(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のディフューザよりも組み立ての容易なディフューザを有するターボ機械を提案すること。【解決手段】環状燃焼チャンバ４０と、遠心圧縮機１０と、圧縮機を出るガス流を拡散させ、このガス流を環状燃焼チャンバ４０に導くことが可能であり、半径方向に配向されて圧縮機からの出口に接続された拡散通路２２を有する上流部分２１、エルボー形状の中間部分２４、および環状に間隔を置く流れ直進化羽根２６を有する下流部分２５を含む環状ディフューザ２０と、環状燃焼チャンバ４０の外側および下流部分２５を取り囲む外側ケーシング３２とを含み、下流部分２５における流れの外側の境界が外側ケーシング３２によって定められるターボ機械。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状燃焼チャンバ（４０）と、
遠心圧縮機（１０）と、
圧縮機を出るガス流を拡散させ、このガス流を燃焼チャンバに導くことが可能であり、半径方向に配向されて圧縮機からの出口に接続された拡散通路（２２）を有する上流部分（２１）、エルボー形状の中間部分（２４）、および一連の環状に間隔を置く流れ直進化羽根（２６）を有する下流部分（２５）を含む環状ディフューザ（２０）と、
燃焼チャンバの外側および下流部分を取り囲む外側ケーシング（３２）とを含むターボ機械であって、
ターボ機械が、下流部分（２５）における流れが外側ケーシング（３２）によって外側で境界が定められ、外側ケーシング（３２）が肩（３６）を有し、それに中間部分（２４）の外側下流縁部（３７）が接することを特徴とする、ターボ機械。
【請求項２】
流れ直進化羽根（２６）が、外側ケーシング（３２）に固定されない、請求項１に記載のターボ機械。
【請求項３】
冷たいとき、流れ直進化羽根（２６）と外側ケーシング（３２）の間にクリアランス（Ｊ）が存在する、請求項１または２に記載のターボ機械。
【請求項４】
上流と中間部分の対向面（２１、２４）が第１端部プレート（２７）および第２端部プレートによって形成され、これらの第１および第２端部プレート（２７、２８）がケーシング（３２）とは異なり、上流および中間部分（２１、２４）の流れの境界を定める、請求項１から３のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項５】
中間部分（２４）の外側壁（３９）が外側ケーシング（３２）に接し、前記外側壁とケーシング（３２）間の接触界面が円筒状表面である、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項６】
外側ケーシング（３２）が流れ直進化羽根（２６）に面する円錐形内側表面部分（５０）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ機械。
【請求項７】
下流部分（２５）の流れが端部プレート（２７）によって内側で境界を定められ、端部プレートが上流および中間部分（２１、２４）の流れの境界も定める、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】
前記端部プレート（２７）が流れ直進化羽根（２６）を支持する、請求項７に記載のターボ機械。
【請求項９】
上流部分（２１）が、一連の環状に間隔を置いて離れる拡散羽根（２３）を含み、それらの間に前記拡散通路（２２）を形成し、端部壁（２７）が、前記拡散羽根（２３）にろう付けされる、請求項７または８に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボ機械に関する。これは地上または航空用の任意の種類のターボ機械に適用可能であり、さらに詳細には航空機ターボジェットに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願において、用語「上流」および「下流」はターボ機械を流れるガスの通常の流れ方向（上流から下流へ）に対して定義される。さらに、用語「ターボ機械軸」はターボ機械のロータの回転軸を指す。軸方向はターボ機械の軸方向であり、半径方向はこの軸に直角な方向である。同様に、軸面はターボ機械の軸を含む面であり半径面はこの軸に直角の面である。最後に、逆に規定されない限り、「内側」および「外側」などの形容詞は半径方向に対して用いられるので、要素の（半径方向）内側部分または面は同じ要素の（半径方向）外側部分または面よりもターボ機械の軸により近い。
【０００３】
本発明は、
環状燃焼チャンバと、
遠心圧縮機と、
圧縮機を出るガス流を拡散させ、このガス流を燃焼チャンバに導くことが可能であり、半径方向に配向されて圧縮機からの出口に接続された拡散通路を有する上流部分、エルボー形状の中間部分、および一連の環状に間隔を置く流れ直進化羽根を有する下流部分とを含む環状ディフューザと、
