JPH1089088A - 軸線まわりを回転可能な同軸の内外方タービンスプール用のシール - Google Patents
軸線まわりを回転可能な同軸の内外方タービンスプール用のシールInfo
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- JPH1089088A JPH1089088A JP9247458A JP24745897A JPH1089088A JP H1089088 A JPH1089088 A JP H1089088A JP 9247458 A JP9247458 A JP 9247458A JP 24745897 A JP24745897 A JP 24745897A JP H1089088 A JPH1089088 A JP H1089088A
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- F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F02C7/28—Arrangement of seals
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
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- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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- Sealing Devices (AREA)
- Sealing Of Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンエンジンのスプール間の液体を
シールする装置において、バッファ空気、熱交換器、オ
イル／空気分離器の使用をやめること。 【解決手段】 軸線６０まわりを回転可能な同軸の内外
方スプール２４，２６用のシールは、キャッチ表面５４
を有するフランジ５２を包含する。このフランジは外方
スプールに設けられて内外方スプール間に配置され、キ
ャッチ表面５４が内方スプールに非常に接近している。
キャッチ表面５４は、シール端５６と放出端５８とを包
含し、これらの間で軸線６０に関して傾斜されている。
内方スプールとキャッチ表面５４との間に存在する液体
は、内外方スプールの回転による遠心力によりキャッチ
表面５４に付勢される。液体は、その後、傾斜している
キャッチ表面５４に沿って軸方向にそのシール端５６か
ら放出端５８へと軸受コンパートメント３０に向かって
追いやられる。
シールする装置において、バッファ空気、熱交換器、オ
イル／空気分離器の使用をやめること。 【解決手段】 軸線６０まわりを回転可能な同軸の内外
方スプール２４，２６用のシールは、キャッチ表面５４
を有するフランジ５２を包含する。このフランジは外方
スプールに設けられて内外方スプール間に配置され、キ
ャッチ表面５４が内方スプールに非常に接近している。
キャッチ表面５４は、シール端５６と放出端５８とを包
含し、これらの間で軸線６０に関して傾斜されている。
内方スプールとキャッチ表面５４との間に存在する液体
は、内外方スプールの回転による遠心力によりキャッチ
表面５４に付勢される。液体は、その後、傾斜している
キャッチ表面５４に沿って軸方向にそのシール端５６か
ら放出端５８へと軸受コンパートメント３０に向かって
追いやられる。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、一般にはガスタービンエ
ンジンの軸受コンパートメントに関し、より詳細には、
軸受コンパートメント潤滑材シールに関する。
ンジンの軸受コンパートメントに関し、より詳細には、
軸受コンパートメント潤滑材シールに関する。
【０００２】
【発明の背景】近代のガスタービンエンジンは、しばし
ば、タービン段を圧縮機段及びファン段に接続する複式
の同軸スプールを包含する。適用に依存して、これらの
同軸スプールは同一回転又は逆回転をし、かつ回転速度
を異ならされることもある。そして、例えば同一回転す
る同軸スプール間の相対的回転速度の差は、ほとんどの
場合、逆回転する同軸スプール間の相対的回転速度の差
よりも小さい。その理由は、後者のスプールは互いに反
対方向に回転するからである。したがって、同一回転及
び逆回転の適用は、それぞれ、低速回転速度及び高速回
転速度の適用であると一般に考えられている。また、２
つのスプール間に設けられている軸受が、スプール間の
同心性を維持して、相対的運動を容易にしている。そし
て、オイル又は合成潤滑材が軸受コンパートメント内に
供給されて、軸受を潤滑すると共に冷却している。
ば、タービン段を圧縮機段及びファン段に接続する複式
の同軸スプールを包含する。適用に依存して、これらの
同軸スプールは同一回転又は逆回転をし、かつ回転速度
を異ならされることもある。そして、例えば同一回転す
る同軸スプール間の相対的回転速度の差は、ほとんどの
場合、逆回転する同軸スプール間の相対的回転速度の差
よりも小さい。その理由は、後者のスプールは互いに反
対方向に回転するからである。したがって、同一回転及
び逆回転の適用は、それぞれ、低速回転速度及び高速回
転速度の適用であると一般に考えられている。また、２
つのスプール間に設けられている軸受が、スプール間の
同心性を維持して、相対的運動を容易にしている。そし
て、オイル又は合成潤滑材が軸受コンパートメント内に
供給されて、軸受を潤滑すると共に冷却している。
