JP2010522857A - 加圧リップを有する二重シール - Google Patents

Abstract

本発明は、ケーシング（１０）とこのケーシング（１０）内に回転可能に取り付けられたシャフト（１４）との間を確実に密閉し、ケーシング（１０）とシャフト（１４）との間に並んで軸方向に位置する環状リップを有する第１のシール（２４）と第２のシール（２６）とを備える封止装置（１２）に関する。本発明は、装置が、上記シャフト（２２）の回転時に、ガスフロー（Ｆ、Ｆ１、Ｆ２）がチャンバから流出できるように、リップシール（２４、２６）のうち少なくとも１つをシャフト（１４）の外表面（２２）からわずかに引き離すことができるように、第１のリップシール（２４）と第２のリップシール（２６）とシャフトの外表面（２２）とで画定される環状チャンバ（３８）内に加圧ガスフローを供給するための手段（４５、４６、４８）をさらに含むことを特徴とする。

Description

本発明は、封止ガスケット、特に、半径方向摩擦のガスケットの分野に関する。

より詳細には、本発明は、ケーシングとそのケーシング内に回転可能に取り付けられたシャフトとの間を封止するための封止装置に関する。装置は、ケーシングとシャフトとの間に並んで軸方向に位置する第１および第２の環状リップガスケットを備える。

以下で、形容詞「軸方向の」および「半径方向の」は、シャフトの回転軸の方向に対するものとする。

従来から、一対のリップガスケットは、シャフトと接触させることによりエンクロージャを封止するのに使用されている。

シャフトとガスケットのリップとの間の摩擦により、シャフトの回転がリップガスケットの磨耗を引き起こし、特にオイル漏れを避けるためにガスケットを交換する必要がある。

このようなオイル漏れは環境に有害であり、また適切に潤滑されなくなった歯車のような回転部品の損傷につながる恐れがある。

このような封止装置がヘリコプタのタービンエンジンに取り付けられる場合、ヘリコプタはガスケットを交換するために運転が中断される必要があり、このことが避けるのが望ましいコスト増につながる。

本発明の目的は、先行技術よりも寿命が長い封止装置を提供することである。

本発明は、本発明の封止装置がさらに、上記シャフトの回転時に、ガスストリームがキャビティから流出できるように２つのリップガスケットのうち少なくとも１つをシャフトの外表面から少し浮上させるのに適したストリームとなるように、第１のリップガスケットと第２のリップガスケットとシャフトの外表面とで画定される環状ケーシングに加圧ガスストリームを送給するための手段を含むことで、上記の目的を達成する。加圧ガスストリームを送給するための手段はさらに、環状リップガスケットの１つが損傷した場合に、加圧空気の流量を制限するためのダイアフラムを含む。

したがって、シャフトの回転時に、リップガスケットとシャフトの外表面との間にガスストリームが流入した結果、２つのリップガスケットのうち少なくとも１つが、好ましくはその両方が、シャフトの外表面から浮き上がる。このことで、有利には、シャフトと封止装置との間の摩擦を低減することになる。

リップガスケットが浮き上がっても、有利には、ガスストリームがキャビティから流出し、外部粒子をキャビティ外側に保つ傾向があることにより、封止機能は保たれる。したがって、オイルまたは埃の粒子が封止装置を一方向または他の方向に通過できないことは理解できる。

その結果、本発明の封止装置は、先行技術の装置より磨耗の進行がかなり遅く、装置の寿命を長くする効果がある。

また、シャフトが回転していない時は、封止は環状リップガスケットがシャフトの外表面に接触することだけで行われる。この時、シャフトと封止装置との間に摩擦が生じないので、キャビティを加圧する必要がない。

好ましくはダイアフラムは、チャネル内、または両端部のうちの一端部に配置される。

本発明の封止装置の通常の動作時、ガスの流量はリップガスケットのリップの浮上距離により制限される。

２つのリップのうち１つが損傷すれば、ガスの流量は急に増加し、望ましくないガスの損失を招く。

ダイアフラムにより、リップガスケットの１つが損傷した場合にガスの流量が有利に制限される。

好ましくは第１のリップガスケットは第１のリップを含み、第２のリップガスケットは第２のリップを含み、第１および第２のリップはシャフトの軸方向に延在し、かつ互いに反対方向に延在するように設計される。

したがって、ガスストリームがキャビティから流出する時にシャフトの外表面から浮き上がるのは第１および第２のリップである。

有利には、加圧ガスストリームを送給するための手段は第１のリップガスケットと第２のリップガスケットとの間に配設されたチャネルを備え、上記チャネルは加圧ガス源に接続される。

好ましくはチャネルは、２つのリップガスケット間で半径方向に延在する。

本発明はさらに、ケーシングとそのケーシング内に回転可能に取り付けられたシャフトとを含むヘリコプタのタービンエンジンであって、さらに、本発明の封止装置を含む上記タービンエンジンを提供する。