燃焼チャンバの外側および下流部分を取り囲む外側ケーシングとを含む種類のターボ機械に関する。
【０００４】
遠心圧縮機はそこを通るガスを加速しそれによってガスの動力学エネルギーを高める遠心回転翼を含む。
【０００５】
ディフューザは圧縮機を取り囲む環状空間を有する。ディフューザは圧縮機を出るガスの速度を遅くし、その結果その静圧力を高める働きをする。ディフューザは羽根式または導管式とすることができる。
【０００６】
これらの両方の種類のディフューザは、半径方向に配向され圧縮機の出口に接続されて圧縮機を出る加速されたガスを捕捉する一連の拡散通路を有する環状上流部分を含む。ディフューザ通路の断面は圧縮機を出るガス流を拡散するために内側から外側へ向かって漸進的に増加する。羽根式ディフューザは環状に間隔を置いて離れ互いに拡散通路を形成する一連の拡散羽根を用いる。導管式ディフューザにおいて、拡散通路はパイプまたは導管要素によって構成される。
【０００７】
上記上流部分から下流へディフューザはディフューザの流路を曲げるため、およびガスを燃焼チャンバに向かって流すためのエルボー形状の環状中間部分を有する。
【０００８】
中間部分から下流に、ディフューザは一連の環状に間隔を置いて離れる、ガス流を直進化するための直進化羽根を備える環状下流部分を有し、拡散通路を出るガス流の旋回成分を燃焼チャンバに入る前に低減する。
【０００９】
図１は、ガス流方向に、遠心圧縮機１１０と、拡散羽根１２３を有する環状ディフューザ１２０と、環状燃焼チャンバ１４０とを含む上述の種類のターボ機械の知られている実施例を示す。外側ケーシング１３２は燃焼チャンバ１４０およびディフューザ１２０の外側を取り囲む。
【００１０】
ディフューザ１２０は、半径方向に配向され拡散通路１２２を有する上流部分１２１と、エルボー形状の中間部分１２４と、一連の環状に間隔を置いて離れる流れ直進化羽根１２６を含む下流部分１２５とを含む。
【００１１】
流れはその中をガスが流れる空間であると定義される。
【００１２】
上流および中間部分１２１、１２４の流れは第１端部プレート１２７と第２端部プレート１２８によって境界が定められる。下流部分１２６の流れは第１端部プレート１２７によって内側に境界が定められ、外側シュラウド１２９によって外側に境界が定められる。
【００１３】
ディフューザの下流部分１２５はターボ機械の軸Ａに平行に配向される。言い換えれば、ターボ機械の軸Ａを含む断面において、ディフューザの下流部分１２５を出る流れの平均軸Ｍはターボ機械の軸Ａに平行である。この構造において、ディフューザを出る主要ガス流は燃焼チャンバ１４０の周囲の外側を通る。
【００１４】
図示されない代替において、ディフューザ１２０を出る主要ガス流を燃焼チャンバ１４０に向かって導き、燃焼チャンバに良好にガスを供給するために、ディフューザの下流部分１２５は燃焼チャンバ１４０に向かうようにターボ機械の軸Ａに対して傾斜する。言い換えれば、ターボ機械の軸Ａを含む断面において、ディフューザの下流部分１２５を出る流れの平均軸Ｍは軸Ａに（ゼロではない）鋭角を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
知られているディフューザの欠点は、それらを作る部品の互いの組み立てが困難なことである。具体的には、下流部分１２５の外側表面が軸Ａに対して傾斜するとき、下流部分１２５が円錐形であり外側シュラウド１２９は下流部分１２６の自由端部に向かってスライドし易いので、外側シュラウド１２９をろう付けまたは締め付けによって下流部分１２５に固定することは特に困難である。
【００１６】
本発明の目的は、従来のディフューザよりも組み立ての容易なディフューザを有する、上で規定した種類のターボ機械を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するために、本発明は、
環状燃焼チャンバと、
遠心圧縮機と、
圧縮機を出るガス流を拡散させ、このガス流を燃焼チャンバに導くことが可能であり、半径方向に配向されて圧縮機からの出口に接続された拡散通路を有する上流部分、エルボー形状の中間部分、および一連の環状に間隔を置く流れ直進化羽根を有する下流部分を含む環状ディフューザと、
燃焼チャンバの外側および下流部分を取り囲む外側ケーシングとを含み、
下流部分の流れが外側ケーシングによって外側で境界が定められるターボ機械を提供する。
【００１８】
したがって、本発明は外側ケーシングを用いて下流部分の外側壁を形成することからなる。これは、通常用いられるシュラウドを省き、それらのシュラウドの固定に伴う問題を回避することが可能になる。さらに、外側シュラウドがないことによってディフューザの重量を低減することが可能になる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、外側ケーシングはディフューザの中間部分の外側下流端部が接する肩を有する。この肩によって、中間部分はケーシングに対して正しく容易に位置決めすることができる。これはディフューザの組み立てを容易にする。
