JP4934783B2 - タービン・エンジン用空気入口カウルの除氷システム - Google Patents

Description

本発明は、特に航空機用タービンエンジンの空気入口カウルの除氷システムに関する。

(氷を形成させないように、あるいは既に形成した氷を削除する)必要があれば、そのようなタービン・エンジンの空気入口カウルの先縁を上記のタービン・エンジンから流出し、熱気循環回路により上記の先縁に供給される加圧熱気を用いて除氷することは既知である。そのような熱気循環回路は、既知の方法では、直角構造を形成する分岐部、即ち上記のタービン・エンジンに連結された横断方向の分岐部と、上記のタービン・エンジンに対し側方に配置され、上記の先縁に接触する噴射器に連結された長手方向分岐部とからなる。

しかし、タービン・エンジンから流出する熱気は高温、例えば、約５００℃で、また高圧、例えば、約１０から約２０バールである。その結果、鋼製管として実施されている上記の熱気循環回路の直角分岐部は上記の熱気の温度の影響と恐らく圧力の影響とにより長さがかなり変化する。従って、上記の横断方向および長手方向の分岐部により形成されている剛性直角構造は変形する傾向にあり、熱気循環回路を上記の入口カウルに固定するための手段と、上記のタービン・エンジンから加圧熱気を流出させる手段はかなりのストレスを受け、それらを損傷あるいは破壊するおそれがある。

本発明の目的はこの短所を克服することである。

このため、本発明によれば、航空機のタービン・エンジン用空気入口カウルの中空先縁を除氷するシステムは、
− 上記の中空先縁内に加圧熱気を噴射するようになされた噴射器と、
− 上記タービン・エンジンの熱気発生器に取り付けられている加圧熱気流出手段と、
− 上記の加圧熱気を上記の流出手段から上記の噴射器に伝達するための熱気循環回路であって、直角構造を形成する２つの分岐部、すなわち
・ その一端が上記の流出手段に硬く連結されている横断方向分岐部と、
・ 上記のタービン・エンジンに対し側方に配置され、その一端が上記の噴射器に連結されている長手方向分岐部
とからなり、
− 上記の噴射器の領域に配置されていて、上記の長手方向分岐部を上記の空気入口カウルに固定するのを意図する固定手段と
からなり、
密封関節接合装置が上記の熱気循環回路の上記の分岐部の少なくとも１つに取り付けられていて上記の直角構造に、関節接合装置を中心に変形する可能性を与えることを特徴とする。

よって、上記の密封関節接合装置により、上記の横断方向および長手方向分岐部により形成されている直角構造は、上記の熱気の温度の影響および／または圧力の影響により分岐部の長さが変わる間、それ自体変形でき、上記の分岐部はそれらの相対的位置を上記の熱気循環回路を固定する手段に過剰なストレスを与えることなく、それらの実際の長さに適合させる。

上記の密封関節接合装置は、可撓性スリーブタイプ、ベローズタイプ等のような、どの既知のタイプのものでもよい。然し、各密封関節接合装置は回り継手(スイベル・ジョイント)タイプのものが好ましい。

上記の関節接合を中心に変形する上記の熱気循環回路の可能性を更に増加させるため、各関節接合は、熱気回路の上記の対応する分岐部に沿い離間して配置されている２つのスイベルを備えるのが望ましい。

勿論、本発明による上記の熱気循環回路はただ１本の管により形成されてもよい。然し、この管を通る熱気が高温だと、上記の回路は、上記の熱気循環回路の近辺にある空気入口カウルの幾つかの構造物を阻害する熱を放出する。加えて、安全上の明白な理由により、加圧熱気が漏れたり管が破裂したりする場合に対する上記の周囲の構造物に対する保護を設けることが望ましい。

よって、その短所が回避できる本発明の主特徴によれば、上記の熱気循環回路の横断方向分岐部および長手方向分岐部の両方に外側保護ケーシングが設けられている。

従って、望ましい実施例では、上記の熱気循環回路の各関節接合された分岐部は、上記の密封関節接合装置を備えた内側熱気ダクト要素と、この内側要素を囲む外側保護ケーシング要素とからなり、この外側要素には、上記の内側要素の密封関節接合装置と対応して配置され、作製されている共同関節接合装置が設けられている。

