JP2018524520A - 耐用期間が向上したタービンエンジンの排気ケーシング - Google Patents

Abstract

本発明は、カラー（４）と、ハブ（５）と、前記カラー（４）を前記ハブ（５）に接続する中空アーム（６３）と、カラー（４）上に位置し、タービンエンジンの過渡動作バルブの流出チューブ（３０）に接続するのに適している開口ピース（３）と、を含む、航空機のタービンエンジンのための排気ケーシングに関する。前記排気ケーシングでは、前記開口ピース（３）は、カラー（４）上に取り付けられ、中空アーム（６３）の延長を形成し、それにより、過渡動作バルブの流出チューブ（３０）を出る空気流（７）が中空アーム（６３）に侵入し、ハブ（５）内に流入するようになっている。

Description

本発明は、耐用期間が増大した、航空機用のタービンエンジンの排気ケーシングに関する。

より正確には、本発明は、前記排気ケーシングのシュラウドとハブとの間の温度差によって生じる力を制限することが可能である排気ケーシングに関する。

排気ケーシング（または、タービン後方フレーム、ＴＲＦ）の耐用期間は、前記排気ケーシングのシュラウドとハブとの間の温度差によって生じる力により、かなり影響を受ける。より詳細には、これら力は、外部のシュラウドを内部のハブに接続するアームで生じる。

このため、航空機の離陸または加速フェイズの間、シュラウドは、より大質量のハブよりも速く加熱され、これら２つの部品間のこの温度差により、シュラウドをハブに接続するアームにおいて引張り力を生じる。この理由は、加熱の影響下では、シュラウドがハブよりも速く膨張するためである。

対照的に、ターボマシンが停止すると、シュラウドはハブよりも速く冷却され、このため、シュラウドをハブに接続する前記アームにおいて圧縮力が生じる。

本発明の大まかな目的の１つは、シュラウドとハブとの間の温度差によって生じる力を制限することを可能にし、それにより、シュラウドをハブに接続するアームの耐用期間、ひいては、排気ケーシング全体の耐用期間を増大させるようにする解決策を提案することである。さらに、この解決策は、かなりの過度なコストを生じることなく、航空機のタービンエンジンに容易に実施することが可能であるように、シンプルでなければならない。

より詳細には、第１の態様によれば、本発明は、航空機のタービンエンジン用の排気ケーシングであって、シュラウドと、キャビティを形成するハブと、前記シュラウドを前記ハブに接続する中空アームと、シュラウド上に位置し、タービンエンジンの過渡動作バルブ（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ−ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｖａｌｖｅ）の流出チューブに接続するのに適切である、少なくとも１つの口と、を備え、前記少なくとも１つの口が、中空アームの延長においてシュラウドに取り付けられ、それにより、過渡動作バルブの流出チューブを出る空気流が中空アーム内に侵入し、ハブのキャビティ内を循環することを特徴とする、排気ケーシングを提案する。

そのようなデバイスにより、航空機の離陸または加速フェイズの間のハブとシュラウドとの間の温度差を、前記ハブを加熱することにより、制限することが可能になり、ひいては、排気ケーシングの耐用期間を増大させることが可能になる。

追加の特徴によれば、排気ケーシングは、少なくとも１つのヨークアームを備え、前記ヨークアームに隣接する中空アームは、ディフレクタを備え、それにより、前記中空アームを出る空気流をヨークアームの補剛材に向けて逸らすようになっている。

追加の特徴によれば、ヨークアームに隣接する中空アームは、側方オリフィスを備えた補剛材を備え、ディフレクタは、前記中空アームの補剛材の内側に位置し、それにより、前記中空アームを出る空気流の少なくとも一部を、ヨークアームの補剛材に、前記側方オリフィスを通して逸らすようになっている。

特定の特徴によれば、ヨークアームに隣接する中空アームは、前方オリフィスを備えた補剛材を備え、ディフレクタは、前記前方オリフィスに位置している。

別の特徴によれば、ディフレクタは、湾曲したシート状の金属部品である。

追加の特徴によれば、排気ケーシングは、接線方向のアームを有する排気ケーシングである。

第２の態様によれば、本発明は、上述の特徴の１つに係る排気ケーシングを備えたタービンエンジンであって、前記タービンエンジンが、前記排気ケーシングの口に接続された流出チューブを備えた過渡ブリードバルブ（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｂｌｅｅｄ ｖａｌｖｅ）を備えている、タービンエンジンを提案する。

第３の態様によれば、本発明は、上述の特徴に係るタービンエンジンを備えた航空機を提案する。

本発明の他の特徴、目標、および利点は、以下の詳細な説明を読み、非限定的な例として与えられる添付図面を参照することによって明らかになる。

第１の実施形態に係る排気ケーシングの斜視図である。 図１ａと同じ図であるが、過渡ブリードバルブの流出チューブが示されず、それにより、口がより視認可能であるようになっている図である。 第１の実施形態に係る排気ケーシングの断面図である。 第１の実施形態の変形形態に係る、アームの補剛材がただ１つの前方オリフィスを備えている、シュラウドをハブに繋ぐアームの補強材を詳細に示す図である。 第１の実施形態の別の変形形態に係る、アームの補剛材が側方オリフィスを備えている、シュラウドをハブに繋ぐアームの補強材を詳細に示す図である。 補剛材が側方オリフィスを備えている、第１の実施形態の変形形態の図４をさらに詳細に示す図である。 第２の実施形態に係る排気ケーシングの断面図である。

