KR101895639B1 - 바이패스밸브를 갖춘 윤활장치 - Google Patents

바이패스밸브를 갖춘 윤활장치 Download PDF

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사프란 헬리콥터 엔진스
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Abstract

본 발명은 공급회로(7)에 연결된 입구(IN)와, 피윤활부재에 연결되도록 된 제1출구(M), 및 바이패스회로(8)에 연결된 제2출구(BP)를 갖춘 바이패스 밸브(9)를 갖는 윤활장치(5)에 관한 것이다. 밸브(9)는, 이 밸브(9)의 캐비티(15)내에 수용되고 또 캐비티(15)를 제1체임버(16)와 제2체임버(17)로 분리하는 밸브부재(14)를 포함한다. 제1체임버(16)는 입구(IN)에 연결되고, 상기 밸브부재(14)는 2개의 체임버(16, 17) 사이의 압력차(△P)의 함수로서 제1위치와 제2위치 사이에서 슬라이딩하도록 되고, 액츄에이터(26)는 밸브부재(14)를 제1위치 쪽으로 밀어부친다. 제1위치에서, 제1체임버(16)로부터 제2출구(BP)로의 유체흐름 통로는 개방되고, 제1체임버(16)로부터 제1출구(M)로의 유체흐름 통로는 폐쇄된다. 제2위치에서, 제1체임버(16)로부터 제1출구(M)로의 유체흐름 통로는 개방되고, 제1체임버(16)로부터 제2출구(BP)로의 유체흐름 통로는 폐쇄된다. 적어도 제2위치에서, 밸브부재(14)는, 제1 및 제2체임버(16, 17)를 실질적으로 기밀하게 분리하는 한편, 제2체임버(17)는 제2출구(BP)와 유체연통하게 유지된다.

Description

바이패스밸브를 갖춘 윤활장치{Lubrication device having a bypass valve}
본 발명은 윤활장치에 관한 것으로, 특히, 예컨대 터보제트, 터보축 엔진 또는 터보프롭과 같은 터보엔진을 위한 윤활장치에 관한 것이다.
특정한 기계, 특히 터보 엔진에 있어서, 구동축이 특정 속도 이하로 떨어지면, 베어링 폐쇄부재와 같은 특정 부재로 전달된 윤활제의 흐름을 정지, 전환 또는 감소시키는 것이 유리하거나, 또는 가능하게는 필요할 수 있다. 특히, 피윤활 부재를 통한 윤활제의 흐름이, 피윤활 부재의 상류에 있는 공급펌프와 피윤활 부재의 하류에 있는 회수펌프를 포함하는 2개의 펌프에 의해 작동될 때, 낮은 속도에서 2개 펌프의 유량 사이에 불균형 가능성이 있다. 공급펌프가 회수펌프에 의해 배출되는 유량보다 더 큰 유량으로 윤활제를 전달할 때, 상기와 같은 불균형은 피윤활 부재에서 윤활제의 정체(stagnation) 및 윤활제 코킹(coking)으로 이어질 수 있고, 이는 피윤활 부재에게 유해하다.
종래 기술은, 특정 속도 이하에서 피윤활부재의 상류의 윤활제 흐름을 정지시키는 설비를 제공하는 윤활장치를 개시한다. 사용된 장치는 특히 공급펌프의 하류에 풋(foot) 밸브와 공급펌프의 상류에 반-사이펀(anti-siphon) 장치를 포함한다. 그렇지만, 만일 정지가 발생할 때, 공급 펌프가 여전히 작동하고 있다면, 윤활제 흐름의 갑작스런 차단은 공급 펌프의 손상으로 이어질 수 있기 때문에, 또 상기와 같은 공급펌프는 보통 구동축의 아주 낮은 속도에서만 해제되기 때문에, 종래기술의 풋 밸브와 반-사이펀장치는 일반적으로 피윤활 기계의 아주 낮은 속도에서만 윤활제의 흐름을 정지시키도록 조정되고, 그리하여 피윤활 부재에서 윤활제 축적(accumulation)을 방지하는 효율성이 감소한다.
