JP2004324594A - Oil mist collecting method and oil mist separator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はベアリング室内で旋回する気体中に浮遊するオイルミストの捕集方法およびオイルミストセパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5に航空機等に用いられる一般的なガスタービンエンジンの内部構造の一部を斜視図により示した。ガスタービンエンジン50の中心軸にはタービンロータの回転動力を圧縮機およびファンに伝達するタービンシャフト51が軸方向に設けられており、このタービンシャフト51はエンジン50の筐体をなす構造体52によってベアリング4を介して支えられている。タービンシャフト51と接触回転するベアリング4には、その潤滑および冷却のためのオイルが常時供給されるようになっている。
【0003】
一般にタービンシャフト51を支持するベアリング4はベアリング室内に収容されており、ベアリング室はベアリング室よりも高圧に保たれた高圧空気室内に収められている。なお高圧空気室内の高圧空気はベアリング室からオイルが漏れ出すことがないようにベアリング室をラビリンスシールしている。
【0004】
ベアリング室内へフィード用のエレメント管56aを通じて供給されたオイルはベアリング4に向けて噴霧されてベアリングの潤滑・冷却を行う。ベアリング室内の空気は高速回転するタービンシャフト51の影響によって旋回しており、ベアリング室内に浮遊するオイルミストはその旋回流の遠心力によって、ある程度の大きさのものまではベアリング室の内周面に付着して空気中から遠心分離され、液体のオイルとして下部のリターン用のエレメント管56bから吸引回収される。ある程度のオイルミストが分離されたベアリング室内の空気は高圧空気室から流れ込む空気に押し出されてタービンシャフト51に形成されたセンターベントから排気される。なお、本発明と関連する先行文献として、特許文献1が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第5776229号明細書
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した遠心分離によるオイルの回収では、微細なオイルミストは遠心分離されずに空気とともに排気されてしまい、オイル消費量および給油回数の増加につながり運用上問題となっていた。
【0007】
そこで近年では、ベアリング室からセンターベントにぬける経路にオイルミストセパレータを設けることが多く、このオイルミストセパレータでオイルを回収し、これをオイル回収用のエレメント管56bに送るようになっている。
【0008】
しかしながら、このような従来型のオイルミストセパレータ62では未だ十分なオイルの回収が達成されているとはいえず、さらなるオイル回収率の向上が望まれていた。
【0009】
本発明は上記問題を解決すべくなされたものであり、ベアリング室内の旋回流中のオイルミストを高回収率で回収することができる簡易かつ低廉に実施可能なオイルミストの捕集方法およびオイルミストセパレータを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため本発明は、回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流からオイルを回収するためのオイルミストの捕集方法であって、前記ベアリング室内の径方向外側位置の旋回流を加速して、加速した旋回流をベアリング室の内周面から突起するリブに吹き付けてオイルミストをリブに付着させる、ことを特徴とするオイルミストの捕集方法を提供する。
本発明のオイルミストの捕集方法は、いわゆる慣性集塵の手法を応用したものである。慣性集塵とは気体の方向が変化してもその中の粉じんは直進しようとする性質を利用した集塵方式である。そのため本発明では、ベアリング室内の径方向外側位置を旋回する旋回流を加速することにより、加速した旋回流の方向を急変させることによって慣性集塵によるオイルミストの回収効率を高めている。オイルミストの回収を効率的に行うことにより、オイル消費量を減少させ運行上の経済性を向上することができる。
【0011】
なお、従来のベアリング室からセンターベントにぬける経路でのオイルミストの回収と、本発明のベアリング室内周壁でのオイルの回収を同時に行うことでより一層高効率でのオイル回収が可能となる。
また上記に加え、前記旋回流の一部をその流路に設けたハニカム材又は多孔質材からなるフィルタ中を通過させることにより、フィルタの表面にオイルミストを付着させる、ことも好ましい。
本発明は上述の慣性集塵の手法に加え、フィルタ集塵の手法によりオイルミストの回収を行うもので、これら2つの手法によってより一層効果的なオイル回収の達成を図ることができる。ここでフィルタ集塵とは、フィルタ材中を気体が通過する際に粒子を分離する集塵方式である。
上述したオイルミストの捕集方法を実施するため本発明は、回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流からオイルを回収するためのオイルミストセパレータであって、上流端から旋回流の一部を内部に取り込み下流端からこれを噴出し、かつ、上流から下流に向かって流路面積を徐々に狭めるようにベアリング室の内周面に取り付けられたトンネル状の整流体と、前記ベアリング室の内周面から径方向内側に突出し、整流体の下流端から噴出する旋回流が吹き付けるリブと、からなることを特徴とするオイルミストセパレータを提供する。
