JPS6339775B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンに関し、特にガ
スタービンエンジンの失速の発生を検出しかつ指
示する装置に関する。

簡略に述べると、本発明はガスタービンエンジ
ンの失速の発生を検出しかつ指示する装置を提供
する。この失速指示装置は内部圧力室を有するハ
ウジングを有し、内部圧力室内には伸縮室が設け
られる。内部圧力室と伸縮室とを選定エンジン圧
力に比例して与圧する手段が設けられ、さらに、
選定エンジン圧力の変化に応答する手段が設けら
れて伸縮室の内部と外部との間に圧力差を確立す
る。また、この圧力差に応答する指示手段が設け
られ、限界値（閾値）を超える選定エンジン圧力
の減少の発生を指示する。

次に添付の図面を参照して本発明を説明する。
全図を通じて同符号は同要素を表す。第１図に
は、本発明の一実施態様を包含する代表的なガス
タービンエンジンを総体的に１０で示す。エンジ
ン１０はコアエンジンつまりコア１２を備え、こ
のコアは直流関係に配置された軸流圧縮機１４と
燃焼器１６と高圧タービン１８を含む。高圧ター
ビン１８は軸２０とコアロータ２２とにより圧縮
機１４に連結されてそれを駆動する。エンジン１
０はまた低圧系を備え、この低圧系には低圧ター
ビン２４が含まれ、低圧軸２６によりフアン組立
体２８に連結されてそれを駆動する。コアエンジ
ン１２から隔たる位置に外側ナセル３０が設けら
れ、両者間にバイパスダクト３２を画成してい
る。

運転中、空気はエンジン１０に入り、まずフア
ン組立体２８によつて圧縮される。このフアン圧
縮空気の第１部分はバイパスダクト３２に入つた
後、フアンバイパスノズル３４から排出されて第
１推進力を生ずる。フアン圧縮空気の残部は入口
３６に入り、圧縮機１４によつてさらに圧縮され
た後、燃焼器１６に流入しそこで燃料と共に燃焼
を起こして高エネルギー燃焼ガスを発生させる。
焼焼ガスは高圧タービン１８を通つてそれを駆動
し、このタービンは圧縮機１４を駆動する。その
後燃焼ガスは低圧タービン２４を通つてそれを駆
動し、この低圧タービンはフアン２８を駆動す
る。次いで、燃焼ガスは排気流路３８を通り、コ
ア排気ノズル４０から排出されて第２推進力を生
ずる。

以上の説明は今日のターボフアンエンジンに関
する代表的な説明であるが、以下の説明から明ら
かとなるように、本発明はまた、例えば、ターボ
プロツプ、ターボジエツト、ターボシヤフト等の
他の任意の型のガスタービンエンジンに関連して
用い得るものである。従つて、第１図に示すター
ボフアンエンジンの上記の説明は本発明のかよう
な一適用例を示すものに過ぎない。

本発明の好適実施例は第１図に符号４２で示し
たもので、エンジン１０の運転中圧縮機失速の迫
生を検出しかつ指示する装置である。装置４２
（以下失速指示装置と称する）は、圧縮機１４の
出口圧力（以下CDPと称する）が急激に減少し
た場合それを検知することと、CDPの減少速度
があらかじめ設定された限界速度値を超えた時指
唆示をなすことによつて働く。CDPが失速指示
装置４２の本実施例に対して選択されたのは、
CDPが一般にエンジン１０内で容易に検知し得
る最高圧力であり、従つて、失速中測定可能な最
大圧力低下をなすからである。しかし、CDP、
または他の任意の圧縮機出力の使用は本発明の範
囲を限定するものではなく、本発明は圧力変化が
失速を指示するような任意の便利な圧力源を利用
し得る。従つて、CDPまたは圧縮機圧力という
用護はかような他の圧力源をも意味するものであ
る。

さらに詳述すると、失速指示装置４２の好適実
施例は内部圧力差４６を有するハウジング４４を
主体とする。内部圧力室４６内にはそれより小い
伸縮室またはベロー４８が配置されている。内部
圧力室４６とベロー４８は共に導流路５０によつ
て圧縮機１４の出口に連結されている。本実施例
では導流路５０は圧縮機１４の出口に直接連結さ
れているものとして図示されているが、この直接
連結は本発明を限定するものではなく、その代わ
りに導流路５０を他の任意の適当なCDP源、例
えば、既存のCDP制御管路に連結してもよいこ
とを理解されたい。

