JP2008544152A - ターボエンジン用空気入り口フードの前縁覆いの除氷システム - Google Patents

Abstract

ターボエンジンの空気入り口フードの前縁覆いの除氷システムは、長手方向に硬性であり、部屋(１０)の隔壁(５)に硬く固定されている加圧熱気供給ダクト(６０)と保護殻(蓋い)(９０)とからなり、上記の保護殻(９０)は、隔壁(１１)に統合されている摺動ベアリング(１５)に対し摺動自在であり、上記の供給ダクト(６０)は弾性壁(１６)により保護殻(９０)に連結されており、この弾性壁(１６)は内部空間(１２)を閉鎖し、空気供給ダクト(６０)と保護殻(９０)との間での相対的移動を可能にさせる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、特に航空機用のタービン・エンジンの先端入り口カウルの除氷に関する。

(氷の形成を阻止するため、あるいは既に形成された氷を除去するため)必要とされる場合、そのようなタービン・エンジンの先端入り口カウルの前縁を、上記のタービン・エンジンから取られ、熱気循環用回路によって上記の前縁に伝達される加圧熱気で加熱して除氷することは既知である。エンジンから取られたこの加圧熱気は高温度、例えば、約５００度であり、上記の伝達用ダクトは熱を放出し、感熱性の、先端入り口のカウルの周囲の構造物(例えば、複合材料で形成された防音パネル)は熱から保護されなければならない。更に、自明の安全のため、加圧熱気の漏洩あるいは上記のダクトが破裂した際上記の周囲の構造物を保護することが、又、必要である。

従って、ＥＰ特許第１２５１２５7号は、特に航空機用のタービン・エンジンの先端入り口カウルを開示し、この先端入り口カウルはその前縁を除氷する手段を備え、このため、
− 第１の内隔壁により閉鎖された環状室を形成する中空の前縁と、
− 上記の前縁に対向する後端で加圧熱気回路に、上記の前縁に向かう前端で、上記の加圧熱気を上記の環状室に噴射させる噴射器にそれぞれ連結されるよう設計されている加圧熱気供給ダクトであって、前部が上記の第１内隔壁で、後部が第２の内隔壁により区画形成されている部屋に部分的に配置されているものと、
− 上記の部屋に配置されており、上記の供給ダクトを囲む隔離容積を形成する内部保護覆い(envelope)と
からなる。
ＥＰ特許第１２５１２５７号

よって、この既知の先端入り口カウルでは、上記のダクトは先端入り口カウルの残りの内部スペースから隔離されており、そして、連続し、一体である上記の内部保護覆いが周囲の構造物を熱放射および加圧熱気漏洩ならびに上記のダクトの破裂の影響から保護できる。空気の入り口および出口開口部が設けられているので通常の操作中、隔離容積を永久に内部で換気でき、これにより供給ダクトの熱放射を制限している。よって、感熱性の周囲の構造物は、高温に晒されることによる損傷と老朽化から守られる。ダクトの漏洩や破裂の場合は、熱気は上記の出口開口部を通って外側に放出され、再度上記の周囲の構造物は加圧熱気から保護される。

この既知の先端入り口カウルは、上記の周囲の構造物を熱的に保護するというその機能を完全に達成する。然し、実際は、温度の影響のもとでの(一般に鋼製である)供給ダクトと保護覆いの長手方向の膨張により上記の第１と第２の隔壁に応力が課されるのを阻止するため、上記の供給ダクトと上記の保護覆いとからなる２つの要素の各々を内側と外側とが入れ子式に配置されていて、気密式に相互に対し相対的に摺動可能な２つの部分に作製する必要がある。

よって、上記のダクトと上記の覆いとの、熱による長さの増加は、これらの要素を形成する２つの部分の後退可能な摺動移動によって吸収される。

然し、上記の供給ダクト内を循環する熱気は、例えば、１０から２０バール程度の高圧下にあり、その結果、この内圧は、通常の操作中、上記供給ダクトの２つの部分を相互から分離させるとともに、この供給ダクトが破裂すると上記の供給ダクトの２つの部分と上記の保護覆いの２つの部分とを相互から分離させる。従って、これにより応力が、上記の供給ダクトおよび／または保護覆いの２つの部分により上記の隔壁にかかり、これらを上記の部屋の外側に向けて膨張させて変形させようとする。よって、このような膨張に対抗するようになされた、重くて費用のかかる補強を設けることが必要になる。

