JPS62206294A - 可変静翼タ−ボコンプレツサ− - Google Patents

可変静翼タ−ボコンプレツサ−

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JPS62206294A
JPS62206294A JP62043242A JP4324287A JPS62206294A JP S62206294 A JPS62206294 A JP S62206294A JP 62043242 A JP62043242 A JP 62043242A JP 4324287 A JP4324287 A JP 4324287A JP S62206294 A JPS62206294 A JP S62206294A
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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】 この発明は、第１段の動翼の上流に、少なくとも１つの
入口部の可変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２５０
２９８６号において知られている。この従来公知のター
ボコンプレッサーにおける入口部の可変静翼は、一方が
他方の下流側に配置されるタンデム構造の２つの分離し
な静翼列を有し、これら静翼列の翼は、独立して枢動で
きるようになっている。これによって、ガス流は大きく
偏向し、もって、成る作動態様に必要とされる大きな圧
力を得ることができる。
この発明によって、ガスジェネレーターの一部を形成す
るコンプレッサーの性能が改良され、次に示す構造およ
び作動の要求を十分に満足できるようになっている。
コンプレッサーの入口部分における大きな変動空気流れ
に対して、上流側の段の適応性を同時に十分に満たす、
高い圧縮比のコンプレッサーであること。
熱交換器および機械的に独立な可変出力タービンと、コ
ンプレッサーとの共働によって、ガスタービンの性能を
満たすための低速度範囲内で、コンプレッサーの作動ラ
インを比較的に高くすること。
これは、コンプレッサーの入口部分内の空気流と、コン
プレッサーの回転速度とが相互に関連されることを必要
とし、即ち、この必要性は、従来の型式の装置、つまり
、タンデム型の入口部の静翼を用いては達成できない、
この従来のタンデム型静翼の入口側の翼列は、出口側の
翼列から独立して可変であるが、常に同じ方向および出
口側翼列に対して所定の関係となっている。
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段のｔｎｇの後には、可変静翼が配置
されており、この可変静翼は。
一方が他方の下流側に実質的に配置された（タンデム構
造）２つの分離した静翼列を具備し、入口側の静翼列は
出口側の静翼列から独立して可変となっている。
この発明の別の特徴は、第２段またはそれ以上の動翼の
下流側にもタンデム型の可変静翼が設けられ、その入口
側の静翼列は、出口側の静翼列から独立して可変となっ
ている。
タンデム型静翼における入口側静翼列が独立して駆動で
きることによって、ガスジェネレーターの作動に対して
このコンプレッサーを非常に有効に適用させることが可
能となり、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
でも、最大の効果が適当な制御装置の助けで達成される
。抽気および／または機械の電源停止における、入口部
分で圧力または温度のひずみが存在する場合に、ガスジ
ェネレーターの加速中に特に、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コンプレッサーを最
適に適用させることが確実にできる。
この発明の更に別の面において、タンデム型静翼の２つ
のパラメータの駆動により次のことが可能となる。即ち
、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、入口側静翼列を適度に閉じることによっ
て、広げることができる。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、入口側の翼と出口側の
翼との間の隙間を広げることによって機能停止余裕を広
げることができる。
２つのパラメータ制御は、最終的に、安定状態の運転に
おける、コンプレッサーの空気負荷能力を改良するので
、更に自由に設計する余裕を与える。何故ならば、タン
デム型静翼と入口部の静翼における翼の独立した駆動は
、第１には低サージ余裕で最適な効果のために、第２に
（タンデム型静翼が別の形態の場合）出口のひずみに対
する最大の無反応またはサージ余裕のために、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、タンデム型可変静翼の下
流側の少なくとも２以上のコンプレッサーの段には単一
の可変静翼列が取り付けられている。これは、前方の静
翼の駆動範囲を広げた際に、下流側の静翼列の空気力学
的に最適な応答が、固定翼を設けた場合に妨害されるこ
とを考慮している。入口部の静翼と、その下流側にある
動翼の段における単一の翼列は、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じて駆動する
ことができる。
この発明の更に別の特徴においては、タンデム型ｎ１Ｋ
における入口側静翼列は、出口側静翼列に連結され、こ
れら２つの翼列が第１のパラメータに応じて同方向に駆
動し、また、その駆動は、優先駆動要素によって付加的
に可変とされ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場
合の多くが、単一の作動だけでよいのでので、このよう
な場合に、優先駆動要素を駆動させる必要がない、とい
う点で有利である。
この発明に従った構造の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、両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実施例は、添
付図面に沿って、以下に詳細に説明されている。
第１図に示されてい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。動
翼の第１段２の前には、タンデム構造の入口部の段１が
配置されており、この入口部の段１は、一方が他方の下
流側にある分離した静翼列１１．１２を具備している。
また、動翼の第１段２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。動翼の第２段４および第３段６
の後ろには、それぞれ、単一であるが可変の静翼列５．
７が配置されている。静翼列１１．１２の多数の翼は、
リンク１３．１４°を介して、駆動シュラウド１５．１
６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内の翼を枢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、リンり３３．３
４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、夫々、リンク１３．３３よ
りも厘いので、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１２
．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、ツ、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ｌｏｔのピストン１０
２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、次続の静１３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
に駆動する。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１０３．１１３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ｌ
ｏｔ、１１１の異なる動きによって達成される０両アク
チュエータ１０１．１１１は、コンプレッサーケース１
０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１１３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
本の実施例と異なっている。ピストン１１２のピストン
ロッドと、枢軸１０５に支持された大の駆動ロッド１１
３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、
はぼ同じ角度で、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１１１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１１
１を駆動させればよく、それ以外は、このアクチュエー
タ１１１を駆動しなくともよい点にある。
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、単一のパラメータに応じて駆
動する。
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■に
沿って場合の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図と同様な図、第４図は第３の
実施例を示す第２図と同様な図である０図中、 １：入口部静翼　　　２：動翼の第１段３二可変靜翼　
　　　３１：入ロ側ｆｌｉｔ翼列３２：出口側静翼列 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