この後者の実施例では、上記の内側要素の密封関節接合装置の検査とメンテナンスを行なう理由で、上記の外側保護ケーシングが離脱可能であるのが望ましい。このため、内側要素と外側要素との密封関節接合装置の少なくとも１つが着脱自在のスイベル・ジョイントタイプのものでよい。この目的のため、当該関節接合装置は、筒状面と協働するスイベルを備える。

経験により、本発明が目的とする結果を達成するためには、大抵の場合、上記の熱気循環回路の上記の横断方向の分岐部のみが関節接合されているだけで十分であることが示されている。

本発明による除氷システムの第１の好ましい実施例では、
− 熱気循環回路の上記の長手方向の分岐部が内側の熱気ダクト要素と、この内側の要素を囲む外側保護ケーシング要素とにより構成されており、
− 上記の長手方向の分岐部の２つの内側および外側構成要素の１つが長手方向に硬性であり、他方は、内側と外側に入れ子式になっていて、密封状に相互に対し摺動できる少なくとも２つの部分からなっていて、
− 上記の長手方向の分岐部の２つの構成要素はそれらの２つの端部で相互に固定されており、
− 上記の噴射器の領域で、上記の２つの構成要素は共に上記の固定手段に硬く固定されていて、
− 上記の横断方向の分岐部の領域では、一方では、上記の長手方向および横断方向の分岐部の上記の内側熱気ダクト要素が相互に固定されており、他方、上記の長手方向および横断方向の分岐部の上記の外側保護ケーシング要素が同様に相互に固定されている。

上記の配置により、硬性である長手方向の分岐部の要素の１つが、上記の入れ子式になされた摺動部分により構成される、これらの要素の他の１つに対するタイ(結合)バーの役割を果たし、熱気の圧力の影響により上記の長手方向の分岐部の伸長が、実際、上記の熱気の温度の影響による上記の硬性要素の伸長に制限される。よって、上記の長手方向および横断方向の分岐部により形成される直角構造の変形、それ故、上記の横断方向の分岐部の内側要素および外側要素の関節接合装置の回転度を制限することができる。

本発明による除氷システムの第2の好ましい実施例ではそのような伸長制限特徴を利用し、
− 熱気循環回路の上記の長手方向分岐部は、一方が他方の端に取り付けられている少なくとも２つの区域からなり、
− 上記の区域の各々は内側熱気ダクト要素と、この内側要素を囲む外側保護ケーシング要素とから構成されており、
− 上記の区域の各々の構成要素の１つが長手方向に硬性であり、他方は、内側と外側が入れ子式になっていて、密封状に相互に対し摺動できる少なくとも２つの部分からなっていて、
− 上記の区域の各々の２つの構成要素はそれらの２つの端部で相互に固定されており、
− 上記の長手方向の２つの区域は共に結合されて、それらの構成要素をそれぞれ連結し、
− 上記の噴射器の領域で、上記の２つの区域の１つの２つの構成要素は共に上記の固定手段に硬く固定されていて、
− 上記の横断方向の分岐部の領域では、一方では、上記の区域の他方と横断方向の分岐部との内側熱気ダクト要素が相互に固定されており、他方、上記他方の区域および横断方向の分岐部の上記の外側保護ケーシング要素が同様に相互に固定されている。

更に、上記の噴射器の領域では、上記の固定手段は、上記の中空先縁を閉鎖する隔壁からなるのが望ましい。

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より明確に理解される。これらの図中、同一符号は同一要素を示す。
図１に略示されているバイパス・エンジン１は長手方向軸Ｌ−Ｌを有し、既知の方法で、中央熱気発生器２と、ファン３と、圧縮段４とからなる。エンジン１には、ノズル・アセンブリ５と、２つの側面カウル６・７と、空気入口カウル８が割り当てられて固定されている。

