JPS597016B2 - ガスタ−ビンエンジンヨウシドウアツシユククウキソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概してガスタービンエンジン用の空気供給装置
に係わる。

更に詳細には、限定するもの゛ではないが、本発明はガ
スタービンエンジンの始動サイクル中にガスタービンエ
ンジン内で燃料を霧化するために圧縮空気を供給するた
めの改良された装置を提供することである。

ガスタービンエンジンは、燃料を霧化するように空気を
供給するためにガスタービンによって駆動される一体の
常用圧縮機が設けられている。

始動の間、常用圧縮機は、空気の体積および圧力が燃料
を適当に霧化するのに不充分なような低速で回転する。

これによる問題を少くするために、別個のモータによっ
て定速で駆動される始動圧縮機が常用圧縮機の空気の供
給を増加するように設けられている。

このような定速駆動装置によって駆動される始動圧縮機
の使用は、必要とされる追加の容積および圧力を供給す
る点で成功したことが証明された，しかしながら、この
ような装置は常用圧縮機およびタービン圧縮機の出力が
始動圧縮機の容量を超過するとき、困難な問題に遭遇す
る。

この過負荷の問題を除去するための努力として、精巧な
装置が提供され、その装置は始動圧縮機の駆動モータを
切り放すためにタービン速度に応答するセンサと、過負
荷を防止するために始動圧縮機を切放するために速度又
は圧力のどちらかを感知するように配列されたセンサと
、始動圧縮機を切放しかつ始動圧縮機駆動モータを停止
するように手で作動される多数の弁およびそれと同様の
ものを備えている。

前述の形式の制御装置によってある程度の成功は達成で
きた。

しかしながら、それらは非常に複雑であり或は成功する
ために多犬な操作者の注意を必要とした。

本発明の目的は、ガスタービンエンジンの始動中に常用
圧縮機を補助して燃料を霧化するために適切な空気の供
給を与える一方エンジンが運転速度に達したとき始動圧
縮機への損害を自動的に防止する定速の始動圧縮機を備
えた非常に簡単な装置を提供することである。

本発明は、圧縮機および燃焼室を備えるガスタービンエ
ンジンの燃料ノズルに霧化された燃料を供給するための
改良された装置な提供する。

その装置は、入口および出口を有する始動圧縮機と、始
動圧縮機用の定速駆動装置払入口および出口を有してい
てエンジンによって駆動されるように配列されている常
用圧縮機とを備えている。

第１導管装置は始動圧縮機の出口を常用圧縮機の入口に
流体連通するように接続している。

第２導管装置は始動圧縮機の入口を第１導管装置に流体
連通するように接続している。

第２導管装置内に置かれた一方向弁は、始動圧縮機の入
口から第１導管装置への導管を通す流れを許容しかつ逆
方向の流れを阻止する。

第３導管装置は常用圧縮機の出口を燃料ノズルに接続し
、それによって始動圧縮機は始動中にノズルに圧縮空気
を供給しかつ常用圧縮機が動作速度に達するまで常用圧
縮機を援助する。

以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第１図において、全体を参照番号１０で示されたガスタ
ービンエンジンが示されている。

