JP6360058B2 - 回転シャフトにアクセスするための筺体壁の開口部を封止する装置 - Google Patents

Description

本発明は、筺体の壁に設けられた、筺体の中に収容された回転シャフトに点検目的でアクセスすることを可能にする開口部を封止する装置に関する。本発明は、排他的ではないが特定の用途で、ターボジェットエンジンなどのターボシャフトエンジンの付属機器を駆動することを目的としたタイプのギアボックスであって、エンジンのメンテナンス作業中にロータの回転を可能にする歯車を手動で駆動するためのシャフトを備えるギアボックスの筺体に関する。このシャフトはギアボックスの外部からアクセス可能であり、作動中、メンテナンスが行われていないとき、取り外し可能な封止装置が通路を閉鎖する。

航空ターボシャフトエンジン、ターボジェットエンジン、またはターボプロップエンジンは、付属機器または補助機器、即ち一般に機械的に駆動シャフトによって、とりわけ高圧ロータのシャフトによって駆動されるポンプ、交流発電機等を備えることが知られている。従来の用途によると、付属機器は機器支持体に取り付けられる。「アクセサリギアボックス」を表す英略語ＡＧＢで通常呼ばれる支持体は、平行軸を備えた小歯車から形成される機構を組み込むギアボックスを備え、前記小歯車は互いに噛み合う。小歯車は、運動学的連鎖機構によってターボシャフトエンジンに自体が接続される入力シャフトによって駆動される。このように付属品は支持体上に平行に取り付けられると同時に、それらが駆動される小歯車に機械的に結合される。小歯車の潤滑は、ギアボックス内部の油の循環によってもたらされる。

小歯車のうちの１つは付属機器を駆動するためには使用されず、主にターボシャフトエンジンの点検および修理中にロータを手動で回転するのに役立つ。このようにＡＧＢは、この小歯車を担持するシャフトに駆動部材によって外部からアクセスできるようにする開口部または通路を備える。この開口部は、エンジンが修理されていないとき、封止装置によって封止するように閉鎖される。

この装置は一般に、壁の開口部を区切る内側表面または周囲部と係合するＯリングシールが周囲部に設けられた単一部片の円筒体を備える。円筒体は、開口部の外側出口で、カバーを形成する横断カラーを通って半径方向に延びる。それは壁に当たって、ネジなどの固定用要素によってそこに固定される。

この装置は、エンジンの点検によってこの小歯車への、したがってシャフトへのアクセスが必要になるとき取り外される。この際ネジが取り外され、封止装置が軸方向に引き抜かれる。シャフトの点検後（クランクタイプなどの駆動部材によってそれを回転して）、封止装置は、封止接合部を備えた円筒体を開口部の中に導入し、次いでギアボックスの壁にカバーをボルト締めすることによって交換され、その後エンジンが始動される。

しかし、航空機械の安全を保障するために、カバーが適正に再組み立てされないこと、または単に忘れられることの結末を考慮することが必須である。作動中にこれが起こった場合には、ギアボックスの機械部材を潤滑する油が開口部を通って流出し、必然的な結果としてエンジンが停止することになる。

さらに、懸念される事例では、内側の油管が、Ｏリングシールによって区切られた円筒体の外側凹所の開口部の周囲部の中へ通じてしまう。

このように、不注意によって封止装置が設置されない場合、エンジンが始動されるが否や、油回路内の低圧警報器が起動され、次いで大量の油が管を通って外部に、次いで外気に流出する。これによって早急に問題を認識し、このことが航空機にとって悲惨な結果をもたらす前にエンジンを停止することが可能になる。

しかし、封止装置のカバーはネジなしで開口部に設置すること、つまり、円筒体および封止接合部が開口部に係合され、カバーが壁に押し付けられた状態で設置することができる。このように、装置は、Ｏリングと開口部の内側周囲部との間の摩擦力によって開口部に所定位置で保持されることができる。

この場合には、エンジンが地上で低速で作動しているとき、封止装置が押し出されて低圧警報器が何も検出しないということは起こりそうもない。しかし、ネジのない状態で不適正な組み立てを検出しないリスクは明らかであり、とりわけエンジンが全負荷を受けた状態、したがって油回路が最大限に加圧され、間違いなく封止装置の押し出しを引き起こす状態となる、離陸または巡航段階の前には明らかである。このような状況は、エンジンを不適当な瞬間に停止させることになり、したがって絶対に回避されねばならない。

