(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧圧縮機を通過する一次空気ストリームと高圧圧縮機を取り囲む二次空気ストリームとが流れる、バイパスターボジェットなどのターボ機械であって、
前記ターボ機械が、一次空気流ストリームの外側を画定する環状体を形成する内側壁（１４）を備え、下流側端部に高圧圧縮機（１０）の外側ケーシング（４４）を締結した中間ケーシング（１２）と、高圧圧縮機を通るストリームの下流側から空気を抽気するための抽気手段（５４、６８）と含み、抽気手段の出口が、高圧圧縮機（１０）の上流側部分に空気を再噴射するための空気再噴射手段（７０、７２、７４）に接続されており、
抽気手段（５４、６８）が、環状マニホルド（５６）により、空気再噴射手段（７０、７２、７４）に接続されており、該環状マニホルドが、高圧圧縮機の上流側で中間ケーシング（１２）の内側壁（１４）を取り囲んでいると共に、ターボ機械の二次空気流ストリームの内側を画定する環状体を形成する中間ケーシング（１２）の外側壁（１６）と前記内側壁（１４）との間で半径方向に位置していることを特徴とする、ターボ機械。
【請求項２】
マニホルド（５６）が、中間ケーシング（１２）の下流側環状プレート（１８）と排気弁（６２）の下流で中間ケーシング（１２）に形成された曲面流れ偏向壁（６０）との間に伸びており、該曲面流れ偏向壁は、開放位置において、一次空気流ストリームの一部が、曲面流れ偏向壁（６０）により、下流側に流れる一次空気流ストリームの残部の外側に偏向されることを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
マニホルド（５６）は、少なくとも一部が、曲面流れ偏向壁（６０）によって、中間ケーシング（１２）の下流側環状プレート（１８）によって、ケーシング（４４）の内側壁（１４）によって画定されることを特徴とする、請求項２に記載のターボ機械。
【請求項４】
マニホルド（５６）が、流れ偏向壁（６０）を中間ケーシング（１２）の下流側環状プレート（１８）に接続する半径方向外側壁（６５）を備えることを特徴とする、請求項２または３に記載のターボ機械。
【請求項５】
マニホルド（５６）の半径方向外側壁（６５）が、流れ偏向壁（６０）および下流側環状プレート（１８）と共に一体となったケーシングとして形成されることを特徴とする、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項６】
マニホルド（５６）の半径方向外側壁（６５）が、流れ偏向壁（６０）と下流側環状プレート（１８）との間に嵌め込まれることを特徴とする、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項７】
マニホルド（５６）が、中間ケーシング（１２）の半径方向アーム（５８）のうち少なくともいくつかを通って伸びることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項８】
マニホルド（５６）が、３６０°以下の角度範囲を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項９】
マニホルド（５６）が、ほぼ均一の圧力で空気を再噴射手段（７０、７２、７４）の全てに送るために周方向に変化する面積の断面を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項１０】
マニホルド（５６）が、中間ケーシング（１２）の下流側環状プレート（１８）内に形成され、抽気手段（５４、６８）に接続される少なくとも１つの供給オリフィス（６６）を含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項１１】
空気再噴射手段が、中間ケーシング（１２）の下流側環状プレート（１８）内に形成され、マニホルド（５６）の周囲に分布した複数の孔（７０）を備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項１２】
各孔（７０）が、圧縮機（１０）の外側ケーシング（４４）の厚さ内に形成された別の孔へと下流側に開口し、前記別の孔が第１のロータホイール（２０）から上流側に圧縮機を通るストリームへと開口することを特徴とする、請求項１１に記載のターボ機械。
【請求項１３】
別の孔が、傾斜して、圧縮機（１０）の第１のロータホイール（２０）のブレードの前縁に向かって配向された第２の部分（７４）へと開口する第１の部分（７２）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧圧縮機内に空気を噴射させるシステムを装着したターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイパスターボ機械は、低圧圧縮段および高圧圧縮機段、その後に燃焼チャンバを通過する一次空気ストリームと、圧縮段および燃焼チャンバを取り囲み、推力を増大させるために一次空気流の出口に合流する二次空気ストリームとを供給する上流側空気入口を有する。
