JP2019534971A - タービンエンジンのシールを加圧するための空気−油混合物の脱油システム - Google Patents

Abstract

本発明は、タービンエンジンの加圧エンクロージャ（１３）用の空気−油加圧混合物（１１、１２）を脱油するためのシステムに関し、前記システムは少なくとも１つの前記脱気装置（２０）と、複数の機械的部品（２１、２２）を含むタービンエンジンの少なくとも１つの機械的ケーシング（３０）と、を備え、複数の機械的部品のうちの少なくとも１つは前記脱気装置（２０）を回転駆動するように前記脱気装置（２０）の駆動軸に機械的に接続されており、前記ケーシング（３０）は、前記機械的部品（２１、２２）を潤滑するための油ミスト（３９）を含むことができるように構成され、前記脱油システムは、前記機械的ケーシング（３０）の前記油ミスト（３９）が、前記脱気装置によって分離されるべき前記混合物が油で濃縮され得ないように、前記機械的ケーシング（３０）の油ミスト（３９）から前記空気−油混合物（１１、１２）を分離するための手段（４０）も備えることを特徴とする。

Description

本発明は、カーボンリング、ブラシシール、ラビリンスシール等のような、タービンエンジンのシールまたは加圧エンクロージャを加圧するための空気−油混合物の脱油システムに関する。

タービンエンジンは、シール装置を装備しなければならない多数の回転ユニット（タービン、コンプレッサなど）を実装する複雑なシステムである。これらのシール装置は、例えば、回転ユニットの近くに設けられた加圧空気ラビリンス、またはブラシシールまたはカーボンリングによって構成される。この目的のために、空気はタービンエンジンの空気流中に直接引き込まれる。この空気は次に、この目的のために設けられた種々のシールを通ってタービンエンジン内を移動し、次にタービンエンジンの他のゾーン、特に減速機、補機ケースなどにおける圧力上昇を制限するためにタービンエンジンから排出される。それでもまだ、タービンエンジンの様々なゾーンを通ってきた空気には、回転ユニットのベアリングおよびピニオンの冷却および潤滑に使用される油が充填されている。油が充填された空気が排出されるのを防ぎ、タービンエンジンの環境への影響を軽減し、油の消費を減らし、そして油タンクの充填操作を制限するために、一方では油を回収することができ、他方ではタービンエンジンから脱油空気を排出することができる、加圧空気−油の混合物の脱油のためのシステムを提供することが重要である。

タービンエンジンのシールまたは加圧エンクロージャを加圧するための空気油混合物を脱油するためのそのようなシステムは、
−少なくとも１つの遠心脱気装置であって、駆動軸の周りに配置された混合物を分離するためのエンクロージャと、前記エンクロージャへの混合物の入口と、脱油空気の出口と、前記混合物から抽出された油の出口と、を備える、少なくとも１つの遠心脱気装置と、
−複数の機械的部品を含むタービンエンジンの少なくとも１つの機械的ケーシングであって、機械的部品のうちの少なくとも１つは前記駆動軸を回転駆動するように前記脱気装置の前記駆動軸に機械的に接続され、前記ケーシングは前記機械的部品を潤滑するための油ミストを含むように構成される、少なくとも１つの機械的ケーシングと、
を備えることが知られている。

脱気装置が確実に駆動されるように脱気装置が機械的ケーシングの内部に直接配置されることも知られている。この機械的ケーシングは複数の機械的部品を含み、そのうちの少なくとも１つ、例えばピニオンは、脱気装置の回転駆動を可能にするために脱気装置の駆動軸に直接的または間接的に機械的に接続される。この機械的ケーシングは、通常、タービンエンジンの補機ケースまたは減速機である。

