JP6456932B2 - 空気／油セパレータ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、および特に空気／油セパレータが設けられる。

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の中で開口部を通り抜け、アクセサリギアボックスの外側で装置の回転部を回転させる。

装置が空気／油セパレータである場合は、空気および油の混合物がセパレータに導かれ、このセパレータは、遠心効果によって空気から油を分離するために混合物を回転させることを目的としている。次いで、油から分離された空気は、ピニオンのシャンクによって回転される濾過膜を通過するよう意図されており、空気に含まれる残された油滴を保持し、次に、濾過された空気が、セパレータの空気出口に送られる。ピニオンシャンクは、装置と協働するが、アクセサリギアボックスに単独で取り付けられる軸受によって回転式に案内される。

しかしながら、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、空気／油セパレータを備えており、噛み合いピニオンが取り付けられるケーシングを備え、ピニオンうちの１つが、セパレータの少なくとも１つの濾過膜を駆動する同軸シャンクに堅固に接続されるアクセサリギアボックスであって、この濾過膜が、ケーシング内部で、ピニオンのウェブ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、装置（空気／油セパレータ）の部品は、アクセサリギアボックスのケーシングに収容され、すなわちアクセサリギアボックスに統合される。これは、装置の回転部（濾過膜）が少なくとも一部はこのケーシングに収容されるということによって達成される。換言すれば、回転部がアクセサリギアボックスの外部に位置していた先行技術とは違って、この場合、回転部は、ギアボックスの内部に収容される。これにより、たとえば先行技術の装置の回転部の駆動シャフト、およびその案内軸受（空気／油セパレータの場合は、回転部は伝達軸受によって既に支持され得る）を省略することによって、装置を簡単にすることができ、重量の節約、およびギアボックスのおよび装置の軸方向サイズの著しい減少をもたらす（ここで考慮される軸は、ピニオンシャンクのおよび装置の回転部の回転軸である）。

本発明によれば、装置は、空気／油セパレータであり、その回転部は、ケーシングの内部で、ピニオンのウェブに直接取り付けられる濾過膜を備える。したがって、装置の回転部は、ピニオンの案内軸受によって回転式に案内されることができ、それにより、アセンブリの信頼性を改善することができる。膜は、ピニオンに付着され固定される。

ピニオンは、たとえば半径方向の、前述のウェブを形成し、かつセパレータ内で循環する空気の通路のための開口をそれらの間に画定する、アームによってピニオンのシャンクに接続される歯を備えることができる。

膜は、ウェブの上流に軸方向に取り付けられ、空気および油の混合物にこれを通過させ、この混合物の油を保持することを目的としていてもよい。

セパレータは、ピニオンのシャンクの少なくとも一部を取り囲み、かつ実質的に円筒形の内部キャビティ、およびその入口がキャビティ内で実質的に接線方向である空気および水の混合物のための１つまたはそれ以上の入口を画定する、ケーシングを備えることができる。

ケーシングは、その内部表面に、遠心効果によって混合物の空気から油の少なくとも一部を分離するためにキャビティに導かれる空気および水の混合物を回転させるための少なくとも１つの螺旋状フィンを備えることができる。

シャンクは、実質的に管状であり、その環状壁で、膜による濾過後の空気の通路のための半径方向開口部を備えることができる。

ピニオンのシャンクの案内軸受は、軸受支持体などの、シャンクとセパレータの支持体の円筒状リムとの間に取り付けられることが好ましい。

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、飛行機またはヘリコプタ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ビンエンジンなどのタービンエンジンに関する。

本発明は、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ことによってよりよく理解され、本発明の他の詳細、特徴および利点が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。 空気／油セパレータ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。 空気／油セパレータ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。 本発明の実施形態による、アクセサリギアボックスの、および空気／油セパレータの軸方向断面による概略部分図である。 本発明の実施形態による、アクセサリギアボックスの、および空気／油セパレータの斜視軸方向断面による概略部分図である。 本発明の実施形態による、アクセサリギアボックスの、および空気／油セパレータの斜視による概略部分図である。 本発明の実施形態による、アクセサリギアボックスの、および空気／油セパレータの斜視軸方向断面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ビン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り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、等である、装置に前記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の端部により、対応する装置１２の回転部が回転することになり得る。

図２は、この場合は空気／油セパレータ３０である装置１２のピニオン１８のシャンク２２の非常に概略的な拡大図である。

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、回転式に案内される。装置は、ピニオン１８と同軸である固定管２６を備える。

空気／油セパレータ３０は、管２６を担持し、膜３５を取り囲む円筒状ケーシング３４を備え、その内側に空気および油の混合物が、接線方向に（矢印３６）導かれ、その混合物は、遠心効果によって混合物の空気から油を分離するためにケーシング３４の中で回転されることを目的としており、次に、油が激減された空気は、前記膜がこの空気に残存する油滴を保持するように膜３５を通過することを目的としている。回収された油は、排出され（矢印３８）、油から分離された空気は、セパレータの空気出口まで管２６を介して送られる。