【０００３】現在の設計プラクティスの下では、オイル
はシールと上段の圧縮機段から抽出した高圧空気との組
合せによって軸受コンパートメント内に維持され、上記
高圧空気は時々“バッファ空気”と称されている。更に
詳述すれば、軸受コンパートメントに隣接するコンパー
トメントは軸受コンパートメントよりも高い圧力に維持
され、バッファ空気が軸受コンパートメント内に漏れる
ことができるようになっている。このバッファ空気の流
入が、オイルの流出を防止するものである。そして、バ
ッファ空気及びこの空気に乗せられたオイルは、その
後、取出されて、オイル／空気分離器を通され、それか
ら軸受コンパートメント内に戻るよう循環される。
はシールと上段の圧縮機段から抽出した高圧空気との組
合せによって軸受コンパートメント内に維持され、上記
高圧空気は時々“バッファ空気”と称されている。更に
詳述すれば、軸受コンパートメントに隣接するコンパー
トメントは軸受コンパートメントよりも高い圧力に維持
され、バッファ空気が軸受コンパートメント内に漏れる
ことができるようになっている。このバッファ空気の流
入が、オイルの流出を防止するものである。そして、バ
ッファ空気及びこの空気に乗せられたオイルは、その
後、取出されて、オイル／空気分離器を通され、それか
ら軸受コンパートメント内に戻るよう循環される。
【０００４】また、接触シール及びラビリンスシールが
スプール用軸受コンパートメントをシールするために広
く用いられている。すなわち、接触シールは一般に相対
的スプール表面速度が低い（１秒当たり１３０ｍ（４２
５フィート）よりも小さい）ときに用いられている。こ
の接触シールは、有効なシール特性を有するが、しか
し、その接触速度に制限がある。他方、ラビリンスシー
ルは一般に相対的速度が高い（１３０ｍ．ｐ．ｓ．（４
２５ｆ．ｐ．ｓ．））よりも大きい）ときに用いられ
る。このラビリンスシールの欠点は、接触シールと同じ
程度にシールすることができないことである。実際上、
ラビリンスシールが（接触シールに代わるものとして）
用いられたときに軸受コンパートメント内に注入しなけ
ればならないバッファ空気をシール手段として用いるこ
とから、幾つかの欠点が生じる。そのひとつの欠点は、
シールの目的のために圧縮機から抽出した空気は初め高
圧及び高温であることである。このため、抽出した空気
をバッファ空気として用いる前に、該空気を熱交換器を
通して冷却しなければならない。すなわち、バッファ空
気が熱交換器を通過することによりかなりの圧力降下が
生じ、軸受コンパートメント用空気シールを横切る圧力
差が最小となる。もし軸受コンパートメントに隣接する
コンパートメント内の圧力が軸受コンパートメント内の
圧力よりも低い場合には、好ましくない熱い空気が近く
のコンパートメントから引き入れられるか、又はオイル
が軸受コンパートメントから引き出されるか、若しくは
その両方が生じてしまう。
スプール用軸受コンパートメントをシールするために広
く用いられている。すなわち、接触シールは一般に相対
的スプール表面速度が低い（１秒当たり１３０ｍ（４２
５フィート）よりも小さい）ときに用いられている。こ
の接触シールは、有効なシール特性を有するが、しか
し、その接触速度に制限がある。他方、ラビリンスシー
ルは一般に相対的速度が高い（１３０ｍ．ｐ．ｓ．（４
２５ｆ．ｐ．ｓ．））よりも大きい）ときに用いられ
る。このラビリンスシールの欠点は、接触シールと同じ
程度にシールすることができないことである。実際上、
ラビリンスシールが（接触シールに代わるものとして）
用いられたときに軸受コンパートメント内に注入しなけ
ればならないバッファ空気をシール手段として用いるこ
とから、幾つかの欠点が生じる。そのひとつの欠点は、
シールの目的のために圧縮機から抽出した空気は初め高
圧及び高温であることである。このため、抽出した空気
をバッファ空気として用いる前に、該空気を熱交換器を
通して冷却しなければならない。すなわち、バッファ空
気が熱交換器を通過することによりかなりの圧力降下が
生じ、軸受コンパートメント用空気シールを横切る圧力
差が最小となる。もし軸受コンパートメントに隣接する
コンパートメント内の圧力が軸受コンパートメント内の
圧力よりも低い場合には、好ましくない熱い空気が近く
のコンパートメントから引き入れられるか、又はオイル
が軸受コンパートメントから引き出されるか、若しくは
その両方が生じてしまう。
【０００５】シールの目的のためにバッファ空気を用い
ることの他の欠点は、シールの目的のために圧縮機から
抽出した空気を、該空気をエンジンのほかの場所に用い
たときと同じ程度に効率よく用いることができないこと
である。すなわち、圧縮機により空気に与えられた仕事
は下流のタービンで行われる仕事及びそれ故タービンの
効率を直接増大せしめるものである。これとは反対に、
シールの目的のために圧縮機から抽出した空気に与えら
れた仕事は、シール作用の間相当消費され、それ故ター
ビンで行われる仕事を直接増大せしめるものではない。
ることの他の欠点は、シールの目的のために圧縮機から
抽出した空気を、該空気をエンジンのほかの場所に用い
たときと同じ程度に効率よく用いることができないこと
である。すなわち、圧縮機により空気に与えられた仕事
は下流のタービンで行われる仕事及びそれ故タービンの
効率を直接増大せしめるものである。これとは反対に、
シールの目的のために圧縮機から抽出した空気に与えら
れた仕事は、シール作用の間相当消費され、それ故ター
ビンで行われる仕事を直接増大せしめるものではない。
【０００６】シールの目的のためにバッファ空気を用い
