(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジン内の流路面積を制御・使用して、必要なときにガス流を完全に遮断し、必要なときにガス流を僅かに遮断する装置および制御方法を提供する。【解決手段】ガス流遮断装置１０は、複数のガス経路を画定する、前方部分２５と後方部分２３とを備えた複数のベーン２１と、中心軸を有し、かつ上記複数の前方部分２５が該中心軸回りに周方向に配置された前方リング１５と、上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分２３が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リング１７と、を備え、かつ、上記前方リング１５と上記後方リング１７とは上記ガス経路を通過するガス流を少なくとも部分的に遮断するために互いに移動可能であることを特徴とする。【選択図】図２
2005180441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガス経路を画定する、前方部分と後方部分とを備えた複数のベーンと、
中心軸を有し、かつ上記複数の前方部分が該中心軸回りに周方向に配置された前方リングと、
上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リングと、
を備え、かつ、
上記前方リングと上記後方リングとは、上記ガス経路を通過するガス流を少なくとも部分的に遮断するために互いに移動可能であることを特徴とするガス流遮断装置。
【請求項２】
上記複数の前方部分の各々は幅ｗの後縁を有し、かつ、上記複数の後方部分の各々は上記幅ｗの前縁を有することを特徴とする請求項１に記載のガス流遮断装置。
【請求項３】
上記複数のベーンの各々は、隣接するベーンから幅ｄだけ離間していることを特徴とする請求項２に記載のガス流遮断装置。
【請求項４】
上記幅ｄは上記幅ｗにほぼ等しいことを特徴とする請求項３に記載のガス流遮断装置。
【請求項５】
上記前方リングは上記中心軸回りに回転可能であり、かつ、前方リングの複数の後縁の各々が後方リングの複数の前縁に整列するように上記前方リングが位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のガス流遮断装置。
【請求項６】
上記複数の後縁の各々と上記複数の前縁の各々は上記中心軸に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガス流遮断装置。
【請求項７】
上記複数のベーンの各々はガスタービンエンジンの２次流路内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のガス流遮断装置。
【請求項８】
ガス経路内のガス流を制御する制御方法であって、
複数のガス経路を画定する、前方部分と後方部分とを備えた複数のベーンを提供するステップと、
中心軸を有し、かつ上記複数の前方部分が該中心軸回りに周方向に配置された前方リングを提供するステップと、
上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リングを提供するステップと、
上記ガス経路内のガス流を少なくとも部分的に遮断するために上記リングの少なくとも一方を上記中心軸回りに回転させるステップと、
を含んだ制御方法。
【請求項９】
上記リングの少なくとも一方を回転させるステップは、上記複数の前方部分が上記複数の後方部分とそれぞれ整列して翼を形成するように上記前方リングを回転させることを含むことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
上記リングの少なくとも一方を回転させるステップは、上記複数の前方部分が上記複数の後方部分のいずれにも整列しないように上記前方リングを回転させることを含むことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【請求項１１】
上記複数のベーンを提供するステップは、
幅ｗの後縁を有した複数の前方部分を提供するステップと、
上記幅ｗの前縁を有した複数の後方部分を提供するステップと、
上記複数のベーンの各々を、該ベーンに隣接したベーンから、上記幅ｗにほぼ等しくなる幅ｄだけ離間させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【請求項１２】
複数のガス経路を画定する、前方部分と後方部分とを備えた複数のベーンと、
中心軸を有し、かつ該中心軸回りに上記複数の前方部分が周方向に配置された前方リングと、
上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リングと、
上記前方リングと上記後方リングとの間にかつ上記中心軸回りに配置され、かつ、周方向に複数の孔が設けられ、かつ、上記ガス経路内のガス流を少なくとも部分的に遮断するために上記前方リングおよび上記後方リングに対して回転方向に移動可能である移動可能なプレートと、を備えたガス流遮断装置。
【請求項１３】
上記複数の前方部分の各々は幅ｗの後縁を有し、かつ、上記複数の後方部分の各々は上記幅ｗの前縁を有し、
上記複数のベーンの各々は隣接するベーンから幅ｄだけ離間することを特徴とする請求項１２に記載のガス流遮断装置。
【請求項１４】
上記幅ｄは上記幅ｗにほぼ等しいことを特徴とする請求項１３に記載のガス流遮断装置。
【請求項１５】