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、動翼の第１段の前に少なくとも１つの可変の入口部
    静翼を有している可変静翼ターボコンプレッサーにおい
    て、 一方が他方の下流側に配置されると共に、入口側静翼列
    （３１）が出口側静翼列（３２）と独立して可変となっ
    ている２つの静翼列を有するタンデム型の可変静翼（３
    ）が、前記動翼の第１段（２）の直後に配置されている
    ことを特徴とする可変静翼ターボコンプレッサー。 ２、２段目またはそれ以上の動翼の段の下流側に、入口
    側静翼列が出口側静翼列と独立して可変となつているタ
    ンデム型の可変静翼を有し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、タンデム型の可変静翼（３）に加えて、少なくとも
    ２つの次続の段に、単一の可変の静翼列（５、７）が設
    けられていること特徴とする特許請求の範囲第１項また
    は第２項記載の可変静翼ターボコンプレッサー。 ４、動翼の段（４、６）に続く単一の静翼列（５、７）
    および入口部静翼（１）は、タンデム型の可変静翼（３
    ）における出口側静翼列（３２）と同一の駆動パラメー
    タに従って変化することを特徴とする特許請求の範囲第
    １〜３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。 ５、タンデム型の可変静翼（３）における入口側静翼列
    （３１）と出口側静翼列（３２）が第１の駆動パラメー
    タに応じて同じ方向に駆動するように、且つ、前記入口
    側静翼列が優先駆動要素による第２の駆動パラメータに
    応じて付加的に可変となるように、前記入口側静翼列が
    前記出口側静翼列に連結され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。 ６、静翼を駆動させるための装置は、リンク（１３、１
    ４、３３、３４、５４、７４）によつて各翼列の翼に枢
    動自在に連結された駆動シュラウド（１５、１６、３５
    、３６、５５、７５）を具備し、該駆動シュラウドは駆
    動要素（１０１、１０２）によって動かされる中央の第
    １の駆動ロッド（１０３）によって回動され、別個の駆
    動要素（１１１、１１２）を有する第２の駆動ロッド（
    １１３）がタンデム型の可変静翼（３）の入口側静翼列
    （３１）のために設けられていることを特徴とする特許
    請求の、範囲第１〜５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。 ７、第２の駆動ロッド（１１３）のための駆動要素（１
    １１、１１２）は、第１の駆動ロッド（１０３）上に配
    置されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項記
    載の可変静翼ターボコンプレッサー。 ８、両駆動要素（１０１、１０２；１１１、１１２）は
    、コンプレッサーケースに枢動自在に連結されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の可変静翼タ
    ーボコンプレッサー。 ９、第２の駆動ロッド（１１３）のための駆動要素（１
    １１、１１２）は駆動は、第１の駆動ロッド（１０３）
    上に固定された枢軸（１０５）を介して伝えられること
    を特徴とする特許請求の範囲第８項記載の可変静翼ター
    ボコンプレッサー。
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