機械的ケーシングおよび脱気装置を含むユニットは、シールまたは加圧エンクロージャの加圧空気−油混合物を脱油するためのシステムを形成する。

既知の脱油システムでは、空気−油混合物は、機械的ケーシングの内部に直接配置されている脱気装置によって処理されるように機械的ケーシング内に到達する。このように、加圧空気−油混合物は、機械的ケーシング内に存在する油ミストと混合され、脱気装置が分離エンクロージャ内で処理するのは、加圧空気−油混合物および機械的ケーシングの油ミストによって形成された混合物である。

本発明者らは、既知の脱油システムの収率を向上させることを目指した。

特に、本発明者らは、外部に排出される油の量を最小限に抑えることを可能にする脱油システムを提供することを目指した。特に、タービンエンジンの油消費量の削減は依然として進歩の大きな機会である。これは、搭載される油の量を最適化し、それ故にタービンエンジンの質量を減らすことを可能にしなければならない。任務の期間（ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｉｓｓｉｏｎ）を延ばすことも可能にしならなければならない。それはまた、タービンエンジンの保守作業を減らすことを可能にしなければならない。最後に、それはタービンエンジンの環境への影響を改善することを可能にしなければならない。

本発明は、既知のシステムの不利な点の少なくとも一部を克服する脱油システムを提供することを目的とする。

本発明は特に、少なくとも１つの実施形態において、脱気装置の収率を最適化する脱油システムを提供することを目的とする。

この目的のために、本発明は、タービンエンジンの加圧エンクロージャを加圧するための空気−油混合物を脱油するためのシステムに関し、前記システムは、
−駆動軸の周りに配置された前記混合物を分離するためのエンクロージャと、前記エンクロージャへの混合物の入口と、脱油空気の出口と、前記混合物から抽出された油の出口と、を備える少なくとも１つの遠心脱気装置と、
−複数の機械的部品を含むタービンエンジンの少なくとも１つの機械的ケーシングであって、機械的部品のうちの少なくとも１つは前記駆動軸を回転駆動するように前記脱気装置の前記駆動軸に機械的に接続され、前記ケーシングは前記機械的部品を潤滑するための油ミストを含むように構成される機械的ケーシングと
を備える。

前記機械的ケーシングの前記油ミストが油で濃縮され得ないように、前記機械的ケーシングの油ミストに対して前記空気−油混合物を分離する手段を、本発明による脱油システムは含んでおり、前記混合物は前記脱気装置によって分離されることと、第１のエンクロージャにおいて加圧エンクロージャの空気を、そして第２のエンクロージャにおいて機械的ケーシングの空気を処理することができるように構成された二重脱気装置を、本発明による脱油システムは含むことと、を特徴とする。

言い換えれば、本発明は、タービンエンジンの加圧エンクロージャ内を循環した空気−油混合物と、脱気装置の回転駆動に関与する機械的ケーシングとの間の物理的分離を実現する。特に、脱油システムの脱気装置によって分離される空気−油混合物は、機械的ケーシング内に存在する油ミストから分離される。この分離は、タービンエンジンの加圧エンクロージャから来る空気−油混合物が機械的ケーシングの油ミストから来る油で濃縮されるのを防ぐ。

本発明によるシステムはさらに、高温の混合物であるタービンエンジンの加圧エンクロージャから来る空気−油混合物と、機械的ケーシングの油ミストとの間の熱交換を制限することによって、機械的ケーシングの温度を下げることを可能にする。したがって、本発明による脱油システムは、機械的ケーシングの冷却の必要性を減らすことを可能にする。

タービンエンジンの加圧エンクロージャは、選択された構成によって、カーボンリング、ブラシシール、ラビリンスシールまたは任意の同等の装置によって形成することができる。有利には、そして本発明によれば、前記加圧エンクロージャの前記混合物が、機械的ケーシングの前記油ミストと相互作用することなく前記脱気装置に直接供給するように、前記脱気装置の前記エンクロージャ内の前記混合物の前記入口に前記加圧エンクロージャの出口を直接接続するダクトを、前記混合物の前記分離手段は備える。