ることの更に他の欠点は、熱交換器、オイル／空気分離
器及びそれらに関連するハードウエアがエンジンに複雑
さを加えると共に重量及びコストを増大せしめることで
ある。
ることの更に他の欠点は、熱交換器、オイル／空気分離
器及びそれらに関連するハードウエアがエンジンに複雑
さを加えると共に重量及びコストを増大せしめることで
ある。
【０００７】以上述べたことから、ガスタービンエンジ
ンのスプール間の液体をシールする装置であって、バッ
ファ空気を使用しないと共に、熱交換器、オイル／空気
分離器及びそれらに関連するハードウエアを必要としな
いシール装置が要望されている。
ンのスプール間の液体をシールする装置であって、バッ
ファ空気を使用しないと共に、熱交換器、オイル／空気
分離器及びそれらに関連するハードウエアを必要としな
いシール装置が要望されている。
【０００８】
【発明の開示】本発明は、このような要望に応じてなさ
れたものである。したがって、本発明の目的は、スプー
ル間をシールする装置であって、バッファ空気を使用し
ないシール装置を提供することにある。
れたものである。したがって、本発明の目的は、スプー
ル間をシールする装置であって、バッファ空気を使用し
ないシール装置を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、スプール間をシール
する装置であって、熱交換器及び／又はオイル／空気分
離器を必要としないシール装置を提供することにある。
する装置であって、熱交換器及び／又はオイル／空気分
離器を必要としないシール装置を提供することにある。
【００１０】本発明の更に他の目的は、スプール間をシ
ールする装置であって、エンジンの効率に悪い影響を及
ぼさないシール装置を提供することにある。
ールする装置であって、エンジンの効率に悪い影響を及
ぼさないシール装置を提供することにある。
【００１１】本発明の更に他の目的は、スプール間をシ
ールする装置であって、エンジンの信頼性に悪い影響を
及ぼさないシール装置を提供することにある。
ールする装置であって、エンジンの信頼性に悪い影響を
及ぼさないシール装置を提供することにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、スプール間をシ
ールする装置であって、高い相対的回転速度をとる適用
にも用いることができるシール装置を提供することにあ
る。
ールする装置であって、高い相対的回転速度をとる適用
にも用いることができるシール装置を提供することにあ
る。
【００１３】以上述べた目的を達成するために、本発明
によれば、軸線まわりを回転可能な同軸の内外方スプー
ル用のシールであって、キャッチ表面を有するフランジ
を包含するシールが提供される。このフランジは、外方
スプールに設けられていると共に、内外方スプール間に
配置されてキャッチ表面が内方スプールに非常に接近し
ている。キャッチ表面は、シール端と放出端とを包含す
ると共に、これらのシール端と放出端との間で前記軸線
に関して傾斜されている。そして。内方スプールとキャ
ッチ表面との間に存在している液体は、内外方スプール
が十分な速度で回転すると、遠心力によりキャッチ表面
に対して付勢される。この液体は、その後、傾斜してい
るキャッチ表面に沿って軸方向にそのシール端から放出
端へと軸受コンパートメントに向かって追いやられる。
によれば、軸線まわりを回転可能な同軸の内外方スプー
ル用のシールであって、キャッチ表面を有するフランジ
を包含するシールが提供される。このフランジは、外方
スプールに設けられていると共に、内外方スプール間に
配置されてキャッチ表面が内方スプールに非常に接近し
ている。キャッチ表面は、シール端と放出端とを包含す
ると共に、これらのシール端と放出端との間で前記軸線
に関して傾斜されている。そして。内方スプールとキャ
ッチ表面との間に存在している液体は、内外方スプール
が十分な速度で回転すると、遠心力によりキャッチ表面
に対して付勢される。この液体は、その後、傾斜してい
るキャッチ表面に沿って軸方向にそのシール端から放出
端へと軸受コンパートメントに向かって追いやられる。
【００１４】本発明のひとつの態様によれば、バッフル
がキャッチ表面の放出端に隣接する内外方スプールの一
方に設けられている。そして、このバッフルの端表面が
内外方スプールの他方に非常に接近している。
がキャッチ表面の放出端に隣接する内外方スプールの一
方に設けられている。そして、このバッフルの端表面が
内外方スプールの他方に非常に接近している。
【００１５】本発明の他の態様によれば、ダムがキャッ
チ表面のシール端に沿ってキャッチ表面から回転軸線に
実質的に垂直な方向に延びるようにして設けられてい
る。
チ表面のシール端に沿ってキャッチ表面から回転軸線に
実質的に垂直な方向に延びるようにして設けられてい
る。
【００１６】本発明の更に他の態様によれば、複数のブ
レードがキャッチ表面から延びてこのキャッチ表面の外
周まわりに分配されるようにして設けられている。
レードがキャッチ表面から延びてこのキャッチ表面の外
周まわりに分配されるようにして設けられている。
【００１７】以上述べた本発明のひとつの利点は、バッ
ファ空気を用いることなしに、液体をスプール間のコン
パートメント内に維持することができることである。す
なわち、本発明は、内方スプールとキャッチ表面との間
に存在している液体を、遠心力を利用して半径方向外向
き、それ故キャッチ表面に追いやるものである。そし
て、シール端から放出端まで半径方向外向きに傾斜して
いるキャッチ表面の角度が、液体を軸受コンパートメン
ト内に追い戻す。