導流路５０はCDPに比例して内部圧力室４６
とベロー４８の内部とを与圧する手段となる。す
なわち、CDPが変わると、それに応じて内部室
４６内の圧力とベロー４８の内部の圧力が変わ
る。CDPの急変を検出するため、制限装置５２
が内部室４６の入口に配置されている。制限装置
５２は寸法の小さいオリフイス５４を形成し、内
部室４６内の圧力変化の速度を制限する。すなわ
ち、内部室４６の圧力変化は常にベロー４８内の
圧力変化に遅れ、そしてCDPが急変すると、ベ
ロー４８の内部と内部室４６（ベローの外部）と
の間に過渡的な圧力差（ΔP）が生ずる。内部室
４６の圧力変化がベロー４８内の圧力変化に遅れ
る程度、従つて、CDPの変化によつて生ずるΔP
の大きさと持続時間は、入口オリフイス５４の大
きさと内部室４６の容積の関数である。

CDPの急変によつて生ずるΔPにより、CDPの
変化の大きさとCDPの増減のいずれが生じたか
とに従つて、ベロー４８が膨張または収縮し得
る。例えば、エンジン１０がベロー４８内の圧力
と内部室４８の圧力とが実質的に等しい定常状態
に達した後、CDPが突然大幅に減少すると（こ
の急減は失速を示す）、それに応じてベロー４８
内の圧力が急激に低下する。入口オリフイス５４
の寸法は小さいので、内部室４６内の圧力低下は
ベロー内圧の低下程急速ではなく、そしてある限
られた時間、内部室４６の圧力はベロー４８内の
圧力より高い。ベロー４８の外側の比較的高い圧
力により、ベロー４８は第１図で見て左方に収縮
する。

前述のように、CDPの急激な低下（4000psi毎
秒の程度）は圧縮機の失速を示す。それより実質
的に少ないCDP低下速度は幾多の非失速エンジ
ンの作動、例えば、正常なエンジン停止時のスロ
ツト・チヨツプまたは燃焼器吹消しを示し得る。
ベロー４８内には第１弾性手段または圧縮ばね５
６が存し、CDPの減少が限界値を超えてベロー
４８の内外間に大きなΔPを生じない限りベロー
４８の収縮を防止するように予荷重をかけられて
いる。上記の限界値は、シム（調整片；図示せ
ず）の使用または当業者の周知の任意の方法によ
つてばね５６の予荷重を調節することによつて決
定される。限界値を十分高く設定することによつ
て、実際の圧縮機失速だけがベロー４８を収縮さ
せる。試験口（図示せず）を利用して内部室４６
を与圧すれば限界値を正確に測定し得る。

総括的に５８で示す指示手段はベロー４８の動
きに応答し、火器のように作動して、限界値を越
えるCDPの減少を指示する。指示手段５８は細
長いトリガ部材６０を含み、このトリガ部材の第
１端６２がベロー４８と係合している。トリガ部
材６０はベロー４８の動きに応じてピボツト６４
のまわりを回転するように枢着されている。トリ
ガ部材６０の第２端６６は１対のノツチ６８，７
０を有する。両ノツチの用途については後に説明
する。また、ピボツトシール７２または当業者に
周知の他の類似装置がピボツト６４に近接してト
リガ部材６０に係合し、高圧空気の内部室４６か
らの漏れを防止する。

ハンマ部材７４がピボツト７６を中心として回
転するように配置され、指示用ボタン７８を有す
る。この指示ボタンはハウジング４４に設けた幾
分大きな外部開口８０に整合している。第２弾性
手段または圧縮ばね８２が予荷重をかけられて次
のような力、すなわち、失速が生じた時指示ボタ
ン７８がハウジング外部開口８０を貫通するよう
にハンマ部材７４をピボツト７６のまわりに回転
させようとする力を作用させる。

正常なエンジン運転中、ハンマ部材７４の一端
８４がトリガ部材６０のノツチ６８と係合してハ
ンマ部材７４の回転を防止している。圧縮機の失
速が失速が生ずると、ベロー４８の収縮によつて
トリガ部材６０がピボツト６４を中心として反時
計方向に回転し、これにより、トリガ部材端部６
２は第１図で見て左方にそしてトリガ部材端部６
６は右方に動かされる。トリガ部材端部６６が右
方に動とく、ハンマ部材端部８４はトリガ部材ノ
ツチ６８から外される。

ハンマ部材端部８４がノツチ６８から自由にな
ると、ばね８２の予荷重によつてハンマ部材８４
は反時計方向に回転し、その結果、指示ボタン７
８は（第２図に示すように）ハウジング外部開口
８０を貫通し、失速が生じたことを視覚的に指示
する。指示ボタン７８は、日常のエンジン検査ま
たはエンジン整備中ハウジング４４内に手で押戻
されてリセツトされるまでその突出位置に留ま
る。

