(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受から潤滑油を排出するためのターボ機械用の管配列（１０）と、
温度によって影響される構成部材（２０）と、を備える流体入口または出口配列であって、
前記管配列（１０）は、
潤滑油である流体を案内する流体管（１１）と、
該流体管（１１）を構成部材（２０）に連結する連結エレメント（１２）と、を備え、
該連結エレメント（１２）は、該連結エレメント（１２）の第１の端部（１３）によって前記連結エレメント（１２）と前記構成部材（２０）との間の第１の結合部（１６）を提供することができるように構成されており、
前記連結エレメント（１２）は、該連結エレメントの第２の端部（１４）によって前記連結エレメント（１２）と前記流体管（１１）の第１の表面セクション（１５）との間の第２の結合部（１７）を提供し、
前記連結エレメント（１２）は、前記流体管（１１）の第２の表面セクション（１８）を包囲し、かつ前記流体管（１１）の前記第２の表面セクション（１８）から離間させられたスリーブ部分（１９）を含み、
該スリーブ部分（１９）は、前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）にわたって延びており、
前記連結エレメント（１２）と前記流体管（１１）との間の接触領域は、前記第２の結合部（１７）に限定されており、
前記構成部材（２０）に、前記管配列（１０）が、前記連結エレメント（１２）の第１の端部（１３）による前記連結エレメント（１２）と前記構成部材（２０）との間の第１の結合部（１６）を介して結合されており、
前記流体管（１１）は、前記構成部材（２０）を貫通する第１の管セクションと、前記構成部材（２０）から突出した第２の管セクションとを含み、前記流体管（１１）と前記構成部材（２０）とは前記第１の管セクションにおいて接触していない
ことを特徴とする、流体入口または出口配列。
【請求項２】
前記第２の端部（１４）は、前記流体管（１１）の前記第１の表面セクション（１５）に係合するための、前記連結エレメント（１２）の第１の対称軸線（Ａ１）に面した係合面（３０）を有しており、前記第１の表面セクション（１５）は前記流体管（１１）の外面側に位置している、請求項１記載の流体入口または出口配列。
【請求項３】
円柱の側面またはだ円柱の側面または円錐台の側面の形状に従うキャビティ（２１）が形成されるように、または
前記キャビティ（２１）が矩形または三角形または正方形の横断面を有するように、
前記スリーブ部分（１９）は前記流体管（１１）の前記第２の表面セクション（１８）から離間させられている、請求項１または２記載の流体入口または出口配列。
【請求項４】
互いに対して実質的に同じ距離を有する向き合った表面を備えたキャビティ（２１）が形成されるように、前記スリーブ部分（１９）は、前記流体管（１１）の前記第２の表面セクション（１８）から離間されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項５】
前記流体管（１１）が前記第２の表面セクション（１８）の軸方向延在範囲にわたって不変の横断面または壁厚または直径を有し、かつ前記連結エレメント（１２）が増大した横断面または壁厚または直径のセクションを有するように、前記キャビティ（２１）は形成されている、または
前記流体管（１１）が減じられた横断面または壁厚または直径のセクションを有し、かつ前記連結エレメント（１２）が該連結エレメント（１２）の軸方向延在範囲にわたって不変の横断面を有するように、前記キャビティ（２１）は形成されている、または
前記流体管（１１）が減じられた横断面または壁厚または直径のセクションを有し、かつ前記連結エレメント（１２）が増大した横断面または壁厚または直径のセクションを有するように、前記キャビティ（２１）は形成されている、請求項３または４記載の流体入口または出口配列。
【請求項６】
前記スリーブ部分（１９）は、前記キャビティ（２１）への通路を有さない、請求項３または５記載の流体入口または出口配列。
【請求項７】
前記連結エレメント（１２）の前記スリーブ部分（１９）は、ストラットなしに前記第２の表面セクション（１８）から連続的に離間させられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項８】
前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）は、前記流体管（１１）の前記第２の表面セクション（１８）から離間させられており、前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）は、前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）において前記流体管（１１）と物理的接触をしていない、請求項１から７までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項９】
