JPS61144540A - 温度プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、温度プローブに係り、更に詳細にはガスター
ビンエンジンに使用される温度プローブに係る。

背景技術 沿革的に見てガスタービンエンジンに使用される温度測
定装置はエンジンの広範囲の運転条件に屋り正確な温度
測定を行い得るものでなければならない。従来より一般
に空気流の方向が比較的一定である位置にてガス流路内
に温度プローブを設けることが行われている。例えば本
願出願人であるユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイションのブラット・アンド・ホイットニー・エアー
クラフト（Ｐｒａｔｔ　　＆　　Ｗｈｉｔｎｅｙ　　Ａ
ｉｒｃｒａｆｔ　）・ディビジョンにより製造されてい
るＪＴ９Ｄエンジンに於ては、排気ケース内にてストラ
ットの下流側端部に近接してガス流中に設置された空気
力学的に成形されたハウジング内に温度プローブが設け
られている。一つの従来の構造が第１図に示されており
、プローブ１０は空気流に面する入口１２を有するハウ
ジング１１と、該ハウジング内に適宜に装着された温度
測定要素１４と、下流側端部に設けられた出口１６とを
含んでいる。圧力は出口に於けるよりも入口に於て幾分
か高いので、ガス流はハウジング内を自由に流れ、温度
測定要素と接触し、これにより温度の満足し得る表示が
得られる。タービンのパケット２０より流出するエンジ
ンの作動媒体流体の方向は比較的一定であり、ストラッ
ト１８によって流れが整合されることによりプローブ１
０の入口１２に沿う方向であるので、ストラット１８に
対するプローブ１０の位置は非常に重要であり、適正に
選定される。

しかし第１図より明らかである如く、空気流中に存在す
るプローブは圧力降下を発生させ、エンジンの作動媒体
に圧損を惹起こし、このことはエンジンの運転性能に有
害である。かかる問題を排除すべく１９８４年２月２８
日付にて発行され本願出願人と同一の誼受入に譲渡され
た米国特許第４．４３３．５８４号に記載された圧カブ
ローブに於て行われている如く、ストラット内に！！度
プ０−プを設ける試みが従来より行われている。上述の
米国特許に記載されたプローブへの入口は十分なもので
はない。何故ならば、入口及び出口は全圧を良好に表示
し得るよう或る運転条件に於ける或る与えられたデザイ
ンについて設計されているからである。かかる態様のプ
ローブの設置によれば、入口が低圧条件（エンジンがフ
ィトリング以下にて運転している場合の条件）に於て或
る速度を発生することができず、従って温度測定要素は
実際の温度条件に応答しない。

第５図に示された実施例及びチューブがリーディングエ
ツジより延在する他の一つの実施例に近似して構成され
た入口を形成し試験したところ、第６図の曲線Ｂより明
らかである如く、かかる構成によっては満足し得る結果
が得られなかった。

かかる設置態様の温度センサはアイドリング以上のエン
ジン運転条件については良好であったが、アイドリンク
以下の運転条件については不十分なものであった。航空
機用エンジンの環境に於ては、全ての条件下に於て温度
を正確に測定する必要性が重要であり、特に「ホットス
タート」状態を検出することが必要であるのでフィトリ
ング以下の条件下に於て特に重要である。「ホットスタ
ート」状態とはエンジンの点火が開始されてもエンジン
が始動しない状態をいう。かかる状態にて燃料が燃焼す
ると許容し難いほど温度が上昇し、その熱はエンジンの
構成部品の一体性を越える前に吸収されなければならな
い。従って温度センサはかかる状態を検出し、ｍ度が或
る予め定められた限度を越える場合や、温度の変化速度
が不適当な値である場合に信号を出力する。かかる条件
が第６図に示されたグラフに例示されており、曲線Ａは
本発明が組込まれたプローブにより発生される信号を示
しており、曲線Ｂは上述の米国特許第４．４３３．５８
４号に記載された入口と同様の入口を有するプローブに
より発生される信号を示している。このグラフに示され
た二つの試験は、両方のプローブの条件が同一になるよ
う同時に行われた。

