JP6407267B2 - 遠心ポンプを備えたターボ機械アクセサリギアボックス - Google Patents

Description

本発明は、タービンエンジン用のアクセサリギアボックスに関し、ＡＧＢとも呼ばれるこのアクセサリギアボックスには、装置、特に遠心ポンプなどのポンプが設けられる。

航空エンジンの性能の絶え間ない追求は、ますます制約された環境においてアクセサリギアボックスの統合をもたらしている。アクセサリギアボックスの全体サイズは、エンジンの全体性能の一因となる。したがって、アクセサリギアボックスおよびその装置のサイズを縮小することが必要になる。

タービンエンジン用のアクセサリギアボックスは、タービンエンジンによって生じた機械的動力をポンプ、空気／油セパレータ、発電機、等などの装置に伝達することを目的としている。アクセサリギアボックスは、噛み合いピニオンを備え、そのうちの少なくともいくつかは、装置の可動部品またはロータを回転させることを目的としている同軸シャンクに堅固に接続される。

先行技術においては、ギアボックス内の各ピニオンの前述のシャンクは、アクセサリギアボックスのケーシング内で開口部を通り抜け、ギアボックスの外側で装置の回転部のシャフトに接続される。

装置が遠心ポンプ、たとえば燃料ポンプの場合は、このポンプは、ピニオンのシャンクによって回転されることを目的としているシャフトと共に回転することを強いられるホイールを備える。シャフトは、遠心ポンプに取り付けられる軸受によって回転案内される。この遠心ポンプは、渦巻型式のものであり、この渦巻部は、固定部の一部またはポンプのステータを形成し、ポンプの正しい機能に必要な圧力が生成されるようになっている。ポンプの固定部−可動部アセンブリは、ピニオンのシャンクによってアクセサリギアボックスに接続され、次いで、このギアボックスのケーシングに固定される。

しかし、この技術は、ギアボックスおよび装置が嵩張り過ぎ、それによりこれらをタービンエンジンに統合することが困難になるので満足のいくものではない。

本発明は、この問題に関して簡単かつ有効で経済的な解決策を提供する。

本発明は、タービンエンジン用のアクセサリギアボックスにして、このギアボックスが、ポンプを備えており、噛み合いピニオンを備え、ピニオンうちの１つが、ポンプの回転部を駆動するための同軸シャンクと一体に形成されるアクセサリギアボックスであって、この回転部が、前述のシャンクに直接取り付けられることを特徴とする、アクセサリギアボックスを提案する。

本発明によれば、ポンプの一部は、アクセサリギアボックスに、特にアクセサリギアボックスのケーシングによって画定される空間に統合される。これは、ポンプの回転部がアクセサリギアボックスのピニオンのシャンクに直接取り付けられるということによって可能になる。換言すれば、回転部がギアボックスのピニオンのシャンクによって駆動されることを目的としているシャフトによって担持されていた先行技術とは対照的に、この場合は、回転部は、ピニオンのシャンクによって直接担持される。これにより、先行技術によるポンプのシャフトもその案内軸受も共に除去することができ、質量の節約、およびギアボックスのおよびポンプの軸方向サイズの著しい縮小をもたらす（ここで問題の軸は、ピニオンシャンクのおよびポンプの回転部の回転軸である）。そのうえ、ポンプの回転部は、ピニオンのシャンクの案内軸受によって回転案内されることができ、それにより、アセンブリの信頼性が改善される。

本発明の好ましい実施形態においては、ポンプは、遠心ポンプであり、その回転部は、前述のシャンクの１つの端部に直接取り付けられるホイールである。

ホイールは、遠心ポンプの第１のケーシングと第２のケーシングとの間に取り付けられ、これは、ギアボックスのケーシングに固定され得る。

シャンクは、第１のケーシングによって担持される軸受によって回転案内されることが好ましい。第１のケーシングは、ディスクの形態であってもよい。これは、シャンクが通り抜けるべき中央開口部を備えてもよい。第１のケーシングは、その内周縁に、シャンクを案内するための軸受を取り付けるための円筒状リムを備えることができる。

第２のケーシングは、その外周縁に、たとえば第１のケーシングまたはギアボックスのケーシングの固定用フランジに固定するためのフランジを備えることができる。

遠心ポンプは、第２のケーシングまたはギアボックスのケーシングによって画定される渦巻部を備えることができる。

第１のケーシングは、シール手段、たとえば動的なシール手段を収容するための環状空間をホイールと共に画定することができる。

また、本発明は、上記のようなギアボックスを備えることを特徴とする、ターボジェットエンジンなどのタービンエンジン、飛行機またはヘリコプタ用のターボプロップエンジンまたはターボシャフトエンジンに関する。

本発明は、より明確に理解されるであろう。また、本発明の他の詳細、特徴および利点は、非限定的な例示としてかつ添付の図面を参照して与えられる次の説明を読むと明らかになるであろう。