ファ空気を用いることなしに、液体をスプール間のコン
パートメント内に維持することができることである。す
なわち、本発明は、内方スプールとキャッチ表面との間
に存在している液体を、遠心力を利用して半径方向外向
き、それ故キャッチ表面に追いやるものである。そし
て、シール端から放出端まで半径方向外向きに傾斜して
いるキャッチ表面の角度が、液体を軸受コンパートメン
ト内に追い戻す。
【００１８】本発明の他の利点は、熱交換器及び／又は
オイル／空気分離器を必要とせず、それ故それらに関連
するコスト及び重量をなくすことができることである。
オイル／空気分離器を必要とせず、それ故それらに関連
するコスト及び重量をなくすことができることである。
【００１９】本発明の更に他の利点は、シール手段とし
てバッファ空気を必要とせず、それ故シール手段として
バッファ空気を使用することに関連して生じる効率の低
下をなくすことができることである。
てバッファ空気を必要とせず、それ故シール手段として
バッファ空気を使用することに関連して生じる効率の低
下をなくすことができることである。
【００２０】本発明の更に他の利点は、熱交換器及び／
又はオイル／空気分離器を必要とせず、それ故エンジン
の信頼性に悪い影響を及ぼす要因をなくすことができる
ことである。
又はオイル／空気分離器を必要とせず、それ故エンジン
の信頼性に悪い影響を及ぼす要因をなくすことができる
ことである。
【００２１】本発明の更に他の利点は、例えば逆回転ス
プールを用いるような高い相対的回転速度をとる適用に
も用いることができることである。すなわち、接触シー
ルに用いられるカーボン及び他の材料は、しばしば、熱
エネルギ及びそれに関連する応力の発生のために回転制
限をうけるものである。これに対し、本発明は接触なし
にスプール間をシールし、これにより接触によって生じ
る好ましくない熱エネルギ及び応力を除去するものであ
る。
プールを用いるような高い相対的回転速度をとる適用に
も用いることができることである。すなわち、接触シー
ルに用いられるカーボン及び他の材料は、しばしば、熱
エネルギ及びそれに関連する応力の発生のために回転制
限をうけるものである。これに対し、本発明は接触なし
にスプール間をシールし、これにより接触によって生じ
る好ましくない熱エネルギ及び応力を除去するものであ
る。
【００２２】本発明の以上述べた目的、特徴及び利点は
添付図面を参照して述べる下記の本発明の最良の形態の
実施例についての詳細な説明から一層明らかになるであ
ろう。
添付図面を参照して述べる下記の本発明の最良の形態の
実施例についての詳細な説明から一層明らかになるであ
ろう。
【００２３】
【発明を実施するための最良の形態】図１を参照する
に、ガスタービンエンジン１０はファンセクション１２
と、低圧圧縮機１４と、高圧圧縮機１６と、燃焼器セク
ション１８と、高圧タービン２０と、低圧タービン２２
とを包含する。そして、低速スプール２４がファンセク
ション１２と、低圧圧縮機１４と、低圧タービン２２と
を一緒に接続する。低圧タービン２２は、ファンセクシ
ョン１２と低圧圧縮機１４とを駆動する。また、高速ス
プール２６が高圧圧縮機１６と、高圧タービン２０とを
一緒に接続する。高圧タービン２０は、高圧圧縮機１６
を駆動する。更に、高速スプール２６と低速スプール２
４との間に設けられている軸受２８（図１には示されて
いないので、後述する図２及び図３を参照）が、これら
のスプール２４，２６を同軸関係に保持する。図１は、
例示の目的のために円筒形のスプールを有するガスター
ビンの概略断面を示す。しかし、多くの適用において、
これらのスプールは設計パラメータ例えば荷重及び冷却
に適応するために複雑な幾何学的形状を有するものであ
る。図２及び図３は、軸受コンパートメント３０の付近
の高速スプール２６と低速スプール２４との間の部分の
断面を示す。
に、ガスタービンエンジン１０はファンセクション１２
と、低圧圧縮機１４と、高圧圧縮機１６と、燃焼器セク
ション１８と、高圧タービン２０と、低圧タービン２２
とを包含する。そして、低速スプール２４がファンセク
ション１２と、低圧圧縮機１４と、低圧タービン２２と
を一緒に接続する。低圧タービン２２は、ファンセクシ
ョン１２と低圧圧縮機１４とを駆動する。また、高速ス
プール２６が高圧圧縮機１６と、高圧タービン２０とを
一緒に接続する。高圧タービン２０は、高圧圧縮機１６
を駆動する。更に、高速スプール２６と低速スプール２
４との間に設けられている軸受２８（図１には示されて
いないので、後述する図２及び図３を参照）が、これら
のスプール２４，２６を同軸関係に保持する。図１は、
例示の目的のために円筒形のスプールを有するガスター
ビンの概略断面を示す。しかし、多くの適用において、
これらのスプールは設計パラメータ例えば荷重及び冷却
に適応するために複雑な幾何学的形状を有するものであ
る。図２及び図３は、軸受コンパートメント３０の付近
の高速スプール２６と低速スプール２４との間の部分の
断面を示す。
【００２４】次にこれらの図２及び図３を参照するに、
高速スプール２６の延長部が低速スプール２４のポケッ
ト３２内に受け入れられていることが示されている。軸
受２８は、高速スプール２６と低速スプール２４との間
に設けられ、これらの両スプール２４，２６に接触して
いる。そして、第１及び第２のオイルシール３４及び３
６と、第１及び第２の空気シール３８及び４０とが、ポ
ケット３２の開口４２と軸受２８との間でポケット３２
内に設けられ、一緒に軸受コンパートメント３０を形成
している。オイルシール３４，３６は、空気シール３
