(57)【要約】【課題】大気中へのオイル廃棄物の汚染作用を低減すること。【解決手段】本発明は、ガスタービンエンジンの転がり軸受エンクロージャと連通する管内を流れる、オイル粒子を含む空気流の処理方法に関し、前記空気流は、加熱手段に結合されたコークス化ボックス内を移動され、コークス化ボックス内で、空気は、空気流に含まれるオイル粒子をコークス化するのに十分な温度に加熱される。好ましくは、コークス化ボックス内で、コークス化によって生成された固体残留物を回収する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンの転がり軸受エンクロージャと連通する管内を流れる、オイル粒子を含む空気流の処理方法であって、前記空気流が、加熱手段に結合されるコークス化ボックス内を移動され、コークス化ボックス内で、空気は、空気流に含まれるオイル粒子をコークス化するのに十分な温度に加熱される、方法。
【請求項２】
コークス化によって生成された固体残留物が、コークス化ボックス内で回収される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コークス化ボックスは、空気流が管からコークス化ボックス内に移動するように、前記管に取り付けられる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
タービンの下流側に排気コーンを含むガスタービンエンジン内で前記空気流を処理し、コークス化ボックスが、排気コーン内のガスにより加熱されるように前記排気コーン内に配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
空気が、オイル粒子を熱分解するのに十分な温度に加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
空気が、タービンのすぐ下流側で高温ガスの採取により加熱される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ガスタービンエンジンの転がり軸受エンクロージャと連通する中央通気管と、ガスの排気コーンとを含むガスタービンエンジンであって、前記中央通気管が、排気ダクトに通じ、ガスタービンエンジンが、オイル粒子を含む転がり軸受エンクロージャから出た空気流を処理するためのコークス化ボックスを含み、コークス化ボックスが、中央通気管からの空気流を受容するために片側に開口部を備えた円筒形ケーシングと、シケインを形成する手段とを含み、該シケインを形成する手段が、排気コーンのエンジンガスにより加熱されるように中央通気管に取り付けられる、ガスタービンエンジン。
【請求項８】
コークス化ボックスが、コークス化されたオイルを回収する手段を含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
円筒形ケーシングが、前記中央通気管の端への取り付け手段と、内部グリッドとを含み、内部グリッドを通して、オイル粒子が、円筒形ケーシングの内壁に噴出され、内部グリッドが、コークス化されたオイルの回収手段を形成する、請求項８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記コークス化ボックスが、タービンの下流側で採取されるガスにより、オイル粒子を熱分解させるのに十分な温度に加熱される、請求項７、８、または９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
アクセサリギアボックス（ＡＧＢ）を含み、前記コークス化ボックスが、前記アクセサリギアボックス（ＡＧＢ）に取り付けられる、請求項７から１０のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機のガスタービンエンジンの分野に関し、特に、軸受潤滑オイルの廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、基本的に、燃焼室に供給する空気の圧縮アセンブリからなり、燃焼室内で、空気は燃料と混合されて高温ガスを発生し、高温ガスのエネルギーが、圧縮手段を駆動するタービンアセンブリで回収される。各種のロータ本体を結合するシャフトは、与圧されたエンクロージャ内に取り付けられる軸受によりステータ部分で支持される。エンクロージャは、潤滑を確実にするために転がり軸受に噴射されるオイルを含むこと可能であり、閉じ込められた空気が通る、大抵はラビリンスタイプのシーリング部材を含む。この空気は、オイル粒子を含んでおり、できるだけ少ないレベルにオイル消費を維持するために、転がり軸受エンクロージャ内を流れる空気からオイルを分離する、脱油装置を使用することが知られている。現在のエンジンでは、この装置は、エンジンの内部で軸受自体の付近に組み込まれるか、あるいは、ＡＧＢとも呼ばれるアクセサリギアボックスの位置に組み込まれている。しかしながら、脱油装置の有効性は１００％ではない。脱油装置を通過した後に排出される空気は、まだ小滴状のオイル残留物を含んでおり、これらは大気中に排気される。従って、汚染源となって環境を損なう。