第３図には第１図に示しかつ前述の好適実施例
において詳述したエンジンと共に用い得る本発明
の代替実施例（総体的に９２で示す）を示す。の
代替実施例の大部分に構造と作用は先の好適実施
例の場合と実質的に同様であるか類似している。
失速指示装置９２は内部圧力室９６を有する非磁
性ハウジング９４を主体とし、内部圧力室９６内
にはそれより小さな伸縮室またはベロー９８が配
置されている。先の好適実施例で詳述した理由に
より、内部室９６とベロー９８は導流路１００に
よつて圧縮機出口圧力（CDP）源に連結されて
いる。

導流路１００はCDPに比例して内部室９６と
ベロー９８の内部とを与圧する手段となる。内部
室９６の入口には制限装置１０２が設けられ、こ
れにより寸法の小さいオリフイス１０４が形成さ
れて内部室９６内の圧力変化の速度を制限する。
すなわち、内部室９６内の圧力変化は常にベロー
９８内の圧力変化に遅れる。CDPが変化すると、
ベロー９８の内外間に過渡的な圧力差（ΔP）が
生じ、かくしてベロー９８が膨張または収縮す
る。

先の好適実施例において詳述したように、
CDPの急激な減少は圧縮機の失速を示す。CDP
の比較的小さな減少は幾多の非失速エンジン作動
を示し得る。従つて、第１弾性手段または圧縮ば
ね１０６がベロー９８内に配置され、予荷重をか
けられており、この予荷重はCDPの低下が限界
値を超えない限りベロー９８の収縮を防止する。
先の好適実施例において詳述したように、上記限
界値は十分高く設定されているので、ベロー９８
は実際の圧縮機失速が生じた場合だけ収縮する。

ベロー９８の動きに応答する指示手段（総括的
に１０８で示す）が、限界値を超えるCDPの減
少を指示する。指示手段１０８はベロー９８と係
合する磁性ピストン１１０を含む。磁性ピストン
１１０はチヤンバ１１２内に設けられ、その中で
ベロー９８の動きに従つて動く、非磁性材料で作
られた小さな隔壁１１４がチヤンバ１１２を第２
室１１６から隔てている。第２室１１６内には指
示ボタン１１８が配置され、このボタンは少なく
ともその第１端１２０に磁性材料を有する。正常
なエンジン運転中、指示ボタン端部１２０は磁性
ピストン１１０に近接しており、そして第３図に
示す位置に磁気吸引によつて留置されている。ま
た、第２弾性手段または圧力ばね１２２が予荷重
をかけられ、指示ボタン１１８をハウジング９４
の開口１２４に押し通そうとする力を働かせる。

正常なエンジン運転中、ベロー９８は圧縮ばね
１０６の予荷重によつて膨張位置に留まつてい
る。ベロー９８がこの膨張位置に留まつている限
り、磁性ピストン１１０は隔壁１１４に隣接した
ままになつている。磁性ピストン１１０と指示ボ
タン端部１２０の磁性材料との間の磁気間隙は小
さいので、両者間の磁気吸引は圧縮ばね１２２の
予荷重に打勝つに十分であり、指示ボタン１１８
はハウジング９４内に留置される。

圧縮機の失速が生ずると、ベロー９８は収縮し
て磁性ピストン１１０を第４図に示すように上方
に動かす。磁性ピストン１１０と指示ボタン端部
１２０の磁性材料との間の磁気間隙の大きさが磁
性ピストン１１０の上昇によつて増加するにつ
れ、両者間の磁気吸引はそれがばね１２２の予荷
重に打勝つ程強くはなくなるまで減少する。ばね
１２２の予荷重が磁気吸引に打勝つと、指示ボタ
ン１１８は第４図に示すように下降する。失速後
エンジン正常運転に戻つても、指示ボタン１１８
は第２室１１６内の元の位置に戻らない。なぜな
ら、磁性ピストン１１０と指示ボタン端部１２０
との間の磁気間隙が大き過ぎて磁気吸引力がばね
１２２の力に打勝てないからである。

