JP5795836B2 - ターボジェットの中間ケーシングおよびターボジェット - Google Patents

Description

本発明は、ターボジェットの分野に関し、特に複数のフロー、具体的にはバイパスフローを有するターボジェットの分野に関する。

旅客輸送または貨物輸送を行う民間航空機に動力を提供する民生用途のバイパスフローターボジェットは、通常、フロントファンロータを備え、その外向きフローがメインフローとバイパスフローの２つの同心フローに分けられる。メインフローは、特にファンロータを駆動するタービンエンジン方向に案内され、バイパスフローは、スラストの主要部分を供給しながら大気中に直接排気されるか、または排気される前にタービンの下流側で高温のメインフローと混合される。

タービンエンジンは、追加の圧縮段、燃焼室、および最終段がファンを駆動する複数のタービン段を備える。

エンジンの動作を確保する機器は、一般には補助装置として記載される１組のケーブル、伝動軸、または伝動パイプにより制御され、供給され、またはエンジン外部と連通される。したがって、補助装置は、
潤滑油または冷却油を送返油するような油圧流体を運ぶパイプと、
特に補助装置のギアを駆動するための機械力伝達部材と、
通気チャネルと、
例えば、種々のセンサに接続されるような電機ケーブルと、
を含む。

補助装置は、通常、一次フローとバイパスフローとを径方向に交差させるために中間ケーシングの構造アーム内に部分的に収容される。中間ケーシングは、ハブと外側円筒シュラウドとを形成し、ＡＧＢとして知られている補助ギアボックスと連通する部分を有するホイールの形状をしたステータ要素である。これら２つの要素は、複数の径方向構造アームを介して接続される。

構造アームは、推進ガスのフローを貫通するので、アームの数とスペースの要件を低減するのが望ましい。大きな直径の大きなエンジンに関しては、利用可能なスペースが十分であるため、アーム内の補助装置の通路は特別な問題にならない。アームの寸法および数により、補助装置の寸法の応力に適した断面積を有する通路を配置することが可能になる。例えば、１つのアームに送油パイプを収容し、隣接するアームに補機駆動軸を収容することができる。エンジンが小さい直径の場合には、この問題の解決が扱い難くなる。この場合、推進ガスの流れはより小さい断面積を有し、空力性能に不利益をもたさないように、アームの数と直径を低減することが必要である。しかし、エンジンの出力または寸法が大きくても中間でも、補助装置はほぼ同じスペース要件を必要とし変わらない。このため、エンジンがより小さい断面積の場合、補助装置に利用できるスペースは小さくなる。

例えば、図１において、先行技術のアーム３００は、適切な形状の型で金属を鋳造することにより得られる一部から形成される。アームは、アームの上下横壁部に作られた穿孔３０５、３１５に収容された送油管３１０を取り付けられる。これらの種々の要素は、穿孔の境界ゾーンに封止手段を取り付けることが必要である。この組立体を航空機に設置にした時、十分に接近できない場合、この管３１０のメンテナンスは容易ではない。この図は、アーム内で利用できる通路に対して比較的小さい断面積であるにも関わらず、壁部と共に残しておかなければならないフリースペースがあるために、この管はアームの比較的大きな部分を占めることを示している。生じるスペース要件は、同時に別の補助装置に利用できるスペースを低減する。特に、回転補機の駆動軸は管に過度に近くなる。

ＦＲ２８９９２７２によれば、中間ケーシングは、そのアームが送油管用の第１の通路と、補助装置、より具体的には機械伝動軸を収容するための第２の通路とを配置する封止された長手方向の隔壁を有する鋳造部であることが知られている。この隔壁の封止により、機能不良を起こしかねない一方から他方への汚染のリスク無しに、流体の通路を他の補助装置の通路と結合することが可能になる。
仏国特許出願公開第２８９９２７２号明細書

隔壁が鋳造部であるために、アーム内の通路の構成は決定的に一定であり、したがって補助装置のどんな変更も再配置もできない。さらに、そのようなアームのスペース要件は変わらず大きく、エンジンの空力性能に不利益をもたらす。

したがって、本発明の目的は、補助装置を中間ケーシング、より具体的にはケーシングの構造アーム内に通し、アーム内部のスペースを最適化しながら最小寸法を維持することである。

上述したこれらの不利点のうちいくつかを解消するために、本出願は、内部ハブと外側円筒シュラウドとの間に、少なくとも１つが中空で、ターボジェットの１つまたは複数の補助装置のための通路を形成する複数の径方向アームと、径方向アーム内に回転自在に装着される補機を駆動するための径方向伝動アームとを備え、その伝動軸の第１の端部は内部ハブを貫通し、第２の端部は外側円筒シュラウドを貫通し、径方向アームの内部容積は、伝動軸を収容し、潤滑流体用の通路を形成する単一のコンパートメントからなることを特徴とする中間ケーシングを提案するものである。

