JP4010032B2 - ガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンに付設される補機駆動用ギアボックス内に設置されて冷却加圧空気から油滴を分離する油滴分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空用ガスタービンエンジンにおいては、補機駆動用ギアボックス（Ａ.Ｇ.Ｂ.）を構成するギアケースの内部に遠心式分離機構を設置しておき、エンジン内の各軸受け部の冷却に使用された冷却加圧空気（ベントエア）をギアケースの内側に導入し、冷却加圧空気からこれに含まれる潤滑油の細かな油滴を分離する機構を付与されることがある。
【０００３】
図３に、冷却加圧空気からの油滴分離装置を備える補機駆動用ギアボックスの一例を示す。この補機駆動用ギアボックス１は、横長で中央が両端よりも下方に配置された側断面形状を有するギアケース２を備えており、一端２ａ側に遠心式分離機構３が配置され、他端２ｂ側にはギアケース２の内側に冷却加圧空気を導入する導入管４が設けられている。
【０００４】
遠心式分離機構３は、回転可能に支持された中空の軸体５の周囲に放射状に複数の羽根部６が設けられ、隣り合う羽根部６の間に位置する軸体５の側面に軸体５内部の中空部分に連通する開口７が設けられた羽根車状の形態を有しており、図４に示すように軸体５を回転させることで冷却加圧空気に含まれる油滴を羽根部６に付着させ、冷却加圧空気は導入管４を通じてギアケース２の外に排出し、羽根部６に付着した油滴は遠心力によって羽根部６から分離させて回収するしくみになっている。
【０００５】
また、ギアケース２の中央下部には、分離された油滴が集まる凹所２ｃが形成され、さらにこの凹所２ｃに溜まった油をギアケースから排出する排出口８が設けられている。
【０００６】
導入管４から導入された油滴を含んだ冷却加圧空気は、ギアケース２の形状に従って流れ、遠心式分離機構３によって油滴が分離される。油滴が分離された冷却加圧空気はそのままギアケース２の外に排出され、油滴はギアケース２の内部を内側壁面に沿って流下し、凹所２ｃに集まって排出口８からギアケース２の外に排出されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された油滴分離装置においては、ギアケースの内部を流れる冷却加圧空気が凹所に溜まった潤滑油をギアケースの内側壁面に沿って押し上げる現象が発生してしまい、排出口からの潤滑油の排出が阻害されてしまうといった問題があった。
【０００８】
また、ギアケース内部のスペース上の制約から遠心式分離機構の大きさが制限されてしまうため、十分な油滴分離能力を得られないといった問題があった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、十分な油滴分離能力を備え、かつ分離された潤滑油の排出を良好に行うことができる油滴分離装置を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のように構成された油滴分離装置を採用する。まず、ギアケースの内部に設けられた遠心式分離機構の周囲に円筒状の第１の壁を設け、ギアケースの外側から第１の壁の内側に連通し、遠心式分離機構に冷却加圧空気を導入する導入路を設ける。
【００１１】
導入路を通じてギアケース内に導入された冷却加圧空気は、第１の壁に沿って遠心分離機構の周囲を旋回し、回転する遠心式分離機構の羽根部に油滴が付着することで油滴の分離がなされた後、ギアケースの外に排出される。分離された潤滑油は第１の壁に沿って流れ、排出口からギアケースの外に排出される。
【００１２】
また、第１の壁の内側に第２の壁を設けて第１の壁に沿って略環状の空間を形成し、この空間には導入路を第１の壁に対してその接線方向に連通させてサイクロン式分離機構を構成する。そして第２の壁には、空間に導入された冷却加圧空気を中央に位置する遠心式分離機構に向けて流通させる流路を形成する。
【００１３】
これによれば、冷却加圧空気は導入路を通じて空間に導入され、空間内を周方向に流通する過程においてサイクロン式分離機構によって油滴の分離がなされる。そして、サイクロン式分離機構を通過した冷却加圧空気は流路を通過して第１の壁の内側に導入され、遠心式分離機構によって再度油滴の分離がなされた後、ギアケースの外に排出される。分離された潤滑油は第１、第２の壁に沿って流れ、排出口からギアケースの外に排出される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置の一実施形態を図１および図２に示して説明する。