【特許文献１】英国特許第２３７４０２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、大気中へのオイル廃棄物の汚染作用を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、出願人は、ガスタービンエンジンの転がり軸受エンクロージャと連通する管内を流れる、オイル粒子を含む空気流の処理方法を完成し、この方法は、前記空気流が、加熱手段に結合されるコークス化ボックス内を移動され、空気は、空気に含まれるオイル粒子をコークス化するのに十分な温度に加熱される。好ましくは、コークス化により生成された固体残留物を、コークス化ボックス内で回収する。
【０００５】
このようにして、気体および固体残留物にオイルをコークス化により変換することによって、大気中に排気されるガスの害性を減らすことができる。また、コークス化は、オイル残留物の容量を減らすことができる一方で、残留物自体の害性が少なくなる。
【０００６】
英国特許第２３７４０２６号明細書から、空気流が、空気流に含まれるオイル粒子を蒸発させるのに十分な温度に加熱されるボックスに、空気流を移動させることが知られている。しかしながら、オイル粒子は、大気中への放出を目に見えないようにすることを目的として加熱されるのであって、オイル粒子の毒性を減らすために加熱されるのではない。また、コークス化の化学変換も行われない。
【０００７】
本発明による方法の実施形態によれば、コークス化ボックスは、空気が、管からコークス化ボックス内に移動するように、前記管に取り付けられる。特に、タービンの下流側に排気コーンを含むガスタービンエンジンでは、コークス化ボックスは、排気コーン内でガスにより加熱されるように、前記コーン内に配置される。
【０００８】
好ましい実施形態によれば、空気は、特にタービンのすぐ下流側で高温ガスを取り出すことにより、オイル粒子を熱分解するのに十分な温度に加熱される。
【０００９】
ガスタービンエンジンの転がり軸受エンクロージャと連通する管内を流れる、オイル粒子を含む空気流を処理するためのコークス化ボックスは、管からの空気流を受容するために片側に開口部を備えた円筒形ケーシングと、シケインを形成する手段とを含む。好ましくは、コークス化ボックスは、コークス化されたオイルを回収する手段を含み、特に、円筒形ケーシングは、エンジンの中央通気管の端への取り付け手段と、内部グリッドとを含み、内部グリッドを通して、オイル粒子は、円筒形ケーシングの内壁に噴出され、内部グリッドは、コークス化されたオイルの回収手段を形成する。
【００１０】
本発明は、また、中央通気管と、ガス排気コーンとを含むガスタービンエンジンに関し、前記中央通気管が、排気チャネルに通じ、コークス化ボックスが、排気チャネルのエンジンガスにより加熱されるように、中央通気管に取り付けられる。
【００１１】
好ましくは、前記コークス化ボックスが、タービンの下流側で採取されるガスにより、オイル粒子を熱分解させるのに十分な温度に加熱される。たとえば、コークス化ボックス、中央通気管でタービンのすぐ下流側にあるガス取り出し接続部の近くに配置され、ガス取り出し接続部での温度は、約５００℃になる。この解決方法は、全ての固体残留物を除去するので有効である。従って、この場合、もはやコークス化ボックスに繰り返し入る必要はない。
【００１２】
アクセサリを駆動するギアを有するＡＧＢを含むガスタービンエンジンのための別の実施形態によれば、前記コークス化ボックスは、前記ＡＧＢに取り付けられる。
【００１３】