８，４０と軸受２８との間に設けられている。また、図
示されている空気シール３８，４０は“コントロールギ
ャップシール”として一般に知られているものである。
しかし、他の空気シールを選択的に用いることができる
ものである。オイル入口４４及びドレン管４６が、第１
及び第２のオイルシール３４及び３６の軸受２８側でポ
ケット３２内に設けられている。また、空気通路４８が
オイルシール３４，３６と空気シール３８，４０との間
のアニュラス５０を隣接するコンパートメント５１に接
続している。
高速スプール２６の延長部が低速スプール２４のポケッ
ト３２内に受け入れられていることが示されている。軸
受２８は、高速スプール２６と低速スプール２４との間
に設けられ、これらの両スプール２４，２６に接触して
いる。そして、第１及び第２のオイルシール３４及び３
６と、第１及び第２の空気シール３８及び４０とが、ポ
ケット３２の開口４２と軸受２８との間でポケット３２
内に設けられ、一緒に軸受コンパートメント３０を形成
している。オイルシール３４，３６は、空気シール３
８，４０と軸受２８との間に設けられている。また、図
示されている空気シール３８，４０は“コントロールギ
ャップシール”として一般に知られているものである。
しかし、他の空気シールを選択的に用いることができる
ものである。オイル入口４４及びドレン管４６が、第１
及び第２のオイルシール３４及び３６の軸受２８側でポ
ケット３２内に設けられている。また、空気通路４８が
オイルシール３４，３６と空気シール３８，４０との間
のアニュラス５０を隣接するコンパートメント５１に接
続している。
【００２５】低速スプール２４に設けられている第１の
オイルシール３４及び高速スプール２６に設けられてい
る第２のオイルシール３６は、各々フランジ５２を有
し、これらの各フランジ５２はシール端５６及び放出端
５８を持つキャッチ表面５４を有する。これらの各キャ
ッチ表面５４は、スプール２４，２６の回転軸線６０に
関して角度５９でもって設けられ、その結果キャッチ表
面５４のシール端５６がキャッチ表面５４の放出端５８
よりも回転軸線６０に半径方向において接近している。
そして、図２に示される実施例においては、ダム６２が
シール端５６に隣接して設けられている。このダム６２
は、スプール２４，２６の、オイルシール３４，３６と
向かい合って位置している部分に向かって半径方向に延
びている。また、バッフル６４がキャッチ表面５４の放
出端５８に隣接して設けられている。このバッフル６４
は、高速スプール２６及び低速スプール２４の一方から
他方に非常に接近する位置にまで半径方向に延びてい
る。更に、図２及び図４に示される実施例においては、
複数のブレード６６がキャッチ表面５４に設けられてい
る。これらのブレード６６は、キャッチ表面５４から対
向する高速スプール２６又は低速スプール２４に非常に
接近する位置にまで半径方向に延びている。適用に依存
して、スプール２４，２６の回転軸線６０に関して一定
角度で設けられる平形ブレード又はアーチ形ブレードを
用いることは利益あることである。
オイルシール３４及び高速スプール２６に設けられてい
る第２のオイルシール３６は、各々フランジ５２を有
し、これらの各フランジ５２はシール端５６及び放出端
５８を持つキャッチ表面５４を有する。これらの各キャ
ッチ表面５４は、スプール２４，２６の回転軸線６０に
関して角度５９でもって設けられ、その結果キャッチ表
面５４のシール端５６がキャッチ表面５４の放出端５８
よりも回転軸線６０に半径方向において接近している。
そして、図２に示される実施例においては、ダム６２が
シール端５６に隣接して設けられている。このダム６２
は、スプール２４，２６の、オイルシール３４，３６と
向かい合って位置している部分に向かって半径方向に延
びている。また、バッフル６４がキャッチ表面５４の放
出端５８に隣接して設けられている。このバッフル６４
は、高速スプール２６及び低速スプール２４の一方から
他方に非常に接近する位置にまで半径方向に延びてい
る。更に、図２及び図４に示される実施例においては、
複数のブレード６６がキャッチ表面５４に設けられてい
る。これらのブレード６６は、キャッチ表面５４から対
向する高速スプール２６又は低速スプール２４に非常に
接近する位置にまで半径方向に延びている。適用に依存
して、スプール２４，２６の回転軸線６０に関して一定
角度で設けられる平形ブレード又はアーチ形ブレードを
用いることは利益あることである。
【００２６】ガスタービンエンジンの作動において、低
速スプール２４及び高速スプール２６は、異なる回転速
度で同一回転、又は互いに関して逆回転することができ
る。これらの両方の場合において、速度及び／又は回転
方向の相違は、軸受コンパートメント３０及び隣接する
コンパートメント内に存在しているオイル及び空気に乱
流を生じせしめる。これにより、オイルの一部分は空気
に乗せられ、軸受コンパートメント３０内で不規律に流
れる。オイルシール３４，３６の放出端５８に隣接する
バッフル６４は、相当の量のオイルがオイルシール３
４，３６に到達するのを防止するが、しかし、それでも
なお少量のオイルが空気に乗せられてオイルシール３
４，３６に到達してしまう。そして、キャッチ表面５４
に対向する、回転しているスプール２４，２６の表面に
接触するオイルは遠心力によりキャッチ表面５４に向け
て飛ばされる。これにより、回転しているキャッチ表面
５４に接触するオイルは、遠心力によりキャッチ表面５
４に対して付勢される。そして、キャッチ表面５４がダ
ム６２（図２を参照）を包含する実施例においては、ダ
ム６２の半径方向表面６８が軸方向に向いた流れを阻止