낮은 속도에서, 공급회로에 의해 전달된 유량과 비교하여, 회수회로의 성능에서 점진적인 감소는 상기한 부재들에서 윤활제 정체로 이어질 수 있다. 부재가 고온이면, 정체된 윤활제 코킹의 위험성이 있다. 현대의 터빈엔진은 효율을 증가시키기 위하여 보다 높은 온도에서 작동하기 때문에 코킹의 위험성이 증가하고, 특히 만일 소위 "소크 백(soak back)"현상이 일어나면, 구동축이 정지될 때 피윤활 부재가 일시적으로 온도가 상승한다. 그러한 코킹은 윤활 노즐 및/또는 오일 회수회로가 막히게 할 수 있다.
종래 기술에서, 낮은 속도에서 윤활제 축적을 방지하기 위한 장치를 포함하는 다른 윤활장치가 개시되어 있다. 미국 특허 US 4 170 873에는, 윤활제 공급회로와 이 공급회로에 연결된 윤활제 바이패스회로를 포함하는 윤활장치가 개시된다. 공급회로에서 공급펌프가 정지하기 전에 피윤활부재에 윤활유 공급을 정지하기 위하여, 윤활시스템은 한편으로는 바이패스 회로의 하류에서 공급회로에 체크밸브를 포함하고, 다른 한편으로는 바이패스 회로에서 미리 정해진 공급압력 이하에서 개방하도록 된 바이패스밸브를 포함한다. 따라서 공급압력이 임계값 이하로 떨어지면, 바이패스밸브는 개방되고 또 체크밸브는 폐쇄되어 윤활제가 피윤활부재를 통과하지 않고 공급회로로부터 전환된다. 그렇지만, 상기 종래기술의 윤활시스템은 2개의 별개의 밸브를 갖는 결점과, 또 그리하여 추가적인 복잡성 및 2개의 잠재적인 고장원인을 제공한다.
미국 특허 US 4 245 465에는, 윤활제 공급회로와 이 공급회로에 연결된 바이패스회로를 포함하는 다른 윤활장치가 개시된다. 이 다른 윤활시스템은, 낮은 속도에서 공급회로를 폐쇄하기 위하여 또 더 높은 속도에서 바이패스 흐름을 조절하기 위하여 공급회로와 바이패스회로 사이에 배열된 하나의 3-포트 밸브를 갖는다. 상기 밸브는 복잡하고 또 공급회로의 개방 및 폐쇄 임계값 사이의 대량의 이력현상(hysteresis)을 제공하며, 또 전체 공급회로는 피윤활부재에서 윤활제 정체의 문제를 해결하지 못하는 바, 왜냐하면 공급회로가 폐쇄된 후 윤활제를 배출하기 위한 회수펌프를 갖지 않기 때문이다.
유럽 특허출원 EP 2 202 387 A1은, 각각이 윤활제 공급회로와 바이패스회로를 갖는 몇몇 대체적인 윤활장치를 개시한다. 각 윤활시스템은 또한, 공급회로와 바이패스회로 사이에, 상기 공급회로에 연결된 입구와, 피윤활부재에 연결되도록 된 제1출구, 바이패스회로에 연결된 제2출구를 갖는 밸브와, 이 밸브의 캐비티에 수용되고 또 제2체임버로부터 제1체임버를 분리하는 밸브부재를 포함한다. 제1체임버는 입구에 연결되고, 또 상기 밸브부재는 제1위치와 제2위치 사이에서 슬라이딩하도록 되어, 밸브부재를 제2위치 쪽으로 밀어부치기 위한 유압작동표면을 제1체임버 측에 또 밸브부재를 제1위치 쪽으로 밀어부치기 위한 유압작동표면을 제2체임버 측에 제공한다. 밸브는 또한 밸브부재를 제1위치 쪽으로 밀어부치기 위한 복귀 액츄에이터를 갖는다. 제1위치에서, 제1체임버로부터 제2출구로의 유체흐름 통로는 개방되는 한편, 제1체임버로부터 제1출구로의 유체흐름 통로는 폐쇄된다. 반면에, 제2위치에서, 제1체임버로부터 제1출구로의 유체흐름 통로는 개방되는 한편, 제1체임버로부터 제2출구로의 유체흐름 통로는 폐쇄된다.