指示ボタン１１８にはフランジ１２６が取付け
られ、ハウジングの環状開口１２４を囲むフラン
ジ１２８に係合して指示ボタンの一部分を第２室
１１６内に留める。第２室１１６内の指示ボタン
１１８の第２端１３０がハウジング９４の外側に
突出して、圧縮機失速が発生したことを視覚的に
指示する。指示ボタン端部１３０は日常のエンジ
ン検査またはエンジン整備中ハウジング９４内に
手で押戻されてリセツトされるまでその突出位置
に留まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の拡大断面図を含むガス
タービンエンジンの概略断面図、第２図は失速発
生後の第１図の指示部を示す追加図、第３図は本
発明の代替実施例の断面図、第４図は失速発生後
の第３図の指示部を示す追加図である。 ４４……ハウジング、４６……内部圧力室、４
８……ベロー、５０……導流路、５２……制限装
置、５４……オリフイス、５６……ばね、５８…
…指示手段、６０……トリガ部材、６８，７０…
…ノツチ、７４……ハンマ部材、７８……指示ボ
タン、８０……外部開口、８２……圧縮ばね、９
４……非磁性ハウジング、９６……内部圧力室、
９８……ベロー、１００……導流路、１０２……
制限装置、１０４……オリフイス、１０６……圧
縮ばね、１０８……指示手段、１１０……磁性ピ
ストン、１１８……指示ボタン、１２２……圧縮
ばね、１２４……開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機を有するガスタービンエンジンにおい
   て、内部圧力室および外部開口を有するハウジン
   グと、前記内部圧力室内に設けられた伸縮室と、
   選定されたエンジン圧力に比例して前記内部圧力
   室と前記伸縮室の内部とを与圧する手段と、前記
   伸縮室の内部と外部との間に圧力差を確立するた
   めに前記選定エンジン圧力の変化に応答する手段
   と、限界値を超える前記選定エンジン圧力の急減
   の発生を指示するために前記圧力差に応答する指
   示手段とから成り、前記指示手段が、前記選定エ
   ンジン圧力の急減が限界値を超えない限り前記伸
   縮室の収縮を防止する第１弾性手段と、前記伸縮
   室の収縮時に動くように前記伸縮室と係合してい
   る磁性ピストンと、少なくとも第１端に磁性材料
   を有する指示用ボタンであつて、前記第１端がエ
   ンジンの正常運転中前記磁性ピストンに近接して
   その磁気吸引を受けるような指示ボタンと、この
   指示ボタンと係合して前記伸縮室の収縮時に前記
   指示ボタンの第２端が前記ハウジングの外部開口
   を突出するようにする第２弾性手段とから成る、
   失速発生検出指示装置。 ２ 圧縮機を有するガスタービンエンジンにおい
   て、内部圧力室と外部開口とを有するハウジング
   と、前記内部圧力室内に設けられたベローと、圧
   縮機出口圧力に比例して前記内部圧力室と前記ベ
   ローの内部とを与圧する手段と、前記ベローの内
   部と外部との間に過渡的圧力差を確立するために
   前記内部圧力室内の圧力変化速度を制限する制限
   手段と、圧縮機出口圧力の急減が限界値を超えな
   い限り前記ベローの収縮を防止する第１弾性手段
   と、前記ベローと係合し、かつ前記ベローの収縮
   に応じて前記ハウジング内で回転し得るように枢
   着され、さらにノツチを有するトリガ部材と、前
   記ハウジング内で回転し得るように枢着されたハ
   ンマ部材であつて、エンジンの正常運転中にハン
   マ部材の回転を防止するように前記トリガ部材と
   係合する第１端を有し、この第１端は前記トリガ
   部材の回転時にノツチから外されるようになつて
   いるハンマ部材と、前記第１端が前記ノツチから
   外された時前記ハンマ部材を回転させるために前
   記ハンマ部材と係合している第２弾性手段と、前
   記ハンマ部材に設けられ、該ハンマ部材の回転時
   に前記ハウジング外部開口を突出する指示ボタン
   とから成る圧縮機失速発生検出指示装置。 ３ 圧縮機を有するガスタービンエンジンにおい
   て、内部圧力室と外部開口とを有する非磁性ハウ
   ジングと、前記内部圧力室内に設けられたベロー
   と、圧縮機出口圧力に比例して前記内部圧力室と
   前記ベローの内部とを与圧する手段と、前記ベロ
   ーの内部と外部との間に過渡的圧力差を確立する
   ために前記内部圧力室内の圧力変化速度を制限す
   る制限手段と、圧縮機出口圧力の急減が限界値を
   超えない限り前記ベローの収縮を防止する第１弾
   性手段と、前記ベローの収縮時に動くように前記
   ベローと係合している磁性ピストンと、少なくと
   も第１端に磁性材料を有する指示用ボタンであつ
   て、前記第１端がエンジンの正常運転中前記磁性
   ピストンに近接してその磁気吸引を受けるような
   指示ボタンと、この指示ボタンと係合して前記ベ
   ローすなわち伸縮室の収縮時に前記指示ボタンの
   第２端が前記ハウジング外部開口を突出するよう
   にする第２弾性手段とから成る圧縮機失速発生検
   出指示装置。