JP4010032B2 - ガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置 - Google Patents

ガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンに付設される補機駆動用ギアボックス内に設置されて冷却加圧空気から油滴を分離する油滴分離装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
航空用ガスタービンエンジンにおいては、補機駆動用ギアボックス(A.G.B.)を構成するギアケースの内部に遠心式分離機構を設置しておき、エンジン内の各軸受け部の冷却に使用された冷却加圧空気(ベントエア)をギアケースの内側に導入し、冷却加圧空気からこれに含まれる潤滑油の細かな油滴を分離する機構を付与されることがある。
【0003】
図3に、冷却加圧空気からの油滴分離装置を備える補機駆動用ギアボックスの一例を示す。この補機駆動用ギアボックス1は、横長で中央が両端よりも下方に配置された側断面形状を有するギアケース2を備えており、一端2a側に遠心式分離機構3が配置され、他端2b側にはギアケース2の内側に冷却加圧空気を導入する導入管4が設けられている。
【0004】
遠心式分離機構3は、回転可能に支持された中空の軸体5の周囲に放射状に複数の羽根部6が設けられ、隣り合う羽根部6の間に位置する軸体5の側面に軸体5内部の中空部分に連通する開口7が設けられた羽根車状の形態を有しており、図4に示すように軸体5を回転させることで冷却加圧空気に含まれる油滴を羽根部6に付着させ、冷却加圧空気は導入管4を通じてギアケース2の外に排出し、羽根部6に付着した油滴は遠心力によって羽根部6から分離させて回収するしくみになっている。
【0005】
また、ギアケース2の中央下部には、分離された油滴が集まる凹所2cが形成され、さらにこの凹所2cに溜まった油をギアケースから排出する排出口8が設けられている。
【0006】
導入管4から導入された油滴を含んだ冷却加圧空気は、ギアケース2の形状に従って流れ、遠心式分離機構3によって油滴が分離される。油滴が分離された冷却加圧空気はそのままギアケース2の外に排出され、油滴はギアケース2の内部を内側壁面に沿って流下し、凹所2cに集まって排出口8からギアケース2の外に排出されるようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された油滴分離装置においては、ギアケースの内部を流れる冷却加圧空気が凹所に溜まった潤滑油をギアケースの内側壁面に沿って押し上げる現象が発生してしまい、排出口からの潤滑油の排出が阻害されてしまうといった問題があった。
【0008】
また、ギアケース内部のスペース上の制約から遠心式分離機構の大きさが制限されてしまうため、十分な油滴分離能力を得られないといった問題があった。
【0009】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、十分な油滴分離能力を備え、かつ分離された潤滑油の排出を良好に行うことができる油滴分離装置を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のように構成された油滴分離装置を採用する。まず、ギアケースの内部に設けられた遠心式分離機構の周囲に円筒状の第1の壁を設け、ギアケースの外側から第1の壁の内側に連通し、遠心式分離機構に冷却加圧空気を導入する導入路を設ける。
【0011】
導入路を通じてギアケース内に導入された冷却加圧空気は、第1の壁に沿って遠心分離機構の周囲を旋回し、回転する遠心式分離機構の羽根部に油滴が付着することで油滴の分離がなされた後、ギアケースの外に排出される。分離された潤滑油は第1の壁に沿って流れ、排出口からギアケースの外に排出される。
【0012】
また、第1の壁の内側に第2の壁を設けて第1の壁に沿って略環状の空間を形成し、この空間には導入路を第1の壁に対してその接線方向に連通させてサイクロン式分離機構を構成する。そして第2の壁には、空間に導入された冷却加圧空気を中央に位置する遠心式分離機構に向けて流通させる流路を形成する。
【0013】
これによれば、冷却加圧空気は導入路を通じて空間に導入され、空間内を周方向に流通する過程においてサイクロン式分離機構によって油滴の分離がなされる。そして、サイクロン式分離機構を通過した冷却加圧空気は流路を通過して第1の壁の内側に導入され、遠心式分離機構によって再度油滴の分離がなされた後、ギアケースの外に排出される。分離された潤滑油は第1、第2の壁に沿って流れ、排出口からギアケースの外に排出される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置の一実施形態を図1および図2に示して説明する。