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に概略的に示されている本発明により、アクセサリギアボックスのケーシング２４の中に、装置１２の、すなわち前述の実施例においてはセパレータ３０を統合することによってこの問題を改善することができる。

これは、ギアボックスのケーシング２４の中に装置の回転部を収容することによって可能になる。加えて、後に説明される実施形態により、ピニオンの構成部品が、装置を動作させる際に、特にピニオンのウェブへ濾過膜を直接固定し、ピニオンの管状シャンクに空気を直接排出する際に使用されるようになっている。

図３においては、セパレータ３０の濾過膜３５は、実際にはケーシング２４に収容され、ピニオン１８に固定される。セパレータのケーシング３４の一部は、アクセサリギアボックス１０のケーシング２４の空間の内部に収容され、そのうえ、シャンク２２の第１の案内軸受３２ａのための支持体として役立ち、シャンクのもう１つの案内軸受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から図７の参照を行うが、これらは、本発明のより具体的な実施形態を示し、その中で、既に上述した要素は、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、横断面が実質的に長方形であり、このケーシングは、その壁のうちの１つに、空気／油セパレータ３０を取り付けるために実質的に円形の輪郭を有する開口４２を備える。

セパレータ３０は、ケーシング２４の開口４２を通過する第１の実質的に円筒状のケーシング３４ａを備え、セパレータ３０をケーシング２４に固定するための半径方向外方（軸Ａに対して）環状フランジ４４を備え、このフランジ４４は、開口４２の周縁にねじとナット形式（図示せず）を使って付着され固定される。

ケーシング３４ａは、ピニオン１８のシャンク２２の一部の周りに延在し、空気および油の混合物を循環させるための前記シャンクの周りに環状キャビティ４６を画定する。ケーシング３４ａは、その内側円筒状面に、この混合物をシャンク２２を中心に回転させるための少なくとも１つの螺旋状フィン４８を備える。

セパレータ３０は、ケーシング２４の外側に位置しているその端部において、空気／油混合物を導く（矢印３６）ための第１の管５０を備え、この管５０は、第１のケーシング３４ａに堅固に接続され、その半径方向内側通路が、ケーシング３４ａのキャビティ４６の内側に現れる。管５０の長手方向軸は、キャビティ内の混合物を回転させやすいように軸Ａ上で心出しされる円周に対して接線方向に向けられ、空気／油混合物が、軸Ａを中心に回転し、外側からギアボックス１０の内側に向かってこの軸に沿って移動することを目的としている（図４において右側から左側へ）。

また、セパレータ３０は、遠心効果によって空気から分離された油を排出するための第２の管６１を備え（矢印３８）、この油は、ケーシング３４ａの内側表面に付着され、その後、管６１の内部通路の中に流れ、これはまた、軸Ａ上で心出しされる円周に対して接線方向に向けられる。第２の管６１は、ケーシング３４ａに堅固に接続され、この場合は、ギアボックス１０のケーシング２４ａの内側に収容される（図５）。

ケーシング３４ａは、ギアボックス１０の外側に位置しているその端部において、セパレータの軸受支持体３４ｂを取り付けるための円筒状リム５２を備える。この支持体３４ｂは、前述の混合物の濾過後にセパレータ３０の空気出口を画定する（矢印４０）。この支持体３４ｂは、形状が環状であり、フラストコニカル壁部を備え、その端部は、それぞれ円筒状リム５４、５６に接続され、ギアボックス１０とは反対側に位置しているリム５４は、ケーシング３４ａのリム５２に取り付けられ、それに固定され、シャンク２２の端部を取り囲む他のリム５６は、ギアボックス１０のケーシング２４の外側に延在する。

環状ガスケット５８が、リム５２とリム５４との間に取り付けられ、リム５４は、ケーシング３４ａの外部環状固定フランジ６０に、ねじとナット形式（図示せず）を使って１つの端部において接続される。

案内軸受３２ａは、支持体３４ｂのリム５６とシャンク２２の前述の端部との間に取り付けられる。シャンク２２の他の案内軸受３２ｂは、シャンクの反対側の端部に取り付けられ、ギアボックス１０のケーシング２４に固定される。

ケーシング３４ａおよび支持体３４ｂは、固定され、セパレータ３０のステータを形成する。管５０とおよび支持体３４ｂと反対側のケーシング３４ａ端部は、濾過膜３５を支持するディスク６２を取り囲み、このディスクは、ピニオンのウェブに取り付けられ、固定され、濾過膜３５と共に、ピニオン１８およびそのシャンク２２、セパレータ３０のロータを形成する。膜３５は、たとえば、発泡体などの胞状物質のブロックを含む。