ガスタービンエンジン１０は燃焼器１４に接続された圧
縮機を備え、その燃焼器は導管１８によって燃料溜め１
６に流体連通されている。

導管１８は従来の燃料ノズル（図示されていない）と接
続される。

通常のとおりタービン１５が燃焼器と連結されている。

ガスタービンエンジン１０は、そのガスタービンエンジ
ンによって従来の方法で機械的に，駆動される常用圧縮
機２０を備えている。

常用圧縮機の出口は、圧縮空気が燃焼器１４に入るとき
燃料を霧化するために供給されるように、導管２２によ
って燃料供給装置に接続されている。

既述した第３導管装置とは、常用圧縮機の出口を燃焼器
１４と連結させるこの導管２２を呼称する。

タービン圧縮機はガス人口２４が設けられている。

タービン圧縮機１２からの出口２６は導管２８によって
常用圧縮機２００入口３０と接続されている。

導管２８内には、この装置の予冷装置として作用する熱
交換器３２が配置されている。

予冷装置３２は従来の構造のものであり、かつもし望む
ならば導管３４を通して水が循環される。

導管２８内には、その導管２８を通して常用圧縮機２０
への流れを許容するが逆方向への流れを阻止する一方向
弁すなわち逆止弁３６が配置されている。

逆止弁３６の目的は後述から明らかとなる。

導管３８は、一端が、逆止弁３６と熱交換器３２との間
で、導管２８と流体連通されていて、その反対端が定速
始動圧縮機４２の入口と接続されている。

始動圧縮機４２の入口４０が導管２８を通すガス流から
隔離されるように、弁４４が導管３８内に配置されてい
る。

始動圧縮機４２は従来型の定速駆動装置すなわち定速モ
ータによって駆動され、かつそのモータは始動しかつ停
止するための制御装置を備えている。

導管４８は、始動圧縮機４２の出口５０を、常用圧縮機
の入口３０と逆止弁３６との間で、導管２８に接続され
ている。

導管４８中には弁５２があり、所望のとき始動圧縮機４
２の出口５０を導管２８から隔離する手段を供与する。

導管２８から導管２２への流体の流れを許容するが逆方
向の流体流を阻止する一方向弁すなわち逆止弁５６が導
管５４内に置かれている。

バイパス導管５４は、常用圧縮機２０が常用圧縮機２０
を介した始動圧縮機４２から導管２２への流れにかなり
の抵抗を与えるような型であるとき、装置内で使用され
なげればならない。

一般的に、例えばもし常用圧縮機２０が遠心型であるな
らば、バイパス導管５４を設ける必要はない。

既述した第１導管装置とは、始動圧縮機の出口５０から
弁５２を越えて導管２８に合流する導管４８と、導管２
８のうち該合流個所から常用圧縮機の入口３０に至るま
での部分とを併せたものを呼称する。

又第２導管装置とは、導管２８から分岐し弁４４を越え
て始動圧縮機の入口４０に達する導管３８と、導管２８
のうち前記分岐個所から弁３６を越えさらに上述した導
管４８の合流個所に至るまでの部分とを併せたものを呼
称する。

カスタービンエンジンの始動中、定速駆動モータ４６は
始動圧縮機を作動するように始動される。

弁４４および５２を開き位置にすると、空気は導管２８
および３８を通して始動圧縮機の入口４０に吸引される
。

高圧の空気が導管４８および弁５２を通して始動圧縮機
４２の出口５０から排出される。

常用圧縮機２０を通る流れの抵抗により、ガスは常用圧
縮機２０および導管２２を通して導管４８から燃焼機１
４に流れ或は、導管５４を介して導管２２内にかつそれ
から燃焼器１４内に流れる。

もちろん、流れは種々の回路によって与えられる抵抗に
よって両ルートを通して行なわれ得る。

逆止弁３６は始動圧縮機４２からの高圧空気が導管２８
に入るのを防止する。

ガスタービンエンジン１０が速度を得ると、始動圧縮機
４２がバイパス導管５４を通して燃焼器１４に高圧空気
を与えると同時に、常用圧縮機２０は導管２２を通して
燃焼器に圧縮空気の一部を供給し始める。

ある点において、エンジン回転速度の約６０係と８０係
との間で、常用圧縮機２０はそこを通る空気圧を更に増
加し始める。

この点において、始動圧縮機４２および常用圧縮機２０
は連続に作動し、すなわち始動圧縮機は常用圧縮機２０
の入口３０を加圧するように導管２８およびタービン圧
縮機１２から圧力を高め、その常用圧縮機２０は更に空
気を圧縮して、燃焼器１４内で燃料を霧化するために空
気を供給する。

タービン圧縮機１２からの空気はエンジン速度が増大す
ると、導管２８内の圧力を増大しかつタービン速度の大
よそ８０％と１００係との間のある点において、この圧
力は始動圧縮機４２の容量を起過しかつ始動圧縮機４２
の助けなくして常用圧縮機２０の入口３０に供給するの
に充分になる。