따라서 밸브부재의 제1위치에서, 공급회로는 입구를 매개로 밸브의 제1체임버에 연결되고 또 바이패스회로는 제2출구를 매개로 제2체임버에 연결되기 때문에, 공급압력이 바이패스회로에서의 압력과 비교하여 충분히 높다면, 2개 체임버 사이의 압력차는, 상기 제2위치에서, 제1체임버로부터 제2출구로의 유체흐름 통로가 폐쇄되는 한편 제1체임버로부터 제1출구로의 유체흐름 통로가 개방될 때까지, 밸브부재를 제2위치 쪽으로 가압한다. 이러한 방식에서, 공급회로에서 충분한 초과압력은, 윤활제 흐름을 바이패스로 전환하기 위한 제1위치로부터 피윤활부재를 공급하기 위한 제2위치로 밸브부재가 이동하도록 한다.
마찬가지로, 밸브부재의 제2위치에서, 공급압력이 제2출구에서의 압력에 비해 특정한 임계값 이하로 떨어지면, 복귀 액츄에이터가 밸브부재를 제1위치 쪽으로 복귀시키고 윤활제는 바이패스로 전환된다.
그렇지만, 유럽 특허출원 EP 2 202 387 에 개시된 다양한 대체 윤활장치는 여전히 특정한 결점을 갖는다. 특히, 개시된 각 밸브는, 밸브부재를 통하거나 또는 그 주위에, 제1 및 제2체임버 사이에 유체흐름 통로를 제공하여, 밸브부재의 제1위치에서, 윤활제가 제1체임버로부터 제2출구 및 바이패스회로로 흐르는 것을 가능하게 한다. 이들 통로는 바이패스회로를 폐쇄하는 동안 및 개방하는 동안 모두에 바람직하지 않은 불안정성으로 이어질 수 있다.
공급회로가 작동하기 시작하고 또 일단 제1체임버에 충분한 초과압력이 생성되면, 밸브부재는 복귀 액츄에이터에 의해 작용된 힘에 대항하여 제1위치로부터 제2위치 쪽으로 이동하기 시작한다. 제1 및 제2체임버 사이의 압력차는, 이들 2개 체임버 사이의 유체흐름 통로를 통과하는 윤활제 흐름에 의해 야기된 수두(head)손실의 함수이다. 그렇지만, 밸브부재가 제2위치에 도달하면, 이 밸브부재는 제2체임버와 제2출구 사이의 통로를 차단한다. 제2체임버는 더 이상 제2출구로 유체를 배출하지 않기 때문에, 2개 체임버의 압력은 이들을 서로 연결하는 유체흐름 통로를 매개로 같아진다. 공급회로의 압력과 배출회로의 압력 사이의 차이가 작용하는 유압작동표면의 유효면적은, 밸브부재의 단면적으로부터 제2출구의 실질적으로 더 작은 단면적으로 갑자기 감소된다. 복귀 액츄에이터로부터의 힘의 작용에 따라, 밸브부재는 반대방향으로 복귀할 수 있고, 그리하여 제2출구를 재개방하고, 압력차를 다시 생성한다.
마찬가지로, 정상적인 공급속도로부터 시작하여 압력이 특정한 임계값 이하로 떨어지면, 밸브부재는 제2위치로부터 제1위치로 이동하기 시작하고, 제2출구를 개방하고 또 밸브부재와 제2체임버를 통해 상기 제2출구로 윤활제 흐름을 다시 생성한다. 제2체임버의 압력은 제1체임버의 압력과 동일함이 중지되고 제2출구의 보다 낮은 압력과 같아지게 된다. 따라서 공급회로의 압력과 배출회로의 압력 사이의 차이가 작용하는 유압작동표면의 유효면적은, 제2출구의 단면적으로부터 밸브부재의 단면적으로 거의 갑자기 증가한다. 만일 압력차가 충분히 높게 유지되면, 밸브부재는 제2위치 쪽으로 복귀하고, 이에 따라 제2출구를 다시 폐쇄하고 또 상기 사이클이 다시 시작된다.
이 점이, EP 2 202 387에 개시된 여러 밸브들이 바이패스회로를 폐쇄할 때 및 개방할 때 모두 이들 사이에 이력현상을 갖고서 잠재적인 불안정성을 제공하는 이유이다.
본 발명은 바이패스회로를 개폐하는 동안의 불안정성 문제와 개방 및 폐쇄 사이의 이력현상의 문제를 해결할 수 있는 윤활장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적은 본 발명의 적어도 한 실시예에서, 적어도 밸브부재의 제2위치에서, 제2체임버가 제2출구와 유체연통하는 동안에 밸브부재가 제1 및 제2체임버를 실질적으로 기밀(leaktight)하게 분리함으로써 달성된다.
