JP2001059425A - ガスタービンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフトの回転動作によって潤滑油の通路内
に回転気流が生じるような場合でも、潤滑オイルを円滑
に流すことができるガスタービンエンジンを提供する。 【解決手段】 通路１６を流れる潤滑油ＯＬの周方向の
流れを抑制する流れ抑制部材２５を、伝達シャフト１２
の周面１２ａを囲んで設けられている内壁面１５ａに配
設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン本体の駆
動力を利用してエンジン本体へ燃料や潤滑油を供給する
補機を備えるガスタービンエンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガスタービンエンジンでは、燃
料や潤滑油の供給を行うために、エンジン本体の例えば
下方にＡＧＢ（accessory gear box）と呼ばれる補機が
配設されている。図６に示すように、補機５０は、エン
ジン本体５１の駆動力、すなわちタービンシャフト５２
からの回転動力を利用して駆動される場合が多く、ター
ビンシャフト５２からの回転動力は、ＰＴＯシャフトと
呼ばれる伝達シャフト５３によって補機５０へ伝達され
るように構成されている。伝達シャフト５３は、複数の
軸受５４によって回転自在に支持されており、伝達シャ
フト５３の例えば上端には、タービンシャフト５２のギ
ア５５に係合するギア５６が取り付けられている。ま
た、伝達シャフト５３を取り囲むように管状部材５７が
配設されており、伝達シャフト５３の周面と管状部材５
７の内壁面との間には、エンジン本体５１から補機５０
側へ潤滑オイルを流すための通路５９が形成されてい
る。図７に示すように、通路５９内では、オイルＯＬ
が、重力および補機側の吸引ポンプなどの作用により、
上方から下方へ向けて流れるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した構
成のガスタービンエンジンでは、内壁面５７ａが静止し
ているのに対し、伝達シャフト５３が高速（例えば数万
ｒｐｍ）で回転しているため、伝達シャフト５３の回転
に伴う気流によって、内壁面５７ａ上の潤滑オイルＯＬ
が伝達シャフト５３の回転に引きづられて旋回し、例え
ば図７に示す段差部６０のような箇所で潤滑オイルＯＬ
が滞留して通路５９が閉塞状態となり、上方からのオイ
ルＯＬが下方へ流れにくくなるという問題がある。潤滑
オイルＯＬが流れにくくなると、潤滑オイルＯＬがエン
ジン内部で滞留するようになり、図６のギア５５、５６
などの回転体で滞留中の潤滑オイルが撹拌されて温度上
昇し、そのオイルが変質して部材にこびりついてしまっ
たり、接合シール部分から漏れ出した潤滑オイルがエン
ジン内の主流へ混入してしまうなどにより、動作に不具
合が生じる恐れがある。

【０００４】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たものであり、シャフトの回転動作によって潤滑油の通
路内に回転気流が生じるような場合でも、潤滑油を円滑
に流すことができるガスタービンエンジンを提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る発明は、エンジン本体の駆動力を利
用してエンジン本体へ潤滑油の供給を行う補機と、エン
ジン本体から取り出した駆動力を補機へ伝達するために
回転自在に支持される伝達シャフトと、潤滑油を流す通
路を形成するために伝達シャフトの周面を囲んで設けら
れる内壁面とを備えるガスタービンエンジンにおいて、
内壁面に、通路を流れる潤滑油の周方向の流れを抑制す
る流れ抑制部材が配設される技術が採用される。このガ
スタービンエンジンは、伝達シャフトの回転動作によっ
て潤滑油の通路内に回転気流が生じても、流れ抑制部材
によって通路内を流れる潤滑油の周方向の流れが抑制さ
れるので、伝達シャフトの回転に引きづられて潤滑油が
旋回するといったことが起こりにくい。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１のガスタ
ービンエンジンにおいて、流れ抑制部材が、内壁面から
突出しかつ伝達シャフトの軸方向に延在するように配設
される技術が採用される。このガスタービンエンジンで
は、流れ抑制部材が軸方向に延在して配設されているの
で、より広い領域での潤滑油の滞留を抑制することが可
能となる。

【０００７】請求項３に係る発明は、請求項１または２
のガスタービンエンジンにおいて、流れ抑制部材が、内
壁面の段差部に配設される技術が採用される。このガス
タービンエンジンでは、流れ抑制部材が、内壁面の段差
部に配設されているので、流れの速度が変化して潤滑油
が滞留しやすい段差部において、潤滑油を円滑に流すこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるガスタービ
ンエンジンの一実施形態について図面を参照して説明す
る。図２は、本実施形態のガスタービンエンジンにおけ
る高圧圧縮部の入口付近を示す図である。このガスター
ビンエンジンでは、エンジン本体１へ流入した空気が、
低圧圧縮部２を通って低圧圧縮された後、高圧圧縮部３
とバイパス配管４とに分かれて後方へ流れるようになっ
ている。また、図示しない低圧タービン部からの回転力
が低圧タービンシャフト５を介して低圧圧縮部２の動翼
６に伝達され、また、図示しない高圧タービン部からの
回転力が高圧タービンシャフト７を介して高圧圧縮部３
の動翼８に伝達されるように構成されている。