ネジは確かに取り付けられてはいるが、不充分にしか締め付けられておらず、装置の円筒体のカバーと筺体の壁との間に隙間が出現して、エンジンが作動すると油が即座に失われる状態となる事例も想定されることが可能である。

本発明の目的は、とりわけ封止装置の再組み立て後の固定用要素の不在に関連した問題を解消することによって、これらの欠点を救済することである。

この目的のために、筺体の壁に設けられ、回転シャフトへのアクセスを可能にする開口部を封止する装置であって、前記開口部に封止するように挿入されること、および固定用要素によって壁に固定されることが可能である装置は、開口部に関して同軸に互いに対して滑動可能に組み立てられる２つの円筒部品、即ち開口部に静的に挿入されることが可能である第１の部品と、固定用要素によって壁に固定されることが可能である第２の部品であって、組み立てられた部品同士間に設けられて第２の部品を壁から軸方向に分離するのに資する弾性手段の作用を受ける第２の部品とを備えることを特徴とする。

このように、単一部片の円筒体を備えた封止装置とは異なって、固定用要素が不在である、または不完全にねじ込められた場合でも、第２の可動部品は、エンジンが始動されると、油圧によってさらに助勢される弾性手段によって壁の開口部の外部に向かって押しやられる。このようにして開口部と第２の部品との間に空間が創出されて、著しい油の漏出を生じ、それが通常の低圧警報器によって必然的に検出される。

結果として、このような封止装置は上述の欠点を排除し、封止装置が係合され、かつ不充分にしか固定されていない（ネジがない、または締め付けられていない）状態でエンジンを作動させるリスクを回避する。

好ましい実施形態では、弾性手段は、第１の固定部品と第２の可動部品との対応する横断面上に載る圧縮バネである。

第１の円筒部品の軸方向に固定された位置をマークするために、前記部品は開口部に軸方向に当接するように取り付けられる。

例えば、第１の部品は、前記開口部で軸方向のストッパを形成する内側肩部に当たることが可能である外側肩部を有する。

とりわけ、前記第１のおよび第２の円筒部品はそれらのまわりに、開口部と係合することが可能である封止接合部を担持し（第１の固定部品の封止接合部は開口部の内側表面と係合し、第２の可動部品の封止接合部はこの内側表面、または開口部への入り口を区切る壁の横断方向面と係合する）、前記弾性手段は、前記部品の封止接合部同士間に設けられた周囲部空間またはチャンバ内に設けられる。装置が取り付けられると、ギアボックスまたは筺体から出る給油チャネルは、２つの封止接合部同士間のこの空間へと通じて油を流れさせ、固定用要素の不在または不充分なねじ込みの結果として、第２の可動部品が弾性手段によって開口部から押しやれると、開口部からの油の漏出を引き起こす。

好ましい実施形態では、第２の可動円筒部品は、第１の固定部品と開口部の内側表面との間を部分的に封止して取り付けられ、固定用要素によって筺体の壁に対して取り付けられることが可能であるカバーを形成する半径方向のカラーで終端する。

有利には、第２の部品は第１の部品のまわりに取り付けられ、第１の部品の外側肩部と第１の部品に堅固に接続されたストッパとの間で軸方向に移動されることが可能である。このように、第２の部品は前記第１の部品に接続されたままとなり、その軸方向の移動は、弾性手段の作用下でさらに制限され、著しい漏出を引き起こすのに充分である。

例えば、ストッパは第１の固定部品のネジ通路の中へねじ込まれ、第２の可動部品用の軸方向ストッパを形成する外側横断押縁部を有する。

本発明は、ターボシャフトエンジンの付属機械を支持する筺体を形成するギアボックスであって、ターボシャフトエンジンまたは付属機械のロータを手動で駆動するシャフトにアクセスするための開口部が設けられてある外側壁と、前記アクセス用開口部を封止する装置とを備えるギアボックスにも関する。