本発明は、タービンシャフト等の回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内周面に、流路面積が徐々に狭くなるトンネル状に形成された整流体を取り付け、整流体の上流端から取り込んだ旋回流の一部を整流体内で加速してこれを整流体の下流端の近傍に設けたリブに吹き付けることによりオイルミストを捕集するオイルミストセパレータである。すなわち本発明によれば、整流体により旋回流の一部を加速することでオイルミストに働く慣性力を増大させ、前記慣性集塵によるオイルミストの回収効率を高めることができる。
また、前記整流体が形成するトンネル状の流路内にはハニカム材又は多孔質材からなるフィルタが取り付けられている、ことも好ましい。
整流体の上流端から取り込んだ旋回流を整流体が形成するトンネル状の流路内に設けたフィルタを通過させることにより、オイルミストをフィルタの表面に付着させ、前記フィルタ集塵によるオイルミストの回収を行うことができる。なおフィルタは、トンネル状流路を流れる旋回流のすべてがフィルタを通過するように取り付けても良いし、その一部のみがフィルタを通過するように取り付けても良い。
さらに、前記整流体がハニカム材又は多孔質材により形成されている、ことも好ましい。
上記フィルタに換えて、または上記フィルタとともにハニカム材又は多孔質材により形成した整流体を用い、ベアリング室内の径方向外側位置を旋回する旋回流を加速して慣性集塵によるオイル回収を行うと同時に、フィルタ集塵によるオイル回収をも行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のオイルミストセパレータの好ましい実施例について図面を用いて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図1はガスタービン内部構造の一部を示した軸方向断面図であり、回転体2であるタービンシャフト51の後端付近がベアリング4を介してエンジンの筐体をなす構造体52に支持されている様子を表している。この図において右上がりのハッチングを施した空間がベアリング4を収容するベアリング室6であり、右下がりのハッチングを施した部分が高圧空気室7である。高圧空気室7はベアリング室6よりも高圧に保たれており、低圧のベアリング室とはラビリンスシールでシールされオイルを封じ込めている。
タービンシャフト51と接触回転するベアリング4には、図示しないオイルタンクからポンプによって吸い出されたオイルがオイル供給用のエレメント管56aを通してその先端のノズルから霧状に吹き付けられ、このオイルによってベアリング4の潤滑・冷却が行われる。
【0013】
ここでベアリング室6内には高速に回転するタービンシャフト51表面の気体粘性により旋回流が発生しており、この旋回流中にはベアリングに吹き付けられたオイルミストが浮遊している。
タービンシャフト51には高圧空気室7から流入した空気をベアリング室6から排気するためのセンターベント61が形成されており、センターベント61が開口する部分にはタービンシャフトとともに回転する従来型のオイルミストセパレータ62が取り付けられており、このオイルミストセパレータ62にてオイルを回収している。
また、ベアリング室の径方向外側の一部には本発明のオイルミストセパレータ10が取り付けられている。このオイルミストセパレータの構造を説明するために図1のX−X断面矢視図を図2に模式的に表した。
図2(第1実施例)に示したようにベアリング室6の断面は円形をなし、その中心にはベアリング4を介して支持されたタービンシャフト51が配置されている。タービンシャフトは時計回りに高速回転しており、そのためベアリング室内の旋回流8も時計回りに旋回している。なお、61はタービンシャフトに形成されたセンターベント穴である。
ベアリング室の内周面6aにはトンネル状の流路(以下「トンネル流路3」という)をベアリング室内周面6aとの間で形成する4つの整流体16が同一円周上に等間隔で取り付けられている。各整流体16は旋回流8の一部を上流端から取り込み下流端からこれを噴出し、トンネル流路3はその流路面積を上流から下流に向かい漸減するように絞られている。したがって整流体16の上流端から取り込まれた旋回流8はトンネル流路3内においてその流速を増加させて噴出されることになる。
また本実施例ではトンネル流路3内にはハニカム材のフィルタ14が備えられており、トンネル流路3に取り込まれた旋回流8はフィルタ14の細孔を通り抜けて下流端に向かって流れる。なお、本実施例のハニカムフィルタは特にこれに限定されるものでなく、多孔質金属、多孔質焼結体、メッシュ板等を用いることもできる。
さらに、整流体16の下流端近傍のベアリング室内周面6aには径方向内側に突出するリブ12が設けられている。このリブ12には整流体16下流端から噴出する加速された旋回流が吹き付けるようになっている。
この整流体16、フィルタ14、リブ12により構成される本実施例のオイルミストセパレータによれば、
▲1▼ベアリング室6の径方向外側位置を旋回する旋回半径の大きな旋回流8の一部をトンネル流路3に取り込み、整流体16によってこれを加速することで、慣性力を増大させたオイルミストが浮遊する旋回流をリブ12に吹き付けることにより、従来その回収が困難であった微細なオイルミストをリブ12に付着させることができる(慣性集塵)。
▲2▼トンネル流路3を流れる旋回流8がフィルタ14を通過することにより、オイルミストをフィルタの表面に付着させることができる(フィルタ集塵)。
以上2つの集塵手法の複合によってより一層効果的なオイル回収の達成を図ることができる。
なお、ベアリング室内周面6a、フィルタ14およびリブ12に付着したオイルミストは集積して液滴となった後に、重力によってベアリング室6の底部に一旦溜まり、ベアリング室底部に連通するリターン用のスカベンジ管56bから排出・回収される。