本発明のケーシングにより、制限されたサイズの単一のコンパートメント内で、もともとは離れた潤滑油用の通路と軸の通路とを結合させることができる。寸法を低減したアームを有するそのようなケーシングにより、メインフローおよびバイパスフロー内のアームの正面の面積を低減することができる。

伝動軸の両端部と、内部ハブおよび外側円筒シュラウドにそれぞれ形成された開口部との間に、較正された間隔がとられる。この較正間隔により、ターボジェットの前面エンクロージャ（内部ハブにより部分的に画定された）と径方向アームの内容積および補機ギアボックス（外側円筒シュラウドにより部分的に画定された）の間の潤滑流体のフローを調節することができる。

本発明の別の特徴によれば、ケーシングは、ガスフローを２つの同心環状フロー（Ｐ、Ｓ）に分離させる少なくとも１つの環状隔壁を備え、径方向アームは、メインフローＰを貫通する第１の部分Ｃ１と、バイパスフローＳを貫通する第２の部分Ｃ２とを備え、アームの第１の部分Ｃ１は第２の部分Ｃ２よりも狭い。

アーム厚さは、断面積が小さいメインフローの流れ内でアームが最小容積を占めるように構成される。

バイパスフロー（Ｓ）を貫通する径方向アームの部分は長手方向補強リブを備え、リブは内部に孔を有するのが好ましい。

補強リブにより、アームが曲がるのを防ぐ、すなわちアーム端部の圧迫を防ぐと同時に、アームの剛性を補強することできる。有利には、このリブは、径方向アームの重量を増加させないように内部に孔を有する。

さらに、伝動軸は単一部品であるのが好ましい。

本発明はさらに、軸受を有するエンクロージャと、補機ギアボックスと、中間ケーシングとを備えるターボジェットであって、径方向アームがエンクロージャを上記補機ギアボックスと連通して配置させるターボジェットに関する。

好ましくは、補機ギアボックスは、径方向アームによりエンクロージャと連通して配置される油貯留部を備える。

ここで、本発明の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。

図２は、下位部に垂直方向に配置された径方向アーム１６を介して接続された中央ハブ１と外側シュラウド２を有する中間ケーシング１００を示す。中央ハブ１は、ターボジェットの前面エンクロージャ１０の容積を部分的に画定する。このエンクロージャ内で、軸受６が低圧（ＢＰ）ロータ軸および高圧（ＨＰ）ロータ軸を支持しながら装着される。補機ギアボックス２０は、ケーシング１００の円筒状の外側シュラウド２に装着される。補機は、径方向アーム１６に装着され、かつ前面エンクロージャ１０に支持されたＢＰロータ軸およびＨＰロータ軸から動力を得るように配置された単一部品の伝動軸３０により駆動される。

セパレータ５は、メインフローＰをバイパスフローＳから分ける。このセパレータは径方向アーム１６が横断する２つの分岐環状壁５ａ、５ｂから形成され、ここでは、メインフローはバイパスフローより小さい断面積を有する。

図３は、エンジンの軸と下位アーム１６とを通る垂直面における図２のケーシング１００の断面図である。この断面図は、ケーシング内部のアーム１６、シュラウド２、ハブ１、セパレータの壁５ａ、５ｂを示している。メインフローは、矢印Ｐ、バイパスフローは矢印Ｓで表される。

中空アーム１６は、互いに延長方向において径方向の２つの部分で形成される。第１の部分Ｃ１はメインフローＰを貫通し、第２の部分Ｃ２はバイパスフローＳを貫通する。これらの部分は、適切な形状を有する。したがって、アームの第１の部分Ｃ１は第２の部分Ｃ２よりも狭い。この形状の差は、図４Ａ、図４Ｂで示された径方向アーム１６の断面図の方が明らかである。

伝動軸３０の形状も適合されて、径方向アーム１６の部分Ｃ２内の軸３０の直径が部分Ｃ１内の軸の直径よりも大きい。

径方向アーム１６の内容積は、油などの潤滑流体を運ぶのを可能にする単一のコンパートメントからなる。潤滑流体は、アーム１６の壁および伝動軸３０の外面と直接接触している。径方向アーム１６は、前面エンクロージャ１０を補機ギアボックス２０と連通して配置させることにより、軸受６を潤滑し、それにより軸受の磨耗や加熱を制限する。