曲線Ｂの信号を出力するセンサについての変化速度は緩
慢すぎるため十分な価値を有しておらず、補正動作が行
われる前に「ホットスタート」が発生する虞れがある。

本発明の目的は、上述の如き種々の問題を解消する温度
プローブを提供することである。特に本発明のプローブ
はストラット、即ちベーン内に設置され、プローブの入
口ののど部に或る一定の停滞点を与えるよう設計されて
おり、このことによりエンジンの運転包囲線全体に屋り
適正に温度が表示される。本発明の一つの特徴は、スト
ラットのリーディングエツジを越えて突出しエンジンの
作動媒体の流れ方向にスカーフされたチューブを設ける
ことである。かくしてエンジンの作動媒体の流れ方向が
変化しても、このことはプローブ内を貫流する作動媒体
の流れに実質的に影響しない。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 これより本発明をガスタービンエンジンのストラットの
リーディングエツジに取付けられた好ましい実施例につ
いて説明するが、本発明は温度の正確さが必要とされ、
検出される流体の流れ方向が変化する他の用途にも適用
されてよいものである。

本発明を示す第２図は、複数個の入口３０がエンジンの
排気ケース３４内に適宜に装着されたストラット３２の
リーディングエツジより延在している状態を示している
。エンジンの排気ケース３４は実質的に断面円形であり
、排気ケースの内部にて周縁方向に隔置された複数個の
ストラット３２を担持している。排気ケース３４は環状
空間３５を郭定しており、該空間を経てタービンロータ
３８のタービンパケット３６より流出するエンジンの作
動媒体流体が流れるようになっている。入口３０はエン
ジンの作動媒体流体をストラットの内部へ導入し、それ
を温度測定要素４０へ導く作用をなすようになっており
、プローブ４０はかかる環境に於て作動して温度を検出
し得る市販の任意の好適な構造のものであってよい。

第３図より明らかである如く、入口３０はストラット３
２のリーディングエツジ４２に設けられた孔３７に装着
された円筒形のチューブ３１と、孔３７より延在する通
路４６と連通する内部通路４４とを含んでいる。通路４
６は温度ピンサ５６を収容する垂直に延在する通路４８
と連通しており、各入口には一個ずつ温度センサが設け
られている。ストラット３２の吸入側に設けられた通路
５０は表面５２に沿う静圧が或る低い値である点に適宜
に設けられている。入口３０の入口のと部に於ける停滞
圧力の位置に位置するよう入口を適宜に選定することに
より、エンジンの作動媒体流体の或る与えられた速度が
常に存在し、これによりエンジンの運転包囲線全体に亙
り満足し得る温度の測定値が得られる。

前述の如く、第３図に示された構造に類似する第５図に
示された構造（同一の符号は同一の部材を示している）
により示された入口は不十分なものであることが解って
いる。通路４６の入口部分はアイドリンク以上の条件に
ついては満足し得る温度の測定値を与えるが、アイドリ
ング以下の条件については不十分な温度の測定値しか与
えない。

ストラットのリーディングエツジに突出するチューブを
有する構造の他の一つの入口によっても同様の不十分な
結果しか得られなかった。

チューブの先端を適正にスカーフする方法は第４図を参
照することによって最も良好に理解される。第４図のベ
クトル線図はエンジンのアイドル速度以上及び以下の速
度についてタービンパケットを経て流れる流体の状態を
示している。ダッシュ付の記号はアイドリング以下のタ
ービン旬速度を示しており、ダッシュが付されていない
記号はアイドリング以上のタービンの速度を示しており
、ここに、 Ｎ−ロータ速度 Ｃ×−流速の軸線方向成分 Ｃｖ＝流速の接線方向成分 Ｖ−［Ｊ−夕速度 Ｗ−相対速度 Ｃ−絶対流速 α＝絶対流れ角度 β＝相対流れ角度 である。

図示の如く、入口３０は流体の流れ方向にスカーフされ
ており、この場合［スカーフ（５ｃａｒｆ）　Ｊとはチ
ューブ３１の端部がチューブの中心線に対し傾斜して切
断されていることを意味する。スカーフの程度及び入口
及び出口の寸法は、プローブを通る速度成分が自由な流
れ速度に対し或る関係を有するようにすることによって
予め予測される。

