JP2008095957A - ２つの同軸回転シャフト間の封止システム - Google Patents

Abstract

【課題】外部空気を送達することなく、長期的にシステムの効率に有害な磨耗のない
シール構造を提案することによってこれらの様々な欠点の克服を可能にする。
【解決手段】それぞれ内部シャフトと外部シャフトとを含む２つの同軸回転シャフトの間の動的封止システム。システムは内部シャフト（１２）に接続されて遠心力の効果の下で動くことが可能なワイパー（２２）の区分された環状組み立て体と、外部シャフト（１４）の内部表面に配置された環状液体受容器（４２）とを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、２つの同軸回転シャフト間の封止システムに関し、さらに詳細には２つのシャフト間に配置された新しい種類の動的シールに関する。

航空機ターボジェットにおいて、例えば２つの回転シャフトの間に設置された軸受または歯車などの機械的部材を取り囲む容器を画定し隔離することが必要である。この機械的部材を潤滑し冷却するために油が容器中に注入される。容器の隔離は、特に、２つの回転シャフト間に用いられるシールを必要とする。

その種類の用途において、接触を含むシールと接触のないシールに区別される。接触のあるシール（カーボンガスケットまたはブラシガスケット）は磨耗が関与する。したがって、それは定期的に交換の必要がある。さらに、カーボンガスケットの脆弱さのためそれを装着するのは困難である。また、容器の圧力を維持するために容器に入る少量の空気の流れがしばしば必要である。シャフトが逆回転シャフトの場合磨耗はさらに大きい。

ラビリンスシールなどの非接触のシールは、はるかに多くの流量の空気が送達されることを必要とし、場合によって所望の圧力を得るのが困難である。さらに、空気と油の混合物が容器内部で形成され、空気を排出する前に脱油装置が必要である。そのような装置の効率は処理される空気の流量に逆比例する。したがって、妥協点に達するのは困難である。さらに、脱油装置は高価であり、嵩高であり、重い。

本発明は、外部空気を送達することなく、長期的にシステムの効率に有害な磨耗のない
シール構造を提案することによってこれらの様々な欠点の克服を可能にする。

この目的のために、第１態様において、本発明は、それぞれ内部シャフトと管状外部シャフトの２つの同軸回転シャフト間に封止システムを提供し、システムは、内部シャフトに接続されて遠心力の効果の下で動くことができ、外部シャフトに向かって実質上放射状に動く少なくとも１つの区分されたワイパーの環状組み立て体と、上記ワイパーの湾曲した縁部に面する外部シャフトの内部表面に配置された環状液体受容器とを含み、上記ワイパーが遠心力の効果の下で動くとき、上記湾曲した縁部が上記液体に浸かることを特徴とする。

したがって、外部シャフトが回転し、液体が環状受容器に配置されるとき、遠心力を受けた液体のリングが形成され、その中へ上記ワイパーが浸かる。

液体は油であるのが好ましい。

システムは互いに角度を成して置かれた上述の２つのワイパー組み立て体を有するのが好ましい。例えば、各組み立て体は４個のワイパーを有することができ、各々静止状態で９０°の区画を占める。

１つの可能性のある実施形態において、２個のワイパー組み立て体は互いに対面して配置される。

他の可能性の或る実施形態において、２個のワイパー組み立て体は同軸であり、１つの内部に他の１つがある。

好ましい実施例において、所与の組み立て体中の上述のワイパーは、湾曲した縁部を備える実質上放射状リブを有するシャッター要素を含み、上記シャッター要素は支持体の底部に固定された可撓性ブレードに接続され、一端で開口している円筒状空洞が画定され、上記支持体は上記内部シャフトの外部表面に固定される。上記シャッター要素は上記円筒状空洞の開口端部と協働する。