キャビティ（２１）が形成されかつ該キャビティ（２１）が前記スリーブ部分（１９）および前記第１の端部（１３）にわたって延びているように、前記スリーブ部分（１９）は前記流体管（１１）の前記第２の表面セクション（１８）から離間させられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項１０】
前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）は、フランジまたはカラーまたはシュラウドとして配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項１１】
前記流体管（１１）と前記連結エレメント（１２）とは一体に形成されている、または
前記流体管（１１）と前記連結エレメント（１２）とは別個の部材であり、前記第２の結合部（１７）は、溶接またはろう付けまたは焼ばめまたは螺合または圧着によって提供されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項１２】
前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）はフランジとして構成されており、
前記連結エレメント（１２）の前記第１の端部（１３）による前記連結エレメント（１２）と前記構成部材（２０）との間の第１の結合部（１６）は、前記第１の端部（１３）の前記フランジを貫通した孔に挿入された少なくとも１つの結合部材によって提供されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項１３】
前記流体管（１１）は、鉛直方向軸線に対して２０°〜５０°の角度で向きづけられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列。
【請求項１４】
ガスタービンエンジンにおいて、
圧縮機と
燃焼器と
タービンと、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の流体入口または出口配列と、を備え、前記流体管（１１）は、圧縮機入口の上流または圧縮機出口の下流に配置されており、前記圧縮機出口の下流の位置は、ガスタービンエンジンのタービンセクションにあるか、またはガスタービンエンジンの圧縮機セクションとタービンセクションとの間の移行セクションにあることを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、特に管配列によって案内される排出された潤滑油が、特に、例えば管配列の炭化につながる恐れがある温度に関して、流体のための好適な作動点の外側の温度によって影響され得る、管配列、流体入口または出口配列、および／またはガスタービンエンジンに関する。
【０００２】
発明の背景
ガスタービンエンジンまたはあらゆるタイプのターボ機械において、特に圧縮機ブレードおよび／またはタービンブレードを、軸線を中心に回転させるためにロータが設けられている。この回転を可能にするために、ロータは軸受を介してステータに結合される。これらの軸受は、オイルタンクから提供される潤滑油によって潤滑されてよい。
【０００３】
軸受からの潤滑油は、１つまたは複数のドレン管を介してオイルタンクへ戻されてよい。ドレン管を通さなければならないガスタービンエンジンまたはターボ機械のコア内の空間は制限されていることがある。ガスタービンエンジンまたはターボ機械のケーシングは通常ガスタービンエンジンを取り囲む周囲温度よりも高い温度に曝されるので、これらのドレン管を直接に包囲する領域はドレン管の長さに沿って様々な温度を有し得る。これは、作動流体が燃焼器によって加熱され、また、圧縮機から抽出された空気も、それがおそらく高温のタービン領域を冷却するために抽出されたとしても、より高い温度レベルを有し得ることによるものである。
【０００４】
従来の設計においてより長期間運転した後には、ドレン管の内部には、炭化層が形成されることがある。これは、前記温度効果により、排出された潤滑油が過熱されることがあるために生じることがある。
【０００５】
その結果、オイルの潤滑特性が衰える。さらに、場合によっては炭化層の薄片がはがれ落ち、オイルフィルタを詰まらせる恐れがあり、これは、追加的なメンテナンスを要する。
【０００６】
発明の概要
本発明は、これらの欠点を減じようとするものである。
【０００７】
この課題は、独立請求項によって解決される。従属請求項は、発明の有利な発展形および変化形を示している。
【０００８】
本発明によれば、ターボ機械用の管配列、特にガスタービンエンジンの軸受用に適用された、特に軸受からの潤滑油の排出用のドレン管配列であって、流体、例えばオイルまたは潤滑剤等の液体を案内するための流体管と、この流体管を、温度によって影響される構成部材に連結するための連結エレメントとを有するドレン管配列が提供される。“温度によって影響される”とは、作動中の、周囲温度と比較したときの構成部材間の温度差を意味する。構成部材は、特に、ケーシング、特にガスタービンエンジンのケーシング、このようなケーシングのストラット、フレームまたはスペーサ、または中間片としてケーシングに取り付けられた異なる構成部材であってよい。作動中、ガスタービンエンジンケーシングの温度が高温、例えば４００℃、さらには６００℃にもなり得ることに注目しなければならない。