【００２０】
本発明の特定の実施形態において、流れ直進化羽根は外側ケーシングに固定されず、それによってディフューザの組み立てがさらに簡単になる。それらの状況下において、ターボ機械の動作中に発生する膨張現象に伴う欠点を回避するために、冷たいとき、流れ直進化羽根と外側ケーシングの間にクリアランスを設けるのが有利である。熱いとき、このクリアランスは減少し、ゼロまたはわずかに負になることが好ましい。
【００２１】
本発明の特定の実施形態において、第１端部プレートと第２端部プレートによって上流と中間部分の対向する壁が形成され、これらの第１端部プレートおよび第２端部プレートはケーシングとは異なり、上流および中間部分の流れの境界を定める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明およびその利点は非制限的な図によって与えられる以下の本発明の実施形態の詳細な説明を読み取ることによってより良好に理解することができる。説明は添付図を参照する。
【００２３】
図１および図２は従来技術を示し、上で説明された。
【００２４】
図３は本発明のターボ機械の実施例の一部を示す。さらに詳細にはターボ機械は航空機ターボジェットである。ターボジェットを通過するガスは空気である。
【００２５】
ターボジェットは遠心高圧圧縮機１０と、圧縮機から下流に接続された環状ディフューザ２０とを含み、このディフューザは環状燃焼チャンバ４０を取り囲む空間３０中に開口する。空間３０は外側ケーシング３２とそれに同軸の内側ケーシング３４によって境界を定められる。燃焼チャンバ４０はケーシング３２および３４に接続された固定フランジによって支持される。
【００２６】
遠心圧縮機１０は遠心回転翼である。回転翼は一連の回転駆動される可動ブレードを含む。これらのブレードは軸状に空気を受け取り、加速し、半径方向にディフューザ２０中に放出する。
【００２７】
ディフューザ２０は圧縮機１０を取り囲む環状空間を有する。ディフューザ２０は圧縮機１０を出る空気の速度を低減する働きをし、それによってその静圧力を高める。図のディフューザ２０は羽根式である。
【００２８】
ディフューザ２０は、半径方向に配向され圧縮機１０からの出口に接続されて圧縮機１０を出る加速された空気を捕捉するための一連の拡散通路２２を有する環状上流部分２１を含む。これらの拡散通路２２の断面は、圧縮機１０を出るガス流を拡散するために半径方向に内側から外側に向かって進み漸進的に増加する。これらの拡散通路２２は一連の環状に間隔を置いて離れる拡散羽根２３によって形成される。上流部分２１への入口で、これらの羽根２３は互いに近づく。これらの拡散羽根２３は上流部分２１からの出口に接近すると互いにさらに間隔を置いて円周状に離れる。
【００２９】
上流部分２１から下流へディフューザ２０はエルボー形状でディフューザの流路を曲げて空気流を燃焼チャンバ４０に向かって偏向する環状中間部分２４を有する。
【００３０】
中間部分２４から下流に、ディフューザ２０は一連の環状に間隔を置いて離れる、流れ直進化羽根２６を備える環状下流部分２５を有し、拡散通路２２を出るガス流の旋回成分を燃焼空間３０に入る前に低減する。
【００３１】
第１端部プレート２７は下流部分２５の流れが第１端部プレート２７によって内側に境界を定められるように下流部分２５の内側壁を形成する。端部プレート２７は流れ直進化羽根２６を保持する（すなわち、羽根２６が端部プレート２７に固定される）。
【００３２】
上流と中間部分２１、２４の対向面は第１端部プレート２７および第２端部プレート２８によって形成される。したがって、これらの第１および第２端部プレート２７、２８は上流および中間部分２１、２４の流れの境界を定める。
【００３３】
第２端部プレート２８は拡散羽根２３を保持し、ディフューザ２０の組み立て中に第１端部プレート２７は拡散羽根２３にろう付けされる。
【００３４】
燃焼チャンバ４０は環状内側壁４２、環状外側壁４３、および上記チャンバの上流領域でこの内側と外側壁４２、４３の間に配設された環状チャンバ端部壁４１を含む。チャンバ端部壁４１は軸Ａの周りに環状に分配された噴射オリフィス４４を有する。噴射システム４５は上記噴射オリフィス４４を通ってチャンバ端部壁４１上に搭載される（噴射オリフィス４４あたり１個の噴射システム）。これらの噴射システム４５は燃焼チャンバ４０中で燃焼する空気と燃料の混合物を噴射する働きをする。この混合物の燃料は空間３０を通過するそれぞれの燃料供給パイプ４６を経由して噴射システム４５に送達される。
【００３５】
燃焼チャンバ４０（すなわち、チャンバの主軸Ｐ）はターボジェットの軸Ａに対して（ゼロではない）鋭角度Ｂで傾斜する。この角度Ｂが大きいほど燃焼チャンバモジュールの軸長は短くなる。
