボックスから出る。この排気流
は、また、下方組立体47をバイパスした排気流を阻止
し、上方組立体の背後の領域でコレクタ・ボックスを去
らせる傾向がある。上方組立体49をバイパスする排気流
の量を或る限度内で減らすことが望ましい。

上方組立体49の内縁58は、楕円曲線をたどり、その長軸
がコレクタ・ボックス30の水平中心線に対して平行とな
っている。短軸は、コレクタ・ボックス30の垂直中心線
に対して平行である。この楕円は、長軸、短軸の比が1:
1から2.5:1もの高さまでであり得る。下方組立体47と上
方組立体49の組み合わせにより、テイルコーン12の失速
40の形成を排除するが、軸カバー18上では、コレクタ・
ボックス30はなお流れ損失が生じ得る領域を持ってい
る。

３つのオプションの改良を単独であるいは組み合わせで
流量増大システムに応用し、コレクタ・ボックス30を通
る流れをさらに改善することができる。

第１の改良は、流れデフレクタ60であり、これは、カッ
プリング・カバー20の下面に衝突する前に下方組立体47
をバイパスした排気を阻止する。通常は、流れデフレク
タ60がこの位置に存在しないので、排気のこの部分はカ
ップリング・カバー20の下面に衝突し、コレクタ・ボッ
クス30の中央底領域に向けて下降させられる。この時点
で、流れエネルギのすべてを失い、最終的には、コレク
タ・ボックス30の側面を上昇し、急速に移動している排
気流によって再加速され、出口35を通してコレクタ・ボ
ックス30から排出させられる。下方組立体47の中央頂部
に装着された流れデフレクタ60は、下方組立体47の頂部
と軸カバー18の底部の間で60度までの弧を描いて流れる
排気流を阻止する。流れデフレクタ60は、下方組立体47
のすぐ上、あるいは、下方組立体47の内側前縁のやや前
方あるいはやや後方に装着してもよい。流れデフレクタ
60は、排気流をコレクタ・ボックス30の中心線の両側へ
２つの流れとして分割し、これらの流れをコレクタ・ボ
ックスの底中央領域から離れるように方向付ける。こう
してそらされた排気流は、下方組立体47の背面をまわっ
て流れ、コレクタ・ボックス30の側壁面と衝突し、出口
に向かって方向転換する。

そらされた排気流は、それらの速度およびエネルギを維
持し、流量増大システムの効率を向上させる。流れデフ
レクタ60は、コレクタ・ボックスの中心線に対して平行
な垂直前縁62を有する。この垂直前縁は、排気流に向か
って傾斜していてもよい。この勾配は、コレクタ・ボッ
クス30の形状および下方組立体47の頂部と軸カバー18の
底部の距離に応じて垂線の両側で垂直あるいは70度まで
の範囲であってもよい。

流量増大システムのための第２のオプションは、上方組
立体49の頂部に取り付けてあり、コレクタ・ボックス30
の出口35のところの流れをならすのに用いるエーロフォ
イルプロフィル70である。このオプションは２つの機能
を有する。このエーロフォイルプロフィルは、コレクタ
・ボックス30の出口35から下流の排気流をならし、任意
の熱交換器、サイレンサあるいはダクト・バーナー装置
により均一な流れを与えることができる。また、エーロ
フォイルプロフィルは、上方組立体49の後側で出口35の
すぐ下流のダクト圧力を低下させてその領域からより多
くの排気流を引き出し、システムの流れ効率を向上させ
るのに用いることもできる。エーロフォイルプロフィル
70は、上方組立体49の頂部のやや前方でコレクタ・ボッ
クス70の側壁間に装着してある。エーロフォイルプロフ
ィル70の前縁は、上方組立体の後縁72と重なってもよ
い、重ならなくてもよい。エーロフォイルプロフィル70
は、コレクタ・ボックスの前壁31に向かって後縁74のと
ころで傾斜している。この傾斜の角度は、エーロフォイ
ルプロフィル70の失速角よりも小さい。エーロフォイル
プロフィル70は、上方組立体49の前側で高速排気流を阻
止する前縁71を有する。この高速排気流は、エーロフォ
イルプロフィル70上に境界層を形成し、これは、上方組
立体の後側からコレクタ・ボックス30の前壁31に向かっ
て排気流の一部を引く低圧領域を形成する。これは、上
方組立体49の後側の流れを改善し、下流側ダクト内によ
り良好な流速分布を与える。第３のオプションは、上方
組立体49と下方組立体47の形状を変えてコレクタ・ボッ
クス31の前部とコレクタ・ボックス34の後部の間の圧力
差をならすことにある。この圧力差は、上方組立体49と
下方組立体47をバイパスし、その背後に集まった排気の
運動量によって生じる。この圧力差は、また、後壁34に
沿ってコレクタ・ボックス30を去ろうとしている排気の
速度を高める。単位面積あたりのパーセント流量法を用
いて、計算を行って上方組立体49、下方組立体47のスロ
ット80を通ってコレクタ・ボックスの下方中央部に排気
を送るのにどのくらいの面積が必要であるかを決定する
ことができる。