この態様によれば、脱油システムは、タービンエンジンの加圧エンクロージャの出口を脱気装置の混合物入口に接続するダクトを備える。したがって、このダクトは、加圧エンクロージャ間の混合物の循環を、機械的ケーシング内に存在する油ミストの脱気装置から分離する。このダクトは、加圧エンクロージャから来る空気−油混合物が機械的ケーシングから来る潤滑油で濃縮されるのを防ぐことを可能にする。

有利には、そしてこの態様によれば、脱気装置は前記機械的ケーシング内に収容され、前記ダクトは前記機械的ケーシングを貫通する。

この有利な態様は、既知のシステムの構成に類似した構成を維持すること、すなわち、脱気装置の入口と加圧エンクロージャの出口との間にダクトを実装することによって混合物をミストから隔離しながら、機械的ケーシング内に脱気装置を維持することを可能にする。この目的のために、ダクトは機械的ケーシングを貫通する。

有利には、そしてこの態様によれば、前記脱気装置の前記駆動軸は中空であり、タービンエンジンの前記加圧エンクロージャを脱気装置の入口に接続する前記ダクトの少なくとも一部分を形成する。

例えば、本発明の有利な態様によれば、前記脱気装置の前記駆動軸は中空であり、タービンエンジンの圧縮機の機械的ケーシングと空気入口ケーシングとの間のエンクロージャ内に混合物が吸い込まれることを可能にする。

この態様は、脱気装置を駆動する前述の役割に加えて、分離すべき混合物を送る役割および機械的ケーシング内に存在する油ミストから混合物を分離する役割を果たせるように、脱気装置の駆動軸を有効に利用する。

有利には、そして本発明の他の態様によれば、前記脱気装置は前記機械的ケーシングの外側に配置され、前記脱気装置の前記駆動軸は前記機械的ケーシングを貫通し、前記機械的ケーシングは油ミストに対する前記混合物の前記分離手段を形成する。

この態様によれば、脱気装置は機械的ケーシングの外側に配置され、それにより機械的ケーシングのケーシングは油ミストに対する混合物の分離手段を形成する。

例えば、本発明の有利な態様によれば、脱気装置は、タービンエンジンの圧縮機の機械的ケーシングと空気入口ケーシングとの間に配置される。

有利には、そして本発明によれば、前記機械的ケーシングは、タービンエンジンの減速機ケーシングまたは補機ケースである。

有利には、そして本発明によれば、前記脱気装置の油出口は前記機械的ケーシングに開口している。

この態様によれば、脱気装置によって抽出された油は、機械的ケーシングの機械的部品を潤滑するために使用することができる。

本発明はまた、本発明による脱油システムを備えるタービンエンジンに関する。

改良された油回収システムを用いると、本発明による脱油システムを備えた本発明によるタービンエンジンは、従来技術によるタービンエンジンよりも使用する油が少ない。本発明によるタービンエンジンは、従来技術によるタービンエンジンよりも軽量である。したがって、本発明によるタービンエンジンを装備したヘリコプターの任務の期間はより長くなる。さらに、保守作業の頻度が低くなる。最後に、本発明によるタービンエンジンの環境影響は、従来技術によるタービンエンジンに対して改善されている。

本発明はまた、上記または下記の特徴の全てまたは一部の組み合わせで特徴付けられる脱気装置およびタービンエンジンに関する。

本発明の他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、例として提供されるがそれに限定されない以下の説明を読めば明らかになるであろう。

従来技術によるタービンエンジンのシールを加圧するための空気−油混合物を脱油するためのシステムの概略機能図である。 本発明によるタービンエンジンのシールを加圧するための空気−油混合物を脱油するためのシステムの概略機能図である。 本発明の一実施形態による脱油システムの脱気装置の概略図である。