本発明の要旨は、上記の隔壁用の補強を用いることなく、隔壁の変形を回避できる除氷システムである。

このため、本発明による、特に航空機用のタービン・エンジンの先端入り口カウルの前縁を除氷するシステムでは、上記の前縁が中空であり、第１内隔壁により閉鎖された環状室を形成し、この除氷システムは、
− 上記の前縁に対向する後端で加圧熱気回路に、上記の前縁に向かう前端で、上記の加圧熱気を上記の前縁の環状室に噴射させる噴射器にそれぞれ連結されるよう設計されている加圧熱気供給ダクトであって、前部が上記の第1内隔壁で、後部が第2の内隔壁により区画形成されている部屋を通過するものと、
− 上記の部屋に配置されており、上記の供給ダクトを囲む隔離容積を形成する内部保護覆いと
からなり、
− 上記の供給ダクトと上記の保護覆いとは長手方向に硬性であり、
− 一方では、上記の供給ダクトと上記の保護覆いとは硬く上記の隔壁の１つに固定されており、
− 他方、
・ 上記の保護覆いは、他方の隔壁に設けられた摺動ベアリングに対し摺動可能であり、
・上記の供給ダクトは、上記の隔離容積を閉鎖し、上記の供給ダクトと保護覆いとの間で長手方向の相対的移動を可能にする弾性壁により保護覆いに連結されていることを特徴とする。

よって、上記の供給ダクトはそれ自体熱気の圧力に耐えるだけでなく、上記の保護覆いは上記の隔壁の１つに対し摺動でき、上記の供給ダクトは上記の保護覆いに対し摺動できる。従って、この結果、この供給ダクトおよび／または保護覆いによって上記の隔壁に変形力がかからない。

上記の摺動ベアリングは、上記の第１の内隔壁あるいは上記の第２の内隔壁のいずれに配置されてもよい。

１つの特定の簡単な実施例では、上記の弾性壁は上記の供給ダクトと上記の保護覆いに対し少なくともほぼ直交して配置されているスプリング・ワッシャにより形成されている。この長手方向の弾性を増加するため、上記のワッシャは同心の波形を有してもよい。上記のスプリング・ワッシャはバネ鋼等からなり、その内側および外側の周辺に沿って(既知の方法で鋼板(steel sheet)からなる)上記の供給ダクトと上記の保護覆いとにそれぞれ溶接されるのが望ましい。

スプリング・ワッシャは供給ダクトの狭い位置に配置されてよく、これによりその幅が増加できる。この場合、上記の加圧熱気が上記の供給ダクトの狭部に向けて集中するように、上記のスプリング・ワッシャの上流に、熱気用の円錐形案内面を設けることが望ましい。

保護覆いの後端は協働作用をするフランジにより熱気回路に連結されており、この場合、上記のスプリング・ワッシャと上記の狭部は上記の保護覆いの後端に一体に連結されているフランジと同じ高さに位置されるのが望ましい。更に、上記円錐形案内面は、上記の熱気回路に一体的に連結されているフランジにより支持されている。

更に、アセンブリ(組み立て)とメンテナンスの理由で、上記の摺動ベアリングにより上記の保護覆いが制限された頷き運動をするのが望ましい。

添付図面の図により本発明がどのように実施されるかが明確に理解される。これらの図中同一符号は同一要素を示す。

航空機のタービン・エンジン(外では図示略)の空気入り口３を取り囲むカウル２の前縁１には既知の除氷手段が設けられており、この除氷手段は
− 中空の前縁１の形態で形成され、カウル２の上面側２Ｅと下面側２Ｉとに固定されている、環状の第１の内隔壁により閉鎖された内部周方向室４と、
− 上記の前縁１に対向する後端６Ｒで、タービン・エンジン(図示略)の熱気流発生器から生じる加圧熱気の回路７に、そして前端６Ａで、上記の加圧熱気を上記の前縁１の内室４に噴射させる噴射器８にそれぞれ連結されるよう設計されている加圧熱気供給ダクト６と、
− 上記の供給ダクト６を囲む筒状保護覆い９と
からなる。