有利には、前記封止装置は上述の通りである。

図面を参照して本発明の非制限的な実施形態についての詳しい記述を読めば、他の特徴および利点が明らかとなろう。

本発明の解決法が適用されるターボジェットエンジンの概略図である。 回転シャフトへのアクセスを可能にする筺体の開口部に取り付ける前の本発明による封止装置の長手方向断面図である。 開口部に取り付けられ、筺体の壁に適正に固定された封止装置の片側長手方向断面図である。 固定ネジなしで取り付けられた封止装置の片側長手方向断面図である。 ネジの交換不良を伴って取り付けられた封止装置の片側長手方向断面図である。 ネジを工具で締め付けることが忘れられた状態の封止装置の片側長手方向断面図である。

図１を参照すると、ターボジェットエンジン１、この場合には二重スプールのバイパスターボジェットエンジンが見られることが可能である。これは通常、上流から下流に連続して、高圧コンプレッサ４、燃焼室５、およびタービン６を備えた高圧ロータ２を備える。前記タービンはそれが駆動するコンプレッサに、シャフト３によって接続される。低圧ロータ７は、高圧ロータの上流でファン９および低圧コンプレッサ１０を備える。この２つは低圧シャフト８によって高圧タービン６の下流のタービン１１に接続される。

ギアボックスまたは筺体を形成する機器支持体１４が、ファンケーシングまたは中間ケーシングの外側カラーに取り付けられる。この支持体は、燃料ポンプおよび油ポンプ、発電機などのエンジンの付属機器を含む。この機器は、ギアボックス１４に収容された、適切な接続具によってそこに結合された小歯車１６によって駆動される。これらの小歯車１６は互いに噛み合い、それら自体が、ギアボックス１４と高圧ロータのシャフト３の角度ギアボックスの円錐小歯車１５との間の複数の伝動シャフト１７から成る運動学的連鎖機構によって移動される。

図２を参照すると、これは、ギアボックス１４の外部から開口部１９を通してアクセス可能なシャフト１８の端部を示す。開口部１９は、例えば円形であることができ、シャフトと同軸にギアボックスの壁２０に設けられることができる。

シャフト１８の端部は、エンジンの高圧ロータの点検中にシャフト１７と運動学的連鎖機構との小歯車１６（前記小歯車の１つは、ここに示されていないが、シャフト１８に堅固に接続される）を手動で駆動するための工具を係合させるように形状化される。

前記エンジンがメンテナンスされていないとき、開口部１９は、固定用要素２２によってギアボックスの壁に取り外し可能に固定された塞栓材または封止装置２１によって閉鎖される。

ギアボックス１４の壁２０に設けられた、回転シャフト１８にアクセスするための開口部を封止する装置２１は、図２に示されるように、２つの主円筒部品２３と２４を備え、部品２３と２４は、それらの間の、それらを互いに離れるように軸方向に分離または移動させるのに資する弾性手段２５によって互いに対して滑動するように組み立てられる。

本発明の適用では、第１の部品２３は、後程分かるように、開口部１９の第１の孔２６に軸方向に当接して係合して、そこで静的に保持されることを目的とする。第２の部品２４は、第１の部品のまわりに部分的に取り付けられ、これも開口部に係合するが、第１の孔よりも大きな直径を備えた、ギアボックスの外部に通じる孔２７内に係合して、ネジ２２などの固定用要素によって壁２０に固定されることを目的とする。

とりわけ、封止部を形成する第１の円筒部品２３は、開口部１９を閉鎖する横断底部２８を備え、その周囲部２９にはＯリングシール３１を受け取るための溝３０が設けられる。この周囲部に外側環状肩部３２も設けられ、これは、開口部の２つの孔２６、２７の断面の変化部に設けられた内側環状肩部３３に対して軸方向に当接することが可能である。

横断底部２８は、シャフトの反対側で、Ｏリングシール３６を受け取る溝３５を周囲部に備える環状側壁３４によって延ばされる。

第１の部品２３の側壁３４のまわりに、第２の部品２４の環状側壁３７が取り付けられる。前記第２の部品が第１の部品から外れるのを防止するために、ストッパ３８が設けられる。前記ストッパは、それが、部品３８の外側横断押縁部４０によって、第１の部品の側壁３４の対応する横断面４１に当たるまでねじ込むことによって、第１の部品の側壁３４によって区切られる中央ネジ穴３９に取り付けられる。

