JPS60147502A - 液体及び気体の混合体から液体を分離する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体特に空気から、場合によってはこれに含
まれている液体粒子を除去することを目的とする。

この問題は例えば種々の圧力レベルの流体を使用し、ま
たラビリンスパツキンに対して特に直角に、高圧から低
圧に向かう漏洩流体の口を有するタービンエンジンを開
発する場合に生じてくる。

軸受容器のラビリンス方式の封止パツキンを洩れるこの
釉の気流が存在する。実際に、パツΦンの存在にもかか
わらず、軸受の潤滑油がエンジン内部に向かってこれら
の容器から洩れ出すのを避けるため、さらにこの場合、
油がエンジンの加熱部分に集中すれば火災の危険が生じ
るし、空気調節回路が汚染される危険もあり、ラビリン
スパツキンを横切って外側から内側に、容器内のを気を
より低い圧力、ふつうは大気圧まで排気することによっ
て気流を漏洩させておく。

しかし、ここを制する強い攪乱流状態のために、空気中
に懸濁する細かい油滴で構成される霧が容器内に生じる
。油を最大限に回収するための方策が何らとられていな
い場合は、外部に排出される空気によって誘導される油
の景は、装置の作用半径を限定するか又は軸受の焼付き
をひき起こす油溜めを急速に空にし得るはど充分に多く
はならないだろう。

このため、分離装置又は脱油装置がターボジェットエン
ジンに通例用いられている。これらの装置は一般に遠心
分離式で、浄化すべき気体の供給をうける回転子を含み
、更にエンジンシャフトか装置の支持装置かによって、
あるいは電気的に駆動される。

フランス特許第１５９０８８６号はこの釉の分離器を開
示しており、この分離器は、油滴を遠心分離するための
径方向羽根を備える中空回転子と、これらの羽根に溢っ
て回収液の排出通路を穿孔したカバーとを含んでいる。

浄化された気体は内側管の内部の通路によって外部に送
られる。

この種の脱油装置の有効性はよく知られているが、但し
かさばるという欠点がある。エンジン上への設置場所を
選択するには、そのかさばりと、回転誘導装置を備える
必要があるために困難がある。例えば脱油装置を付属部
材の支持装置の内部に取付けることを考えてもよいが、
そのためにはへラドロスを制限するための大寸法の配管
系、本管を横切る導管の断熱材、大断面のクロスバ−等
々を設備しなければならない。これらの部材はエンジン
の重量を増加させ、機構を複雑にする。更に脱油装置を
軸端に取付けることもできるが、その分、シャフト長が
増し、軸受仕切部の容積が拡大する。

その他の遠心分離方式も知られておシ、フランス特許出
願第２０３３０２２号が開示しているように、軸受容器
から生じる空気と油の混合気を、遠心分離作用により油
の製粒子を分離するようにして径方向通路を通過させ、
エンジンシャフト内部に設けられた中央導管へ誘導する
というものがある。２番目の分離は中央導管内で渦流運
動を始めた粒子が管の内壁に沿って集められることによ
っておこなわれる。この装置は遠心分離器より効率が低
く、シャフトの不可欠外一部をなすため修正に適さず、
シャフトを横断する必要があるため、シャフト強度を低
下させる結果となる。

禾廃明の目的は、遠心分離器と同じ効率を保ちながら、
特にタービンエンジンのシャフト内部に数句けることを
可能にするため径方向寸法を切９つめだ気体の浄化装置
を実現することである。

本発明によれば、この目的は共通縦軸に泊って回転を誘
導される２個の同心管よシ成り、これらの管と前記軸と
平行な径方向面との間の通路な限定する装置によって得
られる。本装置では気体はこれらの通路内に１端から入
り、他端から浄化されて出る。この排出側で気体は排出
のため内側管の内部に向けて偏向され、気体から分離さ
れた液体粒子は周縁部に設けられたオリフィスによって
排出される。本装置は、前記径方向面が内側管と外側管
をつなぐ隔壁によシ限定され、これらの隔壁は気体と液
体を分離する前記通路を形成する第１チヤネルを相互に
限定し、これらの第１チヤネルは気体から分離された液
体粒子を収集し排出する第２チヤネルの間に配置されて
いることを特徴とする。