図１および図２に略示されているように、空気入口カウル８は内側側方長手方向ダクト９を備え、エンジン１を向くこの後部には結合要素10が、上記の空気入口カウルの中空先縁11に収容されたその前端には噴射器12が設けられている。更に、エンジン１の圧縮段４の上には加圧熱気入口13が配置されており、この入口13は内側横断ダクト14に連結され、このダクト14自体はエルボウ(曲管)とこれと協働する結合要素16、17とにより、ファン３と側面カウル６との間に収容されている長手方向ダクト18に連結されている。この長手方向ダクト18の、結合要素17の対向端には、長手方向ダクト９の結合要素10に対面する補足結合要素19が設けられている。

よって、１方では、(相互)補足結合要素16および17、他方では、補足結合要素10，19が相互に連結されると、ダクト９、14および18が熱気循環回路を構成し、この熱気循環回路が、横断方向分岐部14と長手方向分岐部9、18とからなる直角構造を形成し、この回路を、エンジン１から13の個所で流出し、噴射器12に伝達される(例えば、５００℃の温度の)熱気が横断する。こうして上記の噴射器はこの加圧熱気(点線の矢印20)を先縁11内に吹きつけて除氷する。少なくとも１つのオリフィス(開口部)21がカウル８に設けられており先縁11内を循環した(その際の温度は例えば２００℃)熱気を自由空気(矢印22）に排出する。

図２に詳細に拡大で示されているように、中空先縁11は後側が内側環状隔壁23により閉鎖されており、周方向環状室24が上記の先縁11内に形成されている。噴射器12および長手方向ダクト９の対応端は内側隔壁23に固定されていて、上記の環状室24内に配置されている上記の噴射器は加圧熱気をその中に噴射する。上記のオリフィス21は上記の環状室24を外側と連通させる。

先縁11の反対側では、空気入口カウル８は内側環状隔壁25により閉鎖されており、この隔壁25を、結合要素10を保持する長手方向ダクト９が自由に摺動通過する。

図３に略示されているように、直角熱気循環回路９、14，18はこうしてその両端で、加圧空気入口13と隔壁23とを介してエンジン1に固定され、隔壁25と、適宜、その他の中間手段26、例えば、他では、示されていない関節接合された連結ロッドとにより摺動式に支持されている。

本発明によれば、関節接合装置27は横断分岐部14に取り付けられ、ダクト14に介在されているダクト区域30の端部にそれぞれ取り付けられた２つの離間して配置されたスイベル28，29を備える。これらスイベル28，29はそれぞれダクト14に固定された球状座31、32と協働する。

図５は上記の関節接合装置27の実施例を示す。この例では、密封用ベローズ33，34がそれぞれ、スイベル28と上記の座31、およびスイベル29と上記の座32との間に設けられている。

上記と同等の方法で、スイベル28、29はダクト14に固定され、球状座31，32はダクト区域30に固定されている。

図４に略示されているように、熱気循環回路を熱気が横断すると、横断方向の分岐部14はタービン・エンジン1に対し矢印35に示されているように横断方向に伸長し、長手方向分岐部９、18は矢印36に示されているように長手方向に伸長する。関節接合装置27の存在により、上記の分岐部14と、９、18とにより形成されている直角構造はついで変形し、これにより過剰なストレスが圧力入口13および隔壁23に加えられるのを回避する。

図６に略示されている除氷システムでは、図3に関連して記載されている要素４、９、10、12から20、23および25から27が再度現れている。然し、図６のシステムでは、
− 長手方向ダクト９は２つの要素９a、９bから構成されており、これら２つの要素は伸縮自在で密封状に内外入れ子式に配置されていて、要素９aは隔壁23と噴射器12に、要素９bは結合要素10に連結さており、
− 長手方向ダクト18は２つの要素18a、18bから構成されており、これら２つの要素は伸縮自在で密封状に内外入れ子式に配置されていて、要素18aと18bとは結合要素19，17にそれぞれ連結されており、
− 長手方向ダクト９a、９bとは、一側では、隔壁23に、他側では、結合要素10に固定されている長手方向に硬性な外側保護ケーシング37により囲まれており、
− 外側保護ケーシング37は隔壁25を自由に摺動通過し、
− 長手方向ダクト18a、18bとは、一側では、結合要素19に、他側では、結合要素17に固定されている長手方向に硬性な外側保護ケーシング38により囲まれており、
− 外側保護ケーシング38は中間支持手段26に対し自由に摺動し、
− 横断方向ダクト14は、一側では、結合要素16に、他側では、加圧熱気入口13に固定されている長手方向に硬性な外側保護ケーシング39により囲まれており、この外側保護ケーシング39には上記の関節接合装置27に対応して配置され作製されている共同関節接合装置40が設けられている。