【０００９】
本発明によれば、連結エレメントは、連結エレメントの第１の端部によって連結エレメントと構成部材との間の、場合によっては解離可能な形式での、第１の結合を提供することができるように構成されている。第１の端部は、特に、その延在方向で軸方向が規定されている中心線または曲線を包囲する連結エレメントが例えば実質的に軸線を中心として回転対称であることを考慮して、連結エレメントの第１の軸方向端部であってよい。
【００１０】
さらに、連結エレメントは、連結エレメントの第２の端部、特に第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部によって連結エレメントと流体管の第１の表面セクションとの間の第２の結合を提供する。本発明によれば、連結エレメントは、流体管の第２の表面セクションを包囲しかつ流体管の第２の表面セクションに対して離間させられている、特に第１の端部と第２の端部との間に配置された、スリーブ部分を有する。
【００１１】
特に、スリーブ部分は、特に第２の管セクションによって規定されたセクションにおいて、第２の表面セクションと同心的または同軸的である。
【００１２】
好適には、スリーブ部分は延在していてよい。さらに、スリーブ部分は円筒状であってよいか、または円錐台形であってよいが、後述するようにその他の形状も可能である。
【００１３】
流体管の第１の表面セクションは、特に、流体の外面またはシェル面であってよい。“外”とは、流体管の中心軸線、例えば回転軸線とは反対に面していることを意味する。
【００１４】
本発明に基づき、連結エレメントのスリーブ部分は、流体管の第２の表面セクションから離れており、特に、一切のストラットまたは安定化のための手段を有することなく連続的に離間させられている。
【００１５】
本発明によれば、第１の端部において第１の端部が流体管と物理的接触しないことが明らかであるように、スリーブ部分は特に連結エレメントの第１の端部上にも延びていてよい。換言すれば、第１の端部は流体管の第２の表面セクションからも離間させられている。すなわち、連結エレメントと流体管との唯一の接触領域は、第２の結合部によるものである。
【００１６】
その結果、作動中、構成部材が周囲温度よりも高い温度レベルにあるとき、構成部材から流体管への熱伝達は、スリーブ部分の領域において減じられるか、さらには遮断される。熱伝達は、第１の表面セクションの領域に限定されている。この領域においては、熱は流体管に伝達されるが、接触する表面のサイズが減じられていることにより、流体管は、従来の設計のように高温にならない。加えて、流体管と構成部材（すなわちヒートシンク）との接触箇所は、第１の端部からさらに離れるように移動させられる。
【００１７】
流体管は、付加的な能動的な冷却手段なしに、または例えば流体の速度を高める特定の手段なしに、低温に保たれる。
【００１８】
上記で言及した構成部材がガスタービンのケーシングであり、流体が、ガスタービンの軸受用の潤滑油であり、流体管が軸受用のドレン管として構成されており、このドレン管を通じて軸受からの潤滑油がオイルタンクへ戻される場合、本発明は、ガスタービンエンジンのために特に有利である。軸受から潤滑油のタンクへの流れを生ぜしめる差圧は、通常、重力に依存する。この構成では、ケーシングは作動中に空気の圧縮および燃焼プロセスの副作用として例えば４００℃〜６００℃に加熱され得る。さらに、このようなガスタービンでは、ドレン管における潤滑油の速度は、少なくとも特定の作動モードにおいて低いことがある。このような温度では、ドレン管における、特に管の内壁における温度上昇の潜在的な問題が存在し、このことは、潤滑油の低速の流れと相まって、従来技術の構成においては、潤滑油の過熱につながり、ドレン管の内面に炭化層を形成する恐れがある。劣化したオイルの潤滑特性に加え、炭化層の薄片がはがれ落ち、オイルフィルタを詰まらせる恐れがあり、これは、追加的なメンテナンスを要する。これは、ドレン管とケーシングとの接触点が高温のケーシングからさらに離れるように移動させられるので、本発明によって克服される。この空間の分離により、ドレン管は低温に保たれる。
【００１９】
さらに、従来の設計と比較して僅かな変更のみが必要とされるので、本発明はさらに有利である。
【００２０】
さらに、オイルの体積が静止するかまたは炭化が生じるのに十分なほど加熱されることを回避するために管の内部に十分なオイルを注いだり、またはドレン管によって取り上げられた周囲領域からのあらゆる放射または伝導を対流熱伝達を介して排気することができるより低温の空気の層でドレン管と取り囲んだりする、ドレン管を低温に保つための従来の方法がもはや必要とされないか、または従来ほどは必要とされないという点で本発明は有利である。別個の断熱層、例えばドレン管の周りの鉱物綿の使用は、ドレン管の最大横断面を減じ、これにより、タンクへ戻る潤滑油のフロースループットの容量はもはや必要とされないまたはより少ない程度にのみ必要とされ得る。
【００２１】
本発明の好適な構成のうちの１つとして、第２の端部は、流体管の第１の表面セクションに係合するための連結エレメントの第１の対称軸線に面した係合面を有してよく、第１の表面セクションは流体管の第２の対称軸線とは反対側に面している。