【０００３】
高圧圧縮機は、外側ケーシングにより囲まれた交互に並ぶガイドベーンとロータホイールとを備える。
【０００４】
ターボ機械の動作時に、ポンピング現象が生じる可能性がある。この現象は、高圧圧縮機を通る流れ方向の急な逆転により生じる。この現象は、衝撃に似ており、高圧圧縮機を通るストリームの中でブレードの破損または封止装置の損傷などの破壊的な機械的な影響を招く場合がある。
【０００５】
高圧圧縮機の外側ケーシングの内面から空気の境界層を分離することで、一次ストリームの空気流における擾乱を引き起こし、それにより高圧圧縮機のポンピングを助長する可能性がある。
【０００６】
境界層の分離を防ぐために、ひいては、ポンピングマージンを増加するために、ガイドベーン段とロータホイールとの間の高圧圧縮機の下流側から空気を抽気すること、および高圧圧縮機の入口で第１のロータホイールから上流側に空気を再噴射することが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の技術は、高圧圧縮機の外側ケーシングの半径方向周囲に取り付けられる環状空気マニホルドの使用を伴う。それにもかかわらず、外側ケーシングの周囲の使用できるスペースは、すでに燃料パイプ、オイルパイプ、電気回路、作動装置・・・などのターボ機械の付属品や機器でかなりを占められている。一般に、第１のガイドベーン段は、可変ピッチ段であり、外側ケーシングを貫通するピボットを有するベーンを有し、クランクによって外側ケーシングの周囲に取り付けられた各制御リングに接続され、前記スペースに収容された各々の作動装置またはモータによって作動される。したがって、第１のロータホイールから上流側に空気を再噴射するために、外側ケーシングの周囲にマニホルドを配置することができない場合は、この技術は難しい。
【０００８】
高圧圧縮機を長くして、入口のガイドベーン段と第１のロータホイールとの間にマニホルドを配置することは想定できない。この解決策では、ターボ機械の長さや重量が許容限度を超えて増大してしまうためである。
【０００９】
本発明の特定の目的は、簡単で、効果的で、コストのかからない方法で、上記の問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明は、一次空気流ストリームの外側を画定する回転体を形成する内側壁を備え、下流側端部に高圧圧縮機の外側ケーシングを締結した中間ケーシングと、高圧圧縮機を通るストリームから下流側に空気を抽気するための抽気手段と含み、抽気手段の出口は、高圧圧縮機の上流側部分に空気を再噴射するための空気再噴射手段に接続されたバイパスターボジェットなどのターボ機械であって、抽気手段は、高圧圧縮機から上流側の中間ケーシングの内側壁を取り囲み、ターボ機械の二次空気流ストリームの内側を画定する回転体を形成する中間ケーシングの前記内側壁と外側壁との間で半径方向に位置する環状マニホルドによって、空気再噴射手段に接続されることを特徴とするターボ機械を提供する。
【００１１】
本発明によれば、環状マニホルドは中間ケーシングの内側に配置され、このことで、圧縮機を長くするのを避け、ターボ機械の重量を増大するのを避けることができ、それにもかかわらず、高圧圧縮機に沿って下流側から抽気された空気が簡単に供給可能である。再噴射手段と環状マニホルドとの接続は簡単な方法で行われ、このことで製造コストを最小限に抑えることができる。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、マニホルドは、排気弁からの出口で、中間ケーシングの下流側環状プレートと中間ケーシング内に形成された湾曲流偏向壁との間に伸びる。
【００１３】
したがって、少なくとも一部は、マニホルドを画定するのに既存の壁が使用される。
【００１４】
マニホルドは、流れ偏向壁を中間ケーシングの下流側環状プレートに接続する半径方向外側壁によっても画定される。
【００１５】
この半径方向外側壁は、有利には、流れ偏向壁および下流側環状プレートと共に一体になったケーシングとして形成される。
【００１６】
変形例では、半径方向外側壁は流れ偏向壁と下流側環状プレートとの間に嵌め込まれてもよい。
【００１７】
マニホルドは、図２に示されるように、中間ケーシングの半径方向アームの少なくともいくつかを通って伸び、所定の角度範囲にわたって伸びる（この範囲は３６０°とすることも可能である）。
【００１８】
有利には、マニホルドは、ほぼ均一の圧力で空気を再噴射手段の全てに送るために周方向に変化する面積の断面を有する。
【００１９】
マニホルドは、中間ケーシングの下流側環状プレート内に形成され、抽気手段に接続される少なくとも１つの供給オリフィスを含むことができる。
【００２０】