従って入口ののど部はストラット内を流れるガス流の停
滞圧力の位置に設けられなければならず、出口ポートは
所望の小さい静圧が生じる位置に設けられなければなら
ない。

以上の説明より、アイドリンク以上の条件についての絶
対流速ベクトル（線Ｃ）及び入口３０の中心線Ｒは互い
に一致するような方向にされている。更にアイドリンク
以下の条件についての絶対速度（線Ｃ′）は線Ｊにより
示された入口の面に対し実質的に垂直である。

満足し得る温度信号を得るに有効であることが解ってい
る寸法は、第３図に詳細に示された以下のパラメータに
基づくものである。

Ｄ＝０．　４０Ｗ ＤＩ　＝０．７０Ｄ ｏＮ−０，７５０１ （Ｄε　）２−（１１，５）Ｄ１２ Ｑ−０，２５Ｗ ここに、αはアイドリンク以上に於ける定常空気流角度
の関数であり、Ｗは出口ポートに於けるストラットの厚
さであり、Ｌは温度センサ５６上の自由流速を確立する
ためのストラットの表面に於ける静圧及び入口３０に於
ける停滞圧力の関数である。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度プローブを備えたエンジンの排気ケ
ースを示す部分投影図である。 第２図はエンジンの排気ケースのストラットのリーディ
ングエツジに装着された本発明の温度プローブを示ず部
分断面図である。 ！Ｉ３図は本発明の詳細を示すストラットの拡大部分断
面図である。 第４図は温度プロー７のスカーフされた入口チューブに
対するエンジンの作動媒体の方向をベクトル線図として
示す解図である。 第５図は不十分であることが解っている入口を示す第３
図と同様の断面図である。 第６図は第３図及び第５図に示された型式の入口につい
て行われた試験の結果を示すグラフである。 １０・・・プロー７．１２・・・入口、１４・・・８ａ
度測定要素、１６・・・出口、１８・・・ストラット、
２０・・・タービンパケット、３０・・・入０．３１・
・・チューブ。 ３２・・・ストラット、３４・・・排気ケース、３５・
・・環状中Ｉｍ、３６・・・タービンパケット＃３７・
・・孔、３８・・・タービンロータ、４０・・・温度測
定要素、４２・・・リーディングエツジ、４４・・・内
部通路、４６．８．５０・・・通路、５２・・・表面、
５６・・・温度センサＦＩＧ、／ ＦＩ６．２ 東 線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）方向が変化するガス流の温度を測定するための温
   度プローブにして、前記ガス流中にリーディングエッジ
   が配置されたストラットと、前記ストラット内のキャビ
   ティ内に装着された温度測定要素と、前記ストラット内
   に設けられ前記リーディングエッジより前記温度測定要
   素及び静圧が前記リーディングエッジに近接した領域に
   於ける圧力値よりも低い圧力である前記ストラットの側
   部に設けられた出口ポートへ前記ガス流の一部を導く通
   路と、前記通路内に前記ガス流の自由流速を得るための
   手段であって、前記リーディングエッジより突出し前記
   通路と連通するチューブを含み、該チューブの端部は前
   記ガス流の方向にスカーフされている手段とを含む温度
   プローブ。
2. （２）作動媒体流体により駆動されるタービンプレート
   を有し或る回転速度範囲に亙り作動するタービンと、前
   記タービンプレートの間より流出する前記作動媒体流体
   の流れ内に前記タービンに近接して装着されたストラッ
   トと、前記ストラットのキャビティ内に装着された温度
   検出要素を含む前記流出流体の温度を測定する手段と、
   前記ストラットのリーディングエッジより前記キャビテ
   ィを経て前記ストラットの静圧の低い領域まで延在し前
   記温度検出要素を越えて前記流出流体の一部を導く通路
   と、前記通路と連通する通路を有し前記ストラット内に
   中心軸線を有し前記流出流体の流れ内へ突出し前記流出
   流体の方向にスカーフされたチューブとの組合せにして
   、前記流出流体の流れの絶対速度の方向は前記タービン
   の或る与えられた所定の回転速度に於ては前記中心軸線
   と一致しており、前記流出流体の流れの絶対速度の方向
   は前記タービンの低速時には前記流出流体の流れ内へ突
   出する前記チューブの端部の面と一致する平面に垂直で
   ある組合せ。