このような構造によって、液体は気体・液体分離チャネ
ル内の気体の通路に活って、容器自体の内部で収集され
、例えば単一の径方向面上に配置されたオリフィスによ
勺分離器から排出されることができる。従って分離器全
体を梳うかさ高なカバーを備える必要がなくなる。この
種のカバーは７ランス特許第１５０２２１６号に開示さ
れている。

本発明の他の特徴によれば、本装置は、タービンエンジ
ンの軸受容器の圧縮空気の脱油に適用した場合、より有
利にはエンジンシャフト内部に軸受に対して直角に取付
けることができ、更に装置の外（Ｉ１１カバーとシャフ
ト内壁との間に、回収された油を収集し、且つこの油を
油溜めへの復帰回路に向かわせる１個の囲いと、ノズル
によって分配された油を前記軸受の供給回路に向けて配
分する複数個のチャンバを作るための手段を備えること
ができる。

本発明の他の特徴によれば、この手段は径方向隔壁を用
いて脱油装置のカバーとシャフト内壁との間に複数個の
チャンバを作る脱油装置を同心的にと９囲む円筒スリー
ブによって構成される。

以上の特徴及び他の部材について、本発明の非限定の例
として添付図面に示した１具体例に関連して、以下に説
明する。

円筒形の分離器は、共通の縦軸の周囲を回転する相互に
嵌合わされた２個の管１，２よ構成る。

外側管２は１端の近傍で、横断壁２１によシ閉じられる
。内側管１は横断壁２１に押当し、この横断壁に対向す
る外側管２の先端から一定長だけ伸延する。２個の管は
鋳物でつくられた縦方向平面隔壁３，４により連結され
ている。これらの隔壁はＱ’ｉ　２チヤネル６によシ分
離された第１チヤネル５を限定する。図示の具体例では
、隔壁３，４は横断面で見て、交互に平行であシ、且つ
管１，２と結合して、長方形断面をもつ第１チヤネルと
三角形断面をもつ第２チヤネル６を互いに限定するよう
にして一点に集中する。しかし隔壁を別の向きに決めて
も本発明の範囲を逸脱しない。例えば第１チヤネル５は
台形断面であってもよい。

チャネル５は、外側管２と内側管１から相次いで伸び、
チャネルの高さのおよそ半分に伸びる横整流壁７を備え
ている・各チャネル５の、横断壁２１と反対側の先端で
は、第１整流壁７′が内側管１の近傍に径方向に位置す
る、浄化気体の吸入通路を限定する。

チャネル５は他端では、前記内側管の壁に設けられた浄
化気体の通過と排出のための縦スリット９によって、内
側管内部に連通ずる。

各チャネル５は１回転方向Ｆに対して後方に配置された
、隣接する三角形断面のチャネル６にも、共通の隔壁に
外側管２に活って設けられたオリフィス８によって連通
する。装置内の気体取入口側に位置する先端が横断隔壁
２１′により同様に閉じられている三角形断面のチャネ
ル６は、そわぞわがこの隔壁近傍の外側管の壁に設けら
れた排油オリフィス１０によって外部を連通ずる。

第４図はタービンエンジンの軸受容器内の圧縮空気の脱
油にこの分離器を適用した場合を表わしている。

多重用タービンエンジンの低圧軸６０の下流側先端を縦
断面図で示した。この軸６０はタービンエンジンのケー
シングに結合した軸受固定サポートに対して軸受によっ
て回転式に支持されている。

低圧軸６０は軸間軸受を介して高圧軸のジャーナルを回
転式に支持する。この軸間軸受は、低圧軸と一体の内側
リングと高圧軸のジャーナルと一体の外側リングの間に
配置さねたローラによシそれ自体周知の方法で構成され
る。明確のため、これらの部材は図示していない。

本発明脱油装置は低圧軸内側に、軸受の潤滑油分配用円
筒スリーブを介して取付けられ、軸受とスリーブとは一
体的である。スリーブはナツトを用いて軸６０の円形段
差に押圧するフランジを介して軸と一体化した筒部材３
０よ構成る。

筒部材３０は縦リブ３０’によって補強されており、内
側面の各先端に２個の円形隔壁３’ｌ、３４と、こねら
の最初の２つの隔壁の間に含まれる２個の円形隔壁３２
．３３を含む。隔壁３１，３２゜３３は脱油装置の筒部
２の外面に押当する。筒部材３０の長さは筒部２のそね
より、隔壁３４が自由であるように長くなっておシ、隔
壁３４は隔壁３３と共に内−側に径方向に開く第１枳状
チヤンバ３７を限定する。第２チヤンバ３６及び第３チ
ヤンバ３５は隔壁３１，３２．３３間に限定される。