図において、縮尺と比率は、明確さと説明のために厳密には尊重されていない。

同一の機能または同様の性質を有する脱油システムの異なる要素については、同じ参照符号が異なる図において使用されている。

図１は、従来技術による脱油システムを備えたタービンエンジンの駆動軸１０を示す。この駆動軸１０は、例えば、ヘリコプターのタービンエンジンのガス発生器およびフリータービンの軸の列である。実線の矢印１１で表される加圧空気がシール内に注入されて、タービンエンジンの加圧エンクロージャ１３を確実にシールする。この空気１１は、加圧エンクロージャ１３の内部を循環する際に油に充填される。図１では、空気と油との混合物がタービンエンジンの軸１０に沿って循環するように示されている。破線１１は空気を表し、点線１２は混合物の油を表す。

従来技術によれば、シール１３の空気−油混合物の脱油システムは、補機ケース３０内に収容された遠心脱気装置２０を備える。このような補機ケースは、タービンエンジンが確実に回転駆動されるように互いに配置され機械的に接続された複数のピニオン２１、２２を含み、それにより、タービンエンジンの駆動軸１０上の機械的動力を取り出して、この機械的動力をタービンエンジンの機能に必要な種々の補助機構、特に遠心脱気装置２０に伝達する。

補機ケース３０は、補機ケース３０内に収容された様々な機械的部品、特にピニオン２１、２２のための潤滑油３３を供給することを目的としたノズル３２をさらに含む。このノズル３２には、補機ケース３０の外側に配置された油タンク３５によって油が供給される。

従来技術によれば、加圧エンクロージャ１３のシールに必要とされる空気−油混合物は、脱気装置が加圧エンクロージャ１３の空気−油混合物と補機ボックス内に存在する油ミスト３９との混合物、特に、機械的部品を潤滑するためにノズル３２によって供給される油３３によって形成される混合物を処理するように、補機ケース３０内に直接注入される。

図２は、本発明の一実施形態による脱油システムの構成の非常に概略的な図である。本発明によれば、タービンエンジンの加圧エンクロージャ１３の空気−油混合物は補機ケース３０内に直接噴射されず、加圧エンクロージャ１３を脱気装置の入口２７に接続するダクト４０によって脱気装置の入口２７に向かって直接案内される。これにより、このダクト４０は、加圧エンクロージャ１３から来る空気−油混合物を補機ケース３０内に存在する油ミスト３９から分離することを可能にする。

したがって、加圧エンクロージャ１３の出口と脱気装置２７の入口との間のこのダクト４０の配置は、補機ケース３０の油ミストが脱気装置２０によって分離される加圧エンクロージャ１３の空気−油混合物が濃縮されるのを防止する。

脱気装置２０は、混合物から抽出された油のための出口２８と、脱油空気のための出口２９とをさらに備える。

本発明の一実施形態によれば、油出口２８は、ケースの機械的部品を潤滑することができるように補機ケース３０の内側に直接接続されている。

図示されていない別の実施形態によれば、混合物から抽出された油は油タンク３５に注入される。

このダクトは、例えば、脱気装置２０が補機ケース内に収容されたままであるように補機ケース３０を通過することができる。

図示されていない別の実施形態によれば、脱気装置は補機ケースの外側に収容され、補機ケース３０を貫通する軸によって回転駆動される。混合物の供給は、図２の実施形態に沿って説明したようなダクトによって、または脱気装置の入口に混合物を直接拡散させることによって達成することができる。

図３に示す他の態様によれば、脱気装置２０への空気−油混合物の供給は、脱気装置の駆動軸５２を介して達成される。この駆動軸５２は、軸の一端５３が処理すべき混合物を受けることができるように、また、駆動軸の他端５４が脱油空気混合物の排出を可能にできるように中空である。中空軸５２に設けられた仕切り７０は、入口５３を出口５４から分離することをさらに可能にし、それによって空気混合物を脱気装置のエンクロージャ５８ａ、５８ｂ内に強制的に通過させる。タービンから、すなわち軸１０から脱気装置の入口５３まで来る混合物の循環は、図３の矢印５９によって概略的に示されている。