上記複数の孔の各々は上記幅ｗにほぼ等しい幅を有し、かつ、上記複数の孔の各々は隣接する孔から上記幅ｗにほぼ等しい幅だけ離間することを特徴する請求項１４に記載のガス流遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンエンジン内の流路面積を制御する装置に関する。より具体的には、本発明は回転可能に取り付けられたベーン要素を利用してガスタービンエンジンの流路面積を調節可能に制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの運転においては、多くの場合、外側ダクトと内側支持構造との間の２次流路内を流れるガス流量を制御することが望ましい。上記のような制御を達成する一般的な方法として、上記ガスが流れる流路面積を調節する装置を組み付けることが挙げられる。上記の装置は、必要なときにガス流を完全に遮断し、必要なときにガス流を僅かに遮断することが最も望ましい。これらの制約条件の一方の効率を最大限に引きだそうとすると、通常、他方の効率を減少させる結果となる。
【０００３】
従って、ガスタービンエンジン内の流路面積を制御・使用して、要求に応じて、ガス流のほぼ完全な遮断と、ガス流の実質的な開放（妨害を受けないこと）との両方を実現する装置および方法が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的はガスタービンエンジン内の流路面積を制御する装置を提供することである。より具体的には、本発明は回転可能に取り付けられたベーン要素を利用してガスタービンエンジンの流路面積を調節可能に制御する装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ガス流遮断装置は、複数のガス経路を画定する、前方部分と後方部分とを備えた複数のベーンと、中心軸を有し、かつ上記複数の前方部分が該中心軸回りに周方向に配置された前方リングと、上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リングと、を備え、かつ、上記前方リングと上記後方リングとは、上記ガス経路を通過するガス流を少なくとも部分的に遮断するために互いに移動可能であることを特徴とする。
【０００６】
さらに本発明によれば、ガス経路内のガス流を制御する制御方法は、複数のガス経路を画定する、前方部分と後方部分とを備えた複数のベーンを提供するステップと、中心軸を有し、かつ上記複数の前方部分が該中心軸回りに周方向に配置された前方リングを提供するステップと、上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リングを提供するステップと、上記ガス経路内のガス流を少なくとも部分的に遮断するために上記リングの少なくとも一方を上記中心軸回りに回転させるステップと、を含む。
【０００７】
さらに本発明によれば、ガス流遮断装置は、複数のガス経路を画定する、前方部分と後方部分とを備えた複数のベーンと、中心軸を有し、かつ該中心軸回りに上記複数の前方部分が周方向に配置された前方リングと、上記中心軸回りに配置され、かつ上記複数の後方部分が上記中心軸回りに周方向に配置された後方リングと、上記前方リングと上記後方リングとの間にかつ上記中心軸回りに配置され、かつ、周方向に複数の孔が設けられ、かつ、上記ガス経路内のガス流を少なくとも部分的に遮断するために上記前方リングおよび上記後方リングに対して回転方向に移動可能である移動可能なプレートと、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明が主に教示するところは、ガスタービンエンジンの２次流路内を通過するガス流を遮断するスプリットベーン型流れ遮断装置を提供することである。具体的には、静止した後方リング（stationary aft ring）および回転可能な前方リング（rotatable forward ring）が、タービンエンジンの外側ダクトと内側支持構造との間に設けられ、数多くのベーンが周方向に取り付けられる。各ベーンは、前方部分と後方部分とからなり、これらの部分は、上述の前方リングと後方リングにそれぞれ取り付けられる。各ベーンの各前方部分が対応する後方部分と整列するように、上記前方リングが位置決めされると、各ベーンは一つの翼を形成する。上記構成においては、ガスは上記２次流路内を流れ、最小の圧力損失を伴って上記ベーンを通過することが可能となる。各ベーンは、タービンエンジンの中心線に垂直な境界に沿って、前方部分と後方部分とに分割されている。この境界の幅は、隣接するベーン同士を隔てる離間距離に等しい。結果として、前方リングが、形成される境界の幅とほぼ等しくなる線形距離だけその周囲に沿って回転すれば、空気流のほぼ完全な遮断が実現される。さらに、前方リングが、上記境界の幅より小さな線形距離だけその周囲に沿って移動すれば、所望の程度に部分的な遮断が実現される。もう１つの態様においては、一連の孔が周囲に沿って配置された回転方向に移動可能なプレートが上記後方リングと上記前方リングとの間に挿入される。上記孔は、上記境界の幅にほぼ等しい幅を有し、ほぼ同じ幅だけ互いに離間している。結果として、上記移動可能なプレートの回転により、空気流のほぼ完全な遮断（全閉）、ほぼ完全な開放、全開放、や所望の一部遮断を実現することが可能となる。
【０００９】
図１を参照すると、本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置１０の配置が詳細に示されている。スプリットベーン型流れ遮断装置は多数のベーン２１からなり、各ベーン２１は前方部分２５と後方部分２３とから構成される。上記前方部分２５と上記後方部分２３とは、前方リング１５上と後方リング１７上に周方向にそれぞれ配置される。前方リング１５と後方リング１７との双方は、実質的に等しい直径を有し、タービンエンジンの中心軸１９回りに配置される。従って、前方部分２５と後方部分２３とを含んだ各ベーン２１は、ガスタービンエンジンの外側ダクト１１と内側支持構造１３との間の２次流路内に配置されることになる。好ましくは、後方リング１７は静止し、前方リング１５は中心軸１９回りに回転移動が可能である。上記構成により、前方リング１５の各々に取り付けられた前方部分２５が後方リング１７に取り付けられた対応する後方部分２３と整列するように、前方リング１５を位置決めすることができる。以下に具体的に説明するように、必要に応じて、各前方部分２５が後方リング１７に取り付けられた対応する後方部分２３と整列しないように前方リング１５を回転してもよい。