上記の供給ダクト６と保護覆い９とは、前部では、上記の前部内隔壁５により、後部では、上記の上面側２Ｅと下面側２Ｉとに固定されている、環状の後部内隔壁１１とにより区角形成されている部屋１０を通過し、上記の後部内隔壁１１をダクト６の上記後端６Ｒが通過する。よって、上記の保護覆い９は、前部隔壁５と後部隔壁１１と協働して、隔離容積１２を形成する。

図１および図２に示されているこの既知の実施例では、供給ダクト６と保護覆い９の両方共、事実、２つの部分、６.１、６.２と９.１、９.２とからそれぞれ形成されている。この供給ダクト６の２つの部分、６.１と６.２とは相互に伸縮自在に取り付けられており、摺動シールあるいはベローズ１３により気密状に連結されている。同様に、保護覆い９の２つの部分９.１と９.２とは相互に伸縮自在に取り付けられており、摺動シールあるいはベローズ１４により気密状に連結されている

更に、部分６.１と９.１とは前部隔壁5に、部分６.２と９.２とは後部隔壁１１に硬く固定されている。

上記の供給ダクト６と保護覆い９とを伸縮自在の２つの部分６.１、６.２と９.１、９.２とに作製することにより、供給ダクト６を通過する熱気の影響による供給ダクト６と保護覆い９との熱膨張により上記の隔壁５と１１とにかかる圧力をなくすことができるのは容易に分る。

然し、上記の供給ダクト６を通過する熱気は高圧下にあるので、この圧力は供給ダクト６の２つ部分６.１、６.２に、よって、保護覆い９の２つの部分、９.１、９.２とに分離作用を発揮する。

その結果、供給ダクト６は隔壁５と１１とにラムピストン式に作用し、隔壁５と１１は図２で破線５ｄと１１ｄとで略示されているように、部屋１０の外側に向け膨張する。言うまでも無く、供給ダクト６が偶然に破裂すると、熱気が隔離容積１２内に膨張し、上記の熱気により隔壁５と１１に出される分離作用が、こうして保護覆い９により形成された大径のラムにより更に増加する。よって、隔壁５と１１とが操作中だけでなく上記の供給ダクト６が破裂した場合も膨張しないように、隔壁５と１１とに当てがわれる補強材(例えば、図示されていない連結ロッド)を設けることが必要になり、これにより航空機の費用と質量が増加する。

図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、上記の短所が克服できる、本発明による除氷システムを略示する。図１と図２とに示されている既知の実施例と対照に、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されている除氷システムでは、
− 前部隔壁５はそのままで、
− (気密状に連結された２つの部分６.１と６.２との形態の)供給ダクト６は長手方向の硬性一体供給ダクト６０に換えられており、
− (気密状に連結された２つの部分９.１と９.２との形態の)保護覆い９は長手方向の硬性一体保護覆い９０に換えられて、
− 後部隔壁１１には摺動ベアリング１５が設けられており、このベアリングに対し保護覆い９０の後方部分９０Ｒが摺動でき、
− 弾性壁１６が供給ダクト６０の後方部分６０Ｒを保護覆い９０の後方部分９０Ｒに連結し、隔離容積１２を閉鎖し、上記の後方部分６０Ｒと９０Ｒとの間の長手方向の相対移動を可能にしている。

更に、供給ダクト６０の前方部分６０Ａと保護覆い９０の前方部分９０Ａとは前部隔壁５に硬く固定されている。

図３Ａは、例えば、本発明による除氷システムの休止状態を示し、加圧熱気は噴射器８に向けて供給ダクト内を流れていない。図３Ａに示されている状態から始まり、加圧熱気が上記の供給ダクト６０に入れられると、上記のダクトは温度(長手方向の膨張)と内部圧力(伸長)との組み合わせ作用により伸長しようとする。第１の例では、保護覆い９０は冷たいまま、よって固定された長さであり、供給ダクト６０は、図３Ｂにより示されているように、伸長し、弾性壁１６の長手方向の変形内に収まっている。