【００３６】
図３の実施例において、ディフューザの下流部分２５は下流部分２５を出る流れの平均軸Ｍが軸Ａに平行であるように軸状に配向される。
【００３７】
外側ケーシング３２は燃焼チャンバ４０およびディフューザ２０の下流部分２５の外側に半径方向に配設される。
【００３８】
本発明によれば、外側ケーシング３２は、この下流部分２５中の空気流の外側の境界を定めるように上記下流部分２５の外側壁を構成する。さらに正確には、外側ケーシングの内側壁はこの流れの境界を定める。
【００３９】
図４に詳細を示すように、流れ直進化羽根２６は外側ケーシング３２に固定されない。
【００４０】
冷たいとき、流れ直進化羽根２６と外側ケーシング３２の間にはクリアランスＪが残る。このクリアランスＪは、外側ケーシング３２と羽根２６を備える第１端部プレート２７の間の膨張差のためターボジェットが熱くなると減少する。熱いとき、羽根２６が外側ケーシング３２と面一または軽く押圧されるように、クリアランスＪはゼロまたはわずかに負とすることができる。この接触は羽根２６またはケーシング３２の損傷を避けるため強く押圧すべきではない。
【００４１】
外側ケーシング３２は肩３６を有し、中間部分２４の外側下流端部３７がディフューザの組み立て中に接する。したがって、肩３６は中間部分２４の適切な位置決めのための基準および案内として用いられる。
【００４２】
さらに、中間部分２４の位置決めを容易にする目的のために、中間位置２４の外側壁３９は外側ケーシング３２に接し、外側壁３９とケーシング間の接触界面３５は大きな軸方向の幅を有する回転の円筒状表面である。
【００４３】
図５および図６を参照して、本発明のターボジェットの他の実施例の説明が以下に続く。この実施例と図３および４の実施例間の類似要素は同じ数字参照番号が与えられる。
【００４４】
このターボジェットは、ディフューザの下流部分２５がターボ機械の軸Ａに対して燃焼チャンバ４０に向かって傾斜する点で図３および４のものとは異なり、ターボ機械の軸Ａを含む断面において、ディフューザの下流部分２５を出る流れの平均軸Ｍは軸Ａとゼロではない鋭角度を形成し、上記軸Ｍはチャンバ端部壁４１と交差することが好ましい。
【００４５】
ターボ機械の軸Ａに対するディフューザ２０の下流部分２５のそれらの傾斜角度はディフューザからの出口と燃焼チャンバ４０の間のガスのヘッド損失を低減する働きをする。また、ガスがより対称的にチャンバ４０の周りの外側および内側を進む迂回ゾーンに供給されることを可能にし、また、ガスを内側迂回ゾーンにより良好に供給する働きをする。さらに、噴射システム４５へのガス供給もより対称的である。
【００４６】
この実施例において、外側ケーシング３２は、この円錐表面部分５０が流れ直進化羽根２６によって画定される輪郭の周囲に緊密に嵌合するように（クリアランスＪを無視して）流れ直進化羽根２６に面する円錐形内側表面部分５０を有する。この実施例において、円錐表面部分５０は外側ケーシング３２の特に厚い部分５２として作られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】航空機ターボジェットの従来技術実施例における圧縮機、ディフューザ、および燃焼チャンバモジュールの軸状断面の半分を示す概要図である。
【図２】図１のディフューザの俯瞰図である。
【図３】本発明による航空機ターボジェットの実施例の圧縮機、ディフューザ、および燃焼チャンバモジュールの軸状半断面を示す概要図である。
【図４】図３のディフューザの詳細を示す図である。
【図５】本発明による航空機ターボジェットの他の実施例の圧縮機、ディフューザ、および燃焼チャンバモジュールの軸状断面の半分を示す概要図である。
【図６】図５のディフューザの詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１１０  遠心高圧圧縮機
２０、１２０  環状ディフューザ
２１、１２１  環状上流部分
２２、１２２  拡散通路
２３、１２３  拡散羽根
２４、１２４  環状中間部分
２５、１２５、１２６  環状下流部分
２６  流れ直進化羽根
２７、１２７  第１端部プレート
２８、１２８  第２端部プレート
３０  空間
３２、１３２  外側ケーシング
３４  内側ケーシング
３６  肩
３７  外側下流端部
３９  外側壁
４０、１４０  環状燃焼チャンバ
４１  環状チャンバ端部壁
４２  環状内側壁
４３  環状外側壁
４４  噴射オリフィス
４５  噴射システム
４６  燃料供給パイプ
５０  円錐表面部分
５２  厚い部分
１２９  外側シュラウド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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