横断押縁部４０は前記第１の部品から半径方向に突き出して、先に第１の部品の側壁上に取り付けられた第２の環状部品２４が、圧縮バネ２５などの弾性手段の作用下で、第２の部品２４の外側横断面４２が当たる部品３９の横断押縁部４０に対して軸方向に当接するように押し付けられるようになる。このように、以下で分かるように、ネジのねじ込みに続いて、第２の部品はこの停止位置と他の位置との間で、バネが圧縮された状態で側壁３４の外側横断肩部４３の方向に滑動することが可能である。

さらに、第２の部品の側壁３７の外側周囲部に、Ｏリングシール４５が受け取られる溝４４がある。前記Ｏリングシールは第２の孔２７の表面と係合することが可能である。

圧縮バネ２５に関して述べると、これは部品２３、２４を取り囲み、底部の周囲部２９に設けられた、開口部に対して当接するための第１の部品の肩部３２が出てくる、横断面４６に最初に当たり、次に第２の部品の環状壁３７の横断面４７に当たる。

封止装置２１の２つの部分が組み立てられると、バネは接合部３１、４５の間に位置付けられ、その際、バネ２５によって自然に分離し合うのに資する部品は、第２の部品２４をストッパ３８上の横断押縁部４０に対して押し付け、第２の部品の壁３７は第１の部品の封止接合部３６と係合した状態となる。

さらに、第２の部品の環状壁３７は、横断方向にカラーまたは基部４９を通って延びることが分かる。カラーまたは基部４９には、固定用ネジ２２のネジ棒部２２Ａを通すための穴５０が、規則的に分配されるように設けられる。

このようにして組み立てられた封止装置２１の、ギアボックス１４の開口部１９に関するアプローチが図２に示される。

ギアボックスの壁２０は、開口部１９のまわりに、ネジ２２の棒部を受け取るネジ穴５１と、従来通り、図２から図６に示されるように、シャフト１８が位置付けられたギアボックス１４の内部と最初に連通し、次に孔２７の中に通じる給油管またはチャネル５２とを備える。

装置２１の開口部１９への取り付けは、それ自体はなんら困難をもたらさない。

図３で示されるように、装置の第１の円筒部品２３は、Ｏリングシール３１が底部の外側周囲部２９で第１の孔２６を区切る表面と接触した状態で、開口部に係合する。この係合は、第１の部品の外側肩部３２が開口部の内側肩部３３に対して接触するまで継続する。

次いで、第２の円筒部品２４のカラー４９を壁の外側横断面５４に対して固定するために、締め付けネジ２２が取り付けられ、棒部２２Ａは、ネジの頭部２２Ｂが、壁に自体が当たっているカラーに対して接触するまで壁のネジ穴５１の中にねじ込まれてゆく。

同時に、第１の部品２３がギアボックスに対して軸方向に当接するにつれて、ねじ込みが、ネジ２５の圧縮を伴いながら第２の部品２４を第１の部品の方に滑動させ、壁３７を第１の軸方向固定部品の肩部４３に接近させている。滑動中、可動第２の部品２４の外側封止接合部４５は、第２の孔２７を区切る表面と接触しており、第２の環状部品の壁３７は、第１の部品２３の側壁３４の封止接合部３６と未だ接触している。このように第２の部品２４は、部品３８用のストッパを形成する横断押縁部４０から離れている。ここに示されない変形実施形態では、カラー４９と壁の横断面５４との間に封止接合部４５を配置することが構想されることが可能である。この場合、図３のＯリングシールは平坦なシールと交換されることになり、ネジ２２の完全な締め付けによって封止が実現される。

バネ２５が位置付けられ、部品の横断面４６および４７と孔２７の表面とによって区切られる内側チャンバまたは空間５３は、油管５２と連通し、様々な封止接合部によって外部に相対して不透過性にされる。

図３に示される図面では、開口部１９は、封止装置２１によってＯリングシール３１、３６、４５によって適切に閉鎖されて、エンジンが完全に安全に作動することが可能となる。低圧警報器は、それがギアボックスの圧力降下を検出しないことから、非作動のままである。

