JP5455359B2 - ターボ機械における内部筐体の加圧のための取り付けチューブ - Google Patents

Description

本発明は、航空機のターボジェット又はターボプロップ等のターボ機械における内部筐体の加圧のための取り付けチューブに関する。

ターボ機械は、回転シャフトによってそれぞれ駆動され且つ低圧コンプレッサから高圧コンプレッサへと通過する一次空気流用の環状流路を画定する中間ケーシングによって相互に接続された低圧コンプレッサ及び高圧コンプレッサを備える。密封環状端板は、中間ケーシングによって支持されており、コンプレッサのシャフトを案内するベアリングの間に延在している。端板の半径方向内側端部は、低圧及び高圧コンプレッサのシャフトの下流及び上流端部のそれぞれと協働するラビリンスシールを有する。この端板の端部はまた、チューブが内部筐体の加圧のために取り付けられた、半径方向に配置された煙突を有する。これらのチューブは、加圧下で空気が供給されるために、一次空気流路に開口している中間ケーシングの半径方向に配置されたダクト内に延在している。この加圧下の空気は、コンプレッサのシャフトを案内するベアリングの潤滑油がラビリンスシールを介して漏出するのを防止する。

それらが取り付けられるのを可能とするために、環状端板の半径方向に配置された煙突内に加圧チューブが係合されており、そして、端板が中間ケーシングに固定されている。そして、チューブの半径方向外側端部は、それらの作動位置において中間ケーシングの半径方向に配置されたダクト内に係合されている。各チューブに組み込まれた環状カラーは、各チューブの周囲に取り付けられ、且つ、中間ケーシングの半径方向に配置されたダクトのそれぞれにおける対応するフランジにボルト締めによって固定された環状フランジを用いることにより、この位置においてチューブを保持する役目を果たす。

この取り付け作業の間、チューブの端部において溝内に収容された密封リングは、数回、環状端板の半径方向に配置された煙突に係合され及びそこから引き出される必要があり、それは、密封リングの損傷のリスクがある。

さらにまた、そのような取り付けは、端板が中間ケーシングに固定されていながら、チューブの外側端部が、中間ケーシングの半径方向に配置されたダクトについて良好に空いており、そこに干渉するのを回避するような十分な距離にわたって、端板の半径方向に配置された煙突内をチューブが半径方向内側に移動するのを可能とする、大径のターボ機械のみで可能である。

小径のターボ機械においては、コンプレッサのシャフト間の軸方向距離は小さく、端板の半径方向に配置された煙突の半径方向内側にある空間は、一般に、ラビリンスシールを支持するベアリングナットによって一部占有され、その結果、加圧チューブが半径方向内側に移動されるのを防止することが、それらを取り付けるために必要とされる。

本発明の目的は、簡便で、実効的で、且つ、安価な方法で、この取り付け問題を解決することである。

この目的のために、本発明は、中間ケーシングによって支持された密封端板に取り付けられたラビリンスシールによってコンプレッサのシャフトを含む内部筐体から離隔されたベアリング内に案内されるシャフトを有する低圧コンプレッサ及び高圧コンプレッサと、中間ケーシングを通過する圧縮空気流路に上記筐体を接続する、内部筐体を加圧するための半径方向に配置されたチューブとを備え、これらのチューブの端部は、密封された方法で、中間ケーシングの半径方向に配置されたダクト内及び密封端板の半径方向に配置された煙突内に係合されており、中間ケーシングの半径方向に配置されたダクト内に固定されたチューブの端部を保持するように手段が設けられている、ターボ機械のコンプレッサモジュールであって、密封端板の煙突は、チューブの半径方向内側端部が、チューブの半径方向外側端部が密封された方法で中間ケーシングのダクト内に取り付けられる作動位置と、チューブの半径方向外側端部が中間ケーシングのダクト内にない取り付け位置との間を平行移動して煙突内に移動可能であるのに十分な半径サイズ又は長さからなることを特徴とする、コンプレッサモジュールを提供する。

したがって、取り付け位置において、チューブの半径方向内側端部は、煙突の内部にとどまり、これにより、加圧用のチューブが小径のターボ機械に取り付けられるのを可能とする。

さらに、このようにして取り付けるチューブは、数回、半径方向に配置された煙突内に移動された後にそこから外に移動されるような、チューブの半径方向内側端部において取り付けられる密封リングを回避する。

本発明の他の特徴によれば、密封端板の半径方向に配置された煙突は、ターボ機械の軸の方に向かうチューブの端部の平行移動を制限する手段を含む。これは、チューブの内側端部において、密封リングが半径方向に配置された煙突から外に移動されるのを防止し、取り付け位置は、チューブのそれぞれについて確実な方法で画定される。

