JP3851252B2 - ブリードデフレクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンエンジン内で使用されるブリードデフレクタ(抽気偏向装置)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在の高圧コンプレッサの抽気つまりブリードエアを排出させるための設計というのは、高温のエンジンの抽気をファンダクトに送る管状あるいはベーン状のデフレクタつまり偏向装置より構成されている。この種の装置では、内側および外側のファンダクトの壁面に抽気のプルームが当たりこれらの温度限界を超えることが原因で構造上の問題へと発展することがしばしばある。典型的な抽気の放出空気は最高で800°F(約426.7℃)から1000°F(約537.8℃)である一方、ファンエアは最高で240°F(約115.6℃)までである。ダクト材料の温度限界は約300°F(約148.9℃)から350°F(約176.7℃)までである。
【0003】
従来、ガスタービンエンジン内での高速のガス流れのためのサイレンサーが提案されている。この種のサイレンサーの一つがBryceに付与された米国特許第4,537,277号に開示されている。その中で開示されているように、Bryceのサイレンサーは、流路と、この流路の終わり部分にあるドーム型の孔あき板を含んでいる。板の孔あき部分が板の全面に分布されて流路からのガスを複数の発散噴射として方向付けするようにし、これにより人間の聴覚が相対的に鈍い可聴スペクトルの範囲内において強度が最大となる周波数でノイズが生成される。サイレンサーのドーム型の板部分はバイパスダクトの内壁と面一に取り付けられる。
【0004】
面一の排出口を利用した装置では、装置からの熱い排気の流れを希釈させるために冷たいファンエアが排出口の下流部に直ちに流れないことから、内側のダクトの壁面が燃焼することが見知されている。
【0005】
内側のダクトの壁面が燃焼する問題を解消するブリードデフレクタを開発する研究が種々行われている。その種の研究の1つを図1および図2に例示した。このブリードデフレクタでは、空気力学的に成形されたデフレクタ10は、抽気の排気を2つの横方向のプルーム14と16に分離する排出口12を、その側壁内に有している。排出口12のそれぞれは、噴流を所望の方向に向けるために曲げられた、離散した孔を有している。しかしながらこのデフレクタは、ブリードデフレクタ外へ十分な流れを噴射することが可能でなく、有効に機能しなかった。よって、ガスタービンエンジンのコンプレッサからの抽気を十分に排出することができるブリードデフレクタが必要とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的はガスタービンエンジン内で使用される、改良されたブリードデフレクタを提供することである。
本発明の更なる目的はファンダクト内で壁が燃焼するのを実質的になくすことができるブリードデフレクタを提供することである。
これらの目的は本発明のブリードデフレクタにより達成される。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ブリードデフレクタは、概略的には、抽気を受容する吸入部(吸気部)と、抽気をダクト内へ放出する排出部(排気部)と、排出部をダクトの内壁(内側壁面)の上方に位置決めし且つ吸入部と排出部との間に排出用の線状の流路を生成するための手段と、を有して構成される。
【0008】
本発明によるブリードデフレクタのその他の詳細は、その他の目的や利点と同様に、以下の詳しい説明および図面に説明されており、また添付図面において同様な参照符号は同様な構成要素を示している。
【0009】
【発明の実施の形態】
図3から図7を参照して、本発明によるブリードデフレクタ20が例示されている。ブリードデフレクタ20は、ガスタービンエンジンのコンプレッサステージ(図示せず)からの抽気を受容、つまり受け入れるための吸入部22を有している。ブリードデフレクタ20はさらに、排出部24、およびこの排出部24をファンダクト30の内壁28上に位置決めするための位置決め部材26を有している。
【0010】
位置決め部材26は、抗力を最小に抑えるように空気力学的つまり空力的に形作られ、つまり成形されており、排出部24の下方に位置するエンジンファン(図示せず)が生成する最大量の混合用空気ないし希釈用空気の通過が可能となる。この構造により、エンジンが低出力および高出力で運転している際、あるいはブリード弁(図示せず)が漏洩した場合において、熱いブリードガスがダクトの内壁28と接触することがなくなる。
【0011】
図3から図5で明らかなように、位置決め部材26は、前縁32、後縁34、および、前縁32と後縁34との間にそれぞれ延在する弓形に成形された非線形の側面36および38を有するストラット(支柱)から構成される。さらに、位置決め部材26は排出部24から出るプルーム(柱状の噴流)27が内壁28と接しない十分な高さhを有している。
【0012】
排出部24は、位置決め部材26の上方端部と一体に作られあるいはこれに接合された、ベース部40を含んでいる。ベース部40は、ダクト30内の空気の流れをさらに改善するために、その底部表面42に沿って弓形に湾曲している。
【0013】
排出部24はドーム形状ないしドーム型の孔あき天板(多孔トッププレート)44をさらに含んでなり、この孔を通して抽気がダクト30内へ排出される。孔あき天板44は複数の分離した孔46を含んでいる。孔46のそれぞれは、抽気排気がファンダクト30の外壁48と接触するのを防止するように寸法付けられている。つまり、各孔46は、例えばその直径を適宜な大きさとすることで孔46から排出されるプルームの径および速度を調節し、抽気排気であるプルームが外壁48に接触することがないような大きさに作られている。さらに、孔46のそれぞれは、孔あき天板44の表面に垂直ではない。孔46のそれぞれは、エンジンの前方あるいは後方から見た場合に、円周方向において排気プルーム27の転向を高めるために曲げられている(つまり所定の角度ないし方向に向けられている)。図6、7に示したように、側面36と側面38の内側形状は、孔46の全てに抽気が送られるようなものである。