本実施例において、径方向アーム１６の内容積により、前面エンクロージャ１０からの油を補機ギアボックス２０へ排出することができる。

図３に関して、潤滑流体で満たされたコンパートメント内に装着された伝動軸３０は、内部ハブ１の横断面１２および外側円筒シュラウド２の横断面２２それぞれに形成された開口部を貫通し、軸３０の両端部は、前面エンクロージャ１０で固定される案内軸受１３、および補機ギアボックス２０で固定される案内軸受２３にそれぞれ装着される。

伝動軸３０と横断壁１２、２２の開口部との間隔は、前面エンクロージャ１０と、径方向アーム１６の内容積および補機ギアボックス２０の間の潤滑流体のフローを調節するように較正される。これは、特に油筐体の清浄度クラスと等しい、適切な清浄度クラスを導入することにより製造段階で可能になる。また、伝動軸は中間軸受のない部品であるため、清浄度クラスはあまり重要でない。

長手方向に、かつ径方向アーム１６内部に形成された補強リブ４０により、アーム１６の剛性を補強することができる。補強リブ４０は、有利には、径方向アーム１６の重量を増加させないように、また組立体の剛性に影響を与えないで補強するように、内部に孔を有する。

さらに、径方向アーム１６は、ＢＰ軸およびＨＰ軸を支持する軸受６を備え、かつ補機ギアボックス２０に配置された油貯留部と流体連通した前面エンクロージャを配置して、前面エンクロージャ１０の油の排出、供給または加圧を確実にしてもよい。

ケーブル、パイプまたは追加の軸などの他の補助装置は、径方向アーム内に組み込まれてもよい。

先行技術の中間ケーシングのアームの長手断面図である。 本発明のケーシングを有するターボジェットの長手断面図である。 図２の中間ケーシングのアームの長手断面図である。 断面ＡＡに沿った図３のアームの軸方向断面図である。 断面ＢＢに沿った図３のアームの軸方向断面図である。

符号の説明

１ 中央ハブ
２ 外側円筒シュラウド
５ セパレータ
５ａ、５ｂ 分岐環状壁
６ 軸受
１０ 前面エンクロージャ
１２ 横断壁
１６ 径方向アーム
２０ 補機ギアボックス
２２ 横断壁
２３ 案内軸受
３０ 伝動軸
４０ 補強リブ
１００ 中間ケーシング
３００ アーム
３０５、３１５ 穿孔
３１０ 送油管
Ｃ１ 第１の部分
Ｃ２ 第２の部分
Ｐ メインフロー
Ｓ バイパスフロー

Claims (7)

1. 内部ハブと外側円筒シュラウドとの間に、ガスフローをメインフローおよびバイパスフローの２つの同心環状フローにそれぞれ分離するための少なくとも１つの環状隔壁と、少なくとも１つが中空である複数の径方向アームと、該径方向アーム内に回転自在に装着された、補機を駆動するための径方向伝動軸とを備え、径方向アームが、メインフローを貫通する第１の部分と、バイパスフローを貫通する第２の部分とを備え、前記伝動軸の第１の端部が前記内部ハブを貫通し、第２の端部が前記外側円筒シュラウドを貫通し、前記径方向アームの内容積が、前記伝動軸を収容しかつ潤滑流体用の通路を形成する単一のコンパートメントのみからなり、前記伝動軸の両端部と、前記内部ハブおよび前記外側円筒シュラウドにそれぞれ形成された開口部との間に、間隔が設けられており、これらの間隔が、該間隔を通過する潤滑流体のフローを調節するように較正されている、ターボジェットの中間ケーシング。
2. ガスフローをメインフローおよびバイパスフローの２つの同心環状フローにそれぞれ分離するための少なくとも１つの環状隔壁を備える中間ケーシングであって、前記径方向アームが、メインフローを貫通する第１の部分と、バイパスフローを貫通する第２の部分とを備え、前記アームの前記第１の部分が前記第２の部分より狭い、請求項１に記載の中間ケーシング。
3. 前記バイパスフローを貫通する前記径方向アームの部分が、長手方向補強リブを備える、請求項２に記載の中間ケーシング。
4. 前記補強リブが内部に孔を有する、請求項３に記載の中間ケーシング。
5. 前記伝動軸が単一部品である、請求項１に記載の中間ケーシング。
6. 軸受を有するエンクロージャと、補機ギアボックスと、請求項１に記載の中間ケーシングとを備えるターボジェットであって、前記径方向アームが前記エンクロージャを前記補機ギアボックスと連通して配置させる、ターボジェット。
7. 伝動軸が単一部品であり、前記補機ギアボックスが、前記径方向アームにより前記エンクロージャと連通して配置される油貯留部を備える、請求項６に記載のターボジェット。

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