下方組立体47のスロット80は、この下方組立体とコレク
タ・ボックス30の両側壁面との間で下方組立体47の側面
に形成してある。スロット80は、下方組立体47の中心か
らその両側30度までは設けてない。これは、コレクタ・
ボックスの前部底で圧力を変え、テイルコーン12の底内
面に失速40を再出現させるからである。上方組立体は、
また、コレクタ・ボックス30の側壁との間にスロット80
を有し、流量増大システムの前後側部間で圧力を均等化
する。各側で、スロットの全面積は、水平中心線と垂直
中心線の間で、下方組立体47の頂部と軸カバー18の底部
の間の面積にほぼ等しくなければならない。スロット80
を通った排気は、コレクタ・ボックス31の前部に向かっ
て移動し、上方組立体49の前側でシステムを去る。

第５図の分割隔壁は、さらに、別の流線形に修正でき
る。第２実施例において、修正した分割隔壁が第６図に
示してある。第６図の隔壁は、流れに向かってさらに湾
曲し、各壁面からの流れの剥離を低減する。

第３実施例において、第５図または第６図の下方隔壁の
置換または追加が第７図に示してある。第７図に示す流
れガイドは、軸ハウジングに隣接したスプリッタ90を有
し、このスプリッタの前縁がテイルコーン12の出口に向
いている。２つの湾曲したウィンク91がスプリッタ90か
ら延びており、これらのウィングの軸ハウジングからの
距離は、好ましくは、軸ハウジングからのタービン出口
コーン周面の距離より小さい。これらのウィングは、ス
トラットまたは他の任意適当な手段によってコレクタ・
ボックス壁面に取り付けることができる。さらに、スプ
リッタは、軸ハウジングに取り付けてあってもよい。第
７図はスプリッタをほぼコーン出口のところに示してい
るが、コーンの出口平面内へ前方へ、あるいはそこから
離れるように後方へ移動させてもよい。

作動にあたって、ウィング91は、タービン出口テイルコ
ーンの底部からの流れを２つの部分に分割する。頂部、
すなわち、軸ハウジングに近い方の部分は、それ自体が
スプリッタによって分割され、軸ハウジングまわりに滑
らかに流れる。流れの底部、すなわち、コレクタ・ボッ
クス壁面に近い部分は、タービン出口コーン平面の背後
で出口テイルコーンとコレクタ・ボックス壁面の間のス
ペースに部分的に移動する。この流れパターンは、コレ
クタ・ボックス内の失速および逆流の数をさらに減ら
す。オプションのギャップ（図示せず）をくさびと軸ハ
ウジングの間に加え、軸ハウジングの表面に沿って少量
の排気流が流れ得るようにしてもよい。それによって、
軸ハウジングに沿った熱勾配の生成を防ぐことができ
る。スプリッタ90、ウィング91、バックプレート92を下
方リングと共に用いる場合、バックプレート92、ウィン
グ91およびスプリッタの前縁が下方リングに連結しても
よい。オプションとして、熱膨張を許し、コレクタ・ボ
ックスの下部に流れを入れるためにギャップを設けても
よい。

上記の方法に従って最終隔壁形状を設計した後、実際の
隔壁を適切なスケールで組み込んでもよい。耐熱鋼がこ
れらの隔壁のための好ましい材料であるが、任意他の適
当な材料を用いてもよい。