図3に本発明のオイルミストセパレータの第2実施例を表した。このオイルミストセパレータの整流体16およびリブ12は、第1実施例のオイルミストセパレータと同様に構成されているが、本実施例では第1実施例でトンネル流路3内に設けられていたフィルタ14が整流体16の外側、すなわちベアリング室6の径方向内側位置に設けられている。
フィルタ14は旋回流の円滑な流れを阻害することもあるため、フィルタ14をこのように配置することで、整流体16により形成されるトンネル流路3に流れ込む旋回流を増加させて慣性集塵の手法によるオイルミストの捕集を促進すると同時に、ベアリング室6の径方向内側を流れる旋回流からフィルタ集塵の手法によりオイルミストを捕集することができる。
図4に本発明のオイルミストセパレータの第3実施例を表した。このオイルミストセパレータの整流体16は一定の厚みを有するハニカム材(フィルタ14)により形成されており、ハニカム材の孔はベアリング室6の径方向内側を流れる旋回流8の一部をトンネル流路3に導き入れるように傾斜している。またトンネル流路3は上記実施例と同様にその流路面積が下流に向かい漸減しており、整流体16の下流端近傍のベアリング室内周面6aには突起するリブ12が取り付けられている。
本実施例のオイルミストセパレータによれば、整流体16の上流端から取り込まれた旋回流およびハニカム材(フィルタ14)の孔から導き入れた旋回流は、トンネル流路3においてその流速が加速され、その結果、オイルミストに働く慣性力が増大され、従来回収することができなかった粒径が小さくその質量も軽い微細なオイルミストを慣性集塵の手法によってベアリング室の内周面およびリブに付着させて捕集できると同時に、ベアリング室の径方向内側を流れる旋回流の一部をハニカム材中に流すことで、フィルタ集塵の手法によってオイルミストを捕集することができる。
なお上記第1乃至第3の実施例のオイルミストセパレータの整流体16(トンネル流路3)の大きさ、リブ12の大きさ、フィルタ14(ハニカム材)の大きさは種々に変更可能であるため、それらの最適な大きさを求めることにより、効率的なオイル回収が実現される。
以上に本発明のオイルミストセパレータの具体的な実施例を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に変更できることは勿論である。
【0014】
【発明の効果】
上述したように本発明のオイルミストの捕集方法およびオイルミストセパレータによれば、従来回収することができなかったベアリング室内の旋回流中の粒径が小さくその質量も軽い微細なオイルミストを慣性集塵の手法によって回収することができる。また好ましくはこれにフィルタ集塵の手法も取り入れ、3つの集塵手法の複合によってより一層効果的なオイル回収を達成することができる。なお本発明の方法および装置は簡易かつ低廉に実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスタービン内部構造の一部を示した軸方向断面図である。
【図2】第1実施例のオイルミストセパレータを表した断面図である。
【図3】第2実施例のオイルミストセパレータを表した断面図である。
【図4】第3実施例のオイルミストセパレータを表した断面図である。
【図5】一般的なガスタービンエンジンの内部構造の一部を示した斜視図である。
【符号の説明】
2 回転体
3 トンネル流路
4 ベアリング
6 ベアリング室
6a ベアリング室の内周面
7 高圧空気室
8 旋回流
10 オイルミストセパレータ
12 リブ
14 フィルタ
16 整流体
50 ガスタービンエンジン
51 タービンシャフト
52 構造体
56a フィード用のエレメント管
56b リターン用のエレメント管
57 オイルクーラ
61 センターベント
62 オイルミストセパレータ(従来型)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for collecting oil mist floating in gas swirling in a bearing chamber and an oil mist separator.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a perspective view showing a part of the internal structure of a general gas turbine engine used for an aircraft or the like. A
[0003]
Generally, the
[0004]
The oil supplied into the bearing chamber through the
[0005]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,776,229 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described oil recovery by centrifugation, the fine oil mist is exhausted together with the air without being centrifuged, leading to an increase in the amount of oil consumption and the number of times of oil supply, which is a problem in operation.