シャッター要素は上記平坦なリブに隣接しその縁部に沿って取り付けられた円筒状部分を含むのが好ましい。

例えば、上記可撓性ブレードは上記円筒状部分の中間から伸びる。上記可撓性ブレードは、回転が開始されるとき、端部の一方の動きを優先して促進するために、シャッター要素の一端部近くに取り付けることができる。

他の大きな特徴によれば、外部シャフトの上記内部表面は上記区分されたワイパーの環状組み立て体に面して配置された環状溝を含み、油等のためのノズルが上記溝の近傍に配置され、上記外部シャフトが回転を開始する度にその中に油を分配するように配列される。

本発明は２つのシャフトが逆回転シャフトであるとき特に有用である。

本発明は、実施例として与えられ添付図面を参照して説明される、本発明の原理による封止システムのいくつかの可能な実施形態の以下の説明によって、より良好に理解することができ、その利点がさらに明らかにされる。

図１Ａと図２Ａ、および対応する断面図をさらに詳細に参照すれば、それぞれ内部シャフト１２および管状外部シャフト１４の２つの同軸回転シャフトを見ることができる。２つのシャフトは１つが他の内部に配置される。本発明による封止システムはこれらの２つの回転シャフト間、内部シャフトの外部表面と外部シャフトの内部表面との間に伸びるハウジング１６の内部に設置される。ハウジングは液体、特にこの実施例において油を噴射するノズル１８を収容する。油は外部シャフトが回転を開始すると直ちに封止システムに供給される。

本発明の重要な特徴によれば、封止システムは、遠心力の効果の下で動くことができ、それらが上記力を受けたとき外部シャフト１４に向かって実質上放射状に動く、少なくとも１個の区分されたワイパー２２の環状組み立て体２０ａ、２０ｂを含む。ワイパー２２は内部シャフトに接続される。

封止システムは、互いに角度を成して置かれた２つの上述のワイパー組み立て体２０ａ、２０ｂを有するのが最も好ましい。配置は図５および図６に特に明瞭に見ることができる。図１Ａおよび２の実施例において、ワイパー組み立て体２０ａと２０ｂは互いに対面して配置される。この実施例において、各組み立て体は、湾曲してそれぞれ９０°の区画を占める４個のワイパー２２を有する。

所与の組み立て体において、上述のワイパー２２は、この実施例において、平坦なリブ２６とこの平坦なリブに隣接し一端部に沿ってそれに取り付けられた円筒状部分２８によって構成されるシャッター要素２４を含む。平坦なリブは外側、すなわち、外部シャフト１４の内部表面に向かって突出する。それは円形輪郭の湾曲した縁部２９を有する。この平坦なリブ２６は静止状態のとき実質上放射状面に伸びる。

また、シャッター要素２４は円筒状空洞３８ａまたは３８ｂが画定される支持体３６ａまたは３６ｂの底部に固定された可撓性ブレード３０に取り付けられる。支持体は円筒状であり、それは上記内部シャフトの外部表面に固定される。円筒状空洞はシャッター要素２４が配置されるその端部に開口する。平坦なリブ２６は空洞の外側に伸び、シャッター要素は上記空洞の開口端部と協働する。円筒状空洞３８ａまたは３８ｂは、支持体中を可撓性ブレード３０が伸びる長手方向窪み３９によって伸びる。これらのブレードは窪みの底部で支持体に固定される。図１Ａの実施例において、内部シャフトは２つの開口円筒状空洞３８ａ、３８ｂを備える２つの支持体３６ａ、３６ｂを有し、その開口端部は互いに対面する。各支持体３６ａ、３６ｂはワイパーの組み立て体を収容し、これらは対応する空洞３８ａ、３８ｂの開口端部と協働する。タングは可撓性であり、したがって各ワイパーは内部シャフトの回転によって付与された遠心力の効果の下で、外部シャフトに向かって実質上放射状に（少量の回転の動きと共に）動くことができる。２つの支持体の間に挿入されたスペーサー４１は組み立て体２０ａと２０ｂとの間の軸状距離の調節を可能にする。