第９図は、本発明の別の実施例を示している。第９図
は、好ましい実施例の代替物をジェットエンジンまたは
ガスタービンの軸方向圧縮機膨張ダクト（拡散器）ｎ上
に示している。

圧縮機200は、一次拡散器入口201に適用される。低圧バ
イパス通路210、211が出口203、209のところで膨張ダク
トを出、それぞれ、低圧帯域248、245に通じており、こ
こで、通路が再合流する。出口203は、壁面と面一で示
してあるが、出口のノーズ部が壁面から引っ込んでいて
もよい。この場合、流れ容量は低くなるが、引き出され
る流れがより多く選ばれ、壁面境界層空気をゆっくりと
動かすので好ましい。

一次膨張ダクト出口209は、その下流側のおず部が移動
する空気を阻止するように積極的に設置され、流れ効率
を高め、容量を増す状態で示してある。

燃焼器225が普通に設置してある。拡散器延長部207が一
次拡散器202および受け取りスペース208に適用される。

第10図は、拡散器膨張通路の別の配置を示している。こ
こで、拡散器延長部309が燃焼器の傍を下流へ延び、拡
散器延長部309の下流端は、燃焼器320に適用され、おそ
らくは、小さなギャップ325を残して熱膨張を許すと共
に、必要に応じて、レシーバ壁面326に支えられる。拡
散器延長部309への入口は、一次拡散器出口303と一致し
ているが、燃焼器320を一次拡散器302の軸線からオフセ
ットさせ得るように傾斜していてもよい。オプションの
フェアリングのところに流入側二次拡散器309を設けて
バイパス通路311を形成する助けとしている。310のとこ
ろで燃焼器を去る高エネルギ流とバイパス流路出口33
0、340は合流し、合流した流れはタービン350を出る。

本発明の好ましい実施例についての前記説明および計算
例は、説明のために提示したものである。本発明は、開
示した形態そのものに制限されるものではなく、上記の
教示に従って修正、変更が可能である。本明細書に記載
した実施例は、当業者が本発明を意図した特定の用途に
合わせて種々の修正を含む種々の実施例で最も良く利用
できるように発明の原理を最も良く説明するように選ん
だものである。発明の範囲は添付の請求の範囲に定義さ
れていることは了承されたい。