【００２２】
スリーブ部分の様々な構成が可能である。第１の実施の形態では、円柱の側面、だ円柱の側面、または長円柱の側面の形状に従うキャビティが形成されるように、スリーブ部分は流体管の第２の表面セクションから離間させられていてよい。これに代えて、キャビティが例えば矩形、三角形または正方形の横断面を有するように、スリーブ部分が流体管の第２の表面セクションから離間させられていてよい。
【００２３】
互いに対して実質的に同じ距離を有する向き合った面を備えたキャビティが形成されるように、スリーブは、流体管の第２の表面セクションから離間されていてもよい。
【００２４】
好適には、第２の端部における連結エレメントの内径は、第１の端部における内径よりも小さくてよい。“内径”とは、流体管に面したスリーブ部分の表面における２つの反対側の箇所の間の中間距離を意味する。スリーブ部分は完全な円柱を形成していなくてもよく、異なる形状のものであってもよいことに注目すべきである。この場合、“直径”は、規定することができないパラメータであってよい。この場合、スリーブ部分の包囲された空間の断面の延在範囲を、第２の結合部の横断面の延在範囲と比較することができる。
【００２５】
好適な実施の形態では、流体管が、第２の表面セクションの軸方向延在範囲にわたって不変の横断面を有し、かつ連結エレメントが、凹所または段部、特に連結エレメントの内面における凹所または段部を有するように、キャビティが形成されていてよい。これに代えて、流体管が、減じられた直径または減じられた壁厚のセクションを有し、連結エレメントが、連結エレメントの軸方向延在範囲にわたって不変の横断面を有するように、キャビティが形成されていてよい。これにより、再び凹所または段部が、この場合は流体管の外面に形成される。別の択一的な例として、流体管が、減じられた直径または壁厚のセクションを有しており、凹所または段部を形成しており、連結エレメントが別の凹所または段部を有するようにキャビティが形成されるように、これらの構成の両方を組み合わせることができる。
【００２６】
この場合も、対称的ではない構成が存在し得ることに注目すべきである。しかしながら、段部を提供するという原理は、管の様々な形状に適用することができる。
【００２７】
優れた断熱効果を提供するために、スリーブ部分と、セクション結合の領域とは、キャビティへの通路を有さなくてよい。第１の端部は封止されていなくてよいので、空気は、第１の端部と流体管との間の開口を通じてのみ移動することができてよい。これは、高温のスリーブ部分から流体管への減じられた熱伝達を伴うエアクッションにつながり得る。
【００２８】
特に、連結エレメントと流体管との接触領域は、第２の結合部に限定されていてよい。これは、例えば、スリーブ部分が、流体管の第２の表面セクションとの物理的接触を提供するストラットまたは結合部を有さないことを意味する。第２の表面セクションとスリーブとの対向した面は、スリーブの領域において結合されていない。
【００２９】
加えて、第１の端部は、流体管から離間させられていてよく、特に流体管の第２の表面セクションから離間させられていてよい。
【００３０】
別の実施の形態によれば、連結エレメントの第１の端部はフランジ、カラーまたはシュラウドとして配置されていてよい。第１の端部は、全体的に円筒状の外形を有してよい。すなわち、連結エレメントは、特定の第１の高さにわたって第１の直径を有する第１の端部と、第１の直径よりも小さな第２の直径を有する他の部分とを有しており、第２の直径は、第１の高さよりも大きな第２の高さにわたって延びている。
【００３１】
連結エレメントは、特に一体に形成されていてよい。
【００３２】
１つの実施の形態において、流体管と連結エレメントとは相まって一体に形成されていてよい。これに代えて、流体管と連結エレメントとは別個の部材であってもよく、特に溶接またはろう付けによって、またはこれに代えて連結エレメントを流体管に焼ばめ、螺合または圧着することによって第２の結合部が提供されてもよい。
【００３３】
これまで、構成部材またはケーシングと協働するように配置された管配列に焦点を合わせてきた。以下では、管配列および構成部材の完全な組み合わされた配列をより詳しく説明する。
【００３４】
本発明は、前のセクションにおいて定義されかつ説明された管配列と、同様に前で紹介された、温度によって影響される構成部材、特にケーシングであって、この構成部材に、管配列が、連結エレメントの第１の端部による、連結エレメントと構成部材との間の第１の結合部を介して結合されている、構成部材とを含む流体入口または出口配列にも関する。
【００３５】
“入口配列”とは、それによって流体が構成部材へまたは例えば流体供給用の構成部材へ案内される配列を意味する。“出口配列”とは、それによって流体が例えば流体の排出用の構成部材から案内される配列を意味する。
【００３６】
これまでは完全に説明されてないが、流体入口または出口配列は、特に、流体管が、構成部材（例えばガスタービンエンジンのケーシング）を貫通する第１の管セクションと、構成部材から突出した、すなわち外方へ突出した第２の管セクションとを有しており、流体管と構成部材とが第１の管セクションにおいて接触しないように、配置されていてよい。その結果、接触は第２の結合部によって制限され、これは、構成部材から流体管への熱伝達を減じる。