有利には、本発明のタービンエンジンはさらに、環状キャビティに加圧ガスストリームを送給するための手段に加圧ガスを供給する加圧ガス源を含む。

好ましいが、限定的でない形として、加圧ガス源は圧縮段からの出口に配設された取り出し口点である。

また、本発明の範囲を超えないで、加圧ガスの外部源を備えることも可能である。

非限定的な例を示された一実施形態の以下の説明を読めば、本発明はより十分に理解され、また本発明の利点がより明らかとなる。添付図面を参照して説明する。

本発明の封止装置を含むヘリコプタタービンエンジンのケーシングで、内部に回転シャフトを有するケーシングの詳細図である。 本発明の封止装置を備えたタービンエンジンを示す図である。

図１は、ヘリコプタなどの航空機用のタービンエンジン５２の減速機１１のケーシング１０の詳細図であり、ケーシングは内部に取り付けられた本発明の封止装置１２を有する。この図面は、本発明の装置の使用方法の非限定的な例を示したものに過ぎないことは明らかである。

図１に示されるように、シャフト１４は回転軸Ａを有し、特に、ベアリング１６を使用してケーシング１０内に回転するように取り付けられる。

具体的には、ケーシング１０はタービンエンジンの減速機１１のケーシングに対応する。すなわち、ベアリングの脇のシャフト１４の端部１８が歯車に結合され、反対側の端部２０がヘリコプタのロータに回転力を伝えるシャフトに結合する動力取り出し口であるように設計される。

言い換えれば、動力取り出し口２０はタービンエンジン５２の外側に位置し、減速機１１のエンクロージャ２１の脇にある端部１８はタービンエンジン５２の内部に位置する。

減速機１１のエンクロージャ２１内に位置する回転要素を潤滑するために、オイルがエンクロージャ内に注入されて、タービンエンジン５２のこの部分は空気／オイル雰囲気を含む。

環境的および機械的に考慮すると、オイルが減速機１１のケーシング１０から漏出するのを防ぐのが適切である。

また、減速機１１のエンクロージャ２１内に埃または他の望ましくない粒子が侵入するのを避けるのが適切である。そうしなければ、減速機１１の歯車５３が損傷する危険性がある。

本発明に従ってこれを行うために、ケーシング１０とシャフト１４との間に配置された封止装置１２は、オイルの漏損および外部粒子の減速機１１のエンクロージャ内への侵入の両方を防ぐ役目をする。さらに、上記封止装置は先行技術の封止装置よりも寿命が長い。

上記の目的を達成するために、封止装置１２は、ケーシング１０とシャフト１４との間に並んで配設され、かつ共通の軸上にある第１の環状リップガスケット２４および第２の環状リップガスケット２６を備える。共通の軸はシャフト１４の軸Ａにほぼ一致することは理解できる。

好ましくは環状リップガスケット２４、２６は、半径方向に接触するガスケットであり、好ましくはエラストマー製である。

第１の環状リップガスケット２４および第２の環状リップガスケット２６は、好ましくはケーシング１０の穴３０内で軸方向に配置されるスリーブ２８に固定され、スリーブ２８自体は、ケーシング１０に固定されたエンドプレート３２とベアリング１６との間でケーシング１０にしっかりと保持されている。

図１に示されるように、第１の環状リップガスケット２４および第２の環状リップガスケット２６はそれぞれ、シャフト１４の軸方向に延在し、かつ互いに反対方向に延在する第１のリップ３４および第２のリップ３６を有する。

さらに、リップ３４、３６は、図１の破線で示された第１の位置を示すような形状をとり、各々がシャフト１４の外表面２２に接触して、減速機１１のエンクロージャ２１を封止する。

本発明によれば、リップ３４、３６は、好ましくはシャフト１４が回転していない間は第１の位置にある。言い換えれば、第１の位置では、リップ３４、３６はケーシング１０とシャフト１４との間を固定封止する。

第１の位置では、第１のリップ３４は外部粒子がエンクロージャ２１内に侵入するのを防ぎ、第２のリップ３６はオイル滴が減速機１１のエンクロージャ２１から漏出するのを防ぐことは理解できる。

特に有利な形では、リップ３４、３６は、図１内の実線で示された第２の位置をとるのに適した形になり、この位置では、リップ３４、３６はシャフト２４の外表面２２から浮き上がる。

好ましくはリップ３４、３６は、シャフト１４の回転時に第２の位置をとる。

これを行うためには、第１のリップ３４と第２のリップ３６とシャフト１４の外表面２２とで画定される環状キャビティ３８は、加圧ガスストリームＦを上記キャビティ３８内に送り込むための手段４０により加圧される。

上記手段は、スリーブ２８内側のリブ４２内に形成されるチャネル４０を備え、上記リブ４２は、チャネル４０がほぼ半径方向に延在するようにシャフト１４の軸Ａに垂直な面になる。