図1には、図2に示す補機駆動用ギアボックス1内に設置された油滴分離装置を示している。図2に示すように、ギアケース2には従来と同様に一端2a側に遠心式分離機構3が配置され、他端2b側には冷却加圧空気を導入する導入管4が設けられ、ギアケース2の中央下部には凹所2cが形成されている。さらに凹所2cに溜まった油をギアケースから排出する排出口8が設けられている。
【0015】
遠心式分離機構3は、ギアケース2の一方の側面2dに対して垂直に配設されて回転可能に支持された中空の軸体5と、ギアケース2内部に位置する軸体5に軸線を一致させて固定された2枚の円板6aと、これら円板の間にあって軸体5の周囲に放射状に形成された複数の羽根部6を備えている。さらに隣り合う羽根部6の間には、軸体5内部の中空部分に連通する開口7が形成されている。
【0016】
軸体5はローラベアリング10aに挿嵌される等して回転可能に支持され、その一端にはギア10が固定されており、エンジン回転軸(図示せず)から取り出される回転力によってギア10が回転駆動されることで遠心式分離機構3が作動されるようになっている。
【0017】
遠心式分離機構3の周囲には、軸体5の回転軸線を中心とする略円筒形状の壁部(第1の壁)11がギアケース2の側面2dに一体に形成されている。壁部11は側面2dから羽根部6を覆う高さにまで垂直に立設され、その上端は円板6aと面一となるように屈曲されており、遠心式分離機構3を中心としてその周囲には壁部11によって円形の空間12が形成されている。
【0018】
壁部11の内側には、空間12を2つに区切るように壁部(第2の壁)13がギアケース2の側面2dに一体に形成されている。壁部13は側面2dから立設され、途中から上部に向かうにつれてその壁面が遠心式分離機構3の半径方向外方に広がるテーパ状に形成され、さらに上端を壁部11の内側に繋げられており、壁部11と壁部13との間には環状の空間14が形成されている。
【0019】
ギアケース2と壁部11との間には、油滴を含んだ冷却加圧空気を補機駆動用ギアボックス1の外側から空間12に導入する導入管(導入路)15が、壁部11に対してその接線方向に向けて配設され、空間14に連通して設けられている。これによって空間14には、冷却加圧空気から油滴を分離するサイクロン式分離機構16が構成されている。
【0020】
壁部13には、空間12と空間14とを連通させる貫通孔(流路)17が周方向に等間隔を空けて形成され、さらに壁部11の空間14をなす側面には、複数の貫通孔18が周方向に等間隔を空けて形成されており、サイクロン式分離機構16によって油滴を分離された冷却加圧空気は貫通孔17を通じて空間12に流入し、冷却加圧空気から分離された油滴は貫通孔18を通じて壁部11の外に流出するようになっている。
【0021】
また、壁部11の空間12をなす側面には、複数の貫通孔19が周方向に等間隔を空けて形成されており、遠心式分離機構3によって冷却加圧空気から分離された油滴が貫通孔19を通じて壁部11の外に流出するようになっている。
【0022】
上記のように構成された油滴分離装置によって、冷却加圧空気から油滴が分離される過程を図2をもとに説明する。
エンジン内の各軸受け部の冷却に使用された冷却加圧空気は、図示しない流通管によって集められ、導入管15を通じてまず空間14に導入される。空間14に導入された冷却加圧空気は、導入管15が壁部11に対してその接線方向に向けて配設されていることから空間14内を周方向に流通し、この過程においてサイクロン式分離機構16によって油滴の分離がなされる。
【0023】
サイクロン式分離機構16では、冷却加圧空気に含まれる油滴は、空間14を周方向に流通する過程において遠心力によって分離されて壁部11側に移動し、貫通孔18を通じて壁部11の外に流出する。油滴を分離された冷却加圧空気は、貫通孔17を通じて空間12に流入する。
【0024】
空間12に流入した冷却加圧空気は、回転駆動される遠心式分離機構3によって空間12内を周方向に旋回し、遠心式分離機構3によって再度油滴の分離がなされる。
【0025】
遠心式分離機構3では、冷却加圧空気に含まれる油滴は、回転する羽根部6に付着し、遠心力によって羽根部6から分離して貫通孔19を通じて壁部11の外に流出する。油滴を分離された冷却加圧空気は開口7を通じてギアケース2の外に排出される。
【0026】
貫通孔18、19を通じて壁部11の外に流出した油滴はギアケース2の内部を内側壁面に沿って流下し、凹所2cに集まって排出口8からギアケース2の外に排出される。
【0027】