する曲面を形成している。また、キャッチ表面５４から
延びる複数のブレード６６（図２を参照）を包含する実
施例においては、ブレード６６が空気流れ及びオイルを
オイルシール３４，３６から離して軸受コンパートメン
ト３０に向かう方向に付勢するインペラとして機能す
る。ブレード６６は、また、ブレード６６に非常に接近
する空気を円周方向に加速する。その結果として、空気
に乗せられたオイルは遠心力にさらされ、それ故空気か
ら分離される。
速スプール２４及び高速スプール２６は、異なる回転速
度で同一回転、又は互いに関して逆回転することができ
る。これらの両方の場合において、速度及び／又は回転
方向の相違は、軸受コンパートメント３０及び隣接する
コンパートメント内に存在しているオイル及び空気に乱
流を生じせしめる。これにより、オイルの一部分は空気
に乗せられ、軸受コンパートメント３０内で不規律に流
れる。オイルシール３４，３６の放出端５８に隣接する
バッフル６４は、相当の量のオイルがオイルシール３
４，３６に到達するのを防止するが、しかし、それでも
なお少量のオイルが空気に乗せられてオイルシール３
４，３６に到達してしまう。そして、キャッチ表面５４
に対向する、回転しているスプール２４，２６の表面に
接触するオイルは遠心力によりキャッチ表面５４に向け
て飛ばされる。これにより、回転しているキャッチ表面
５４に接触するオイルは、遠心力によりキャッチ表面５
４に対して付勢される。そして、キャッチ表面５４がダ
ム６２（図２を参照）を包含する実施例においては、ダ
ム６２の半径方向表面６８が軸方向に向いた流れを阻止
する曲面を形成している。また、キャッチ表面５４から
延びる複数のブレード６６（図２を参照）を包含する実
施例においては、ブレード６６が空気流れ及びオイルを
オイルシール３４，３６から離して軸受コンパートメン
ト３０に向かう方向に付勢するインペラとして機能す
る。ブレード６６は、また、ブレード６６に非常に接近
する空気を円周方向に加速する。その結果として、空気
に乗せられたオイルは遠心力にさらされ、それ故空気か
ら分離される。
【００２７】図２及び図３に示されるいずれの実施例に
おいても、対向するスプール２４，２６へのキャッチ表
面５４の接近、スプール２４，２６の回転軸線６０に関
してのキャッチ表面５４の角度５９、及びキャッチ表面
５４と対向するスプール２４，２６との間に存在してい
る空気の乱流は、オイルを空気に乗せることを半径方向
外側のスプール２４，２６のキャッチ表面５４で終らせ
しめる。そして、オイルがキャッチ表面５４上に位置す
れば、回転軸線６０に関してのキャッチ表面５４の角度
５９が、オイルがキャッチ表面５４上をそのシール端５
６から放出端５８まで半径方向外向きに動くことを生じ
せしめる。なお、もし必要ならば、ドレン穴７１を放出
端５８の近くに設けることができる。
おいても、対向するスプール２４，２６へのキャッチ表
面５４の接近、スプール２４，２６の回転軸線６０に関
してのキャッチ表面５４の角度５９、及びキャッチ表面
５４と対向するスプール２４，２６との間に存在してい
る空気の乱流は、オイルを空気に乗せることを半径方向
外側のスプール２４，２６のキャッチ表面５４で終らせ
しめる。そして、オイルがキャッチ表面５４上に位置す
れば、回転軸線６０に関してのキャッチ表面５４の角度
５９が、オイルがキャッチ表面５４上をそのシール端５
６から放出端５８まで半径方向外向きに動くことを生じ
せしめる。なお、もし必要ならば、ドレン穴７１を放出
端５８の近くに設けることができる。
【００２８】ポケット３２の開口４２とオイルシール３
４，３６との間に設けている空気シール３８，４０は、
軸受コンパートメント３０に隣接するコンパートメント
７０内に入るのを防止する。そして、かりに熱い空気が
空気シール３８，４０を通過しても、この熱い空気は、
軸受コンパートメント３０に入る前に、空気シール３
８，４０とオイルシール３４，３６との間のアニュラス
５０から隣接するコンパートメント５１に通路４８を通
して排出される。
４，３６との間に設けている空気シール３８，４０は、
軸受コンパートメント３０に隣接するコンパートメント
７０内に入るのを防止する。そして、かりに熱い空気が
空気シール３８，４０を通過しても、この熱い空気は、
軸受コンパートメント３０に入る前に、空気シール３
８，４０とオイルシール３４，３６との間のアニュラス
５０から隣接するコンパートメント５１に通路４８を通
して排出される。
【００２９】以上本発明をその実施例に関して図示し詳
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。
【図１】ガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】同軸スプール用軸受コンパートメントの断面図
であって、本発明によるシールがキャッチ表面に加えて
ダムとブレードとを包含する例を示す。
であって、本発明によるシールがキャッチ表面に加えて
ダムとブレードとを包含する例を示す。
【図３】同軸スプール用軸受コンパートメントの断面図
であって、本発明によるシールがキャッチ表面のみを包
含する例を示す。
であって、本発明によるシールがキャッチ表面のみを包
含する例を示す。
【図４】同軸スプールの断面図であって、キャッチ表面
の外周まわりに分配されている複数のブレードを示す。
の外周まわりに分配されている複数のブレードを示す。