이에 따라, 제2위치, 즉 공급위치에 밸브부재의 도달 또는 제2위치로부터의 이탈은 제2체임버의 압력에 중요한 변화를 야기하지 않고, 공급 및 바이패스회로 사이의 압력차에 의해 밸브부재에 가해진 힘도 중요하게 변화하지 않는다. 이는 바이패스회로를 폐쇄하는 동안 및 개방하는 동안 모두, 밸브의 불안정성을 방지한다.
유리하게, 윤활장치는 피윤활부재로부터 윤활제를 회수하기 위한 윤활제 배출회로를 또한 포함한다. 특히, 이 회로는 배출펌프를 포함할 수 있다.
이러한 배출회로는, 피윤활부재로부터 윤활유를 배출시켜 폐쇄회로에서 재사용될 수 있게 하고 또 열을 제거하기 위한 역할을 한다. 또한, 이러한 윤활유 배출회로는, 바이패스회로 및 밸브와 조합을 이루어, 공급압력이 특정한 임계값 이하로 떨어지면 피윤활부재의 윤활제 양을 제한하는 역할을 하여, 이러한 부재들에서 과잉 윤활제 또는 정체와 관련된 누설 또는 코킹과 같은 현상을 방지한다. 이와 달리, 윤활제가 일반적으로 가연성이라할 때, 이러한 부재들에서 윤활제의 양을 제한하는 것은 화재 시의 위험을 감소하는 역할을 하고, 또 화재방지 규정요건을 완화하는 이점을 제공하여, 포함된 다양한 부재들이 더 저렴하게 구성될 수 있게 한다.
유리하게, 밸브부재의 제1위치에서 제1체임버를 제2출구로 연결하는 유체흐름 통로는, 밸브부재의 제2위치에서 제1체임버를 제1출구로 연결하는 유체흐름 통로보다 더 큰 유동저항을 제공한다. 이는 제1위치에서보다 제2위치에서 더 큰 수두 손실과, 2개의 출구 사이에 압력차를 확보하게 한다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 지지베어링을 갖는 회전축과, 베어링을 윤활하기 위하여 본 발명의 윤활장치를 포함하는 장치에 관한 것이다. 특히, 이러한 장치는, 공급회로에서 밸브의 상류에 회전축에 의해 작동되는 공급펌프를 추가로 포함하고서, 상기 회전축이 회전하는 것을 보증하기 위하여 연료가 공급되는 것을 확실히 한다.
본 발명과 관련하여, 용어 "작동된(actuated)"는 기계식, 유압식, 공압식 또는 전기식일 수 있는 전동장치를 매개로 직접적인 기계식 작동과 간접적인 작동 모두를 의미하기 위하여 사용된다. 유리하게, 윤활장치는, 밸브부재가 속도증가 동안에 제2위치에 도달하는 회전축의 회전속도가 회전축의 공칭속도의 20% 내지 30%의 범위에 있도록, 또 밸브부재가 속도감소 동안에 제1위치로 복귀하는 회전축의 회전속도가 회전축의 공칭속도의 15% 내지 30%의 범위에 있도록, 조정될 수 있다. 여전히 비교적 높은 회전속도로 윤활제를 공급하는 것을 중단함으로써, 낮은 속도에서 윤활제가 축적되는 것이 더 확실히 방지될 수 있다.
본 발명은 특히, 헬리콥터와 같은 항공기를 위하여 상기 장치를 포함하는 터빈엔진을 또한 제공한다. 이러한 엔진은 회전속도, 신뢰성, 윤활, 및 특히 엄격한 화재안전과 관련한 제한을 제시하는바, 이에 따라 본 발명의 사용을 특히 유용하게 하는 배경을 만든다.
비제한적인 예로 주어진 실시예들의 이하의 상세한 설명을 읽음에 따라 본 발명을 더 잘 이해될 수 있고 또 그 이점이 더 잘 나타날 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 윤활장치를 갖춘 터보축 엔진에 의해 추진되는 항공기의 다이어그램이다.
도 2a는, 제1위치의 밸브부재를 갖는, 도 1의 윤활장치의 바이패스밸브의 종단면도이다.
도 2b는, 제2위치의 밸브부재를 갖는, (도 2a)의 밸브의 다른 종단면도이다.
도 3a는, 제1위치의 밸브부재를 갖는, 본 발명의 제2실시예에 따른 윤활장치의 바이패스밸브의 종단면도이다.