有利には、端板の半径方向に配置された煙突のそれぞれは、その半径方向内側端部において、チューブの端部が通過するのを防止する狭窄部を含む。

密封端板の煙突の半径方向外側端部は、それぞれ、面取りした面を含む。したがって、端板の煙突内に密封リングとともにチューブの半径方向内側端部を容易に挿入することができる。

本発明はまた、内部筐体の加圧用のチューブを取り付けるための半径方向に配置された煙突を有する、上述されたタイプのコンプレッサモジュールの内部筐体を密封する端板であって、煙突の半径方向内側端部のそれぞれは、狭窄部を含むことを特徴とする、端板を提供する。

添付図面を参照しながら非限定的な例としてなされた以下の記述を読むことにより、本発明の他の利点及び特徴が見えてくる。

その作動位置における内部筐体の加圧用のチューブを示す、先行技術のターボ機械の軸方向における部分半断面図である。 図１に対応する図であり、その取り付け位置における加圧チューブを示す図である。 その作動位置における内部筐体の加圧用のチューブを示す、本発明のターボ機械の軸方向における部分半断面図である。 図３に対応する図であり、その取り付け位置における加圧チューブを示す図である。 本発明の環状端板の部分斜視図である。

最初に、上流の低圧コンプレッサ（図示しない）と下流の高圧コンプレッサ１２との間に中間ケーシング１０が配設されている先行技術のターボ機械を示す図１及び図２が参照される。高圧コンプレッサのロータ１４は、その上流端部においてボールベアリング１８によって支持されて案内され且つ下流に配設された高圧タービンのシャフト（図示しない）によって駆動されるシャフト１６によって回転駆動される。同様にして、低圧コンプレッサのロータは、ボールベアリング２２によって支持されて案内され且つ高圧タービンから下流に配設された低圧タービンのシャフト２４によって駆動されるシャフト２０によって回転駆動される。

中間ケーシング１０は、低圧コンプレッサから高圧コンプレッサ１２へと通過する一次空気流用の流路２６を画定し、半径方向内側に延在しているチューブ状の筒状突起２８を含む。環状端板３０は、ネジ及びナット留め具システム３４により、その下流端部において中間ケーシング１０のフランジ３２に固定されており、その上流端部において低圧及び高圧コンプレッサのシャフト２０、１６の下流及び上流端部のそれぞれと協働する。端板３０は、上流に先細りしている断面直径の裁頭円錐状壁３６を有し、裁頭円錐状壁３６は、その上流端部において外側に延在している半径方向に配置された煙突４０を含む略筒状壁３８に接続されている。筒状壁３８は、その上流及び下流端部において、高圧及び低圧コンプレッサのシャフト１６、２０の上流及び下流端部のそれぞれによって支持されたラビリンスシール４４と協働するための摩耗性要素４２を有する。

加圧チューブ４６は、煙突４０内、及び、中間ケーシング１０の半径方向に配置された突起２８によって形成されたダクト内に取り付けられており、チューブ４６の端部は、密封リング４８を受ける環状溝を有する。

動作中において、コンプレッサのシャフトと低圧タービンのシャフト２４との間に配置された内部筐体４７を加圧するために、空気が一次流路２６に沿って通過する空気からチューブ４６によって取り込まれ、ラビリンスシール４４によってベアリング１８、２２から上記筐体内に潤滑油が漏れるのを回避する。

図２において示されるように、加圧チューブは、それらの半径方向内側端部がコンプレッサのシャフト１６、２０の端部の高さになるまで、外部から端板３０の煙突４０内に挿入されている。このように、チューブ４６の半径方向外側端部は、中間ケーシング１０のダクト２８の外側にとどまる。そして、チューブ４６は、それらの半径方向外側端部が半径方向に配置されたダクト２８内に係合するように、半径方向外側に移動される。各チューブ４６は、ネジ又はボルトによって中間ケーシング１０に固定されたフランジ５２によってダクト２８のリムに対してその外側端部において取り付けられた環状カラー５０により、その作動位置において保持される。

それにもかかわらず、取り付けは、このようにして、チューブ４６が取り付け位置内に移動されるのを可能とするほど高圧及び低圧コンプレッサのシャフト１６、２０の端部間の軸方向空間が十分である、大きなエンジンのみで実行され得る。さらに、チューブ４６の半径方向内側端部の密封リング４８は、煙突４０内に２回挿入される必要がある。１回目は、端板３０上にチューブ４６を取り付けるときであり、そして、２回目は、チューブ４６を中間ケーシング１０のダクト２８内に係合するときである。その結果、密封リング４８を損傷するリスクが増加する。

本発明においては、図３及び図４において示されるように、密封端板５６における煙突５４が、加圧チューブ５８の半径方向内側端部がそれらの作動位置とそれらの取り付け位置との間を平行移動して煙突５４内に移動可能であるのに十分な半径サイズ又は長さを持つという事実により、これらの欠点が回避される。その結果、チューブ５８の半径方向内側端部における密封リング４８が、端板５６の煙突５４内に１回だけ挿入されるのを可能とする。