図１には、図２に示す補機駆動用ギアボックス１内に設置された油滴分離装置を示している。図２に示すように、ギアケース２には従来と同様に一端２ａ側に遠心式分離機構３が配置され、他端２ｂ側には冷却加圧空気を導入する導入管４が設けられ、ギアケース２の中央下部には凹所２ｃが形成されている。さらに凹所２ｃに溜まった油をギアケースから排出する排出口８が設けられている。
【００１５】
遠心式分離機構３は、ギアケース２の一方の側面２ｄに対して垂直に配設されて回転可能に支持された中空の軸体５と、ギアケース２内部に位置する軸体５に軸線を一致させて固定された２枚の円板６ａと、これら円板の間にあって軸体５の周囲に放射状に形成された複数の羽根部６を備えている。さらに隣り合う羽根部６の間には、軸体５内部の中空部分に連通する開口７が形成されている。
【００１６】
軸体５はローラベアリング１０ａに挿嵌される等して回転可能に支持され、その一端にはギア１０が固定されており、エンジン回転軸（図示せず）から取り出される回転力によってギア１０が回転駆動されることで遠心式分離機構３が作動されるようになっている。
【００１７】
遠心式分離機構３の周囲には、軸体５の回転軸線を中心とする略円筒形状の壁部（第１の壁）１１がギアケース２の側面２ｄに一体に形成されている。壁部１１は側面２ｄから羽根部６を覆う高さにまで垂直に立設され、その上端は円板６ａと面一となるように屈曲されており、遠心式分離機構３を中心としてその周囲には壁部１１によって円形の空間１２が形成されている。
【００１８】
壁部１１の内側には、空間１２を２つに区切るように壁部（第２の壁）１３がギアケース２の側面２ｄに一体に形成されている。壁部１３は側面２ｄから立設され、途中から上部に向かうにつれてその壁面が遠心式分離機構３の半径方向外方に広がるテーパ状に形成され、さらに上端を壁部１１の内側に繋げられており、壁部１１と壁部１３との間には環状の空間１４が形成されている。
【００１９】
ギアケース２と壁部１１との間には、油滴を含んだ冷却加圧空気を補機駆動用ギアボックス１の外側から空間１２に導入する導入管（導入路）１５が、壁部１１に対してその接線方向に向けて配設され、空間１４に連通して設けられている。これによって空間１４には、冷却加圧空気から油滴を分離するサイクロン式分離機構１６が構成されている。
【００２０】
壁部１３には、空間１２と空間１４とを連通させる貫通孔（流路）１７が周方向に等間隔を空けて形成され、さらに壁部１１の空間１４をなす側面には、複数の貫通孔１８が周方向に等間隔を空けて形成されており、サイクロン式分離機構１６によって油滴を分離された冷却加圧空気は貫通孔１７を通じて空間１２に流入し、冷却加圧空気から分離された油滴は貫通孔１８を通じて壁部１１の外に流出するようになっている。
【００２１】
また、壁部１１の空間１２をなす側面には、複数の貫通孔１９が周方向に等間隔を空けて形成されており、遠心式分離機構３によって冷却加圧空気から分離された油滴が貫通孔１９を通じて壁部１１の外に流出するようになっている。
【００２２】
上記のように構成された油滴分離装置によって、冷却加圧空気から油滴が分離される過程を図２をもとに説明する。
エンジン内の各軸受け部の冷却に使用された冷却加圧空気は、図示しない流通管によって集められ、導入管１５を通じてまず空間１４に導入される。空間１４に導入された冷却加圧空気は、導入管１５が壁部１１に対してその接線方向に向けて配設されていることから空間１４内を周方向に流通し、この過程においてサイクロン式分離機構１６によって油滴の分離がなされる。
【００２３】
サイクロン式分離機構１６では、冷却加圧空気に含まれる油滴は、空間１４を周方向に流通する過程において遠心力によって分離されて壁部１１側に移動し、貫通孔１８を通じて壁部１１の外に流出する。油滴を分離された冷却加圧空気は、貫通孔１７を通じて空間１２に流入する。
【００２４】
空間１２に流入した冷却加圧空気は、回転駆動される遠心式分離機構３によって空間１２内を周方向に旋回し、遠心式分離機構３によって再度油滴の分離がなされる。
【００２５】
遠心式分離機構３では、冷却加圧空気に含まれる油滴は、回転する羽根部６に付着し、遠心力によって羽根部６から分離して貫通孔１９を通じて壁部１１の外に流出する。油滴を分離された冷却加圧空気は開口７を通じてギアケース２の外に排出される。
【００２６】
貫通孔１８、１９を通じて壁部１１の外に流出した油滴はギアケース２の内部を内側壁面に沿って流下し、凹所２ｃに集まって排出口８からギアケース２の外に排出される。
【００２７】
上記のように構成された油滴分離装置によれば、導入管１５を通じて空間１４に導入された冷却加圧空気が、空間１４内を周方向に流通する過程においてサイクロン式分離機構１６によって油滴の分離がなされた後、さらに貫通孔１７を通過して空間１２に導入され、回転する遠心式分離機構３によって再度油滴の分離がなされるので、限られたスペースの中で冷却加圧空気がサイクロン式分離機構１６ならびに遠心式分離機構３によって二度にわたって油滴の分離を実施することができ、高い油滴分離能力を発揮することができる。