図７に示されている変形例では、外側保護ケーシング39と関節接合装置40とが再度現れている。図６に示されているシステムとの相違は以下のものである。
− 結合要素10と19とはなくされており、
− 外側保護ケーシング37と38とは唯一の長手方向に硬性な外側保護ケーシング41と換わっており、このケーシング41は、一側では、隔壁23に、他側では、結合要素17に連結されていて、
− 長手方向ダクト９と18の内側要素９a、９bと18a、18bとは唯一の内側熱気ダクト要素と換わっており、この要素は、内外入れ子式に配置され、密封状に相互に摺動できる2つの部分42a、42bとからなり、部分42aは噴射器12に、部分42bは結合要素17に連結されている。

図８は、図６と図７に示されている除氷システム用の共同関節接合装置27と40とからなる組み合わせ関節接合システム43の例を示す。

上記の組み合わせ関節接合システム43では、関節接合装置27は図５に関し記載されたものと同等である。関節接合装置40は、保護ケーシング39に介在され、ダクト区域30を囲む保護ケーシング区域46の両端にそれぞれ取り付けられた２つの離間するスイベル44，45を備える。これらのスイベル44，45とはそれぞれ上記の保護ケーシング39に固定された円筒状の開放座47，48と協働する。

(例えば、図９中符号53によって示されたタイプの)結合要素49を、関節接合装置27と40との上流および／または下流で内側保護ケーシング39に設けることにより、円筒状座47，48からアセンブリ44、45，46を離脱することができ、よって、例えば、メンテナンス作業のため関節接合装置27にアクセスできる。

図９は図８に示されている共同関節接合システム43の変形例50を示す。この変形例では、関節接合装置40に類似の関節接合装置51がダクト14に介在され、関節接合装置27に類似の関節接合装置52が少なくとも１つの急速継手53により保護ケーシング39に介在されている。

関節接合システムの変形例50では、関節接合装置51・52の両方とも簡単にアクセスでき、取り外せる。

空気入口カウルとその除氷システムとが示されているタービン・エンジンの略展開図である。 図１のII−II線に沿う上記空気入口カウルの拡大部分断面図である。 上記の除氷システムの第１実施例を示す略図である。 上記のシステムを加圧熱気が横断する際の、図３の除氷システムの変形を示す略図である。 図３の除氷システムの関節接合の実施例を示す略断面図である。 除氷システムの第２実施例を示す略図である。 除氷システムの第３実施例を示す略図である。 図６の除氷システムの関節接合の実施例を示す略断面図である。 図７の除氷システムの関節接合の実施例を示す略断面図である。

符号の説明

１…タービン・エンジン、８…空気入口カウル、11…カウルの中空先縁、12…噴射器、２…高温蒸気発生器、13…加圧熱気流出手段、９・14・18…熱気循環回路(９・18…長手方向分岐部、14…横断方向分岐部)、９a・９b・14・18a・18b…内側熱気ダクト要素、23…固定手段(中空先縁を閉鎖する隔壁)、27…密封関節接合装置、28・29…スイベル、37・38…外側保護ケーシング要素。

Claims (11)