【００３７】
ガスタービン構成の場合、ガスタービンエンジンの中心軸線の近くでロータに軸受が配置される。さらに、ガスタービンエンジンロータはケーシング内に収容される。潤滑油用のオイルタンクはケーシングの外側に配置される。すなわち、通常は加圧された“新鮮な”潤滑油は、軸受、特に軸受面へ提供することができるように、管を介してケーシングを通過する必要がある。さらに、排出された潤滑油は、同様にケーシングを貫通したドレン管を通じて軸受から送り出される。その他に、ドレン管はケーシングに固定される必要がある。これは、本発明による連結エレメントによって、特に第１の結合部によって実現される。
【００３８】
１つの実施の形態では、連結エレメントの第１の端部はフランジとして構成されていてよく、連結エレメントの第１の端部による連結エレメントと構成部材との間の第１の結合部は、少なくとも１つの結合部材、特に、第１の端部のフランジを貫通したボアホールに挿入されたボルト、スタッドまたはねじによって提供されてよい。
【００３９】
好適には、流体管は重力によって駆動されてよい。流体は、流体管の空間的向きによってのみ提供される付加的な圧力によって搬送されてよい。好適な実施の形態では、流体管は、鉛直方向軸線に対して２０°〜５０°の角度、特に３０°〜４５°の角度で配向されていてよい。
【００４０】
流体管の傾きは、水平に対して実質的に２５０％〜８５％、特に１７０％〜１４０％であってよい。
【００４１】
このような傾きまたはこのような角度は、重力のみによって生ぜしめられる、オイル等の、減じられた速度の流体のための“自動的な”流体流れをも許容する。傾きまたは角度は、ガスタービンが地面または水平面に対して移動している時、例えば船上またはオイルプラットフォーム上にある時の作動条件をも許容する。
【００４２】
特に、流体管は実質的に直線的であってよい。
【００４３】
前の実施の形態の他に、本発明は、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含むガスタービンエンジンにも関する。さらに、本発明は、前に定義した流体入口または出口配列を含み、流体管は、圧縮機入口の上流または圧縮機出口の下流に配置されており、圧縮機出口は場合によっては本発明の最大の利益を受ける。位置は、特に、ガスタービンエンジンのタービンセクション、またはガスタービンエンジンの圧縮機セクションとタービンセクションとの間の移行セクションにあってよい。明らかに、流体入口または出口配列の位置は軸受の位置に依存し、この軸受の位置は同様にガスタービン延在範囲に沿った重量および荷重の分布に基づく。本発明は、流体入口または出口配列がより高温の領域に配置されてよい構成に特に適用可能である。
【００４４】
おそらく、燃焼器からの熱は副作用として構成部材、例えばケーシングにも伝達される。特に、構成部材は、作動中の周囲温度よりも高い第１の温度によって影響される。
【００４５】
その結果、構成部材は加熱され、それ自体が熱放射体としても作用する。
【００４６】
本発明によれば、連結エレメントの第２の端部と流体管の第１の表面セクションとの間の第２の結合部は熱ブリッジとして作用する。それとは異なり、流体管の第２の表面セクションから離間されたスリーブ部分は、熱バリヤとして作用する。
【００４７】
別の実施の形態では、連結エレメントは、作動中にスリーブ部分の外面と周囲空気との間の増大した熱伝達のために、スリーブ部分の外面において、受動的冷却手段、特にリブを有してよい。
【００４８】
本発明は、ガスタービンエンジン、圧縮機、またはあらゆるタイプのターボ機械に適用されると有利である。本発明は、大きな温度差、および流体の劣化または炭化につながる温度を有するあらゆるタイプのシステムにとっても有利であり得る。
【００４９】
前に説明したガスタービンの実行とはかなり対照的に、本発明は、逆の作動温度、例えば、構成部材としてのケーシングが、低い、ゼロ未満の温度を有しており、流体またはオイルを流動させるために流体またはオイル温度が所定レベルよりも高く維持される必要があるようなプロセス圧縮機のためにも適用され得る。
【００５０】
さらに、管配列は、オイルまたは潤滑剤を軸受から案内する（ドレン管としての）流体管のみならず、オイルまたは潤滑剤を軸受へ案内する（供給管としての）流体管に対しても肯定的な効果を有し得る。
【００５１】
“流体管”という用語は本明細書において、流体、特に液体を搬送するように構成された管を定義するために用いられる。その他に、本発明は、気体流体のためにも有利であり得る。
【００５２】
本発明の複数の実施の形態が、様々な主体に関して説明されていることに注目しなければならない。特に、幾つかの実施の形態は、装置タイプの請求項に関して説明されているのに対し、他の実施の形態は、方法タイプの請求項に関して説明されている。
【００５３】