２つの装置が取り付けられる、タービンエンジンのアクセサリギアボックスの非常に概略的な図である。 遠心ポンプを備えたアクセサリギアボックスの軸方向断面による非常に概略的な部分図であり、本発明に先行する技術を示している。 遠心ポンプを備えたアクセサリギアボックスの軸方向断面による非常に概略的な部分図であり、本発明を示している。 本発明によるアクセサリギアボックスのおよび遠心ポンプの軸方向断面による、および斜視による概略部分図である。 本発明によるアクセサリギアボックスのおよび遠心ポンプの軸方向断面による、および斜視による概略部分図である。

まず第１に、図１の参照を行うが、これは、飛行機またはヘリコプタ用のターボジェットエンジン、ターボプロップエンジンまたはターボシャフトエンジンなどのタービンエンジン用のアクセサリギアボックス１０を非常に概略的に示しており、このギアボックス１０は、示された実施例においては２つあるアクセサリまたは装置１２を備える。

アクセサリギアボックス１０は、それから現れる半径方向シャフトによってタービンエンジンによって生じた機械的動力を伝達し、ポンプ、空気／油セパレータ、発電機、等を含む装置にこの動力を伝達することを目的としている。伝達は、示された実施例においては４つある連続するピニオン１４、１６、１８、２０から成る運動連鎖を通して行われる。

ピニオン１６および２０はそれぞれ、同軸シャンク２２を備え、これは、対応するピニオンと一体に形成され、アクセサリギアボックスのケーシング２４内で開口部を通り抜ける。ギアボックス１０の外側に位置しているピニオンのシャンク２２の端部は、この回転部を回転させるために対応する装置１２の回転部のシャフト２６と係合される。

図２は、ピニオンシャンク２２が装置１２のロータシャフト２６に接続される領域の非常に概略的な拡大図であり、この装置１２は、この場合は渦巻部を有する遠心ポンプ３０である。

ピニオンのシャンク２２は、アクセサリギアボックス１０のケーシング２４に取り付けられる軸受３２によって中心に置かれ、回転案内される。装置１２のシャフト２６は、ケーシング２４の外側に位置しているシャンク２２の一部に１つの端部で接続され、ポンプ（装置１２）の、ケーシング３４などの固定部に取り付けられる軸受３３によって中心に置かれ、回転案内される。

遠心ポンプは、シャフト２６を担持し、かつシャフトによって回転することを強いられるホイール３６を備える。ポンプのケーシング３４は、すなわちその外周縁において、ホイール２６の上流の流体入口３８、渦巻部４０、およびホイールの下流の流体出口を画定する。

図２に示される技術は、先行技術を示しているが、軸方向に嵩張るという欠点を有する（軸Ａ）。図３に概略的に示される本発明により、装置１２の一部、すなわちアクセサリギアボックスのケーシング２４内に、前述の実施例においては遠心ポンプを統合することによってこの問題を克服することができる。

これは、ピニオンのシャンクに装置の回転部を直接取り付けることによって可能になる。図３においては、ポンプのホイール３６は、実際にシャンク２２の１つの端部に固定される。ポンプのケーシングの一部は、アクセサリギアボックス１０のケーシング２４の内側に収容され、シャンク２２を案内するための第１の軸受３２ａ用の支持体としてさらに役立ち、シャンクを案内するためのもう１つの軸受３２ｂは、アクセサリギアボックス１０のケーシング２４によって担持される。

次に、図４および図５の参照を行うが、これは、本発明のより具体的な実施形態を示し、その中では、上で既に説明された要素は、同じ参照符号によって表されている。

アクセサリギアボックス１０のケーシング２４は、円形の輪郭を有する開口４４を備え、この開口４４は、これを軸方向に通り抜けるピニオン１８のシャンク２２を有する。図面に見られるように、ピニオン１８およびシャンク２２は、一体に形成され、シャンク２２は、この場合は略管状円筒形状を有する。シャンク２２は、軸受３２ａ、３２ｂによって回転案内され、軸受３２ｂは、ケーシング２４によって担持され、軸受３２ａは、ポンプの第１のケーシング３４ａによって担持される。

この第１のケーシング３４ａは、ディスクの形態であり、前述の開口４４を封鎖するためにギアボックス１０のケーシング２４に当てがわれ、固締されることを目的としている。この第１のケーシング３４ａは、シャンク２２が通り抜けるべき中央ボアを備え、その内周縁において、ギアボックス１０の内側に延在する円筒状リム５０を備え、その内側に、軸受３２ａの外輪が固定され、この軸受３２ａは、この場合は玉軸受型式のものである。軸受３２ａの内輪は、シャンク２２に固定される。

従来のように、ポンプのホイール３６は、環状壁によって取り囲まれ、ブレードによってこの壁に接続される中央ハブを備え、ハブおよび壁は、軸方向入口および半径方向出口を有する遠心流れをその間に画定する。