도 3b는, 제2위치의 밸브부재를 갖는, (도 3a)의 밸브의 다른 종단면도이다.
도 4a는, 제1위치의 밸브부재를 갖는, 본 발명의 제3실시예에 따른 윤활장치의 바이패스밸브의 종단면도이다.
도 4b는, 제2위치의 밸브부재를 갖는, (도 3a)의 밸브의 다른 종단면도이다.
도 5는, 도시된 임의의 실시예에서의 윤활장치에 의해 공급된 윤활제의 양을 공급압력의 함수로 도시한 그래프이다.
도 1은, 베어링(4)에 의해 지지된 회전 구동축(3)과 상기 베어링(4)을 윤활하기 위한 윤활장치(5)를 갖춘 터보축 엔진(2)을 갖는 항공기, 특히 헬리콥터(1)의 도면이다.
윤활장치(5)는, 윤활제 탱크(6)와, 베어링(4)에 윤활제를 공급하기 위한 공급회로(7), 바이패스회로(8), 공급회로(7)와 바이패스회로(8) 사이에 설치된 밸브(9), 및 베어링(4)으로부터 윤활제를 배출하기 위한 배출회로(10)를 포함한다. 공급회로(8)는, 보조기어박스(AGB: 12)를 매개로 구동축(3)에 의해 구동되는 용적식 공급펌프(11)를 포함한다. 배출회로(10)는, 보조기어박스(12)를 매개로 구동축(3)에 의해 구동되는 용적식 공급펌프와 같은 배출펌프(13)를 포함한다. 공급 및 배출펌프(11, 13)는 실질적으로 동일한 유량이 흐르도록, 또 적어도 공칭속도에서 베어링(4)에 윤활제가 축적되거나 또는 윤활제가 부족되는 것을 방지하도록 정상적으로 조정된다.
그렇지만, 낮은 속도에서, 그러한 유량이 동일하게 유지하는 것을 더 이상 보증할 수 없다. 특히, 베어링(4)에서 윤활제의 축적 및 정체의 위험이 있다. 이를 방지하기 위하여, 윤활장치(5)는 공급압력에 의해 제어되는 바이패스밸브(9)(이하, 밸브라 함)를 포함한다. 이 밸브(9)는, 공급회로(7)에 연결된 입구(IN)와, 베어링(4)에 윤활제를 공급하기 위하여 베어링(4)에 연결된 제1출구(M), 및 바이패스회로(8)를 흐르는 윤활제가 탱크(6)로 도시된 바와 같이 직접적으로 또는 보조기어박스(12)를 매개로 간접적으로 흐르도록 하는 제2출구(BP)를 갖춘, 3-포트 2-위치 밸브이다.
밸브(9)의 제1변형예가 도 2a와 2b에 도시된다. 도시된 밸브(9)는, 밸브(9)의 캐비티(15)내의 2개 위치 사이에서 축(A)을 따라 슬라이딩하는 밸브부재(14)를 갖는 "슬라이드 밸브" 타입이다. 상기 캐비티(15)에서, 밸브부재(14)는 2개의 체임버(16, 17)를 형성하는바, 제1체임버(16)는 입구(IN)와 유체연통하고 또 제2체임버(17)는 드레인(18)을 매개로 밸브(9)의 제2출구(BP)와 유체연통한다. 밸브부재(14)는 체임버(16, 17)들을 실질적으로 기밀하게 분리하고, 또 밸브부재를 제2위치 쪽으로, 즉 도시된 실시예에서 제2체임버(17)쪽으로 밀어부치기 위한 유압작동표면(19)을 제1체임버(16)측에 제공한다. 밸브부재(14)는 또한, 밸브부재를 제1위치 쪽으로, 즉 도시된 실시예에서 제1체임버(16)쪽으로 작동시키기 위한 유압작동표면(20)을 제2체임버(17)측에 제공한다. 캐비티(15)는 밸브부재의 제1위치를 형성하는 제1정지부(21)와, 밸브의 제2위치를 결정하기 위하여 상기 제1정지부와 마주 보고 또 밸브부재(14)상의 대응 돌출부(shoulder: 23)와 협동하는 돌출부 형태의 제2정지부(22)를 제공한다. 캐비티(15)의 단부벽(25)에 대하여 지지하는 탄성 스프링 형태인 복귀 액츄에이터(26)가 밸브부재(14)를 제1위치쪽으로 밀어 부친다.