スリーブ周縁に活って一様に分配され別隔壁３３内の縦
さらもみ５５は第１猿状チヤンバ３７を第２チヤン、？
に連通させる。同様に隔壁３２内の縦　−さらもみ５６
は第２チヤンバ３６を第３チヤンバ３５と連通させる。

スリーブは外周面で、低圧軸の内面上に設けら１また５
個０２状隔１３８−３９−４０−４１−４２’と密閉式
に接触する。これらの隔壁は４個の環状チャンバ４３−
４４−４５−４６を限定する。

各チャンバ間の連通は次のように実施する。

筒部材３０の外周上に設けられた径方向穴４７゜４９．
５１はチャンバ３５をチャンバｅ４３に、チャンバ３６
をチャンバ４４Ｆｃ、チャンバ３７をチヤンノ々４６に
連通させる。

チャンバ４３は低圧軸の周囲に設けられた径方向導管４
８によって、高圧軸を支持する軸間軸受の内側リングへ
の給油回路と連通し、同様にチャンバ４４は径方向通路
５０によって軸間軸受の外１１＋１１　リングへの給油
回路と連通し、更にチャンバ４６は径方向通路５２によ
って低圧軸を支える軸受の給油回路と連通ずる。

最後に、環状チャンバ４５は脱油装置の三角形断面をも
つ通路と、脱油装置から回収された油の排出オリフィス
１０と直角に隔壁３３内に設けられた径方向孔５３によ
って連通される。軸内に設けられた径方向通路５４は、
チャンバ４５を油溜めに向かう油の復帰回路に結びつけ
る。

本装置の機能は次の通シである。

先に説明したように、軸受容器内に存在する気体は、容
器の固定壁と回転部材の間に配着されたため、外部に排
出されなければならない。油滴を含んだこの気流は外部
へ排出される前に脱油器内を通過する。この気流はスリ
ーブ及び内側管１間に含ま′１１るスペース内に達し、
整流壁７′を越え、この混合気に接線速度成分を伝える
チャネル５に入シ込む。こわらのチャネルの断面が一定
なので、負荷損失を制限する層流が生じる。混合気は整
流壁７によって案内されて遠心方向と心方向が入れかわ
る子午線軌道をたどる。一方では、混合気の回転はこれ
を構成する種々の観度の成分の分離をうながし、他方で
は、油滴はその慣性によシ管壁に沿って付着する。

集められた油は管２の内壁に滴って、オリフィス８によ
シ三角形断面のチャネル６内に移る。ここから、油はオ
リフィス１０と通路５３によって狽状チャンノ４５に送
られ、油はここで集められ、低圧軸の通路５４によって
油溜めへの復帰回路に送られる。

長方形チャネル５の先端に達すると、最終整流壁７を越
えた際にほぼ完全に脱油された気流はスリット９により
、タービンエンジンの排気路と連通ずる内側管方向へ偏
向される。

これと並行して、矢印Ｃによって表わされたジェットに
より分配され得る軸受の潤滑油はスリーブのチャンバ３
７内で遠心分離され、ここで加圧流体リングを形成する
。油はこのチャンバから軸受潤滑回路に向けて分配され
る。軸の支持軸受は通路５１、チャンバ４６、通路５２
を介してチャンバ３７から給油される。軸間軸受の外周
リングは穴４９、チャンバ４４及び径方向通路５０によ
ってチャンバ３６から給油される。チャンバ３６内体は
縦さらもみ５５によってチャンバ３７の油を受容する。

チャンバ３５は縦さらもみ５６によってチャンバ３６の
油を受取り、孔４７、チャンバ４３、径方向通路４８に
よって軸間隔軸受の内側リングに給油する。

以上説明した具体例は例として示したもので、本発明は
当業者の考え得る具体例並びに変形例もすべてその範囲
に含むものとする。例えば、−気体の脱油への応用例と
して機能を説明した分離装置は他の液体の分離にも役立
ち得る。

−軸間軸受の低圧軸、内側リング及び外側リングから別
々に給油セれる代りに、単一回路からそれらに給油する
ことができる。この場合、スリーブはチャンバ３５．又
は３６だけを、軸はチャンバ４３又は４４だけを限定す
る。