ポンプのホイール３６は、シャンク２２の端部に取り付けられるのとは対照的に、リム５２と一体に形成される。示された実施例においては、リム５２は、ホイール３６のハブに接続され、遠心流れの入口と反対側に軸方向に延在する。

リム５２は、シャンクのこの端部の外形よりも僅かに大きい内径を有する。取付位置に置いては、リム５２は、第１のケーシング３２ａの開口、およびアクセサリギアボックス１０のケーシング２４の開口４４を軸方向に通り抜ける。

ピニオンのシャンク２２の端部は、ギアボックス２４の開口４４を通り抜けるが、半径方向内側環状リム５６を備え、その内周縁は、ホイール３６をシャンクに固定するためのねじ６０用の通過口を画定する。ホイール３６のハブは、取付位置においてその開口部と位置合わせされるねじ付き軸方向孔５４を備える。ねじ６０は、シャンクの内側に係合され、次いで、シャンク２２の端部において開口部を通してホイール３６の孔５４に螺合される。この螺合は、シャンク２２上のホイール３６の軸方向保持を確実にする。ホイール３６とシャンク２２との間のこのアセンブリは、部品を互いに対して回転するように強いる形状係合的な接続（タイプＰ３Ｇまたは類似）によって補充されなければならない。

ホイール３６の外周縁は、第１のケーシング３４ａと共に環状空間６１を画定し、その中で、たとえばカーボン接触ガスケットまたは分離ガスケットから成る型の動的シール手段が収容され得る。燃料ポンプの場合は、中間ドレインを有する二重動的シールが、油／燃料混合を防止するために使用され得る。

第２のケーシング３４ｂは、第１のケーシング３４ａに取り付けられ固定され、この第１のケーシングと共に、ホイール３６を収容し回転させるためのチャンバを画定する。この第２のケーシング３４ｂは、その外周縁において、ギアボックス１０のケーシングの対応する環状フランジ（図示せず）にねじとナット形によって固定するためのフランジ６２を備え、第１のケーシング３４ａの外周縁は、これらのフランジの間に挿入され、ねじ固締によってこれらのフランジの間に固締されることを目的としている。変形形態においては、ケーシング３４ｂは、ケーシング３４ａに直接固定されてもよい。

第２のケーシング３４ｂは、流体をポンプに供給するための実質的に円筒状の管状入口３８、および流体がポンプから現れるべき環状周縁空間６４を画定し、この空間は、渦巻部を備える（図示せず）。

Claims (10)

1. タービンエンジン用のアクセサリギアボックス（１０）にして、このギアボックスが、ポンプ（１２）を備えており、噛み合いピニオン（１４−２０）を備え、ピニオンのうちの１つ（１８）が、ポンプのホイール（３６）を駆動するための同軸シャンク（２２）と一体に形成されるアクセサリギアボックス（１０）であって、このホイールが、前述のシャンクに直接取り付けられることを特徴とする、アクセサリギアボックス（１０）。
2. ポンプ（１２）が、遠心ポンプであり、そのホイールが、前述のシャンク（２２）の１つの端部に直接取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
3. ホイール（３６）が、遠心ポンプの第１のケーシング（３４ａ）と第２のケーシング（３４ｂ）との間に取り付けられ、第１のケーシング（３４ａ）と第２のケーシング（３４ｂ）とが、アクセサリギアボックスのケーシング（２４）に固定されることを特徴とする、請求項２に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
4. シャンク（２２）が、第１のケーシング（３４ａ）によって担持される軸受（３２ａ）によって回転案内されることを特徴とする、請求項３に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
5. 第１のケーシング（３４ａ）が、シャンク（２２）が通り抜けるべき中央開口部を備えることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
6. シャンク（２２）が、第１のケーシング（３４ａ）によって担持される軸受（３２ａ）によって回転案内され、第１のケーシング（３４ａ）が、シャンク（２２）が通り抜けるべき中央開口部を備え、且つ、第１のケーシング（３４ａ）が、その内周縁に、シャンク（２２）を案内するための軸受（３２ａ）を取り付けるための円筒状リム（５０）を備えることを特徴とする、請求項３に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
7. 第２のケーシング（３４ｂ）が、その外周縁に固定用フランジ（６２）を備えることを特徴とする、請求項３から６のいずれかに記載のアクセサリギアボックス（１０）。
8. 遠心ポンプが、遠心ポンプの第２のケーシング（３４ｂ）によって画定される渦巻部を備えることを特徴とする、請求項３から７のいずれかに記載のアクセサリギアボックス（１０）。
9. 第１のケーシング（３４ａ）が、シール手段を収容するための環状空間をホイール（３６）と共に画定することを特徴とする、請求項３から８のいずれかに記載のアクセサリギアボックス（１０）。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のアクセサリギアボックス（１０）を備えることを特徴とする、タービンエンジン。

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