さらに、本発明の他の大きな特徴によれば、この場合外部シャフトの内部表面に形成された溝４２によって構成された環状液体受容器は、外部シャフトが回転するとき、遠心力を受けた液体のリング４０を形成する働きをする。このリングは上記外部シャフト１４の内部表面に、上記ワイパーの湾曲縁部、さらに詳細にはリブ２６の縁部２９に面して保持される。

この実施例において、液体は油であるのが有利である。

環状溝４２は区分された環状ワイパー組み立て体に対面して配置され、油ノズルは上記溝の近傍に配置され、外部シャフトが回転を開始する度にその中に油を分配するように配列される。したがって、外部シャフトの回転に連動する遠心力の効果の下で、液体（油）は蓄積し環状溝の底部に保持される。運転中、円筒状部分２８は、湾曲縁部２９が溝４２の底部に触れることなく液体中に浸かるように、支持体３６に当接する。

ワイパー２２が外部シャフトに向かって動くとき、リブの湾曲した縁部は油のリング中に浸かり（図２Ａ参照）、支持体３６ａまたは３６ｂの端部に当接すると、それらは遠心力の効果の下でこの位置を維持し、それによって封止を行う。

図１Ａおよび図２Ａの実施形態において、溝４４は内部シャフトに固定された支持体３６ｂの一端部に画定され、空洞３８ｂが画定され、上記溝は支持体に形成された孔４５、４７によって伸びる。孔は外部シャフトの内部表面に形成された環状溝４２に位置合わせされて放射状に開口し、上記遠心力を受けた、上記環状溝中に保持された油のリングを供給する。

環状溝は、上記ワイパーが浸かる環状部分４８と、油が配置される隣接する環状部分５０との間に配置された安定（ｓｅｔｔｌｉｎｇ）仕切り４６を含むのが有利である。さらに正確には、この隣接環状部分は孔４７のオリフィスに対面する。一般に、環状安定仕切りは少なくとも１つのノッチ等を含み、油は１つの部分から他の部分へ通過することが可能である。

他の環状溝５６はワイパーに面して配置された溝に隣接する。それはシャフト間の空間に外部シャフトの内部表面に形成され、それはシャフトを通過するドレンを経由してハウジングに連絡する。油の漏れは全て筐体内部に回収される。筐体中に落ちる油は回収し循環することができる。

図１Ｂおよび図２Ｂ、また、図５および図６に示すように、ワイパーが遠心力を受けないとき、シャッター要素２４の湾曲した内部縁部はそれらの端部を経由して実質上接触する。対照的に、円周状に偏る２つのワイパー組み立て体を提供する利点として、遠心力の効果の下で、ワイパーの端部間の間隙は増加する。各々４つのワイパーから作られる組み立て体では、上記組み立て体は４５°偏る。

図３および図４の実施形態において、内部シャフトは、シャフトの外部表面に固定された単一の円筒状支持体３６ａに画定された単一の開口円筒状空洞３８を有する。対照的に、両方のワイパー組み立て体のシャッター要素２４は、同じ円筒状空洞中に同軸に収容される。ワイパー２２の両方の組み立て体２０ａ、２０ｂのシャッター要素は空洞３８の開口端部と互いに協働する。

したがって、２つのワイパー組み立て体は互いに重なり合う。無論、それらは前の実施例のように同じ理由で円周状に偏る。

類似要素に同じ参照符号が与えられるこの実施形態において、ノズル１８は、遠心力を受けた液体のリングを画定する環状溝４２に向かって直接導かれる。前の実施例のように、環状溝は、環状部分４８の間に配置されてその中へワイパーが浸かる安定仕切り４６と、油がノズルによって分配される隣接環状部分５０とを含む。