【０００９】符号１０は、燃料や潤滑油をエンジン本体
１に供給するための補機（アクセサリーギアボックス：
ＡＧＢ）である。補機１０は、エンジン本体１の下方に
隣接され、中空構造の連結部材１１によってエンジン本
体１と接続されている。連結部材１１の水平断面はエン
ジン本体１の回転軸ＣＡ方向に長い楕円形状となってお
り、この楕円形状は、低圧圧縮部２から高圧圧縮部３へ
流れる空気に対する抵抗をなるべく抑えるように設計さ
れている。また、補機１０は、エンジン本体１から取り
出した駆動力によって駆動され、ここでは、連結部材１
１内に垂設される伝達シャフト、いわゆるＰＴＯシャフ
ト１２によって、エンジン本体１の高圧タービンシャフ
ト７からの駆動力が補機１０に伝達されるように構成さ
れている。ＰＴＯシャフト１２は、複数の軸受１３によ
って回転自在に支持されており、ＰＴＯシャフト１２の
上端には、高圧タービンシャフト７のギア１４Ａに係合
するギア１４Ｂが取り付けられている。また、ＰＴＯシ
ャフト１２の周面を囲んで管状部材１５が配設されてお
り、管状部材１５の内壁面とＰＴＯシャフト１２の周面
との間には、潤滑油を流すための通路１６が形成されて
いる。

【００１０】図１は、ＰＴＯシャフト１２の上部付近を
示している。ＰＴＯシャフト１２の上端部は、軸受１３
が所定の間隔で配設された支持部２０内に配されてお
り、支持部２０との隙間に潤滑オイルＯＬが供給される
ようになっている。また、管状部材１５の上端には、支
持部２０と適切に嵌合して接続されるハウジング部１５
ｂが形成され、内壁面１５ａとＰＴＯシャフト１２の周
面１２ａとの間の通路１６は、ハウジング部１５ｂによ
る段差によって、内方に曲がって形成されている。支持
部２０内に供給された潤滑オイルＯＬは、補機側の図示
しない吸引ポンプや重力などの作用により、内壁面１５
ａに沿って流れ、ハウジング部１５ｂによる段差を通過
した後、通路１６内を下方へ流れるようになっている。

【００１１】ＰＴＯシャフト１２は、高圧タービンシャ
フト７からの回転力を伝達しているため、例えば数万ｒ
ｐｍといった回転数で高速に回転する。そのため、ＰＴ
Ｏシャフト１２の周囲には、図１中点線で示すような回
転気流が生じやすい。この回転気流が生じると、通路１
６内を流れる潤滑オイルＯＬに対して、周方向（ＰＴＯ
シャフト１２の回転方向）の力が作用し、ＰＴＯシャフ
トの回転に引きづられて潤滑オイルＯＬが周方向に移動
するようになる。本実施形態の内壁面１５ａには、通路
１６を流れる潤滑オイルＯＬの周方向の流れを抑制する
流れ抑制部材２５が配設されている。

【００１２】図３は、管状部材１５のハウジング部１５
ｂを拡大して示す図である。ハウジング部１５ｂの内壁
面１５ａには、破線で示すＰＴＯシャフト１２を間にし
て対向する位置に板状の流れ抑制部材２５が１つずつ配
設されている。流れ抑制部材２５は、図３（ｂ）に示す
ように、ハウジング部１５ｂの凹部の内側の角におい
て、内壁面１５ａに所定の高さの堰を作るように、半径
方向およびＰＴＯシャフト１２の軸方向に延在するよう
に形成され、溶接により接続されている。

【００１３】上記構成のガスタービンエンジンでは、図
３（ａ）に示すように、ＰＴＯシャフト１２の回転気流
の作用によって、周方向に力を受けた潤滑オイルＯＬが
ある程度周方向に移動するものの、潤滑オイルＯＬの進
路が流れ抑制部材２５によって内方へ変化するので、潤
滑オイルＯＬは、通路１６内で滞留することなく、連続
的に上方から下方へ円滑に流れるようになる。