【００２８】
また、導入管１５を通じてギアケース２内に導入された冷却加圧空気が、壁部１１の内側に構成されたサイクロン式分離機構１６ならびに遠心式分離機構３によって二度にわたって油滴の分離がなされた後、軸体５の内部を通じてギアケース２の外に排出されるので、冷却加圧空気がギアケース２の内部を流通することがなく、従来のような冷却加圧空気が凹所２ｃに溜まった潤滑油をギアケース２の内側壁面に沿って押し上げるといった現象は発生しない。これにより、排出口８からの潤滑油の排出を支障なく行わせることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ギアケースの内部に設けられた遠心式分離機構の周囲に円筒状の第１の壁を設け、ギアケースの外側から第１の壁の内側に連通し、遠心式分離機構に冷却加圧空気を導入する導入路を設けることにより、導入路を通じてギアケース内に導入された冷却加圧空気は、第１の壁に遮られて遠心式分離機構の周囲を旋回し、回転する遠心式分離機構によって油滴の分離がなされた後、軸体の内部を通じてギアケースの外に排出されるので、冷却加圧空気がギアケースの内部を流通することがなく、従来のような冷却加圧空気が凹所に溜まった潤滑油をギアケースの内側壁面に沿って押し上げるといった現象は発生しない。これにより、排出口からの潤滑油の排出を支障なく行わせることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、第１の壁の内側に第２の壁を設けて第１の壁に沿って略環状の空間を形成するとともに、この空間には導入路を第１の壁に対してその接線方向に連通させてサイクロン式分離機構を構成し、第２の壁には空間に導入された冷却加圧空気を中央に位置する遠心式分離機構に向けて流通させる流路を形成することにより、導入路を通じて空間に導入された冷却加圧空気は、空間内を周方向に流通する過程においてサイクロン式分離機構によって油滴の分離がなされた後、さらに流路を通過して第１の壁の内側に導入され、遠心式分離機構によって再度油滴の分離がなされるので、限られたスペースの中で冷却加圧空気がサイクロン式分離機構ならびに遠心式分離機構によって二度にわたって油滴の分離を実施することができ、高い油滴分離能力を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るガスタービンエンジンからの冷却加圧空気からの油滴分離装置の一実施形態を示す側方断面図である。
【図２】 本発明の油滴分離装置によって冷却加圧空気から油滴を分離する過程を示す補機駆動用ギアボックスの概略図である。
【図３】 従来の油滴分離装置を備える補機駆動用ギアボックスの一例を示す概略図である。
【図４】 図３におけるＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 補機駆動用ギアボックス
２ ギアケース
３ 遠心式分離機構
５ 軸体
６ 羽根部
７ 開口
８ 排出口
１１ 壁部（第１の壁）
１３ 壁部（第２の壁）
１４ 空間
１５ 導入管（導入路）
１６ サイクロン式分離機構
１７ 貫通孔（流路）

Claims (2)

1. 回転可能に支持された中空の軸体と、該軸体の周囲に放射状に設けられた複数の羽根部とを備え、隣り合う羽根部の間に位置する軸体の側面には軸体内部の中空部分と連通する開口が形成された遠心式分離機構が、ガスタービンエンジンに付設される補機駆動用ギアボックス内に設置され、該遠心式分離機構によって補機用ギヤボックス内に導入される冷却加圧空気から油滴を分離する油滴分離装置であって、
   前記遠心式分離機構の周囲に円筒状の第１の壁を設け、前記補機駆動用ギアボックスの外側から前記第１の壁の内側に連通し、遠心式分離機構に冷却加圧空気を導入する導入路を設けたことを特徴とするガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置。
2. 前記第１の壁の内側に、第２の壁を設けて第１の壁に沿って略環状の空間を形成し、該空間には、前記導入路を第１の壁に対してその接線方向に連通させてサイクロン式分離機構を構成し、さらに第２の壁には、前記空間に導入された冷却加圧空気を、前記遠心式分離機構に向けて流通させる流路を形成したことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン内の冷却加圧空気からの油滴分離装置。

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