本発明の別の特徴によれば、空気再噴射手段は、中間ケーシングの下流側環状プレート内に形成され、マニホルドの周囲に分布した複数の孔を備える。
【００２１】
各孔は、圧縮機の外側ケーシングの厚さ内に形成された別の孔へと下流側に開口し、前記他の孔は第１のロータホイールから上流側に圧縮機を通るストリームへと開口することができる。この他の孔は、傾斜しており、圧縮機の第１のロータホイールのブレードの前縁に向かって配向された第２の部分へと開口する第１の部分を備えることができる。
【００２２】
非限定的な例として、添付図面を参照して考察された以下の説明を読めば、本発明はより十分に理解され、本発明の他の詳細、利点、特徴が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る、中間ケーシングから上流側に配置された高圧圧縮機と高圧圧縮機内に空気を再噴射する手段とを備えるターボ機械の部分軸方向半断面部である。
【図２】本発明の環状マニホルドを含む中間ケーシングの下流側から見た図である。
【図３】本発明の高圧圧縮機内に空気を再噴射するための本発明の手段の軸方向部分断面図である。
【図４】高圧圧縮機の外側ケーシングに取り付けられた入口ガイドベーン段と、圧縮機内に再噴射する手段との部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
最初に、図１を参照する。図１は、中間ケーシング１２から下流側に配置された軸１１の高圧圧縮機１０を示す。中間ケーシング１２は２つの同軸の壁を有し、これらの壁はその下流側端部で環状プレート１８によって互いに接続された内側回転体１４と外側回転体１６とを形成する。内側壁１４は一次空気流ストリーム（矢印Ａ）の外側を画定し、外側壁１６は二次空気流ストリーム（矢印Ｂ）の内側を画定する。
【００２５】
高圧圧縮機１０は、ボルト４６によってその上流側端部で中間ケーシング１２の下流側プレート１８に締結された、外側ケーシングにより囲まれた交互に並ぶロータホイール２０、２２、２４、２６、２８、３０とガイドベーン３２、３４、３６、３８、４０、４２とを備える。高圧圧縮機１０への入口は、中間ケーシング１２のストリームからの外に向かう空気流を第１のロータホイール２０の方向に導く働きをするガイドベーン３２を備える。高圧圧縮機１０の第１の３つのガイドベーン段３２、３４、３６は可変ピッチ段である。すなわち、一次空気流Ａに対しるベーンの配向はエンジン速度に応じて変化可能であり、このことでターボ機械の動作を最適化することができる。このためには、各ガイドベーン３２、３４、３６は、その半径方向外側端部に、外側ケーシング４４のオリフィス内に取り付けられるピボット４８を有する。各々のベーンピボット４８は、半径方向外側端部でクランク５０によって制御リング５２に接続され、制御リング５２は、圧縮機１０の外側ケーシング４４の周囲に伸び、ベーンにピボット４８の軸を中心とした回転運動を付与するために、作動装置またはモータによる圧縮機１０の軸１１を中心とした回転時に可動である。
【００２６】
高圧圧縮機１０の第４のガイドベーン段３８と第４のロータホイール２６との間で、例えば、除氷のために、抽気が行われる。このために、ガイドベーン段３８の半径方向外側下流側端部とロータホイール２６の半径方向外側上流側端部との間に、環状軸方向スペース５３が形成される。高圧圧縮機１０から空気を抽気するための手段は、外側ケーシング４４のオリフィス内に取り付けられた吸い込み端部を有するダクト５４を備える。このオリフィスは、ガイドベーン段３８とロータホイール２６との間の軸方向スペース５３と連通するように、外側ケーシング４４に沿って軸方向に位置決めされる。
【００２７】
動作時に、高圧圧縮機１０を流れる一次空気流Ａの一部は、軸方向スペース５３から逃げて、ダクト５４に吸い込まれ、このことで、この圧力下の空気を除氷が必要な機器に送ることができる。本発明によれば、抽気空気の一部は、高圧圧縮機１０を通る空気ストリームの外側を画定する壁における空気の境界層の分離を抑えるために、第１のロータホイール２０から上流側に再噴射される。このような分離は、圧縮機１０のポンピングマージンを低減することになるためである。
【００２８】
このタイプの空気再噴射には、高圧圧縮機１０の外側ケーシング４４の周囲にマニホルドが設置される必要があるが、これは、可変ピッチシステム４８、５０、５２および電気、注油、または燃料回路のような他の機器類が存在するために実施するのが非常に難しい。
【００２９】
本発明によれば、環状マニホルド５６は、中間ケーシング１２の内側壁１４と外側壁１６との間に取り付けられ、圧縮機１０の環状プレート１８および外側ケーシング４４内に形成された空気噴射手段に空気を供給する。
【００３０】