フロントページの続き (72)発明者 ワッツ ジェイ アラン アメリカ合衆国 カリフォルニア 91206 グレンダル ノース ヴァルデゴ ロー ド １／２ 934 (56)参考文献 特開 昭55−137319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−195027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−114856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−240832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−234232（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターボ機械の軸流部のための流量増大シス
   テムであって、 前記軸流部からのガス流を受け取るための小さい前端お
   よび前記軸流部から受け取ったガス流を放出するための
   大きい放出端を有するほぼ管状のセクション化したター
   ビン放出ダクトと、 このほぼ管状のタービン放出ダクトの中心軸上にほぼ同
   心に配置されており、前記ダクトの放出端を貫いて延び
   ている中央軸ハウジングと、 前部、側部、後部、それらの間の底部および該底部に重
   なるコレクタ出口を有するコレクタ・ハウジングと、 前記ほぼ管状のセクション化した放出ダクトの前記大放
   出端のまわりで前記前部に設けてあり、前記放出ダクト
   から放出された排気ガス前記コレクタ・ハウジングに入
   るようになったコレクタ入口とを包含し、 前記コレクタ・ハウジングからの排気を前記ハウジング
   から離れる方向へ放出させるため前記コレクタ入口から
   入る流れをほぼ90゜方向転換させるコレクタ出口を備
   え、前記コレクタ出口が前記前部、側部および後部に境
   を接しており、 前記コレクタ・ハウジングの前記後部に前記中央軸ハウ
   ジングを連結してあり、前記コレクタ・ハウジングの外
   方へ中央軸を通し動力の伝達を軸により行なうように
   し、 前記流量増大システムが前記コレクタ・ハウジングの内
   部において、該コレクタ・ハウジングの底部の近傍に少
   なくとも第１流れデフレクタを取り付け、 前記第１流れデフレクタが前記中央軸ハウジングの前記
   コレクタ出口と反対側において、前記コレタク・ハウジ
   ングの前記底部に配置され、前記第１流れデフレクタが
   凹面および凸面を形成し、 前記第１流れデフレクタがガス分割リップを構成し、こ
   のガス分割リップが前記タービン放出ダクトの周囲の流
   れを横切り且つ分割し、前記第１流れデフレクタが少な
   くとも部分的に前記中央軸ハウジングの周囲に延在し且
   つ前記コレクタ出口に向かってその近くをアーチ状に延
   びる表面を有し、前記放出端から出る排気を前記放出ダ
   クトの周囲で横切って分割し、排気を第１流れデフレク
   タの凸面と凹面の間に分布させ、 前記ガス分割リップが前記中央軸ハウジングの外側と前
   記第１流れデフレクタと間において前記凹面および凸面
   に排気通路を形成し、これにより排気を前記第１流れデ
   フレクタ上を該第１流れデフレクタの凸面の前記コレク
   タ・ハウジングの後部から前記コレクタ出口へ流通さ
   せ、少なくとも前記第１流れデフレクタの凹面からの流
   れと共通流に再結合されることを特徴とする流量増大シ
   ステム。
2. 【請求項２】前記第１流デフレクタが中央軸ハウジング
   の周囲360゜に延在することを特徴とする請求項１に記
   載の流量増大システム。
3. 【請求項３】請求の範囲第１項記載の流量増大システム
   において、前記第１流れデフレクタが前記中央軸ハウジ
   ングのまわり約180゜にまわって延びており、前記デフ
   レクタが、前記中央軸ハウジングの前記コレクタ出口と
   反対の側で前記コレクタ・ハウジングの前記底部のとこ
   ろに位置していることを特徴とする請求項１に記載の流
   量増大システム。
4. 【請求項４】さらに、前記第１流れデフレクタの上方に
   全体的に設けてあり、前記コレクタ出口に隣接して或る
   間隔で前記中央軸ハウジングにほぼ重なっている第２流
   れデフレクタを包含し、 前記第２流れデフレクタが、円弧状の半径方向横断面を
   有し、この第２流れデフレクタの第１側部が、前記ター
   ビン放出ダクトの放出端に向かって配置した凹面側部
   と、前記デフレクタに対して配置した第２凹面とを形成
   しており、 前記第２流れデフレクタがガス分割リップを構成してお
   り、 前記ガス分割リップが、さらに、前記タービン軸ハウジ
   ングの外面と円錐形流れデフレクタとの間に中央タービ
   ン排気流路を形成し、前記タービン排気が前記流れデフ
   レクタ上を通って前記コレクタ・ハウジングの前記後部
   に向かって流れるようにし、前記流れデフレクタ上を流
   れる前記ガスが前記ハウジングの前記後部に沿って前記
   コレクタ・ハウジング出口にそらされることを特徴とす
   る請求項１に記載の流量増大システム。
5. 【請求項５】前記第１デフレクタの上端が前記第２デフ
   レクタの前記下端よりも前記コレクタ・ハウジングの前
   記後部に接近して位置しており、前記両デフレクタ間に
   ガス流ギャップを構成し、それによって、前記第１デフ
   レクタの前記円弧状凹面側部から放出されたガスが前記
   第２デフレクタの凸面側部の近くを通過して前記コレク
   タ出口に流れることを特徴とする請求項４に記載の流量
   増大システム。
6. 【請求項６】前記コレクタ出口から遠い方の前記コレク
   タ・ハウジングの前記円弧状壁面に設けてあり、前記中
   央軸ハウジングと前記タービン放出ダクトの間の流れを
   第１、第２の流路に分割するように位置している流れ分
   割くさびを包含することを特徴とする請求項１に記載の
   流量増大システム。
7. 【請求項７】前記くさびに連結してあり、前記コレクタ
   ・ハウジングの前記底部にほぼ沿って前記くさびの外方
   へガスをそらせる流れデフレクタを包含することを特徴
   とする請求項６に記載の流量増大システム。
8. 【請求項８】前記管状のセクション化されたタービン放
   出ダクトが円形コーンであることを特徴とする請求項１
   に記載の流量増大システム。
9. 【請求項９】前記ガス分割リップが前記軸ハウジングに
   対して楕円形のプロフィルを有し、この楕円の長軸が水
   平であり且つ短軸が垂直であることを特徴とする請求項
   ３に記載の流量増大システム。