【００１４】すなわち、本実施形態のガスタービンエン
ジンによれば、ＰＴＯシャフト１２の回転動作によって
潤滑オイルＯＬの通路１６内に回転気流が生じても、流
れ抑制部材２５によって通路１６内を流れる潤滑オイル
ＯＬの周方向の流れが抑制されるので、滞留することな
く円滑に潤滑オイルＯＬを下方へ流すことができる。し
たがって、通路１６の閉塞が原因でエンジン内部に潤滑
オイルＯＬが滞留するといったことが起こりにくく、安
定した動作を実現することができる。しかも、本実施形
態では、段差が形成されているハウジング部１５ｂの内
壁面１５ａに流れ抑制部材２５が配設されているので、
流れの速度が変化しやすく潤滑オイルが滞留しやすい段
差箇所における潤滑オイルの滞留の発生を確実に抑制す
ることができる。

【００１５】なお、上述した実施形態において示した各
構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発
明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づ
き種々変更可能である。例えば、流れ抑制部材は、効率
的に潤滑オイルを円滑に流すことができればよく、その
形状や配置される数をＰＴＯシャフトの周囲の内壁面の
形状に応じて様々変更可能である。例えば、上述した実
施形態では、図３（ａ）に示したように、流れ抑制部材
２５を半径方向に延在するように配設しているが、図４
に示すように、流れ抑制部材２６を外方へ向かってＰＴ
Ｏシャフトの回転方向とは逆方向に傾けることにより、
周方向に流れる潤滑オイルＯＬがより円滑に内方に進路
を変えて流れるように構成してもよい。また、周方向に
３ヶ所、あるいはそれ以上の流れ抑制部材を設置するこ
とで、さらに潤滑オイルの滞留の可能性を低くしてもよ
い。また、流れ抑制部材の配される位置は、上述した実
施形態で示したハウジング部などの段差のある箇所に限
るものではなく、図５に示すように、流れ抑制部材２７
を段差のない内壁面１５ａに、軸方向に延設してもよ
い。これにより、より広い範囲での潤滑オイルＯＬの滞
留を抑制することが可能となる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
以下の効果を得ることができる。請求項１に係るガスタ
ービンエンジンは、伝達シャフトの回転動作によって潤
滑油の通路内に回転気流が生じても、流れ抑制部材によ
って通路内を流れる潤滑油の周方向の流れが抑制される
ので、伝達シャフトの回転に引きづられて潤滑油が旋回
するといったことが起こりにくく、潤滑油を円滑に流す
ことができる。

【００１７】請求項２に係るガスタービンエンジンで
は、流れ抑制部材が軸方向に延在して配設されているの
で、より広い領域での潤滑油の滞留を抑制することがで
きる。

【００１８】請求項３に係るガスタービンエンジンで
は、流れ抑制部材が、内壁面の段差部に配設されている
ので、流れの速度が変化して潤滑油が滞留しやすい段差
部において、潤滑油を円滑に流すことができる。また、
段差部に限定して流れ抑制部材を配設することで、製造
コストを抑えて効率的に潤滑油の滞留を抑制することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るガスタービンエンジンの一実施
形態を示しており、ＰＴＯシャフト（伝達シャフト）の
上端部付近の概略を示す縦断面図である。

【図２】 図１のガスタービンエンジンの高圧圧縮部の
入口付近の要部構成を示す側面図である。

【図３】 図１の管状部材を説明するための図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図を示している。

【図４】 流れ抑制部材の他の実施例を示す平面図であ
る。

【図５】 流れ抑制部材の他の実施例を示す縦断面図で
ある。

【図６】 従来のガスタービンエンジンの概略構成を示
す縦断面図である。

【図７】 図６の伝達シャフトの上端部付近の概略を示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン本体 １０ 補機 １２ ＰＴＯシャフト（伝達シャフト） １２ａ 周面 １３ 軸受 １５ 管状部材 １５ａ 内壁面 １５ｂ ハウジング部（段差部） １６ 通路 ＯＬ 潤滑オイル（潤滑油） ２５ 流れ抑制部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン本体の駆動力を利用して該エン
   ジン本体へ潤滑油の供給を行う補機と、前記エンジン本
   体から取り出した駆動力を前記補機へ伝達するために回
   転自在に支持される伝達シャフトと、潤滑油を流す通路
   を形成するために該伝達シャフトの周面を囲んで設けら
   れる内壁面とを備えるガスタービンエンジンにおいて、 前記内壁面には、前記通路を流れる潤滑油の周方向の流
   れを抑制する流れ抑制部材が配設されていることを特徴
   とするガスタービンエンジン。
2. 【請求項２】 前記流れ抑制部材は、前記内壁面から突
   出しかつ前記伝達シャフトの軸方向に延在するように配
   設されていることを特徴とする請求項１記載のガスター
   ビンエンジン。
3. 【請求項３】 前記流れ抑制部材は、前記内壁面の段差
   部に配設されていることを特徴とする請求項１または２
   記載のガスタービンエンジン。