次いで、保護覆い90の温度が供給ダクト60の熱放射の影響で上昇すると、この保護覆い90は長手方向に膨張し、その後方部分90Rが摺動ベアリング15に対し移動し、弾性壁16の長手方向の変形を減少させる。

さて、図３Ｃに示されているように、供給ダクト６０が破裂すると、加圧熱気が保護覆い９０内に膨張する、するとこの保護覆い９０は上記熱気の温度と圧力を受ける。従って、温度と圧力との組み合わせ作用のもとで伸長し、その後方部分９０Ｒはベアリング１５に対し移動し、破裂した供給ダクト(図３Ｃ参照)の長手方向の膨張は、上記の供給ダクト６０を上記の保護覆い９０に連結する上記の弾性壁１６内に収まっている。

よって、各場合において、ダクト６０の長手方向の膨張は、摺動ベアリング１５のおかげで隔壁５と１１とに力が加えられずに保護覆い９０および弾性壁１６とにより制御され、これらの内に収められ、上記の弾性壁１６は、供給ダクト６０と保護覆い９０との膨張の差を吸収する。

図４は、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに略示されている除氷システムの実際の例を示し、図５は、拡大縮尺で、供給ダクト６０の後方部分６０Ｒと保護覆い９０の後方部分９０Ｒとを示す。

この実施例では、
− 保護覆い９０の後方部分９０Ｒがベアリング１５の筒状面１７に摺動自在に直接取り付けられており、この筒状面１７は球状１８でもよく、加えて、この球状１８を支持する上記のベアリング１５の取り付け具１９に対し制限された振幅の章動運動を保護覆い９０に行なわせ、
− 弾性壁１６は、バネ鋼等で作製されるのが好ましいスプリング・ワッシャにより形成され、供給ダクト６０と保護覆い９０に対し、少なくともほぼ直交して配置され、上記のワッシャは同心の波形２０を有し、その内側と外側の周辺で後方部分６０Ｒと９０Ｒとに(例えば、ＴＩＧ溶接で)溶接され、
− 上記のスプリング・ワッシャは供給ダクト６０の後方部分の６０Ｒの狭部２１の個所に配置されており、隔離容積１２の横断面積、よって、上記のスプリング・ワッシャの幅を局部的に増加させ、
− 除氷システムと加圧熱気回路７(この例では、保護覆い７Ｂにより囲まれる中央ダクト７Ａからなる)との間の結合はフランジ２２，２３とによりなされ、これらのフランジ２２，２３はそれぞれ保護覆い９０の後方部分９０Ｒおよび回路７に一体的に連結されていて、
− 壁１６を形成するスプリング・ワッシャは、保護覆い９０の後方部分９０Ｒに一体的に連結されているフランジ２２と同じ高さに配置されていて、
− 回路７に一体的に連結されているフランジ２３は円錐形の案内面４からなり、これにより伝達された加圧熱気が供給ダクト６０の狭部２１に向け集中し、そうすることにおいて、スプリング・ワッシャを突然の加圧熱気流から守る。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図４においては、前部隔壁５は固定され、後部隔壁１１は、保護覆い９０の後方部分９０Ｒを長手方向に摺動移動させるベアリング１５を備えるものと示されているが、ベアリング１５が前壁５に配置され、後壁１１が固定されてもよいことは上記より容易に分る。この場合、覆い９０の前方部分９０Ａはベアリング１５内を摺動し、弾性壁１６は供給ダクト６０の前方部分６０Ａと保護覆い９０の前方部分９０Ａを連結し、上記の供給ダクト６０の後方部分６０Ｒと保護覆い９０の後方部分９０Ｒとは後方隔壁１１に硬く固定される。

既知の先端入り口カウルの前縁の軸方向断面図である。 図１に示されている、既知の前縁を略示し、本発明が克服する短所を描写する。 図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明による除氷システムの３つの異なる位置を図２の方法で略示する。 図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されている除氷システムの実際の実施例の部分略図である。 図４の詳細部を拡大縮尺で示す。 図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されている除氷システムの変形例を示す。