図１ａおよび図１ｂに示されているのは、排気ケーシング２の第１の実施形態である。この排気ケーシング２には、航空機のタービンエンジンの過渡動作バルブ（または、過渡ブリードバルブ、ＴＢＶ）の流出チューブ３０が取り付けられている。

排気ケーシング２は、複数のアーム６によって接続されたシュラウド４とハブ５と、シュラウド４上に位置し、いくつかのアーム６の延長を形成する、口３とを備えている。ハブ５は、その中心にキャビティを備えている。

この複数のアーム６の中で、排気ケーシング２は、ヨークアーム６１（図１ａ、図１ｂ、および図２に示す実施形態では、３つ）を備えている。このヨークアーム６１は、航空機への、シュラウド４のアタッチメント要素４１の位置に配置されている。これらヨークアーム６１は、中空ではなく、かつ、排気ケーシング２の機械的強度を保証するアーム６である。ヨークアーム６１は、いずれの口３にも接続されていない。ヨークアーム６１の延長においては、口３はシュラウド４に取り付けられていない。

排気ケーシング２は、オイル利用アーム６２をも備えている。このオイル利用アーム６２では、設備（フラップ、ブレーキ、着陸ギアなど）を制御するための液圧回路に供給するためのオイル循環回路が設置されている。図２に示す実施形態では、排気ケーシング２は、ハブ５に関して、３つのヨークアーム６１とは反対側に配置された３つのオイル利用アーム６２を備えている。オイル利用アーム６２は、いずれの口３にも接続されていない。オイル利用アーム６２の延長においては、口３はシュラウド４に取り付けられていない。

最後に、排気ケーシング２は、中空アーム６３をも備えている。この中空アーム６３の各々は、両端において開き、ひいては、シュラウド４とハブ５とにおいて開いているキャビティを備えている。第１の実施形態では、中空アーム６３はすべて口３に接続されている。より正確には、口３は、各中空アーム６３の延長において、（たとえば溶接により）シュラウド４に適用されており、それにより、流出チューブ３０が口３に取り付けられる場合に、前記流出チューブ３０を出る空気流７は、中空チューブ６３のキャビティ内に直接侵入するようになっている。口３は、排気ケーシング２のシュラウド４に取り付けられ、流出チューブ３０をシュラウド４に取り付けることと、そのシールとを確実にすることを可能にする適用部品である。

図２に示すように、過渡動作バルブの流出チューブ３は、各々が、口３を通して中空アーム６３に接続されており、それにより、過渡動作バルブを出る空気流７が中空アーム６３内に侵入し、ハブ５内、より詳細には、ハブ５のキャビティ内を循環するようになっている。

過渡動作バルブが、始動および加速の間、タービンエンジンの高圧コンプレッサが排出することを可能にするバルブであることから、空気流７は、ハブ５を加熱することを可能にする高温の空気流であり、このため、航空機の離陸および加速フェイズの間、ハブ５とシュラウド４との間の温度差を制限する。

このため、航空機の離陸または加速フェイズの間に生じる、アーム６における引張り力の発生が制限され、したがって、排気ケーシング２の耐用期間が増大する。

有利には、オイル利用アーム６２内に存在するオイル循環回路が空気流７によって加熱される事実に関わらず、オイルのコーキングのリスクを増大させることはない。実際、航空機の始動および加速フェイズの間のみ、高圧コンプレッサが過渡動作バルブを通して排出することから、オイルが循環していない期間の間は、オイルは加熱されず、このため、コーキングのリスクは増大しない。

このため、このことは、コストがかかる適用作業を必要とすることなく、タービンエンジンに容易に実施することができ、かつ、オイルのコーキングの問題を生じない。実際、一般に既知のタービンエンジンでは、流出チューブ３０が接続された口３は、排気ケーシング２のシュラウド４に配置されており、それにより、シュラウドをハブ５に接続するアーム６間で空気流７を排出するようになっている。このため、排気ケーシング２のわずかな適用のみが必要とされる。

本発明の第１の実施形態では、ハブ５の加熱の一様性を向上させるように、かつ、図２に示されているように、中空アーム６３を出る空気流７の一部が、ヨークアーム６１が取り付けられたハブ５のゾーンに向けられている。実際、前記ハブ５のこのゾーンは、ハブ５が取り付けられたアーム６を出る高温の空気流７によっては直接加熱されていない。