これが起ると、タービン圧縮機の圧力は導管２８，３８
および４８を通して始動圧縮機４２の入口４０および出
口５０の両方に加えられる。

その時、始動圧縮機４２および定速モータ４６はしゃ断
されるが、始動圧縮機は過負荷にならずまた導管２８は
常用圧縮機の入口３０に直結するので始動圧縮機には背
圧も加えられない。

常用圧縮機２０によって排出される導管２２内の高圧は
、一方向逆止弁５６により始動圧縮機４２に達し得ない
。

逆止弁５６は始動圧縮機４２が停止されたとき導管２２
および５４内の高圧空気が導管２８に入るのを阻止する
。

次の表は記載された始動装置内の種々の位置における典
型的速度、圧力および流量を数的に示している。

始動圧縮機４２が停止した後、かつもし望むならば、弁
４４および５２は完全に閉じられ始動圧縮機４２を空気
供給装置から隔離する。

前述から記載した装置が完全に自動であり、その装置が
始動中の圧縮機の動作速度における相違を補償し、必要
な手動ステップが定速駆動装置を停止しかつもし望まれ
るならば弁４４および５２を閉じることがわかる。

このように、ガスタービンエンジンの燃料の完全な霧化
を行うために適当な圧力および容積の空気を供給する間
に遭遇する前述の固難を軽減する非常に簡単な始動装置
が提供される。

第２図の実施例は第１図の実施例の変形例であり、した
がって第２図における同じような構成要素は第１図で使
用された同じ参照番号で示されている。

第２図に示されるように、ガスタービンエンジン１０は
圧縮機１２、燃焼器１４、燃料供給装置１６および常用
圧縮機２０を第１図に関連して前述したように備えてい
る。

導管２８はタービン圧縮機１２の出口２６と接続されか
つ常用圧縮機２０の入口３０に接続されている。

また第１図に関連して前述したように、熱交換器３２は
、タービン圧縮機１２にとどまる加圧ガスの温度を減少
するために導管内に置かれている。

逆止弁３６が導管２８内に置かれかつタービン圧縮機１
２から常用圧縮機２０への流れは許容するが、反対方向
への流れを阻止する。

定速モータ４６によって駆動される始動圧縮機４２は、
導管１３８によって導管２８に、入口４０において接続
されている。

始動圧縮機４２の出口５０は、導管１４８によって、逆
止弁３６と常用圧縮機２００入口３０との間で導管２８
に接続される。

第１図に開連して述べたように、常用圧縮機２０の出口
は、燃焼器１４すなわち更に詳細には燃料ノズル（図示
されていない）に導ｆ２２によって接続されている。

第１図と比較することによって、第２図に示され実施例
は実質的に同じであるが常用圧縮機を迂回している導管
５４、逆止弁５６および弁４４，５２が除去されている
点で単純化されていることが、明らかとなる。

第２図に示された装置の動作は、始動圧縮機４２の出口
５０からの空気の全てが常用圧縮機２０および導管２２
を通して燃焼器１４に流れなげればならない以外、第１
図に示された装置の動作と基本的に同じである。

このように、第２図に示された装置の使用は、常用圧縮
機が非常に低速で作動しているときその常用圧縮機を通
る流れに対してわずかな抵抗を与える常用圧縮機を有す
るガスタービンエンジン１０と共に使用する場合に制限
される。

第２図の装置の始動圧縮機４２が、第１図の始動圧縮機
４２に関連して前述したように作用し、かつ始動圧縮機
４２が回転しないとき又は導管２８内の圧力が始動圧縮
機４２の最大出力圧を超過するとき、始動圧縮機４２の
入口４０と出口５０とが同圧になるので過負荷から完全
に保護されるということを知るのは重要である。

導管１４８内の圧力が導管２８内の圧力より高い始動中
、逆止弁３６は、このような圧力が始動圧縮機の入口４
０又はタービン圧縮機１２の出口２６のいずれにも加え
られるのを阻止する動きをする。