実際には、先行技術と比較して、端板５６の煙突５４の半径サイズは増加し、チューブ５８の長さは減少する。

端板５６の半径方向に配置された煙突５４は、コンプレッサのシャフトの方に向かうチューブ５８の平行移動を制限する手段を含む。これらの手段は、各煙突５４の半径方向内側端部に配置された環状リム６０によって形成された、煙突の内径の狭窄部を備える。したがって、リム６０は、チューブ５８についての平行移動における当接部としての役目を果たし、煙突の範囲内でさらに半径方向外側に配置され得る。このような状況下では、チューブが取り付けられるのをなお可能とするように、煙突５４の半径サイズ又は長さを増加させ、チューブ５８の長さを短くする必要がある。

端板５６の煙突５４の半径方向外側端部は、煙突５４内へのチューブ５８の挿入を容易にして密封リング４８の損傷を回避するために面取りした面を含む。

図５は、３つの煙突を有する本発明の端板５６を示している。端板５６は、具体的な加圧要求及び利用可能な空間に応じて、より多数の煙突を有してもよい。

本発明は、特に小径のターボ機械に適用可能であるが、より大径のターボ機械にも適用可能である。

１０ 中間ケーシング
１２ 高圧コンプレッサ
１４ ロータ
１６、２０、２４ シャフト
１８、２２ ボールベアリング
２６ 流路
２８ 筒状突起
３０、５６ 密封環状端板
３２、５２ フランジ
３４ ネジ及びナット留め具システム
３６ 裁頭円錐状壁
３８ 筒状壁
４０、５４ 煙突
４２ 摩耗性要素
４４ ラビリンスシール
４６、５８ 加圧チューブ
４７ 内部筐体
４８ 密封リング
５０ 環状カラー
６０ 環状リム

Claims (9)

1. 中間ケーシングによって支持された密封端板に取り付けられたラビリンスシールによってコンプレッサのシャフトを含む内部筐体から離隔されたベアリング内に案内されるシャフトを有する低圧コンプレッサ及び高圧コンプレッサと、
   中間ケーシングを通過する圧縮空気流路に前記筐体を接続する、内部筐体を加圧するための半径方向に配置されたチューブと
   を備え、
   前記チューブの端部が、密封された方法で、中間ケーシングの半径方向に配置されたダクト内及び密封端板の半径方向に配置された煙突状係合部内に係合されており、さらに、
   中間ケーシングの半径方向に配置されたダクト内に固定されたチューブの端部を保持する手段が設けられている、ターボ機械のコンプレッサモジュールであって、
   密封端板の煙突状係合部は、チューブの半径方向内側端部が、チューブの半径方向外側端部が密封された方法で中間ケーシングのダクト内に取り付けられる作動位置と、チューブの半径方向外側端部が中間ケーシングのダクト内にない取り付け位置との間を、当該チューブの軸方向に移動可能であるのに十分な半径サイズ又は長さからなり、前記チューブの内側端部は、作動位置及び取り付け位置のいずれにおいても煙突状係合部内にあることを特徴とする、コンプレッサモジュール。
2. 密封端板の半径方向に配置された煙突状係合部が、ターボ機械の軸の方に向かうチューブの端部の平行移動を制限する手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサモジュール。
3. 密封端板の半径方向に配置された煙突状係合部のそれぞれが、その半径方向内側端部において、チューブの端部が通過するのを防止する狭窄部を含むことを特徴とする、請求項２に記載のコンプレッサモジュール。
4. 密封端板の半径方向に配置された煙突状係合部における狭窄部が、チューブの取り付け位置を画定することを特徴とする、請求項３に記載のコンプレッサモジュール。
5. チューブの端部が、中間ケーシングの半径方向に配置されたダクトの範囲内、及び、密封端板の半径方向に配置された煙突状係合部の範囲内を摺動して移動可能な密封リングを支持していることを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサモジュール。
6. 密封端板の煙突状係合部の半径方向外側端部が、それぞれ、面取りした面を含むことを特徴とする、請求項５に記載のコンプレッサモジュール。
7. チューブの半径方向外側端部が、それぞれ、チューブの作動位置において中間ケーシングの半径方向に配置されたダクトの端部を支持する環状カラーを含み、この位置においてチューブの周囲の中間ケーシングに固定された環状フランジを用いて保持されていることを特徴とする、請求項１に記載のコンプレッサモジュール。
8. 内部筐体の加圧用のチューブを取り付けるための半径方向に配置された煙突状係合部を含む、請求項１から７のいずれか１つに記載のターボ機械のコンプレッサモジュールの内部筐体を密封する端板であって、煙突状係合部の半径方向内側端部が、それぞれ、狭窄部を含むことを特徴とする、端板。
9. 請求項１から７のいずれか１つに記載のコンプレッサモジュールを含むことを特徴とする、ターボ機械。

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