上記のように構成された油滴分離装置によれば、導入管15を通じて空間14に導入された冷却加圧空気が、空間14内を周方向に流通する過程においてサイクロン式分離機構16によって油滴の分離がなされた後、さらに貫通孔17を通過して空間12に導入され、回転する遠心式分離機構3によって再度油滴の分離がなされるので、限られたスペースの中で冷却加圧空気がサイクロン式分離機構16ならびに遠心式分離機構3によって二度にわたって油滴の分離を実施することができ、高い油滴分離能力を発揮することができる。
【0028】
また、導入管15を通じてギアケース2内に導入された冷却加圧空気が、壁部11の内側に構成されたサイクロン式分離機構16ならびに遠心式分離機構3によって二度にわたって油滴の分離がなされた後、軸体5の内部を通じてギアケース2の外に排出されるので、冷却加圧空気がギアケース2の内部を流通することがなく、従来のような冷却加圧空気が凹所2cに溜まった潤滑油をギアケース2の内側壁面に沿って押し上げるといった現象は発生しない。これにより、排出口8からの潤滑油の排出を支障なく行わせることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ギアケースの内部に設けられた遠心式分離機構の周囲に円筒状の第1の壁を設け、ギアケースの外側から第1の壁の内側に連通し、遠心式分離機構に冷却加圧空気を導入する導入路を設けることにより、導入路を通じてギアケース内に導入された冷却加圧空気は、第1の壁に遮られて遠心式分離機構の周囲を旋回し、回転する遠心式分離機構によって油滴の分離がなされた後、軸体の内部を通じてギアケースの外に排出されるので、冷却加圧空気がギアケースの内部を流通することがなく、従来のような冷却加圧空気が凹所に溜まった潤滑油をギアケースの内側壁面に沿って押し上げるといった現象は発生しない。これにより、排出口からの潤滑油の排出を支障なく行わせることができる。
【0030】
また、本発明によれば、第1の壁の内側に第2の壁を設けて第1の壁に沿って略環状の空間を形成するとともに、この空間には導入路を第1の壁に対してその接線方向に連通させてサイクロン式分離機構を構成し、第2の壁には空間に導入された冷却加圧空気を中央に位置する遠心式分離機構に向けて流通させる流路を形成することにより、導入路を通じて空間に導入された冷却加圧空気は、空間内を周方向に流通する過程においてサイクロン式分離機構によって油滴の分離がなされた後、さらに流路を通過して第1の壁の内側に導入され、遠心式分離機構によって再度油滴の分離がなされるので、限られたスペースの中で冷却加圧空気がサイクロン式分離機構ならびに遠心式分離機構によって二度にわたって油滴の分離を実施することができ、高い油滴分離能力を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るガスタービンエンジンからの冷却加圧空気からの油滴分離装置の一実施形態を示す側方断面図である。
【図2】 本発明の油滴分離装置によって冷却加圧空気から油滴を分離する過程を示す補機駆動用ギアボックスの概略図である。
【図3】 従来の油滴分離装置を備える補機駆動用ギアボックスの一例を示す概略図である。
【図4】 図3におけるIV−IV線矢視断面図である。
【符号の説明】
1 補機駆動用ギアボックス
2 ギアケース
3 遠心式分離機構
5 軸体
6 羽根部
7 開口
8 排出口
11 壁部(第1の壁)
13 壁部(第2の壁)
14 空間
15 導入管(導入路)
16 サイクロン式分離機構
17 貫通孔(流路)

Claims (2)

  1. 回転可能に支持された中空の軸体と、該軸体の周囲に放射状に設けられた複数の羽根部とを備え、隣り合う羽根部の間に位置する軸体の側面には軸体内部の中空部分と連通する開口が形成された遠心式分離機構が、ガスタービンエンジンに付設される補機駆動用ギアボックス内に設置され、該遠心式分離機構によって補機用ギヤボックス内に導入される冷却加圧空気から油滴を分離する油滴分離装置であって、
    前記遠心式分離機構の周囲に円筒状の第1の壁を設け、前記補機駆動用ギアボックスの外側から前記第1の壁の内側に連通し、遠心式分離機構に冷却加圧空気を導入する導入路を設けたことを特徴とするガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置。
  2. 前記第1の壁の内側に、第2の壁を設けて第1の壁に沿って略環状の空間を形成し、該空間には、前記導入路を第1の壁に対してその接線方向に連通させてサイクロン式分離機構を構成し、さらに第2の壁には、前記空間に導入された冷却加圧空気を、前記遠心式分離機構に向けて流通させる流路を形成したことを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置。
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