しかしながら、その他の通告がない限り、１つのタイプの主体に属する特徴のあらゆる組合せに加えて、異なる主体に関連する特徴、特に、装置タイプの請求項の特徴と、方法タイプの請求項の特徴とのあらゆる組合せも本願で開示されていると考えられることが、当業者は上記および以下の説明から分かるであろう。
【００５４】
本発明の上記で規定した態様および別の態様は、以下で説明される実施の形態の例から明らかであり、実施の形態の例に関して説明される。
【００５５】
ここで発明の実施の形態を、単なる例として、添付の図面に関して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の管配列を概略的に示す図である。
【図２】本発明の管配列の第１の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の管配列の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】ガスタービンエンジンに据え付けられた本発明の管配列を概略的に示す図である。
【図５】図２に示した本発明の管配列の詳細を示す図である。
【図６】ガスタービンエンジン内の本発明の管配列の位置を示す図である。
【図７】ガスタービンエンジン内の本発明の管配列の位置を示す図である。
【００５７】
図面における例示は概略的である。なお、異なる図面における類似または同一の要素に対して同じ参照符号が使用されていることに注意されたい。
【００５８】
特徴、特に利点の幾つかは、組み立てられたガスタービンについて説明されるが、特徴は、ガスタービンの個々の構成部材にも適用することができるのはもちろんであるが、一回組み立てられた、作動中の利点を示す。しかしながら、作動中のガスタービンによって説明された場合、いずれの詳細も、作動中のガスタービンに限定されるべきではない。
【００５９】
発明の詳細な説明
典型的な実施の形態は、ガスタービンエンジンが作動している時に温度によって影響される構成部材としてのケーシング２０を備えるガスタービンエンジンに焦点を当てる。流体としてオイルをガスタービンエンジンの軸受１００から外部のオイルタンクへ案内するための流体管としてのドレン管１１を有する管配列１０に焦点が当てられる。
【００６０】
このような構成は図１および図２に示されており、図１は、従来の設計を示しているのに対し、図２は本発明の解決手段を示している。同じ要素は同じ参照符号で示されている。
【００６１】
連結エレメント３として、ドレン管１１をケーシング２０に連結するためのフランジのみが図１に示されている。
【００６２】
図２は、改良された連結エレメント１２を示している。連結エレメント１２は、連結エレメント１２の第１の端部としてカラー１３を有する。カラー１３をフランジと呼ぶこともできる。
【００６３】
連結エレメント１２は、ドレン管１１をケーシング２０に取り付けるために設けられている。取付けは、結合部材を行われてよく、この結合部材は、管配列１０をケーシング２０から取り外すことができるように検査またはメンテナンスのために取り外すことができる。カラー１３、ひいては連結エレメント１２と、ケーシング２０との間の第１の結合部１６が形成されるように、結合部材がカラー１３の孔に通され、ケーシング２０に結合されてもよい。
【００６４】
図２にはカラー１３とケーシング２０との間の直接結合が示されているが、場合によっては、これらの２つの部材の間に中間部材、例えばディスクまたはガスケットが設けられていてもよい。
【００６５】
図１によれば、連結エレメント３が軸線を中心にして回転対称であり、半径方向が軸線に対して垂直であるとするならば、連結エレメント３のフランジは、その半径方向内面によってドレン管１１への結合をも提供する。しかしながら、図示した実施の形態では、結合部は、特にスペースおよび設計の制約により、回転対称ではない。
【００６６】
それとは異なり、図２では、連結エレメント１２は、その軸線、すなわち連結エレメント軸線Ａ１に沿って延在している。この場合も、連結エレメント１２はこの連結エレメント軸線Ａ１を中心にして回転対称であると仮定する。軸方向は、この軸線Ａ１に沿って規定される。半径方向は、この軸線Ａ１に対して垂直である。
【００６７】
回転対称性は必要ではないが、説明を簡単にし得るものであることに注意すべきである。その他の形状については後述する。
【００６８】
カラー１３が連結エレメント１２の第１の軸方向端部に設けられていると考えると、連結エレメント１２は、第２の結合部１７を提供するための手段を有しており、この第２の結合部１７は連結エレメント１２とドレン管１１との間に形成されている。結合部１７を提供する手段は、連結エレメント１２のカラー１３とは反対側の軸方向端部に配置された連結エレメント１２の第２の端部１４であり、第２の端部１４はドレン管１１に固定結合されている。この第２の結合部１７は、第２の端部１４の半径方向内側に面した表面をドレン管１１の半径方向外側に面した第１の表面セクションに結合することによって形成される。
【００６９】
この構成の場合、ドレン管１１は自己の軸線、すなわち管軸線Ａ２に沿って延在していると仮定する。ドレン管１１は、少なくとも部分的に、この管軸線Ａ２を中心にして回転対称であると仮定する。ドレン管１１の軸方向はこの管軸線Ａ２に沿った方向で規定される。半径方向はこの管軸線Ａ２に対して垂直である。