図１では、チャネル４０の第１の端部４４は、環状キャビティ３８内に向かって開口し、第１の端部４４の反対側のチャネル４０の第２の端部４３は、ケーシング１０内に設けられた半径方向のパイプ４８を介してカップリング４６に接続されているのがわかる。

カップリング４６はチューブ４５を介して圧力源に接続され、図２で示されるように、本例では、圧力源はタービンエンジン５２の圧縮機５０からの出口に位置する取り出し口点４９である。

言い換えれば、この例のガスは、圧縮機５０により圧縮された空気から取り出された空気分に相当する。

圧縮機５０からの出口を圧力源として使用する利点は、外部圧力源の使用を省くことが可能であるが、それでも全く本発明の範囲内にある点である。

本発明によれば、キャビティ３８に送給されたガスストリームＦは、リップ３４、３６をシャフト１４の外表面２２から浮上させるのに十分な圧力がある。

したがって、図１の矢印を用いると、ガスストリームＦがキャビティ３８から流出できるように、リップ３４、３６をシャフト１４の外表面２２から浮上させることがわかる。

より正確には、キャビティ３８から出るガスストリームは、好ましくはタービンエンジン５２から軸方向に流出する第１の環状ストリームＦ１と、第１の環状ストリームＦ１と反対の方向にエンクロージャ２１の内側に向かって軸方向に流出する第２の環状ストリームＦ２とにより構成される。

したがって、本発明を使用して、第１のストリームＦ１は外部粒子が減速機１１のエンクロージャ２１に入り込むのを防ぎ、第２のストリームＦ２はオイル滴がエンクロージャ２１から漏出するのを防ぎ、このようにして、リップ３４、３６が第２の位置にある時にリップ３４、３６が浮き上がっても、確実に封止されることがわかる。

上述したように、シャフト１４の回転時にリップ３４、３６が有利にシャフト１４から浮き上がるため、シャフトの回転時に摩擦が生じないので環状リップガスケット２４、２６は実質的にほとんど磨耗しない。

したがって、本発明の封止装置は、先行技術の装置よりも寿命が長い。

有利には、本発明の封止装置はさらに、リップ３４、３６のうちの１つまたは他方が損傷した場合に、加圧ガスの流量を制限する役目をするダイアフラムＤを含む。

Claims (7)

1. ケーシング（１０）と前記ケーシング（１０）内に回転可能に取り付けられたシャフト（１４）との間を封止し、ケーシング（１０）とシャフト（１４）との間に並んで軸方向に位置する第１および第２の環状リップガスケット（２４、２６）を備える封止装置（１２）であって、前記装置が、前記シャフト（１４）の回転時にガスストリーム（Ｆ、Ｆ１、Ｆ２）がキャビティ（３８）から流出できるように２つのリップガスケット（２４、２６）のうち少なくとも１つをシャフト（１４）の外表面（２２）から少し浮上させるのに適したストリームとなるように、加圧ガスストリーム（Ｆ）を第１のリップガスケット（２４）と第２のリップガスケット（２６）とシャフトの外表面（２２）とで画定される環状ケーシング（３８）に送給するための手段（４５、４６、４８）をさらに含むこと、および加圧ガスストリーム（Ｆ）を送給するための手段（４５、４６、４８）がさらに、環状リップガスケット（３４、３６）のうちの１つが損傷した場合に、加圧空気の流量を制限するためのダイアフラム（Ｄ）を含むことを特徴とする、封止装置。
2. 第１のリップガスケット（２４）が第１のリップ（３４）を含み、第２のリップガスケット（２６）が第２のリップ（３６）を含むことと、第１および第２のリップ（３４、３６）がシャフト（１４）の軸方向に延在し、かつ互いに反対方向に延在することとを特徴する、請求項１に記載の封止装置。
3. 加圧ガスストリーム（Ｆ）を送給するための手段（４５、４６、４８）が、第１のリップガスケットおよび第２のリップガスケットとの間に配設されたチャネル（４８）を備え、前記チャネル（４８）が加圧ガス源（４９、５０）に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の封止装置。
4. ケーシング（１０）と前記ケーシング内に回転可能に取り付けられたシャフト（１４）とを含むヘリコプタタービンエンジン（５２）であって、エンジンが請求項１から３のいずれか一項に記載の封止装置（１２）をさらに含むことを特徴とする、ヘリコプタタービンエンジン。
5. 加圧ガスストリーム（Ｆ）を環状キャビティ（３８）に送給するための手段（４５、４６、４８）に加圧ガスを供給する加圧ガス源（４９、５０）をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のヘリコプタタービンエンジン。
6. 加圧ガス源が、圧縮段（５０）からの出口に配設された取り出し口点（４９）であることを特徴とする、請求項５に記載の圧縮段を有するヘリコプタタービンエンジン。
7. 請求項１から３のいずれか一項に記載の装置を含むことを特徴とする、タービン機械。

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