２つの同軸シャフト間の静止状態の封止システムを示す断面の概略図である。 図１ＡのＩ−Ｉ断面図である。 両方のシャフトが回転しているときの封止システムの運転を示す図１Ａに類似の図である。 図２ＡのＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１Ａに類似の変形例を示す図である。 図２Ａに類似の運転中の同じ変形例を示す図である。 軸上に偏って示される静止中の２つのワイパー組み立て体の斜視図である。 運転中の同じワイパー組み立て体を示す図である。

符号の説明

１２ 内部シャフト
１４ 外部シャフト
１６ ハウジング
１８ ノズル
２０ａ、２０ｂ 組み立て体
２２ ワイパー
２４ シャッター要素
２６ 平坦なリブ
２８ａ、２８ｂ、３８ａ、３８ｂ 円筒状空洞
２９ 縁部
３０ 可撓性ブレード
３６ａ、３６ｂ 支持体
３９ 長手方向窪み
４０ 液体のリング
４１ スペーサー
４２ 環状受容器
４５、４７ 孔
４６ 安定仕切り
５０ 隣接環状部分

Claims (12)

1. それぞれ内部シャフト（１２）と管状外部シャフト（１４）の２つの同軸回転シャフトの間の封止システムであって、システムは、内部シャフトに接続されて遠心力の効果の下で動くことが可能であり外部シャフトに向かって実質上放射状に動く少なくとも１つのワイパー（２２）の区分された環状組み立て体と、前記ワイパーの湾曲した縁部に対面する外部シャフトの内部表面に配置された環状液体受容器（４２）とを含み、前記湾曲した縁部は、前記ワイパーが遠心力の効果の下で動くとき前記液体に浸かることを特徴とする、封止システム。
2. 互いに円周状に偏っている上述のワイパーの組み立て体（２０ａ、２０ｂ）の２つを有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. ワイパーの２つの組み立て体（２０ａ、２０ｂ）が互いに対面して配置されることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. ワイパーの２つの組み立て体が同軸であり、１つが他の内部にある（図３）ことを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
5. 所与の組み立て体中の上述のワイパーが、湾曲した縁部（２９）を備える実質上放射状のリブ（２６）を有するシャッター要素（２４）を含み、前記シャッター要素が内部シャフトに接続された支持体（３６ａまたは３６ｂ）の底部に固定された可撓性ブレード（３０）に接続され、一端で開口している円筒状空洞（３８、３８ａ、３８ｂ）が画定され、前記円筒状空洞が前記内部シャフトの表面に画定され、前記シャッター要素（２４）が前記円筒状空洞の開口端部と協働することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の封止システム。
6. 前記シャッター要素（２４）が、前記平坦なリブに隣接してその内部縁部に沿って取り付けられる円筒状部分（２８）を含むことを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記内部シャフト（１２）が、その前記開口端部が互いに対面する２つの開口円筒状空洞を有し、所与のワイパー（２２）の組み立て体（２０ａ、２０ｂ）のシャッター要素が、対応する空洞の開口端部と協働することを特徴とする、請求項３および５または６に記載の封止システム。
8. 前記内部シャフト（１２）が、単一の開口空洞（３８）を有し、ワイパーの２つの組み立て体（２０ａ、２０ｂ）のシャッター要素が、前記単一空洞の開口端部と重なり合って協働することを特徴とする、請求項４および５または６に記載の封止システム。
9. 外部シャフト（１４）の前記内部表面が、ワイパーの前記区分された環状組み立て体に面して配置された環状溝（４２）を含み、液体用ノズル（１８）等が前記溝の近傍に配置され、前記外部シャフトが回転を開始する度にその中に油を分配するように配列されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記環状溝が、前記ワイパーが浸かる環状部分（４８）と、前記ノズルを用いて液体が分配される隣接の環状部分（５０）との間に配置された安定仕切り（４６）を含むことを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の封止システムがその間に設置される２つの同軸回転シャフトを含むことを特徴とする、ターボ機械。
12. ２つのシャフトが逆回転シャフトであることを特徴とする、請求項１１に記載のターボ機械。

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