[0007]
Therefore, in recent years, an oil mist separator is often provided in a path extending from the bearing chamber to the center vent. The oil mist separator collects the oil, and sends the oil to the
[0008]
However, it cannot be said that the conventional
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a simple and inexpensive method for collecting oil mist, which can collect oil mist in a swirling flow in a bearing chamber at a high recovery rate, and an oil mist It is intended to provide a separator.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention relates to a method for collecting oil mist for recovering oil from a swirling flow including an oil mist swirling inside a cylindrical bearing chamber containing a bearing that supports a rotating body. Wherein the swirling flow at a radially outer position in the bearing chamber is accelerated, and the accelerated swirling flow is sprayed on a rib protruding from an inner peripheral surface of the bearing chamber to cause oil mist to adhere to the rib. Provided is a method for collecting oil mist.
The method for collecting oil mist of the present invention is based on the so-called inertial dust collection technique. Inertial dust collection is a dust collection method that utilizes the property that dust in the gas changes even if the direction of the gas changes. For this reason, in the present invention, the swirling flow swirling at the radially outer position in the bearing chamber is accelerated, so that the direction of the accelerated swirling flow is suddenly changed, thereby increasing the efficiency of oil mist recovery by inertial dust collection. By efficiently collecting the oil mist, it is possible to reduce the oil consumption and improve the economical efficiency in operation.
[0011]
It should be noted that, by simultaneously collecting the oil mist on the path from the conventional bearing chamber to the center vent and collecting the oil on the peripheral wall of the bearing chamber of the present invention, it is possible to recover the oil with higher efficiency.
In addition to the above, it is also preferable that an oil mist is attached to the surface of the filter by passing a part of the swirling flow through a filter made of a honeycomb material or a porous material provided in the flow path.
In the present invention, in addition to the above-described inertial dust collection method, the oil mist is collected by a filter dust collection method, and more effective oil recovery can be achieved by these two methods. Here, the filter dust collection is a dust collection method in which particles are separated when a gas passes through a filter material.
In order to carry out the above-described method for collecting oil mist, the present invention provides an oil for recovering oil from a swirling flow including an oil mist which swirls inside a cylindrical bearing chamber accommodating a bearing for supporting a rotating body. A mist separator, which takes in a part of the swirling flow from the upstream end and jets it out from the downstream end, and on the inner peripheral surface of the bearing chamber so as to gradually narrow the flow area from upstream to downstream. An oil mist separator, comprising: an attached tunnel-shaped rectifier, and a rib protruding radially inward from the inner peripheral surface of the bearing chamber and blowing a swirling flow ejected from a downstream end of the rectifier. provide.
The present invention mounts a rectifying body formed in a tunnel shape with a gradually decreasing flow passage area on an inner peripheral surface of a cylindrical bearing chamber containing a bearing for supporting a rotating body such as a turbine shaft. This is an oil mist separator that collects oil mist by accelerating a part of the swirling flow taken in from the upstream end in the flow straightening body and spraying the same on a rib provided near the downstream end of the straightening body. That is, according to the present invention, the inertia force acting on the oil mist can be increased by accelerating a part of the swirling flow by the straightening body, and the efficiency of collecting the oil mist by the inertial dust collection can be increased.