【0014】
孔あき天板44は、抽気が吸入部22から排出部24へと移動する際に抽気を拡散するために有用であることが知得されている。孔あき天板44はまた、最適な形状と大きさのプルームが生成される領域に熱いブリード排気ガスを散布する。この孔あき天板44は吸入部22と実質的に軸方向において整列つまり位置合わせされている。
【0015】
本発明のブリードデフレクタは、複合材料製のナセルにおいては特に有用性がある。これは、この種のナセルは金属性のナセルよりもずっと容易に燃焼することによる。本発明のブリードデフレクタは、コンプレッサの抽気の排気温度が極めて高いアイドルタイムの間において特に有用である。
【0016】
本発明によれば、上述の目的、手段、および利点を完全に満足させる、ガスタービンエンジン用のブリードデフレクタが提供されることは明らかである。なお、上記では、本発明をその特定の実施形態の内容について説明したが、上記説明から、当業者にはその他の変更、代替え、および変形は自明である。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲内におけるこれらの変更、代替え、および変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術のブリードデフレクタの斜視図である。
【図2】ファンダクト内に位置決めされた従来技術のブリードデフレクタを示すファンダクトの断面図である。
【図3】本発明によるブリードデフレクタの斜視図である。
【図4】ファンダクト内に設けられた図2のブリードデフレクタの平面図である。
【図5】本発明のブリードデフレクタを示すファンダクトの断面図である。
【図6】ブリードデフレクタの一方の側面から他方の側面に延在する面に沿った、図3のブリードデフレクタの断面図である。
【図7】ブリードデフレクタの前縁からブリードデフレクタの後縁へと伸びる面に沿った、図3のブリードデフレクタの断面図である。
【符号の説明】
20 ブリードデフレクタ
22 吸入部
24 排出部
26 位置決め部材
28 内壁
30 ファンダクト
40 ベース部
44 天板
46 孔
48 外壁
Claims (13)
- ガスタービンエンジン用のブリードデフレクタであって、
前記エンジンからの抽気を受容するための吸入部と、
抽気をダクト内へ放出する排出手段と、
前記排出手段を前記ダクトの内壁の上方に位置決めし且つ前記ダクトの前記吸入部側の内壁と前記排出手段との間に流路を生成するための手段とを有してなり、および
前記排出手段が前記位置決め手段の上端に配置されている、ことを特徴とするブリードデフレクタ。 - 前記位置決め手段が、抗力を最小に抑え且つ前記排出手段の下方に最大量の混合用空気を提供するための手段を有してなる、ことを特徴とする請求項1記載のブリードデフレクタ。
- 前記抗力を最小に抑え且つ混合用空気を提供するための手段が、前記吸入部と前記排出手段との間に延在する、空気力学的に形作られたストラットを有してなる、ことを特徴とする請求項2記載のブリードデフレクタ。
- 前記排出手段が、前記抽気の放出を前記ダクトの内壁から立ち上げられた複数の分離したプルームに分けるための手段を有してなる、ことを特徴とする請求項1記載のブリードデフレクタ。
- 前記抽気の放出を分けるための手段が、複数の開口を有する孔あき天板を有してなる、ことを特徴とする請求項4記載のブリードデフレクタ。
- 前記開口のそれぞれが前記抽気の転向を高めて前記プルームを形成するために前記エンジンの前方あるいは後方から見た場合に円周方向において曲げられている、ことを特徴とする請求項5記載のブリードデフレクタ。
- 前記開口のそれぞれが、前記排出手段から出る前記抽気が前記ダクトの外側および前記内壁に衝突すること、あるいはこれらを燃焼させることを防止する大きさに作られている、ことを特徴とする請求項5記載のブリードデフレクタ。
- ガスタービンエンジン用のブリードデフレクタであって、前記エンジンの一部からの抽気を受容するための吸入部を有してなり、ダクト内に前記抽気を放出するための孔あき天板を有してなり、前記孔あき天板は前記吸入部と実質的に軸方向において整列されており、および前記孔あき天板を前記ダクトの内壁の上方で位置決めするために前記吸入部と連結されたストラットを有してなり、
前記ストラットは前記孔あき天板を前記内壁より上方の高さに位置決めしており、これにより混合空気が前記ダクトの前記吸入部側の内壁と前記孔あき天板との間を流れることができる、ことを特徴とするブリードデフレクタ。 - 前記天板がドーム形状である、ことを特徴とする請求項8記載のブリードデフレクタ。
- 前記天板が複数の孔を有し、また前記孔のそれぞれが前記ダクト内において少なくとも1つの排気プルームを作り出すために前記エンジンの前方あるいは後方から見た場合に円周方向において曲げられている、ことを特徴とする請求項8記載のブリードデフレクタ。
- 前記孔のそれぞれが、前記少なくとも1つのプルームが前記ダクトの外壁に接することを防止する大きさに作られている、ことを特徴とする請求項8記載のブリードデフレクタ。
- 前記ストラットが前縁、後縁、および前記前縁と前記後縁との間に延在する空気力学的に形作られた2つの側面を有する、ことを特徴とする請求項8記載のブリードデフレクタ。
- 前記側面のそれぞれが非線形である、ことを特徴とする請求項12記載のブリードデフレクタ。
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