環状マニホルド５６は、中間ケーシング１２の半径方向アーム５８の少なくともいくつかを通って伸びる（図２参照）。これらのアーム５８は、一次空気流ストリームＡと二次空気流ストリームＢとを通過して、飛行時の力を伝達する働きおよびケーブルや油圧ダクトなどの設備や機器を通す働きをする。中間ケーシング１２の２つの連続したアーム５８の間の各周方向スペースは、１つのアームから別のアームに周方向に伸びて、排気弁６２からの空気流を偏向させる働きをする曲面壁６０を有する。排気弁６２は、各曲面壁６０から上流側に取り付けられ、図１では、その排気弁６２は開口位置で示されている。
【００３１】
離陸および着陸時、航空機が雲の中を飛行しているとき、ひょうが一次空気流に入り、高圧圧縮機１０が開口する先の燃焼チャンバ（図示せず）に入り込む可能性があり、ひいては、燃焼チャンバが機能しなくなり危険性がある。排気弁６２を開口することで、ひょうを含む空気流の一部が曲面壁６０によって偏向されて中間ケーシング１２の外側環状壁１６のグリッド６４を通って二次空気流Ｂへと排出される。したがって、排気弁６２を開口することで、特定の構造において高圧圧縮機１０のポンピングが避けられる。
【００３２】
環状マニホルド５６部分は、環状プレート１８の下流側、およびマニホルド５６の内部に面した凹面を有する偏向壁６０の上流側で、中間ケーシング１２の内側壁１４によって内側に画定される。半径方向外側壁６５は、曲面壁６０を中間ケーシング１２の下流側環状プレート１８に接続して、マニホルド５６を閉鎖するようにする。
【００３３】
マニホルド５６は、中間ケーシング１２の下流側環状プレート１８を通って形成され、管６８によって抽気ダクト５４に接続される少なくとも１つの供給オリフィス６６を有する。
【００３４】
空気再噴射手段は、マニホルド５６によって空気を供給されて、高圧圧縮機１０から下流側に取り出された空気を、第１のロータホイール２０から上流側のポイントで再噴射するようにする。これらの再噴射手段は、下流側環状プレート１８を通って形成され、環状プレート１８の周囲に一定間隔で分布した複数の孔７０を備える。これらの孔７０は、供給オリフィス６６と中間ケーシング１２の内側壁１４との間で半径方向に位置決めされ、これらの孔７０は、外側ケーシング４４を下流側プレート１８に締結するためのボルト４６間に周方向に分布する。各孔７０は、高圧圧縮機１０のケーシング４４の厚さ内に形成された孔へと下流側に開口し、その結果、第１のロータホイール２０から上流側の圧縮機のストリームへと開口する。外側ケーシング４４の孔は上流側第１の部分７２、下流側第２の部分７４を有する。外側ケーシング４４の孔の第１の部分７２は、圧縮機１０の外側ケーシング４４の上流側環状フランジ内に形成され、その上流側端部がボルト４６間に位置する下流側プレート１８の孔７０へと開口し、その下流側端部が高圧圧縮機１０の入口ガイドベーン３２の２つのベーン間の孔の第２の部分７４の上流側端部へと開口するように配向される（図４参照）。孔の第２の部分７４は傾斜しており、その下流側端部は高圧圧縮機１０のストリームへと開口する。この第２の部分７４は、外側ケーシング４４の内面に対してほぼ接線方向に、圧縮機１０の第１のロータホイール２０のブレードの前縁に向けて配向される。
【００３５】
下流側プレート１８の孔７０の直径は外側ケーシング４４の孔の第１の部分７２の直径より大きく、第１の部分７２の直径は外側ケーシング４４の孔の第２の部分７４の直径より大きい。
【００３６】
空気を高圧圧縮機内に噴射する回路は、以下のように動作する。高圧圧縮機ストリーム１０を流れる空気の一部は、ダクト５４およびマニホルド５６に空気を供給する管６８を介して抽気される。マニホルド５６内で環状に流れる空気は、下流側プレートの孔７０および外側ケーシング４４の孔７２、７４内に再噴射される。
【００３７】
外側ケーシング４４の孔の第１の部分７２および第２の部分７４の直径は、それぞれ約５ミリ（ｍｍ）と３ミリ（ｍｍ）とすることができる。
【００３８】
変形例では、マニホルド５６は、下流側プレート１８の周囲にわたって分布した複数の供給オリフィス６６を有することができる。各々のオリフィス６６は、管６８によって、高圧圧縮機１０を流れるストリームから空気を抽気するためのダクト５４に接続される。
【００３９】
環状マニホルド５６は、ほぼ均一の圧力で空気を下流側プレート１８の孔７０の全てに送るために周方向に変化する面積の断面を有し、それにより、圧縮機の動作に悪影響を及ぼす圧縮機１０の軸１１周囲の静圧の周方向の不均一性を防ぐことができる。
【００４０】
マニホルド５６は、３６０°以下にわたって伸びることができる。図示した実施形態では、マニホルド５６は約３２０°にわたって伸び、中間ケーシング１２の１０個のアーム５８のうち８個を貫通する。
【００４１】
マニホルド５６の半径方向外側壁６５は、流れ偏向壁６０および環状プレート１８と一体となってケーシングとして形成されてもよいし、偏向壁６０と環状プレート１８との間に嵌め込まれてもよい。
【図１】
0005600672.tif 000002
【図２】
0005600672.tif 000003
【図３】
0005600672.tif 000004
【図４】
0005600672.tif 000005