すなわち、始動圧縮機４２の全圧力および容積出力は、
燃料の完全な霧化を行なうために燃焼器１４内に入る。

第２図の実施例は第１図の実施例よりも簡単でありしか
もガスタービンエンジン用の始動装置に対して所望の特
徴を与える。

前述の実施例は単に例として示されたものであり、本発
明の範囲から離れることなく種々の変形ができることは
理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがってつくられた圧縮空気供給装
置の一実施例を示す図、第２図は本発明にしたがってつ
くられたガスタービンエンジン用圧縮空気供給装置の他
の実施例を示す図である。 １０：ガスタービンエンジン、１２：タービン圧縮機、
１４：燃焼器、２０：常用圧縮機、２２，２８：導管、
３０：入口、３２：熱交換器、４０：入口、４２：始動
圧縮機、４４：弁、４６：定速駆動装置、３８ ， ４
８ ：導管、５０：出口、３６ ， ５６ ：逆止弁、
５４：バイパス導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機および燃焼器を備えているガスタービンエン
   ジンの燃料ノズルに霧化された燃料を供給するための圧
   縮空気供給装置であって、入口および出口を有する始動
   圧縮機と、前記始動圧縮機を駆動するための定速駆動装
   置と、入口および出口を有しかつ前記エンジンによって
   駆動されるように配列された常用圧縮機と、前記始動圧
   縮機の出口を前記常用圧縮機の入口と流体連通させて接
   続している第１導管装置と、前記始動圧縮機の入口を前
   記第１導管装置と流体連通するように接続している第２
   導管装置と、前記第２導管装置内に置かれていて前記第
   ２導管装置を通して前記始動圧縮機の入口から前記第１
   導管装置への流れを許容しかつ逆方向の流れを阻止する
   一方向弁装置と、前記常用圧縮機の出口を燃料ノズルに
   接続するための第３導管装置とを備え、それによって前
   記始動圧縮機が始動中にノズルに圧縮空気を供給しかつ
   前記常用圧縮機が運転速度に達するまで前記常用圧縮機
   を補助する圧縮空気供給装置。 ２ 特許請求の範囲１による圧縮空気供給装置であって
   、前記常用圧縮機が運転速度に達した後に前記始動圧縮
   機を隔離するための弁装置を備えている圧縮空気供給装
   置。 ３ 特許請求の範囲１による圧縮空気供給装置であって
   、前記第２導管装置がガスタービン圧縮機に流体連通さ
   れている圧縮空気供給装置。 ４ 特許請求の範囲３による圧縮空気供給装置であって
   、圧縮機から始動圧縮機に流れる空気の温度を減ずるた
   めにガスタービン圧縮機と前記始動圧縮機の入口との間
   で前記第２導管装置内に置かれた熱交換装置を備えた圧
   縮空気供給装置。 ５ 特許請求の範囲１による圧縮空気供給装置であって
   、前記第１導管装置と第３導管装置とを流体連通状態に
   接続している第４導管装置と、前記第４導管装置内に置
   かれていて前記第１導管装置から前記第３導管装置への
   流れを許容しかつ逆方向の流れを阻止する第２の一方向
   弁装置とを備え、それによって空気が前記常用圧縮機を
   通して容易に流れない場合に、空気が前記常用圧縮機を
   迂回して前記始動圧縮機から燃料ノズルに直接流れるこ
   とができる圧縮空気供給装置。 ６ 特許請求の範囲５による圧縮空気供給装置であって
   、前記常用圧縮機が運転速度に達したのちに前記始動圧
   縮機を隔離するための弁装置を備えている圧縮空気供給
   装置。 ７ 特許請求の範囲５による圧縮空気供給装置であって
   前記第２導管装置がガスタービン圧縮機と流体連通状態
   に接続されている圧縮空気供給装置。 ８ 特許請求の範囲７による圧縮空気供給装置であって
   、圧縮機から前記始動圧縮機に流れる空気の温度を減少
   するためにガスタービン圧縮機と前記始動圧縮機の入口
   との間で前記第２導管装置内に置かれた熱交換器を備え
   た圧縮空気供給装置。