【００１０】
図２は、前方部分２５と後方部分２３とを含んだ各ベーン２１をより具体的に示す斜視図である。図に示すように、各前方部分２５が対応する後方部分２３と整列すると、前方部分２５の後縁２２は対応する後方部分２３の前縁２４の近傍に位置する。好適な態様においては、ベーン２１は翼形をなす。前縁２４は幅ｗを有し、中心軸１９に対して垂直に配置される。後縁２２は上記幅ｗにほぼ等しい幅を有し、同様に中心軸１９に対して垂直に配置される。図２に示す構成は、全開状態にある本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置に対応する。上記の構成では、上記スプリットベーン型流れ遮断装置１０は上述のように翼形の形状を有するため、ガス（特に空気）がスプリットベーン型流れ遮断装置１０を通過する際の圧力損失を小さくすることができる。各ベーン２１は、隣接するベーンから距離ｄだけ離間する。この離間距離ｄは、ほぼあるいは完全に幅ｗに等しい。
【００１１】
図３は、全閉位置における本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置１０の斜視図を示す。上記前方リング１５が幅ｗに等しい距離だけ上記経路に沿って回転していることに留意されたい。上述したように、幅ｗは、隣接しあう後方部分２３の間および隣接しあう前半部分２５の間の離間距離ｄにほぼあるいは完全に等しい。この回転により、各後方部分２３の前縁２４は隣接しあう前方部分２５の間の空気流を遮断する位置にくる。つまり、この構成により空気が通過し得る開口部がほぼあるいは完全に存在しなくなる。従って、この構成を全閉位置と呼ぶ。
【００１２】
前方リング１５が回転可能であることを前提にして本発明を説明したが、後方リング１７が回転可能で前方リング１５が静止している場合や前方リング１５および後方リング１７の双方が回転可能である場合にも、同様に上記スプリットベーン型流れ遮断装置１０は機能する。
【００１３】
図２と図３は、それぞれ、本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置１０の全開位置と全閉位置とを示す。従って、前方リング１５の回転距離が上記幅と完全に等しくなければ、スプリットベーン型流れ遮断装置１０が「部分閉鎖」位置にある構成となるのは明らかであろう。部分閉鎖位置では、スプリットベーン型流れ遮断装置１０は、該スプリットベーン型流れ遮断装置１０のベーン２１を通過するガス流を妨げ、全開位置の構成で生ずる圧力損失よりも大きな圧力損失を発生させる。
【００１４】
図４ａおよび図４ｂは、本発明のもう１つの態様を示す。回転方向に移動可能なプレート５１が、前方リングと後方リングとの間に挿入され、同様に中心軸１９回りに回転可能である。移動可能なプレート５１は、その周囲に配置された一連の孔５３を有する。上記孔５３は上記幅ｗにほぼ等しい幅ｗを有し、該ほぼ等しい幅ｗで互いに離間する。前方リング１５と後方リング１７とが静止状態に維持されている場合には、空気流を部分的に遮断するために要望に応じて移動可能なプレート５１を回転させてもよい。結果として、上記移動可能なプレート５１の回転により、空気流のほぼ完全な遮断（全閉）、ほぼ完全な開放、全開放、や所望の一部遮断を実現することが可能となる。
【００１５】
本発明に従って、上述した目的、手段、および利点を完全に満足するガスタービンエンジン内の流路面積を制御する装置が提供されたことが明らかであろう。本発明は特定の態様との関連において説明されているが、当業者であれば本明細書を参照することによりその他の代替、改良、および変更を想到し得よう。従って、添付の特許請求の範囲に属するこれらの代替、改良、および変更も権利範囲に含められる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置を示したガスタービンエンジンの部分断面図。
【図２】全開位置にある本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置のベーンを示す斜視図。
【図３】全閉位置にある本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置のベーンを示す斜視図。
【図４Ａ】本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置のベーンと移動可能なプレートとを示す斜視図。
【図４Ｂ】本発明のスプリットベーン型流れ遮断装置のベーンと移動可能なプレートとを示す斜視図。
【符号の説明】
【００１７】
１０…スプリットベーン型流れ遮断装置
１５…前方リング
１７…後方リング
２１…ベーン
２２…前方部分の後縁
２３…後方部分
２４…後方部分の前縁
２５…前方部分
ｗ…幅
ｄ…離間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005180441.tif 000005
【図４Ａ】
2005180441.tif 000006
【図４Ｂ】
2005180441.tif 000007
【外国語明細書】
2005180441.tif 000008
2005180441.tif 000009
2005180441.tif 000010
2005180441.tif 000011
2005180441.tif 000012
2005180441.tif 000013
2005180441.tif 000014
2005180441.tif 000015
2005180441.tif 000016
【図１】
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【図２】
2005180441.tif 000018
【図３】
2005180441.tif 000019
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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