JP6266005B2 - ターボ機械内の排気管用ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、タービンエンジンからの油を含んだ空気を排出するための管の支持体に関する。

従来の形では、ターボプロップもしくはターボジェットのようなタービンエンジンは、ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって、ファン、低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼室、高圧タービン、低圧タービン、およびガス排気ノズルを備える。それぞれの圧縮段はタービン段に対応しており、２つの段はシャフトによって互いに接続されてスプールを形成し、特に、低圧スプールおよび高圧スプールを形成する。

低圧スプールのシャフトは、中空とすることができ、一般に、中央通気管（ＣＶＴ）と呼ばれる管を含むことができる。この管は、回転可能であり下流側部分によって延長される上流側部分を有し、下流側部分は、回転せず、タービンエンジンの特定のエンクロージャからの油を含んだ空気を排出する働きをする。

管の下流側部分は、管を取り囲む略Ω字状部の内側環状部を備える支持体によって接続される排気コーンと、排気コーンおよび内側環状部に締結された円錐状部とを通過する。円錐状部は、排気コーンを通過する冷却空気の流れを通す穴を有する。さらに、支持体の円錐状部は、ねじによって内側環状部に締結される。

該支持体は、以下の欠点を有する。

第一に、管が支持体に当接する領域は支持体が排気コーンに締結される領域から軸方向にずれており、そのことで支持体の剛性が大幅に低減される。この剛性は、冷却空気の流れを通すことができる穴があることでさらに低減される。

排気コーンは６５０℃〜６８０℃の温度にさらされるが、管は４５０℃〜４８０℃の温度となる可能性がある。この大きな温度差（２４０℃）は、熱膨張現象、応力、および動きを発生させ、支持体はこれらを吸収できると同時に支持体の剛性を維持できなければならない。

先行技術の支持体は、上記妥協点を達成するために、比較的重くなり、その結果、タービンエンジンの総重量は増加し、さらに支持体は高価である。

本発明の特定の目的は、上述の問題に対して、簡単、効果的、かつコストのかからない解決策を提供することである。

上述の目的を達成するために、タービンエンジンから油を含んだ空気を排出するための管を支承し、前記管の周囲に取り付けるための半径方向内側環状部を備える支持体であって、支持体は半径方向面において環状部から外側に伸びるフィンを含み、それぞれのフィンは半径方向に対して角度を成し、フィンは外周部に締結領域を有し、前記締結領域はタービンエンジンの排気コーンに締結するのに適するように支持体の軸方向に傾斜されることを特徴とする支持体を提供する。

このように、管が支持体に当接する領域は支持体が排気コーンに締結される領域と軸方向に一致する位置にあり、そのことで支持体が十分な剛性を有することができる。また、フィンが半径方向に対して傾斜することにより、動作時に発生する恐れのある熱膨張の影響に適切に適応することができる。最後に、該支持体は、比較的軽量であり、冷却空気を排気コーンに通過させることができ、そして該支持体は安価である。比較として、該支持体の重量は先行技術の支持体の重量の約１０分の１である。

本発明の特徴によれば、締結領域それぞれは、コーンの一部の形状を有する。

さらに、それぞれのフィンは、第１の端部が支持体の内側環状部に締結するための内側締結領域に接続され、第２の端部が排気コーンに締結するための外側締結領域に接続された中間領域であって、第１の端部を通る環状部の接線に対して直角でない角度を成す平面内に伸びる中間領域を有することができる。

このような特徴により、支持体は熱膨張の影響に有効に適応することができる。

それぞれの中間領域は、内側環状部の軸に平行な平面内に伸びてもよい。

したがって、中間領域は、排気コーンを通過する空気流の抵抗をほとんど受けない。

さらに、それぞれの内側締結領域は、内側環状部の形状と相補的形状を有する。

フィンの内側領域は、例えば、ろう付けによって、内側環状領域に締結される。

有利には、フィンおよび内側環状部は、例えば、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）６２５もしくはインコネル７１８のようなニッケル基超合金製である。