입구(IN)는 실질적으로 슬라이딩 축(A)상에 놓인다. 그러나 2개의 출구(M, BP)의 덕트는 상기 슬라이딩 축(A)에 실질적으로 수직이다. 밸브부재(14)는, 제2위치 동안에 제1출구(M)와 제1위치 동안에 제2출구(BP)와 각각 정렬된 2개의 오리피스(27, 28)를 갖추고서, 캐비티(15)의 제1체임버를 출구(M, BP)중의 각각의 하나와 유체연통시킨다.
제2오리피스(28)는, 윤활제의 양을 터 큰 범위로 제한하기 위하여 제1오리피스(27)보다 더 좁다.
작동 시에, 입구(IN)에서의 압력이 너무 작아서 밸브부재(14)를 스프링(26)으로부터의 힘에 대항하여 이동시킬 수 없도록 유지되는 한, 밸브부재(14)는 도 2a에 도시된 바와 같이 제1위치에 유지되고, 제1출구(M)는 밸브부재(14)에 의해 폐쇄되며 또 밸브부재(14)의 제2오리피스(28)는 제2출구(BP)와 정렬되어, 윤활제의 실질적으로 모든 흐름을 바이패스회로(8)로 전환시킨다. 오리피스(28)의 제한된 사이즈 때문에, 임의의 윤활제 흐름이 생기자마자 오리피스(28)를 통한 수두손실은, 제2출구(BP)에서의 압력이 입구(IN)에서보다 더 낮아지도록 한다. 제1체임버(16)가 입구(IN)에 직접 연결되고, 또 제2체임버(17)가 드레인(18)을 매개로 제2출구(BP)에 연결되기 때문에, 밸브부재(14)에 의해 실질적으로 기밀하게 분리된 2개의 체임버(16, 17) 사이에 압력차(△P)가 생성된다.
구동축의 미리 정해진 더 높은 회전속도에 대응하는 입구(IN)에서의 압력 또는 유량으로부터 시작하면, 압력차(△P)는 액츄에이터(26)의 힘에 대항하여 밸브부재(14)를 도 2b에 도시된 바와 같이 제2위치 쪽으로 이동시키기에 충분하게 된다. 따라서 밸브부재(14)의 제1오리피스(27)는 점진적으로 이동하여 제1출구(M)와 정렬되어, 입구(IN)와 제1체임버(16)로부터의 유체통로를 제1출구(M)쪽으로 점차 개방한다. 밸브부재(14)가 도 2b에 도시된 제2위치에 도달하면, 밸브(9)의 입구(IN)를 매개로 공급회로(7)에 의해 전달된 실질적으로 모든 윤활제 흐름은 베어링(4)을 윤활하기 위하여 이들 베어링(4)으로 전송된다. 밸브부재(14)의 제2오리피스(28)는 제2출구(BP)의 덕트와 더 이상 정렬되지 않고, 제1체임버(16)와 제2출구(BP) 사이의 유체흐름 통로는 차단된다. 한편, 제2출구(BP)와 제2체임버(17) 사이의 유체연통은 드레인(18)을 매개로 유지된다. 따라서 전체 유압작동표면(20)상에 작용하는 압력은 제2출구(BP)에서의 압력으로 유지된다.
만일, 예컨대 펌프(11, 13)를 구동하는 구동축(3)의 속도가 감소하기 때문에 공급압력 또는 유량이 미리 정해진 임계값 이하로 떨어진다면, 2개 체임버(16, 17) 사이의 압력차(△P)는 다시 너무 작아져서 스프링(26)으로부터의 복귀력에 대항하여 밸브부재(14)를 제2위치에 고정유지할 수 없게 된다. 따라서 밸브부재(14)는 도 2a에 도시된 제1위치 쪽으로 복귀하고, 제2출구(BP)로의 통로 및 바이패스회로(8)로의 통로를 다시 개방하는 한편 제1출구(M)로의 통로를 점진적으로 다시 폐쇄한다.