この実施形態によれば、脱気装置はさらに、中空軸５２に固定されて取り付けられかつ軸１０によって回転駆動されるピニオン６０を介して回転駆動される。

図３において、脱気装置は、その駆動軸上に配置された２つの脱気エンクロージャを備えることも分かり、エンクロージャ５８ａは、前述のようにシールから出て空気入口ケーシング内に集められた空気−油混合物を処理するためのものであり、エンクロージャ５８ｂは、補機ケース内部に存在する油ミストを処理するためのものである。別の態様によれば、脱気装置は１つの脱気エンクロージャのみを備えることができる。

Claims (10)

1. タービンエンジンの加圧エンクロージャを加圧するための空気−油混合物（１１、１２）を脱油するためのシステムであって、
   −少なくとも１つの遠心脱気装置（２０）であって、駆動軸（５２）の周囲に配置された混合物を分離するためのエンクロージャと、前記エンクロージャへの混合物の入口（２７、５３）と、脱油空気の出口（２９、５４）と、前記混合物から抽出された油の出口（２８）と、を備える、少なくとも１つの遠心脱気装置（２０）と、
   −複数の機械的部品（２１、２２）を含むタービンエンジンの少なくとも１つの機械的ケーシング（３０）であって、機械的部品のうちの少なくとも１つは前記駆動軸を回転駆動するように前記脱気装置（２０）の前記駆動軸に機械的に接続され、前記ケーシング（３０）は、前記機械的部品（２１、２２）を潤滑するための油ミスト（３９）を含むように構成されている、少なくとも１つの機械的ケーシング（３０）と、
   を備え、
   前記機械的ケーシング（３０）の前記油ミスト（３９）が油で濃縮され得ないように、前記機械的ケーシング（３０）の油ミスト（３９）に対して前記空気−油混合物（１１、１２）を分離する手段（４０）を、前記脱油システムは含んでおり、前記混合物は前記脱気装置によって分離されることと、第１のエンクロージャ（５８ａ）において加圧エンクロージャ（１３）の空気を、そして第２のエンクロージャ（５８ｂ）において機械的ケーシング（３０）の空気を処理することができるように構成された二重脱気装置（２０）を、前記脱油システムは含むことと、を特徴とする、タービンエンジンの加圧エンクロージャを加圧するための空気−油混合物（１１、１２）を脱油するためのシステム。
2. 加圧エンクロージャ（１３）の前記混合物が、機械的ケーシングの前記油ミスト（３９）と相互作用することなく前記脱気装置（２０）に直接供給するように、前記脱気装置の前記エンクロージャ内の前記混合物の前記入口（２７、５３）に前記加圧エンクロージャの出口を直接接続するダクト（４０）を、前記混合物の前記分離手段が備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記脱気装置（２０）が前記機械的ケーシング（３０）内に収容され、前記ダクト（４０）が前記機械的ケーシング（３０）を貫通することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記脱気装置の前記駆動軸（５２）が中空であり、タービンエンジンの前記加圧エンクロージャを入口に接続する前記ダクト（４０）の少なくとも一部分を形成することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記脱気装置（２０）が、タービンエンジンの圧縮機の機械的ケーシング（３０）と空気入口ケーシングとの間に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。
6. 前記脱気装置（２０）が前記機械的ケーシング（３０）の外側に配置され、前記脱気装置の前記駆動軸（５２）が前記機械的ケーシング（３０）を貫通し、前記機械的ケーシング（３０）が、機械的ケーシング（３０）の油ミストに対する前記混合物の前記分離手段を形成することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
7. 機械的ケーシング（３０）が、タービンエンジンの減速機ケーシングまたは補機ケースであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記脱気装置からの前記油排出口が前記ケーシング（３０）に開口していることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記脱気装置からの前記油排出口が油タンク（３５）に開口してい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. 請求項１から９のいずれか一項に記載の脱油システムを備えるタービンエンジン。

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