好ましくは、内側環状部の長さは、内径の０．４倍以下である。

このように、内側環状部は、管と支持体との間の一種の玉継手を構成する短い案内部を形成する。

例えば、フィンの数は３〜１０とすることができる。

本発明はさらに、油を含んだ空気を排出するための管を有するタービンエンジン用アセンブリであって、前記管は回転可能な上流側部分と回転しない下流側部分とを備え、前記下流側部分は排気コーンを通過して前記排気コーンの軸に沿って伸び、前記下流側部分は上述のタイプの支持体の内側環状部によって取り囲まれて前記内側環状部内で自由に軸方向に並進運動かつ回転運動できるように取り付けられ、支持体の傾斜締結領域も排気コーンに締結されるアセンブリを提供する。

最後に、本発明は、上述のアセンブリを含むことを特徴とするタービンエンジンを提供する。

非限定的な例として添付図面を参照しながら詳述されている以下の説明を読めば、本発明はよりよく理解され、本発明の他の詳細、特徴、および利点がより明らかになるであろう。

先行技術のタービンエンジンの一部の軸方向断面斜視図である。 先行技術の支持体が排気コーンと油を含んだ空気を排出するための管との間に取り付けられる様子を示した軸方向断面図である。 図２の取り付けを示した部分切り取り斜視図である。 本発明の支持体の斜視図である。 本発明の支持体のフィンの斜視図である。 本発明の支持体の環状部の斜視図である。 フィンが前記環状部に取り付けられる様子を示した詳細図である。 本発明のタービンエンジンの一部の部分切り取り斜視図である。

図１には、先行技術のタービンエンジンの下流側部分が示されている。下流側部分は、低圧タービン（図示せず）から下流側に位置する排気ケーシング２から下流側で締結される排気コーン１を備える。排気コーン１は、下流側端部に軸方向開口部３を有する。

タービンエンジンはさらに、一般に、中央通気管（ＣＶＴ）と呼ばれる管４を有し、管４は、回転可能な上流側部分であって、タービンエンジン内の特定のエンクロージャからの油を含んだ空気を排出するための非回転型下流側部分４ａによって延長される上流側部分（図示せず）を有する。

管４の下流側部分４ａは、排気コーン１を通過し、開口部３を通過することによって下流側に向かって開口する。前記下流側部分４ａは、支持体５によって排気コーン１に接続される。この支持体は、図２および図３に示されており、管４を取り囲む略Ω字状断面の内側環状部６と、排気コーン１および内側環状部６に締結される円錐状部７とを備える。円錐状部７は、排気コーン１を通過する冷却空気の流れを通す穴８を有する。さらに、支持体５の円錐状部７は、ねじ（図示せず）によって内側環状部６に締結される。

上述したように、管４が該支持体５に当接する支承領域９は、支持体５が排気コーン１に締結される締結領域１０から軸方向にずれており、そのことにより支持体５の剛性が大幅に低減される。この剛性は、冷却空気の流れを通す穴８があることでさらに低減される。また、該支持体５は比較的重く、そのことによりタービンエンジンの総重量は増加し、また該支持体は高価である。

上述の欠点を克服するために、本発明は、図４〜図８に示されている支持体５を使用して管４の下流側部分４ａを排気コーン１に接続することを提案する。この支持体５は、前記管４の周囲に取り付けるための半径方向内側円筒状環状部６と、半径方向面内で環状部６から外側に伸びるフィン１１であって、半径方向と角度αを成すフィンとを有する。例えば、フィン１１の数は３〜１０とすることができる。

それぞれのフィン１１は、第１の端部１３が支持体５の内側環状部６の中間に軸方向に締結するための内側締結領域１４に接続され、第２の端部１５が排気コーン１に締結するための外側締結領域１６に、例えば、ねじ締め、リベット打ち、もしくはろう付けによって接続された中間領域１２を有する。中間領域１２は、第１の端部１３における環状部６の接線に対して直角でない角度を成す平面内に伸びる。さらに、それぞれの中間領域１２は、内側環状部６の軸Ａに平行な平面内に伸びる。