따라서 엔진(2)의 연장된 정지 동안에, 구동축(3)의 회전속도가 미리 정해진 값 이하로 떨어지면, 공급펌프(11)에 의해 전달된 유량은, 밸브부재(14)를 제2위치에 유지하기에 충분한 2개 체임버(16, 17) 사이의 압력차(△P)를 유지하기에 더 이상 충분치 않고, 또 공급회로(7)에 의해 전달된 윤활제의 흐름은 바이패스회로(10)로 전환된다. 그러나 배출펌프(13)는 배출회로(10)를 매개로 베어링(4)으로부터 윤활제를 계속해서 배출하기 때문에, 윤활장치(5)는 엔진이 정지된 후 베어링(4)에 잔류하는 윤활제의 양을 또한 제한하여, 코킹과 누설을 방지하고 또 베어링(4)에 남아있는 윤활제에 의해 야기되는 화재의 위험성을 제거한다. 특히, 밸브(9) 때문에, 이 밸브(9)의 출구(M)로부터 하류의 장비는, 15분 테스트("방화성": fireproof) 대신에 5분 테스트("내화성": fire resistant)으로 감소될 수 있는 EASA CS-E 570 표준을 준수하는 내화성 인증이 주어질 수 있게 된다.
본 발명 윤활장치의 다른 실시예에 대한 밸브(9)의 다른 변형예가 도 3a 내지 도 4b에 도시된다.
도 3a와 도 3b에 도시된 밸브(9)는 도 2a와 도 2b에 도시된 밸브와 본질적으로 대등하고, 또 이 밸브에서 대응하는 부재들은 도면에서 동일한 참조부호가 부여된다. 밸브(9)는 주로 밸브부재(14) 또는 캐비티(15)의 구멍이 돌출부를 갖지 않는 점에서 제1실시예의 밸브와 다르고, 그리하여 제조공정을 단순화한다. 도 3a에 도시된 제1위치에서, 밸브부재(14)는 정지부(21)에 대해 접촉하는 한편, 도 3b에 도시된 제2위치에서 밸브부재(14)는 캐비티(15)의 단부벽(25)상에 형성된 돌출부(24)에 대해 접촉한다. 밸브부재(14)의 작동은 도 2a와 도 2b에 도시된 밸브의 작동과 동일하고 또 밸브부재(14)는 도 1의 윤활장치(5)에 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
도 4a와 도 4b에 도시된 밸브(9)는 도 2a와 도 2b에 도시된 밸브와 본질적으로 대등하고, 또 이 밸브에서 대응하는 부재들은 도면에서 동일한 참조부호가 부여된다. 밸브(9)의 제3실시예는 제2실시예에 비해 더 단순화된다. 특히, 밸브부재 (14)는, 캐비티(15)의 확대된 구멍 내에 수용된 재킷(30)의 대응하는 오리피스(29)와 도 4a에 도시된 제1위치에서 정렬된 단지 하나의 반경방향 오리피스(28)만을 갖는다. 캐비티(15)의 확대된 구멍은 밸브(9)의 제2출구(BP)와 유체연통하여, 제1위치에서 밸브부재(14)의 오리피스(28)와 재킷(30)의 오리피스(29)가 정렬되면, 이들이 밸브(9)의 제1체임버(16)가 제2출구(BP)와 유체연통되게 한다. 재킷(30)은 또한, 도 4b에 도시된 바와 같이 밸브부재(14)의 제2위치에서조차, 제2체임버(17)를 제2출구(BP)와 유체연통시키기 위한 제2오리피스(31)를 갖는다. 이러한 제2위치에서, 밸브부재(14)의 제1위치에 대한 이동은 제1체임버(16)로부터의 유체흐름 통로를 밸브(9)의 제1출구(M)로 해제하는 역할을 한다. 따라서, 이러한 밸브(9)의 작동은 또한 상기 2개 실시예의 것과 본질적으로 대등하고, 도 1의 윤활장치(5)에 동일한 방식으로 사용될 수 있다.
도 5의 그래프로 도시된 바와 같이, 밸브(9)의 이들 3개 실시예의 각각은, 엔진(2)의 베어링(4)에 구동축(3)의 회전속도(N)의 함수인 유량(dV/dt)으로 윤활제를 공급하는 것을 가능하게 하는바, 상기 함수는 밸브(9)의 출구(M)가 완전히 폐쇄되는 최소 속도(Na,min)와 밸브(9)의 출구(M)가 완전히 개방되는 최대 속도(Na,max) 사이의 천이영역에서, 엔진속도를 증가하기 위한 곡선(50)과 엔진속도를 감소하기 위한 곡선(51) 사이에 최소 이력현상(h)을 갖는다. 속도(Na,min)는 바람직하기에는 엔진(2)의 공칭속도(Ng)의 15% 내지 30% 범위에 있고, 또 속도(Na,max)는 엔진(2)의 공칭속도(Ng)의 20% 내지 35% 범위에 있을 수 있다.