符号の説明

１…環状室の前縁、２…先端入り口カウル、４…環状室、５…第１内隔壁、７…加圧熱気回路、８…噴射器、１０…部屋、１１…第２内部隔壁、１２…隔離容積、１５…摺動ベアリング、１６…弾性壁(スプリング・ワッシャ)、２０…同心波形、２１…供給ダクトの狭部、２２・２３…フランジ、２４…円錐形案内面、６０…加圧熱気供給ダクト、６０Ａ…加圧熱気供給ダクトの前端、６０Ｒ…加圧熱気供給ダクトの後端、９０…保護覆い、９０Ｒ…保護覆いの後端。

Claims (10)

1. 特に航空機用のタービン・エンジンの先端入り口カウル(２)の前縁を除氷するシステムであって、上記の前縁(１)が中空であり、第１内隔壁(５)により閉鎖された環状室(４)を形成し、
   − 上記の前縁(１)に対向する後端(６０Ｒ)で加圧熱気回路(７)に、上記の前縁(１)に向かう前端(６０Ａ)で、上記の加圧熱気を上記の前縁の環状室(４)に噴射させる噴射器(８)にそれぞれ連結されるよう設計されている加圧熱気供給ダクト(６０)であって、前部が上記の第１内隔壁(５)で、後部が第２の内隔壁(１１)により区画形成されている部屋(１０)を通過するものと、
   − 上記の部屋(１０)に配置されており、上記の供給ダクト(６０)を囲む隔離容積(１２)を形成する内部保護覆い(９０)と
   からなり、
   − 上記の供給ダクト(６０)と上記の保護覆い(９０)とは長手方向に硬性であり、
   − 一方では、上記の供給ダクト(６０)と上記の保護覆い(９０)とは硬く上記の隔壁の１つに固定されており、
   − 他方、
   ・ 上記の保護覆い(９０)は、他方の隔壁に設けられた摺動ベアリング(１５)に対し摺動可能であり、
   ・ 上記の供給ダクト(６０)は、上記の隔離容積(１２)を閉鎖し、上記の供給ダクト(６０)と保護覆い(９０)との間で長手方向の相対的移動を可能にする弾性壁(１６)により保護覆い(９０)に連結されていることを特徴とする除氷システム。
2. 上記の摺動ベアリング(１５)が上記の第１内隔壁(５)内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の除氷システム。
3. 上記の摺動ベアリング(１５)が上記の第２内隔壁(１１)内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の除氷システム。
4. 上記の弾性壁(１６)が、上記の供給ダクト(６０)と上記の保護覆い(９０)とに対し、少なくともほぼ直交して配置されているスプリング・ワッシャにより形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の除氷システム。
5. 上記のワッシャが同心の波形(２０)を有することを特徴とする請求項４に記載の除氷システム。
6. 上記のスプリング・ワッシャがバネ鋼からなり、その内側と外側の周辺に沿い、上記の供給ダクト(６０)と保護覆い(９０)とにそれぞれ溶接されていることを特徴とする請求項４あるいは請求項５に記載の除氷システム。
7. 上記のスプリング・ワッシャが上記の供給ダクト(６０)の狭部(２１)の個所に配置されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の除氷システム。
8. 上記の加圧熱気を上記の供給ダクト(６０)の狭部(２１)に向け集中させるように、上記のスプリング・ワッシャの上流に、円錐形案内面が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の除氷システム。
9. 保護覆い(９０)の後端(９０Ｒ)は協働作用をするフランジ(２２、２３)により熱気回路(７)に連結されており、
   上記のスプリング・ワッシャ(１６)と上記の狭部(２１)は上記の保護覆い(９０)の後端(９０Ｒ)に一体に連結されているフランジ(２２)と同じ高さに位置され、
   上記の円錐形案内面(２４)が、上記の加圧熱気回路(７)に一体的に連結されているフランジ(２３)により支持されていることを特徴とする請求項３または請求項７あるいは請求項８に記載の除氷システム。
10. 上記の摺動ベアリング(１５)が上記の保護覆い(９０)に制限された頷き運動をさせることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の除氷システム。

Images