【００７０】
通常、連結エレメント軸線Ａ１とドレン管軸線Ａ２との位置および向きは同じである。
【００７１】
第２の結合部１７の係合面の大きさは制限されていてよく、これにより、この境界面を介した熱伝達が制限される。特に、第２の結合部１７の軸方向長さは、ドレン管１１の壁の幅と同じであってよい。特に、第２の結合部１７の軸方向長さは、カラー１３の軸方向延在範囲の５０％、２５％、１０％または５％であってよい。
【００７２】
熱伝達をこの第２の結合部１７の境界面だけに制限するために、連結エレメント１２は、カラー１３と第２の端部１４との間にスリーブ部分１９をも有する。本発明によれば、このスリーブ部分１９は、ドレン管１１の第２の表面セクション１８から離間させられており、これにより、スリーブ部分１９の内面と第２の表面セクション１８の外面との間にキャビティ２１が形成されている。
【００７３】
同様に軸方向に延在しているこのキャビティ２１により、第２の表面セクション１８においてドレン管１１の断熱が生ぜしめられ、これにより、熱伝達は実質的に第２の端部１４の領域に制限される。
【００７４】
これは、連結エレメント１２とドレン管１１との間の第２の端部１４における接触領域の延在範囲が制限されているので有利である。さらに、スリーブ部分１９の延在した構成により、第２の端部１４は高温のケーシング２０からさらに離されている。第１の結合部１６を介してケーシング２０からカラー１３へ熱伝達が生じるが、カラーの離れた第２の結合部１７を介してより少ない熱が加えられる。
【００７５】
図２によれば、ドレン管１１および連結エレメント１２は円柱形である。別の好適な実施の形態では、ドレン管１１および連結エレメント１２は、だ円柱または長円柱、すなわちだ円形および長円形の横断目をそれぞれ有する円柱形であってもよい。円柱形である代わりに、上述のように、連結エレメント１２は円錐台形であってもよい。その他の形状、例えばあらゆる湾曲したドレン管壁部、またはだ円形、三角形、矩形または正方形の横断面を有するドレン管壁部も可能であり、横断面は半径方向平面に配置されている。
【００７６】
ドレン管が完全な円柱形または円錐台形である必要はないことが認められるべきである。本発明の概念は、前記部材の僅かに変更された形状によっても達せられることが理解されるべきである。
【００７７】
横断面形状とは別に、少なくともスリーブ部分１９と第２の表面セクション１８とは、互いに包囲している。図２の実施の形態によれば、スリーブ部分１９と第２の表面セクション１８とは実質的に同心状である。好適には、連結エレメント１２全体の半径方向の内面は、ドレン管１１の外面に対して同心状であってよい。
【００７８】
本発明によれば、ドレン管１１と連結エレメント１２との間の唯一の接触箇所は、第２の結合部１７である。特に、カラー１３の領域においても、連結エレメント１２はドレン管の外壁から離間させられている。
【００７９】
ドレン管１１の１つの実施の形態によれば、複数の実施の形態において説明したように、第１の端部としてのカラー１３は、ドレン管１１を通る流体の流れに関して上流端部に相当する。第２の端部１４は、ドレン管１１を通る流体の流れに関して下流端部に相当する。
【００８０】
図３は、管配列の別の実施の形態を示している。連結エレメント１２は、図２に示されたものよりも短いスリーブ部分１９を有してよい。また、ドレン管１１は、前記第１および第２の表面セクション１５，１８から離れた領域において分岐路を有してよい。この場合も、スリーブ部分１９およびカラー１３の部分にわたってドレン管１１の外面と連結エレメント１２の内面との間にキャビティ２１が延びている。
【００８１】
図４は、図２および図３に示された２つの管配列の可能な位置を断片的な三次元の図で示している。ガスタービンエンジン全体の軸方向は軸線Ａ３によって示されている。ガスタービンが配置される地面を指す半径方向は、方向Ｒ３によって示されている。２つの管配列１０がケーシング２０に結合されている。その他に、管配列１０は、ガスタービンエンジンの軸線Ａ３に面したガスタービンエンジンのストラット５０によっても包囲されている。
【００８２】
詳細には示されていないまたは全く示されていないが、図７には、ガスタービンエンジン２０１のロータ２００、燃焼器、軸受１００およびその他の部分が部分的に示されている。軸受１００は、中央の円筒状ボディ５１の近くに配置されていてよい。この中央の円筒状ボディ５１には、一方では潤滑油を軸受１００に提供するために、他方では潤滑油を軸受１００から収集しかつ送り出すためにキャビティ１０１，１０２が存在してよく、潤滑油を中央の円筒状ボディ５１内に閉じ込めるためのシール空気供給およびブリーザ抽出のためのガイドも存在してよい。特定のキャビティ（１０１または１０２）は、ストラット５０内に配置された特定のドレン管１１に接続されてよい。軸受１００への外部オイル供給部は、図６に示されており、参照符号２０２によって示されている。
【００８３】
好適な実施の形態において、ドレン管１１と、カラー１３を除くケーシング２０との間の別の接触箇所は、中央円筒体５１内に、特に軸受１００に近い領域に配置されていてよい。これらの幾つかの接触箇所の他に、ドレン管１１は、例えばキャビティ２１の連続部としての、キャビティ２１と同様の包囲する環状のキャビティによって、ストラット５０から離間させられていてよい。