【図面の簡単な説明】

゛　第１図は本発明分離器を第２図のＩ−Ｉ線によシ切
断して示した横断面図、第２図は分離器を第１図の１１
−■紗により切断して示した縦断面図、第３図は分離器
を第１図のＩｌｌ　−Ｉｌｌ紗により切断した縦方向断
面図、第４図は本発明分離器を取付けたタービンエンジ
ンの低圧軸の縦方向断面図である。 １．２・・・同心管、３，４・・・放射状隔壁、５・・
・第１チヤネル、　６・・・第２チヤネル、７・・・整
流壁、８，１０・・・オリフィス、９・・・縦スリット
、２１・・・横断壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１気体特に空気の、場合によってはこれに含まれて
   いる液体粒子の遠心分離による浄化装置において、縦軸
   に沿って回転を銹導される２個の同心管より成り、これ
   らの管と前記軸と平行な径方向面との間の通路を限定し
   、これらの通路の１端から気体を入れ他端から浄化して
   取出し、ここで気体を排出のため内側管の内部に向けて
   偏向させ、気体から分離させた液体粒子を周縁部に設け
   たオリフィスを′　介して排出させ、前記面を内側管と
   外側管をつなぐ隔壁により限定し、これらの隔壁により
   気体と液体を分離する前記通路を形成する第１チヤネル
   を相互的に限定し、これらの第１チヤネルを気体から分
   離した液体粒子を収集し排出する第２チヤネルの間に配
   置することを特徴とする装置。 （２）隔壁が交互に平行であり且つ一点に集中し、相互
   に平行な２つの隔壁をもつチャネルが前記第１チヤネル
   を形成する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 （３１前記第１チヤネルが、浄化すべきガスに対し遠心
   方向及び心方向を相次いで与えるようにして外側管及び
   内側管から交互に発する複数個の横整流壁を含む特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の装置。 （４）各第１チヤネルが、外側管の近傍に共通の隔壁に
   沿って設けられたオリフィスによって、回転方向に対し
   て後方に位置する隣接チャネルと連通ずる特許請求の範
   囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の装置。 （５）各第２チヤネルが、浄化すべきガスを装置に取入
   れる面の近傍に位置する外側管のオリアイスによって外
   部と連通ずる特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
   かに記載の装置。 （６）タービンエンジンの軸受容器の圧縮空気の脱油装
   置であって、タービンエンジンの軸の内部に、前記カバ
   ー内に収容された軸受に対し直角に取付けられ、さらに
   外側管と軸の内壁の間に、装置内で回収された油を収集
   し且つ油溜めへの復帰回路にこの油を送る１個の囲いと
   、前記軸受の供給回路への油の分配をおこなう複数個の
   チャンバを作るための手段を備えている特許請求の範囲
   第１項乃至第５項のいずれかに記載の装置。 （７）前記手段が、外側管に浴って同心的に取付けられ
   、且つ少なくとも２個の環状チャンバを形成するように
   して外側管の内面上に径方向環状隔壁を備えるスリーブ
   より成り、前記２個のチャンバのうち第１チヤンバは内
   側に向かって径方向に開いておシ、前記軸受容器から出
   る油を遠心分離によって収集し、且つ中間隔壁の縦方向
   孔によって第２チヤンバに向けてこの油を分配し、これ
   ら２個のチャンバは径方向孔によってそれぞれ潤滑する
   べき軸受部材の給油回路と連通ずる特許請求の範囲第６
   項に記載の装置。 （８）前記スリーブが隔壁を用いて、中間隔壁の縦方向
   孔によって第２チヤンバから給油され、且つ径方向孔に
   よって第３の軸受給油回路と連通する第３猿状チヤンバ
   を構成する特許請求の範囲第７項に記載の装置。 （９）　前記スリーブが、一方では軸の内壁及び径方向
   環状隔壁によって、スリーブ内部に形成されたチャンバ
   と一方側で、軸受給油回路と他方側で径方向孔によって
   それぞれ連通する複数個のチャンバを、他方では隔壁内
   に設けられた径方向孔によって装置の回収した油を排出
   するオリフィスと連通し、軸内に設けられた径方向通路
   によって油溜めへの油の復帰回路と連通ずる１個の段状
   収集チャンバを構成する特許請求の範囲第７項又は第８
   項に記載の装置。