アーム６の各々は、ハブ５の内側に配置された補剛材６０を備えている。図２に示すように、空気流７は、補剛材６０において中空アーム６３を出る。

この実施形態では、ヨークアーム６１に隣接する中空アーム６３を出る空気流７は、ディフレクタ８により、前記ヨークアーム６１の補剛材６０に向けて逸らされている。ディフレクタ８は、前記ヨークアーム６１に隣接する前記中空アーム６３の補剛材６０に配置された、湾曲したシート状の金属部品によって実施することができる。

図２に示す第１の実施形態では、３つのヨークアーム６１が連続して配置され、それにより、２つの中空アーム６３のみがヨークアーム６１に隣接するようになっている。

図３に示されている第１の実施形態の第１の変形形態によれば、ヨークアーム６１に隣接する中空アーム６３の補強材６０は、前方オリフィス６０１を備えたチャネルを形成する２つの側壁６００を備えている。中空アーム６３を出る際、この前方オリフィス６０１を通して、空気流７が流れる。前方オリフィス６０１は、中空アーム６３のキャビティの延長に位置している。

第１の実施形態の第１の変形形態では、ディフレクタ８は、前方オリフィス６０１に配置され、それにより、空気流７をヨークアーム６１の補強材６０に向けて逸らすようになっている。

図４および図５に示す、第１の実施形態の第２の変形形態によれば、側壁６００の各々は、側方オリフィス６０２を備えている（１つの側方オリフィス６０２のみが図４および図５に示されている）。このため、ディフレクタ８は、側方オリフィス６０２において補強材６０の内部に位置し、空気流７を、側方オリフィス６０２を通してヨークアーム６１に向けて逸らしている。

好ましくは、第１の実施形態では、中空アーム６３を出る空気流７は、オイル利用アーム６２に直接向くようには逸らされず、それにより、オイルの過熱を生じないようになっている。

図６に示す第２の実施形態によれば、空気流７は、ディフレクタ８によってヨークアーム６３の補強材６０に向けて直接逸らされていない。実際、排気ケーシング２が接線方向のアームのケーシングである場合、ハブ５の加熱の均一化が、ハブ５のキャビティ内で、高温空気の渦９（すなわち、旋回）によって確実にされている。本明細書において、接線方向のアームの排気ケーシングは、アームが、ハブの外側表面に対する垂直方向に対して傾斜しているケーシングであるものと理解される。

このため、アーム６が、ハブ５の外側表面に対する垂線方向に対して傾斜していることから、空気流７は、垂線方向に対するある傾斜でハブ５の内部に入り、これにより、遠心力の影響下で、渦９を形成する。

Claims (7)

1. 航空機のタービンエンジン用の排気ケーシングであって、シュラウド（４）と、キャビティを形成するハブ（５）と、前記シュラウド（４）を前記ハブ（５）に接続する中空アーム（６３）と、シュラウド（４）上に位置し、タービンエンジンの過渡動作バルブの流出チューブ（３０）に接続するのに適切である、少なくとも１つの口（３）であって、前記少なくとも１つの口（３）が、中空アーム（６３）の延長においてシュラウド（４）に取り付けられ、それにより、過渡動作バルブの流出チューブ（３０）を出る空気流（７）が中空アーム（６３）内に侵入し、ハブ（５）のキャビティ内を循環する、少なくとも１つの口（３）と、を備え、排気ケーシング（２）が少なくとも１つのヨークアーム（６１）を備えることと、前記ヨークアーム（６１）に隣接する中空アーム（６３）がディフレクタ（８）を備え、それにより、前記中空アーム（６３）を出る空気流（７）をヨークアーム（６１）の補剛材（６０）に向けて逸らすようになっていることと、を特徴とする、排気ケーシング。
2. ヨークアーム（６１）に隣接する中空アーム（６３）が、側方オリフィス（６０２）を備えた補剛材（６０）を備えていることと、ディフレクタ（８）が前記中空アーム（６３）の前記補剛材（６０）の内側に位置し、それにより、前記中空アーム（６３）を出る空気流（７）の少なくとも一部をヨークアーム（６１）の補剛材（６０）に、前記側方オリフィス（６０２）を通して逸らすようになっていることと、を特徴とする、請求項１に記載の排気ケーシング（２）。
3. ヨークアーム（６１）に隣接する中空アーム（６３）が、前方オリフィス（６０１）を備えた補剛材（６０）を備えていることと、ディフレクタ（８）が前記前方オリフィス（６０１）に位置していることと、を特徴とする、請求項１に記載の排気ケーシング（２）。
4. ディフレクタ（８）が、湾曲したシート状の金属部品であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の排気ケーシング（２）。
5. 排気ケーシング（２）が接線方向のアームを有する排気ケーシングであることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気ケーシング（２）。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の排気ケーシング（２）を備えたタービンエンジンであって、前記タービンエンジンが、前記排気ケーシング（２）の口（３）に接続された流出チューブ（３０）を備えた過渡ブリードバルブを備えている、タービンエンジン。
7. 請求項６に記載のタービンエンジンを備えた航空機。

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