【００８４】
図４には、第１のドレン管配列１０の管軸線Ａ２と、地面を指す半径方向Ｒ３との間の第１の角度ＡＮ１も示されている。さらに、第２のドレン管配列１０の管軸線Ａ２と、地面を指す半径方向Ｒ３との間の第２の角度ＡＮ２も示されている。これらの角度ＡＮ１，ＡＮ２は、特に、実質的に２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°または５０°であってよい。すなわち、潤滑油は、単に重力により連続的に流れてよい。
【００８５】
図４には、カラー１３における穴５２も示されており、これらの穴５２は、連結エレメント１２をそのカラー１３を介してケーシング２０に固定するためのコネクタの挿入を可能にしている。コネクタは、前述のようにボルト、ねじまたはその他のエレメントであってよい。
【００８６】
図５には、図２の実施の形態がより拡大して示されている。キャビティ２１がより詳細に示されている。特に、環状のキャビティ２１はさらにカラー１３の軸方向端部（第１の端部）において軸方向に環状の開口６０を有していることが分かる。
【００８７】
より正確には、前述のように、第２の端部１４における係合面が示されている。連結エレメント１２の第１の表面セクション１５が示されている。また、ドレン管１１の対向する表面が接触面３０として明らかに示されている。
【００８８】
さらに、ドレン管１１の外側段部６１が示されており、この外側段部６１は、連結エレメント１２を適切な位置に組み付けるためのストッパを提供する。
【００８９】
示された実施の形態によれば、ドレン管の内径Ｄ１，Ｄ２は異なっていてよい。連結エレメント１２の領域と、そのさらに上流では、ドレン管１１の下流端部に存在する直径Ｄ２よりも小さな直径Ｄ１が存在する。
【００９０】
図６は、図４と同様に、ガスタービンエンジン内の管配列１０の位置決めを示している。ケーシング２０の中央部は、ガスタービンエンジンの回転軸線からの軸方向視点で示されている。図面は、地面に据え付けられたガスタービンを水平方向に見たものである。潤滑油は入口管２０２を通じて提供されてよく、この入口管２０２は、潤滑油が、重力に反したベクトル成分を有する向きで上方に向かってガスタービンエンジンの中央へ案内されるように向きづけられている。これに代えて、潤滑油は、入口管２０２’を通じて提供することもでき、この入口管２０２’は、重力の方向のベクトル成分を有する向きで下方へ潤滑油を提供することができる。潤滑油は、この入口管２０２を通じてガスタービンエンジンの中央の軸方向領域へ、軸受１００が配置されている中央円筒体５１へ案内される。入口管は、ガスタービンの鉛直方向軸線、すなわち重力ベクトルの方向に対して角度を成している。さらに、２つのドレン管１１が示されており、これらのドレン管１１も、角度ＡＮ１およびＡＮ２によって示された鉛直軸線に対する角度で方向付けられており、これらのドレン管２２から主要部分が主にストラット５０内に据え付けられている。ケーシング２０とドレン管１１との結合を提供する２つの連結エレメント１２が示されている。
【００９１】
図７は、この構成をガスタービンエンジン２０１の軸線に沿って切断した断面図として示している。中央円筒体５１も示されている。軸受１００は、軸受パッドおよび軸受のその他の部材を切断する断面図として示されている。圧縮機２００は、圧縮機の最終段のベーンのみによって示されている。タービンセクション２０３は、ブレードおよびベーンの第１段によって示されている。つまり、図示したように、軸受１００はガスタービンエンジン２０１の高温領域に配置されている。軸受１００に潤滑剤を提供するための入口管２０２は、図７の断面と同じ平面には配置されていないので、破線で示されている。入口管２０２は、ロータ、すなわちロータ部分１１０に面した軸受パッド１０５の表面に潤滑剤を分配する導管系統（図示せず）において終わっている。軸受１００の両側に設けられた環状のキャビティ１０１および１０２は、軸受１００から出てきた潤滑剤を収集する。これらのキャビティ１０１，１０２からドレン管１１が逸れている。軸受１００から潤滑剤を排出するためのドレン管１１もまた、やはり、図７の断面と同じ平面には配置されていないので破線で示されている。
【００９２】
図６および図７から認めることができるように、軸受は、燃焼器の近くのガスタービンエンジン２０１の高温領域に配置されていてよい。したがって、その領域におけるケーシングおよびストラットは、その温度であり得る。本発明は、ドレン管および搬送される排出オイルを高温のケーシング２０および高温のストラット５０から熱的に隔離することができる。
【００９３】
前述のように、開示された本発明の管配列は有利である。なぜならば、潤滑油は、ドレン管内の過剰な熱を回避することができることによりその品質が劣化しないからである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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