ディスク６２は、ピニオンのウェブに固定されるハブ、ハブを取り囲む環状リング６４、およびハブをリングに接続するための半径方向アーム６６を備える。アーム６６は、キャビティ４６内で循環する空気の通路のための軸方向開口をその間に画定し、その空気は、上述したように、遠心効果（矢印６８）によって油が激減されている。

動作時に、ディスク６２は、ケーシング３４ａの内側で回転し、前記ケーシングは、ディスク６２のリング６４の外周縁上を摺動する。（たとえば、溝または凹部を備える）動的シールが、ケーシング３４ａとリング６４との間に、および／またはシャンク２２と軸受支持体３４ｂとの間に設けられてもよい。

ディスク６２は、（空気の流れの方向に対して−矢印６８）ピニオン１８の上流に取り付けられ、ディスクのリング６４の、およびピニオン１８の軸方向開口部を通過するねじ７０によってそれに固定される。

ピニオン１８は、シャンク２２と一体に形成され、半径方向アーム７４によって形成されるウェブによってシャンクに接続される外側歯７２を備え、この半径方向アーム７４は、前述の空気の通路のための軸方向開口をその間に画定する（矢印６８）。ディスクの、およびピニオンのアーム６６、７４は、実質的に軸方向に位置合わせされる。ピニオン１８の歯７２は、アクセサリギアボックス１０のも１つのピニオンの歯と噛み合うことを目的としている。

セパレータは、可動である、すなわちそのロータの一部を形成するカバー３４ｃをさらに備える。カバー３４ｃは、ギアボックスのケーシング２４に取り付けられ、シャンク２２の周りに延在する環状形状を有する。前記カバーは、形状が実質的にフラストコニカルであり、膜３５の、およびピニオン１８の下流に取り付けられ、そのより大きな直径の上流端は、ピニオン１８の外周縁に固定され、そのより小さな直径の下流端は、シャンク２２に固定される。示された実施例においては、ディスク６２を固定するためのねじ７０は、ピニオンを通過し、カバー３４ｃのねじ付き開口部に螺合される。

カバー３４ｃは、シャンク２２の周りに、および膜３５のおよびピニオン１８の下流に環状エンクロージャを画定し、このエンクロージャには、油から分離された空気、すなわち、膜３５を通過する空気に含まれる油滴を保持することを目的としている膜３５から現れる濾過された空気が供給される。

カバー３４ｃは、シャンク２２の一部を取り囲み、このシャンク２２は、管状であり、濾過された空気がシャンクの内側に半径方向に通過すべき半径方向貫通開口部７６を備える（矢印７８）。シャンク２２に入る空気は、この空気が支持体３４ｂによって画定されるセパレータ３０の出口を通して排出されるように、シャンクの開放上流端まで下流から上流に（図４において左側から右側へ）シャンクの内側で流れるよう意図されている（矢印４０）。

Claims (9)

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、前記ギアボックスが、空気／油セパレータ（１２）を備えており、噛み合いピニオン（１４−２０）が取り付けられるケーシング（２４）を備え、ピニオンのうちの１つ（１８）が、セパレータの少なくとも１つの濾過膜（３５）を駆動するための同軸シャンク（２２）に堅固に接続されるアクセサリギアボックス（１０）であって、前記濾過膜が、ケーシングの内側で、ピニオン（１８）のウェブ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. 膜（３５）が、ピニオン（１８）に付着され固定さ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. ピニオン（１８）が、前述のウェブを形成し、かつセパレータ（１２）内で循環する空気の通路のための開口をそれらの間に画定するアーム（６６）によってシャンク（２２）に接続される歯（７２）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
4. 膜（３５）が、ピニオン（１８）の上流に軸方向に取り付けられ、空気および油の混合物に膜（３５）を通過させ、この混合物の油を保持することを目的としてい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. セパレータ（１２）が、ピニオン（１８）のシャンク（２２）の少なくとも一部を取り囲み、かつ実質的に円筒形の内部キャビティ（４６）を画定する、ケーシング（３４ａ）と、キャビティ内で実質的に接線方向である空気および水の混合物のための１つまたはそれ以上の入口と、を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
6. ケーシング（３４ａ）が、その内部表面に、混合物の空気から油の少なくとも一部を遠心効果によって分離するためにキャビティ（４６）に導かれる空気および水の混合物を回転させるための少なくとも１つの螺旋状フィン（４８）を備えることを特徴とする、請求項５に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
7. ピニオン（１８）のシャンク（２２）が、実質的に管状であり、その環状壁で、膜（３５）による濾過後に空気が通過すべき半径方向開口部（７６）を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
8. ピニオン（１８）のシャンク（２２）の案内軸受（３２ａ）が、シャンクとセパレータ（１２）の支持体（３４ｂ）の円筒状リム（５６）との間に取り付けられることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のアクセサリギアボックス（１０）。
9. 請求項１から８のいずれか一項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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