１０ ガスタービンエンジン １２ ファンセクション １４ 低圧圧縮機 １６ 高圧圧縮機 １８ 燃焼器セクション ２０ 高圧タービン ２２ 低圧タービン ２４ 低速スプール ２６ 高速スプール ２８ 軸受 ３０ 軸受コンパートメント ３２ ポケット ３４，３６ オイルシール ３８，４０ 空気シール ４２ 開口 ４４ オイル入口 ４６ ドレン管 ４８ 空気通路 ５０ アニュラス ５１ 隣接するコンパートメント ５２ フランジ ５４ キャッチ表面 ５６ シール端 ５８ 放出端 ５９ キャッチ表面の傾斜角度 ６０ 回転軸線 ６２ ダム ６４ バッフル ６６ ブレード ６８ ダムの半径方向表面 ７０ 隣接するコンパートメント ７１ ドレン穴
Claims (10)
- 【請求項１】軸線まわりを回転可能な同軸の内外方ター
ビンスプール用のシールにおいて、前記外方スプールに
設けられて、シール端と放出端とを持つキャッチ表面を
有するフランジを包含し、このフランジが前記内方スプ
ールと前記外方スプールとの間に配置されて、前記キャ
ッチ表面が前記内方スプールに非常に接近しており、か
つ前記キャッチ表面がそのシール端と放出端との間で前
記軸線に関して傾斜されており、前記内外方スプールが
十分な速度で回転すると、前記内方スプールと前記キャ
ッチ表面との間に存在している液体が遠心力により前記
キャッチ表面に対して付勢され、前記液体が傾斜してい
る前記キャッチ表面に沿って軸方向にそのシール端から
放出端への方向へと追いやられることを特徴とするシー
ル。 - 【請求項２】請求項１記載のシールにおいて、前記フラ
ンジが、更に、前記キャッチ表面のシール端に沿って設
けられて前記キャッチ表面から前記軸線に実質的に垂直
な方向に延びるダムを包含してなるシール。 - 【請求項３】請求項２記載のシールにおいて、更に、前
記キャッチ表面の放出端に隣接する前記内外方スプール
の一方に設けられているバッフルを包含し、このバッフ
ルが前記内外方スプールの他方に非常に接近する端表面
を有してなるシール。 - 【請求項４】請求項１記載のシールにおいて、更に、前
記キャッチ表面の放出端に隣接する前記内外方スプール
の一方に設けられているバッフルを包含し、このバッフ
ルが前記内外方スプールの他方に非常に接近する端表面
を有してなるシール。 - 【請求項５】請求項４記載のシールにおいて、更に、前
記キャッチ表面から延びる複数のブレードを包含し、こ
れらの各ブレードが前記軸線に関して傾斜されていると
共に前記キャッチ表面の外周まわりに分配されてなるシ
ール。 - 【請求項６】請求項１記載のシールにおいて、更に、前
記キャッチ表面から延びる複数のブレードを包含し、こ
れらの各ブレードが前記軸線に関して傾斜されていると
共に前記キャッチ表面の外周まわりに分配されてなるシ
ール。 - 【請求項７】液体をシールする装置において、軸線のま
わりを回転可能な内方シャフトと、この内方シャフトと
実質的に同軸であると共に前記軸線のまわりを回転可能
な外方シャフトと、この外方シャフトに設けられて、シ
ール端と放出端とを持つキャッチ表面を有するフランジ
とを包含し、このフランジが前記内方シャフトと前記外
方シャフトとの間に配置されて、前記キャッチ表面が前
記内方シャフトに非常に接近しており、かつ前記キャッ
チ表面がそのシール端と放出端との間で前記軸線に関し
て傾斜されており、前記内外方シャフトが十分な速度で
回転すると、前記内方シャフトと前記キャッチ表面との
間に存在している液体が遠心力により前記キャッチ表面
に対して付勢され、前記液体が傾斜している前記キャッ
チ表面に沿って軸方向にそのシール端から放出端への方
向へと追いやられることを特徴とする液体シール装置。 - 【請求項８】請求項７記載の液体シール装置において、
更に、前記キャッチ表面の放出端に隣接する前記内外方
シャフトの一方に設けられているバッフルを包含し、こ
のバッフルが前記内外方シャフトの他方に非常に接近す
る端表面を有してなる液体シール装置。 - 【請求項９】請求項８記載の液体シール装置において、
前記フランジが、更に、前記キャッチ表面のシール端に
沿って設けられて前記キャッチ表面から前記軸線に実質
的に垂直な方向に延びるダムを包含してなる液体シール
装置。 - 【請求項１０】請求項９記載の液体シール装置におい
て、更に、前記キャッチ表面から延びる複数のブレード
を包含し、これらの各ブレードが前記軸線に関して傾斜
されていると共に前記キャッチ表面の外周まわりに分配
されてなる液体シール装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/705,388 | 1996-08-30 | ||
| US08/705,388 US6131914A (en) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | Gas turbine engine bearing compartment seal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089088A true JPH1089088A (ja) | 1998-04-07 |
| JP4009884B2 JP4009884B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=24833243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24745897A Expired - Fee Related JP4009884B2 (ja) | 1996-08-30 | 1997-08-29 | 軸線まわりを回転可能な同軸の内外方タービンスプール用のシール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6131914A (ja) |