また、外側締結領域１６は、排気コーン１の内側面と相補的なコーンの一部の形状を有し、内側締結領域１４は、内側環状部６の形状と相補的形状を有する。

さらに、環状部６は、支持体５を取り付ける際に管４を損傷させないように、端部が半径方向内側に向かって面取りされてもよい。

フィン１１および内側環状部６は、例えば、インコネル６２５（ＮｉＣｒ２２Ｍｏ９Ｎｂ）もしくはインコネル７１８のようなニッケル基超合金製であるのが好ましく、フィン１１の内側締結領域１４は、内側環状部６にろう付けされる。さらに、内側環状部６の長さは、内径の０．４倍以下である。このように、内側角度部６は、管４と支持体５との間の一種の玉継手を構成する短い案内部を形成する。また管４は、内側環状部６内で自由に回転運動かつ軸方向並進運動できるように取り付けられる。上述のようにさまざまな自由度を持たせることにより、特に、例えば、機械的応力および熱応力による動作時の任意の変形を補償することができる。

本発明の支持体５において、管４が支持体５に当接する領域は支持体５が排気コーン１に締結される領域と軸方向に一致する位置にあり、そのことで支持体５が十分な剛性を有することができることがわかる。また、フィン１１が半径方向に対して傾斜することにより、動作時に発生する恐れのある熱膨張の影響に適切に適応することができる。最後に、該支持体５は、比較的軽量であり、冷却空気を排気コーン１に通過させることができ、そして該支持体５は安価である。比較として、該支持体５の重量は図２および図３に示されている先行技術の支持体の重量の約１０分の１である。

Claims (10)

1. タービンエンジンから油を含んだ空気を排出するための管（４）を支承し、前記管（４）の周囲に取り付けるための半径方向内側環状部（６）を備える支持体（５）であって、支持体は半径方向面において環状部（６）から直接、外側に伸びるフィン（１１）を含み、それぞれのフィンは半径方向に対して角度（α）を成し、フィン（１１）は外周部に締結領域（１６）を有し、前記締結領域（１６）はタービンエンジンの排気コーン（１）に締結するのに適するように支持体（５）の軸方向（Ａ）に傾斜されることを特徴とする、支持体（５）。
2. 締結領域（１６）それぞれが、コーンの一部の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の支持体（５）。
3. それぞれのフィン（１１）が、第１の端部（１３）が支持体（５）の内側環状部（６）に締結するための内側締結領域（１４）に接続され、第２の端部（１５）が排気コーン（１）に締結するための外側締結領域（１６）に接続された中間領域（１２）であって、第１の端部（１３）を通る環状部（６）の接線に対して直角でない角度を成す平面内に伸びる中間領域（１２）を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の支持体（５）。
4. それぞれの中間領域（１２）が、内側環状部（６）の軸（Ａ）に平行な平面内に伸びることを特徴とする、請求項３に記載の支持体（５）。
5. それぞれの内側締結領域（１４）が、内側環状部（６）の形状と相補的形状を有することを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の支持体（５）。
6. フィン（１１）および内側環状部（６）が、ニッケル基超合金製であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）。
7. 内側環状部（６）の長さが、内径の０．４倍以下であることを特徴とする、請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）。
8. フィン（１１）の数が３〜１０であることを特徴とする、請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）。
9. タービンエンジンから油を含んだ空気を排出するための管（４）を有するタービンエンジン用アセンブリであって、前記管（４）は回転可能な上流側部分と回転しない下流側部分（４ａ）とを備え、前記下流側部分（４ａ）は排気コーン（１）を通過して前記排気コーン（１）の軸（Ａ）に沿って伸び、前記下流側部分（４ａ）は請求項１〜請求項８のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）の内側環状部（６）によって取り囲まれて前記内側環状部（６）内で自由に軸方向に並進運動かつ回転運動できるように取り付けられ、支持体（５）の傾斜締結領域（１６）も排気コーン（１）に締結される、アセンブリ。
10. 請求項９に記載のアセンブリを含むことを特徴とする、タービンエンジン。

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