Further, it is preferable that a filter made of a honeycomb material or a porous material is attached in a tunnel-shaped flow path formed by the rectifier.
By passing the swirling flow taken from the upstream end of the flow straightener through a filter provided in a tunnel-shaped flow path formed by the flow straightener, oil mist is attached to the surface of the filter, and the oil mist generated by the filter dust is removed. Recovery can be performed. The filter may be mounted so that all of the swirling flow flowing through the tunnel flow path passes through the filter, or may be mounted so that only a part thereof passes through the filter.
Further, it is also preferable that the rectifier is formed of a honeycomb material or a porous material.
Using a rectifier formed of a honeycomb material or a porous material in place of the filter, or together with the filter, accelerates a swirling flow swirling at a radially outer position in the bearing chamber to perform oil recovery by inertial dust collection. In addition, oil can be collected by filter dust collection.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the oil mist separator of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the common parts in the respective drawings, and the duplicate description will be omitted.
FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing a part of the internal structure of the gas turbine. The vicinity of the rear end of a
Oil sucked by a pump from an oil tank (not shown) is sprayed into the
[0013]
Here, a swirling flow is generated in the bearing chamber 6 due to the gas viscosity of the surface of the
A
The
As shown in FIG. 2 (first embodiment), the cross section of the bearing chamber 6 is circular, and a
On the inner
In this embodiment, a
Further, a
According to the oil mist separator of this embodiment constituted by the
{Circle around (1)} A part of the swirling
{Circle over (2)} The
A more effective oil recovery can be achieved by combining the above two dust collection methods.
The oil mist adhering to the
FIG. 3 shows a second embodiment of the oil mist separator of the present invention. The
Since the
FIG. 4 shows a third embodiment of the oil mist separator of the present invention. The
According to the oil mist separator of this embodiment, the swirl flow taken in from the upstream end of the
Note that the size of the flow regulating body 16 (tunnel flow path 3), the size of the
Although the specific embodiments of the oil mist separator of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention. is there.
[0014]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for collecting oil mist and the oil mist separator of the present invention, a fine oil mist having a small particle size and a small mass in a swirling flow in a bearing chamber, which could not be collected conventionally, can be inertized. It can be collected by dust collection techniques. In addition, it is preferable to incorporate a filter dust collecting method into the filter, so that more effective oil recovery can be achieved by a combination of the three dust collecting methods. The method and apparatus of the present invention can be implemented simply and inexpensively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing a part of an internal structure of a gas turbine.
FIG. 2 is a sectional view showing an oil mist separator of the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view illustrating an oil mist separator according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an oil mist separator according to a third embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing a part of the internal structure of a general gas turbine engine.
[Explanation of symbols]
2 Rotating
Claims (5)
前記ベアリング室内の径方向外側位置の旋回流を加速して、加速した旋回流をベアリング室の内周面から突起するリブに吹き付けてオイルミストをリブに付着させる、ことを特徴とするオイルミストの捕集方法。An oil mist collecting method for recovering oil from a swirling flow including an oil mist that swirls inside a cylindrical bearing chamber containing a bearing that supports a rotating body,
An oil mist, comprising: accelerating a swirling flow at a radially outer position in the bearing chamber, spraying the accelerated swirling flow to a rib projecting from an inner peripheral surface of the bearing chamber, and adhering oil mist to the rib. Collection method.
上流端から旋回流の一部を内部に取り込み下流端からこれを噴出し、かつ、上流から下流に向かって流路面積を徐々に狭めるようにベアリング室の内周面に取り付けられたトンネル状の整流体と、
前記ベアリング室の内周面から径方向内側に突出し、整流体の下流端から噴出する旋回流が吹き付けるリブと、からなることを特徴とするオイルミストセパレータ。An oil mist separator for recovering oil from a swirling flow including an oil mist that swirls inside a cylindrical bearing chamber containing a bearing that supports the rotating body,
A part of the swirling flow is taken in from the upstream end and jetted out from the downstream end, and a tunnel-shaped is attached to the inner peripheral surface of the bearing chamber so as to gradually narrow the flow area from upstream to downstream. Commutator and
An oil mist separator, comprising: a rib protruding radially inward from an inner peripheral surface of the bearing chamber and blowing a swirling flow spouted from a downstream end of the flow regulating body.
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