1. 航空機のタービン・エンジン(１)用空気入口カウル(８)の中空先縁(11)を除氷するシステムは、
   − 上記の中空先縁(11)内に加圧熱気を噴射するようになされた噴射器(12)と、
   − 上記タービン・エンジン(１)の熱気発生器(２)に取り付けられている加圧熱気流出手段(13)と、
   − 上記の加圧熱気を上記の流出手段(13)から上記の噴射器(12)に伝達するための熱気循環回路(９、14、18)であって、直角構造を形成する２つの分岐部、すなわち
   ・ その一端が上記の流出手段(13)に硬く連結されている横断方向分岐部(14)と、
   ・ 上記のタービン・エンジン(１)に対し側方に配置され、その一端が上記の噴射器(12)に連結されている長手方向分岐部(９、18)
   とからなり、
   − 上記の噴射器(12)の領域に配置されていて、上記の長手方向分岐部(９、18)を上記の空気入口カウル(８)に固定するのを意図する固定手段(23)と
   からなり、
   密封関節接合装置(27)が上記の熱気循環回路の上記の分岐部の少なくとも１つに取り付けられていて、上記の直角構造に、上記の密封関節接合装置を中心に変形する可能性を与えることを特徴とする除氷システム。
2. 上記の密封関節接合装置(27)はスイベル・ジョイントタイプのものであることを特徴とする請求項１に記載の除氷システム。
3. 上記の密封関節接合装置(27)が、熱気循環回路の上記分岐部に沿い離間して配置されている２つの相互に固定されたスイベル(28、29)を備えることを特徴とする請求項２に記載の除氷システム。
4. 上記熱気循環回路の各分岐部が、上記の密封関節接合装置(27)を設けた内側の熱気ダクト要素(14)と、この内側の熱気ダクト要素(14)を囲む外側保護ケーシング要素とからなり、上記外側保護ケーシング要素には上記の内側の熱気ダクト要素(14)の上記の密封関節接合装置(27)に対応して配置され作製されている共同関節接合装置が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の除氷システム。
5. 上記の外側保護ケーシング要素が取り外せることを特徴とする請求項４に記載の除氷システム。
6. 内側の熱気ダクト要素(14)および外側保護ケーシング要素の関節接合装置(27・40)の少なくとも１つが離脱可能なスイベル・ジョイントタイプのものであることを特徴とする請求項５に記載の除氷システム。
7. 上記の離脱可能なスイベル・ジョイント密封関節接合装置において、上記のスイベルは円筒状面と協働することを特徴とする請求項６に記載の除氷システム。
8. 上記の熱気循環回路の上記の横断方向の分岐部のみが関節接合されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の除氷システム。
9. 熱気循環回路の上記の長手方向の分岐部が内側の熱気ダクト要素と、この内側の要素を囲む外側保護ケーシング要素とにより構成されており、
   − 上記の長手方向の分岐部の２つの構成要素の１つが長手方向に硬性であり、他方は、内側と外側に入れ子式になっていて、密封状に相互に摺動できる少なくとも２つの部分からなり、
   − 上記の長手方向の分岐部の２つの構成要素はそれらの２つの端部で相互に固定されており、
   − 上記の噴射器の領域で、上記の２つの構成要素は共に上記の固定手段に硬く固定されていて、
   − 上記の横断方向の分岐部の領域では、一方では、上記の長手方向および横断方向の分岐部の上記の内側熱気ダクト要素が相互に固定されており、他方、上記の長手方向および横断方向の分岐部の上記の外側保護ケーシング要素が同様に相互に固定されていることを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の除氷システム。
10. − 熱気循環回路の上記の長手方向分岐部が、一方が他方の端に取り付けられている少なくとも２つの区域からなり、
    − 上記の区域の各々は内側熱気ダクト要素(９a、９b、18a、18b)と、この内側要素を囲む外側保護ケーシング要素(37、38)とから構成されており、
    − 上記の区域の各々の構成要素の１つ(37、38)が長手方向に硬性であり、他方は、内側と外側が入れ子式になっていて、密封状に相互に摺動できる少なくとも２つの部分(９a、９b、18a、18b)からなっていて、
    − 上記の区域の各々の２つの構成要素はそれらの２つの端部で相互に固定されており、
    − 上記の長手方向の２つの区域は共に結合されてそれらの構成要素をそれぞれ連結し、
    − 上記の噴射器(12)の領域で、上記の２つの区域の１つの２つの構成要素は共に上記の固定手段(23)に硬く固定されていて、
    − 上記の横断方向の分岐部の領域では、一方では、上記の区域の他方と横断方向の分岐部との内側熱気ダクト要素が相互に固定されており、他方、上記他方の区域および横断方向の分岐部の上記の外側保護ケーシング要素が同様に相互に固定されていることを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の除氷システム。
11. 上記の固定手段は、上記の中空先縁(11)を閉鎖する隔壁(23)からなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の除氷システム。

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