このようにシャフトは外部から封止するように隔離される。

ここで、封止装置２１を取り外し、シャフト１８と関連する機構とを点検した後、装置が図４に示されるポジションで開口部１９に戻されたと想定する。装置は、第１の部品の封止接合部３１が孔２６の内側表面と接触した状態で、開口部に確実に係合されるが、第２の部品は、圧縮バネの作用の結果として開口部の外部に留まる。

このようなポジションは、操作者による見過ごしのために締め付けネジ２２が所定位置に置き直されないときに発生する。

有利には、弾性手段によって軸方向に移動可能な２つの部品から成る装置２１の設計は、第２の部品を外部に、開口部１９から距離を置いて保持することを可能にして、第２の部品２４の壁と開口部１９への入り口（孔２７）との間に充分な空間を創出する。これは、バネ２５の作用によって、第２の部品２４が部品３８の押縁部４０に対して自然に押し付けられることによる。

このようにして、エンジンが始動されるが否や、油がチャネル３２から出現する結果として大量の油の漏出が発生して、チャンバ５３の中に入り、矢印Ｆによって示されるように、創出された環状の空間を通って開口部を経由してギアボックス１４の外に流出する。

封止のこの全面的な損失は、ギアボックス内の圧力降下をもたらし、これが低圧警報器によって即座に検出される。

第２の部品２４はバネと、チャネルを通って流出する油の内側圧力との影響で外方に保持される。このように装置２１は、即座に検出可能な顕著な油の漏出を確立することによって、その安全性の役割を完璧に果たす。

図５の図では、ネジ２２のネジ穴５１への取り付けは有効であるが、前記ネジの完全なロックまたはねじ込みは達成されていない。移動可能な部品２４のカラー４９とギアボックスの壁２０の横断面５４との間に極めて小さな空間が出現する。

ネジの頭部２２Ｂによる第２の部品２４の軸方向の移動は、部品２４の壁３７が固定部品２３の肩部４３の方に移動してゆく状態でバネ２５の圧縮を引き起こし、封止接合部４５が第２の孔２７に配置されるようにして、外部に相対する封止を保証する。チャネル５２から出てゆく油（矢印Ｆ）は、封止接合部３６および４５の存在によって、装置２１を通って開口部の外部に向かって漏出することが不可能である。

このタイプのネジの不完全な再組み立てを回避するために、ネジのネジ穴５１の底部へと導入されるネジロックデバイス５５を使用することが必要である。これによって、一度ネジが手で締め付けられると、即ちネジ棒部２２Ａがロックデバイス５５と係合する前、装置の第２の可動部品２４の封止接合部４５は、第２の孔２７への入り口から未だ距離を置いているようになる。これらのネジロックデバイスの目的は、ロックデバイスのネジの締め付けを保証する特定の締め付け工具を使用すること、および不浸透性を備えた封止装置を適正に取り付けること以外で、第２の部品が接近することを防止し、したがって開口部に結合した封止接合部の不透過性を防止することである。

このように、手動で締め付けられるネジの長さに対するネジロックデバイスの軸方向の位置を、前記ネジが、特定の工具によってねじ込まれた後で初めて装置の封止に対して適正な締め付けを実現するように、決定または算定することが可能である。したがって、ネジの締め付けの保証をもたらす特定の工具を使用する以外には、第２の部品２４（カラー４９）は壁２０（横断面５４）付近に移動されることが可能でない。

図６で示されるように、ネジロックデバイス５５は、ネジ穴の底部に収容されるリングであり、締め付け工具によるネジのネジ棒部の係合に適した材料から製造される。

この図面では、ネジ２２は、壁のネジ穴５１にリング５５のレベルまで手で取り付けられており（前記リングに当接しつつある）、工具の使用によってしか、封止接合部４５の装着で必要なトルクまでネジの締め付けを継続してゆくことが可能でない。操作者が工具によってネジを締め付けることを忘れ、封止装置１をここに示された位置でそのままにしておく場合、可動部品２４の封止接合部４５は孔２７への入り口から未だ軸方向に離れたままとなり、部品は、それを外方に、この場合にはネジの頭部２２Ｂにぶつかるように離してゆくのに資するバネ２５の作用を受けた状態となる。