| EP (1) | EP0831204B1 (ja) |
| JP (1) | JP4009884B2 (ja) |
| KR (1) | KR100464892B1 (ja) |
| DE (1) | DE69714536T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005076637A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | General Electric Co <Ge> | 回転タービンシャフト間をシールするのを可能にする方法及び装置 |
| JP2005248953A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Snecma Moteurs | 小型ローラベアリングを有するターボマシン |
| JP2010038155A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | General Electric Co <Ge> | 動的インペラオイルシール |
| JP2015514184A (ja) * | 2012-04-05 | 2015-05-18 | スネクマ | ターボ機械の同軸シャフトの間を封止するための装置 |
| JP2016505759A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-02-25 | ターボメカＴｕｒｂｏｍｅｃａ | ターボ機械用密封アセンブリ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1619400B1 (en) * | 2004-07-20 | 2009-11-11 | VARIAN S.p.A. | Annular support for rolling bearings |
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| US7984911B2 (en) * | 2008-01-17 | 2011-07-26 | United Technologies Corporation | Face seal for gas turbine engine |
| US8308426B2 (en) | 2010-07-30 | 2012-11-13 | United Technologies Corporation | Shaft assembly for a gas turbine engine |
| WO2014058463A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-17 | United Technologies Corporation | Geared turbofan engine with inter-shaft deflection feature |
| EP2971589A4 (en) | 2013-03-15 | 2016-06-08 | United Technologies Corp | FACE-TO-FACE JOINT ARRANGEMENT OF TURBINE ENGINE COMPRISING ANTI-ROTATION FEATURES |
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| CN110630338B (zh) * | 2019-10-11 | 2022-07-15 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种涡扇发动机轴承腔封严的引气参数控制方法及系统 |
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| DE3505491A1 (de) * | 1985-02-16 | 1986-08-21 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Dichtung fuer eine stroemungsmaschine |
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1996
- 1996-08-30 US US08/705,388 patent/US6131914A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-29 JP JP24745897A patent/JP4009884B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-29 KR KR1019970043065A patent/KR100464892B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-08-29 DE DE69714536T patent/DE69714536T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-29 EP EP97306650A patent/EP0831204B1/en not_active Expired - Lifetime
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