본 발명이 특정한 실시예들을 참조하여 상술되었지만, 특허청구범위에 의해 한정된 발명의 일반적인 범위를 넘어서지 않고도 그러한 예들에 다양한 수정 및 변경이 가해질 수 있다. 특히, 도시된 다양한 실시예의 독립된 특성 및 부재들은 신규한 실시예들에 조합될 수 있다. 따라서 상세한 설명 및 도면들은 한정적인 목적이라기 보다는 예시적인 목적을 갖는 것으로 생각되어야 한다.

Claims (11)

  1. 윤활제 공급회로(7);와 바이패스회로(8); 및 상기 공급회로(7)와 바이패스회로(8) 사이에 설치된 밸브(9)를 포함하는 윤활장치(5)로서, 상기 밸브(9)가,
    상기 공급회로(7)에 연결된 입구(IN)와;
    피윤활부재에 연결되도록 된 제1출구(M);
    상기 바이패스회로(8)에 연결된 제2출구(BP);
    상기 밸브(9)의 캐비티(15)내에 수용되고 또 제2체임버(17)로부터 제1체임버(16)를 분리하는 밸브부재(14); 및
    상기 밸브부재(14)를 제1위치 쪽으로 복귀시키기 위한 액츄에이터(26)를 포함하고;
    상기 제1체임버(16)는 입구(IN)에 연결되고, 상기 밸브부재(14)는 제1위치와 제2위치 사이에서 슬라이딩하도록 되고 또 밸브부재를 제2위치 쪽으로 밀어부치기 위한 유압작동표면(19)을 제1체임버(16)측에 또 밸브부재를 제1위치 쪽으로 밀어부치기 위한 유압작동표면(20)을 제2체임버(17)측에 제공하며,
    상기 제1위치에서, 제1체임버(16)로부터 제2출구(BP)로의 유체흐름 통로는 개방되는 한편 제1체임버(16)로부터 제1출구(M)로의 유체흐름 통로는 폐쇄되고,
    상기 제2위치에서, 제1체임버(16)로부터 제1출구(M)로의 유체흐름 통로는 개방되는 한편 제1체임버(16)로부터 제2출구(BP)로의 유체흐름 통로는 폐쇄되는, 윤활장치(5)에 있어서,
    상기 밸브부재(14)는, 적어도 제2위치에서, 제1 및 제2체임버(16, 17)를 실질적으로 기밀하게 분리하고, 상기 제2체임버(17)는 제2출구(BP)와 유체연통하도록 유지되는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 윤활제 공급회로(7)는, 밸브(9)로부터 상류에 배열된 공급펌프(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피윤활부재로부터 윤활제를 회수하기 위하여 윤활제 배출회로(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 윤활제 배출회로(10)는, 배출펌프(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1위치에서 제1체임버(16)를 제2출구(BP)로 연결하는 유체흐름 통로는, 상기 제2위치에서 제1체임버(16)를 제1출구(M)로 연결하는 유체흐름 통로보다 더 큰 유동저항을 제공하는 것을 특징으로 하는 윤활장치.
  6. 적어도 하나의 지지베어링(4)을 갖는 회전축(3);과
    상기 적어도 하나의 베어링(4)을 윤활하기 위한 제1항 또는 제2항에 따른 윤활장치(5)를 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공급회로(7)에서 밸브(9)로부터 상류에, 회전축(3)에 의해 작동되는 공급펌프(11)를 더 포함하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 속도가 증가하는 동안에 상기 밸브부재(14)가 제2위치에 도달하는 회전축(3)의 회전 속도(Na,max)가, 회전축(3)의 공칭속도(Ng)의 20% 내지 35% 범위에 있도록 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서, 속도가 감소하는 동안에 상기 밸브부재(14)가 제1위치로 복귀하는 회전축(3)의 회전 속도(Na,min)가, 회전축(3)의 공칭속도(Ng)의 15% 내지 30% 범위에 있도록 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 베어링(4)으로부터 하류에 회전축(3)에 의해 구동되는 적어도 하나의 배출펌프(13)를 갖는 윤활제 배출회로(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제6항에 따른 장치를 포함하는 터보축 엔진.
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