このように、エンジンが始動された場合、チャネル５２から出、チャンバ５３（したがって開口部）を通過する油の顕著な漏出が、ギアボックスの外部に向かって図６の矢印Ｆの方向に即座に起こる。この漏出は、同時にギアボックス内の圧力降下を引き起こし、これが低圧警報器によって検出される。ここでも、本発明の封止装置によって創出された漏出は、ネジの不正な締め付けが見過ごされている場合でも、前記不正な締め付けが検出されることが不可避となることを意味する。図３に示されるように、適切な工具でネジをリングで最終的に締め付けることのみが、開口部内の装置が適切に封止されることを保証する。

従来型の静的な単一部片の装置とは異なって、本発明による装置は２つの部品を有し、そのうちの一方はピストン効果で（油圧によって助勢されるバネによって）移動可能にされるが、操作者がネジの交換を忘れ、またはネジを不完全に交換すると、即座に検出可能な顕著な漏出を創出する。

Claims (10)

1. 筺体の壁に設けられた開口部（１９）を封止し、前記開口部（１９）が回転シャフト（１８）へのアクセスを可能にしている、装置にして、前記開口部（１９）に封止するように挿入されること、および固定用要素によって壁に固定されることが可能である装置（２１）であって、前記装置（２１）は、前記開口部（１９）に関して同軸に互いに対して滑動可能に組み立てられる２つの円筒の部品（２３、２４）、即ち前記開口部に静的に挿入されることが可能である第１の部品（２３）と、固定用要素（２２）によって壁に固定されることが可能である第２の部品（２４）であって、前記の第１のおよび第２の部品（２３、２４）の間に設けられて第２の部品（２４）を壁から軸方向に分離するのに資する弾性手段（２５）の作用を受ける第２の部品とを備えることを特徴とする、装置（２１）。
2. 弾性手段（２５）が、第１の部品（２３）と第２の部品（２４）との対応する横断面上に載る圧縮バネである、請求項１に記載の装置。
3. 第１の部品（２３）が前記開口部に軸方向に当接するように取り付けられる、請求項１または請求項２のいずれかに記載の装置。
4. 第１の部品（２３）が、前記開口部で軸方向のストッパを形成する内側肩部（３３）に当たることが可能である外側肩部（３２）を有する、請求項３に記載の装置。
5. 第１のおよび第２の部品（２３、２４）がそれらのまわりに、前記開口部（１９）と係合することが可能である封止接合部（３１、４５）を担持し、前記弾性手段（２５）は、前記部品の封止接合部同士間に設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 第２の部品（２４）が、第１の部品（２３）と前記開口部（１９）の内側表面との間を部分的に封止して取り付けられ、固定用要素によって筺体の壁に対して取り付けられることが可能であるカバーを形成する半径方向のカラーまたは基部で終端する、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 第２の部品（２４）が、第１の部品上の外側肩部（４３）と第１の部品に堅固に接続されたストッパ（３８）との間で軸方向に移動可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. ストッパ（３８）が第１の部品内のネジ通路（３９）の中にねじ込まれ、第２の部品（２４）に対する軸方向のストッパを形成する横断押縁部（４０）を有する、請求項７に記載の装置。
9. ターボシャフトエンジンの付属機械を支持する筺体を形成するギアボックスにして、ターボシャフトエンジンまたは付属機械のロータを手動で駆動する回転シャフト（１８）にアクセスするための前記開口部（１９）が設けられてある外側壁（２０）と、前記アクセスのための前記開口部を封止する装置（２１）とを備えるギアボックスであって、前記装置（２１）は請求項１から８のいずれか一項に従って規定されることを特徴とする、ギアボックス。
10. 固定用要素（２２）を受け取るネジ穴（５１）が、前記アクセスのための前記開口部のまわりで外側壁に設けられ、特定の工具によって締め付ける前に、第２の部品（２４）に接続された封止接合部（４５）が壁の前記開口部（１９）から距離を置いた状態のままネジが当たるネジロックデバイス（５５）を含む、請求項９に記載のギアボックス。

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