次に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１のガスタービンエンジンは、ターボファンを備えたターボジェットエンジンである。このようなエンジンは、この例では、高圧ＨＰタービン４により駆動される高圧コンプレッサ２を備えた高圧本体を含み、双方とも同一シャフト６に取り付けられている。シャフト６と同心のシャフト５は、低圧ＬＰコンプレッサ３’に結合される上流側のファンを、高圧タービン４の下流側にある低圧ＬＰタービン７に結合する。低圧コンプレッサ３’、次いで高圧コンプレッサ２によって圧縮された空気は、環状燃焼室８内に移動し、そこで、燃焼ガスを発生するための燃料と混合される。燃焼ガスは、高圧タービン４、次いで低圧タービン７に向けて案内され、最終的に、排気コーンを含む下流側のノズルから排気される。このタイプのエンジンでは、燃焼室を迂回して、環状ノズルから大気中に直接排気されるか、または、タービンから出て主排気流を構成するガスと混合される空気流によって、推進力の大部分が供給される。シャフトは、同心の転がり部分についてはシャフト間の軸受によって支持され、シャフト５については、固定ステータ構造に取り付けられた軸受により支持される。
【００１５】
軸受は、温度を理由として潤滑され、軸受エンクロージャと呼ばれるエンクロージャ内に閉じ込められるオイルにより常時冷却される。加圧空気が、シール部に注入され、バリアを形成し、かつオイルがエンジンの高温部分に移動して火災を起こさないようにされている。オイルを回収する脱油装置を移動後、閉じ込められた空気は、通常、中央通気管９から大気中に排出される。これは、脱油装置が軸受エンクロージャの付近にある場合である。以下の説明では、本発明は、この事例に適用されるが、しかしまた、脱油装置がアクセサリギアボックスＡＧＢに配置される場合についても同様に適用される。
【００１６】
中央通気管９により一定方向に導かれる空気は、タービンの複数段から出るガスの流管の内面を画定する円錐台形もしくはほぼ円錐台形の部品１０内に配置された中央ダクトから、下流側に排出される。これを排気コーンと呼ぶ。従来技術の解決方法では、残留オイルは、たとえそれが少量でも、排気コーンを介して大気中に送られている。
【００１７】
本発明によれば、空気中のすべての残留オイルは、大気中に排出される前に、これを捕集して、オイルよりも害性の少ないガス種とコークスとに変換するために酸化することによって取り除かれる。
【００１８】
これを達成する一方法を、図１のようなエンジン後部をより詳しく示す図２に示した。この図では、低圧タービンのトラニオン１４を支持する後部軸受１２が見られる。軸受１２の転がり軸受１２ａは、固定軸受支持体１３とトラニオン１４との間に配置されたケージ内に取り付けられる。アセンブリが、エンクロージャ１５内に収容される。ラビリンスシール１５ａ、１５ｂが、エンクロージャの固定構造と低圧ロータディスクとの間に設けられている。固定構造と、低圧シャフトに固定して取り付けられた中央通気管との間にも同様に、ラビリンスシール１５ｃ、１５ｄが設けられている。エンクロージャの空気は、脱油装置１６により取り出され、次いで、中央から中央通気管９を経て排出される。以上に記載した要素は、本発明の一部をなさず、それ自体知られている。
【００１９】
中央通気管９の空気は、下流側に向けて排気コーンの内部に駆動されてから、エンジンのガスと混合される。
【００２０】
本発明によれば、中央通気管９の下流側端に、１個のボックを配置し、以下、このボックスをコークス化ボックス２０と呼ぶ。図３でこのコークス化ボックスについて詳しく示す。
【００２１】
コークス化ボックスは、中央通気管９よりもやや直径が大きい円筒形ケーシング２１を含む。円筒形ケーシングは、あらゆる適切な着脱手段により中央通気管の端に取り付けられる。円筒形ケーシングは、中央通気管に向かって開放されるように取り付けられる。円筒形ケーシングの内部では、円筒形グリッド２２が、このケーシングと共に環状空間２２ａを作っている。円筒形ケーシング２１の長さにわたって、規則正しく間隔をあけて配置された横方向プレート２４が、グリッド２２により画定される容積内で、シケインの形態で交互に取り付けられる。円筒形ケーシングは、軸方向の穴を有する火炎防止装置２６を規定するグリッドにより、下流側で閉鎖されている。そのため、円筒形ケーシング２１は、中央通気管９を通過する空気を回収するように、中央通気管９の下側流に取り付けられている。この空気は、円筒形ケーシング内部でプレート２４により、径方向外部に向かう経路と径方向内部に向かう経路との交互の経路を強制される。その結果、空気に含まれるオイル粒子が、グリッド２２を介して遠心分離される。これらの粒子は、環状スペース２２ａで回収される。円筒形ケーシングは、中央通気管９の端に置かれているので、排気コーンの内部で周囲のガスにより加熱され、そのために、エンジンが動作するとき、ケーシング２１の壁が約３００℃に維持される。この温度で、スペース２２ａ内のオイルが、熱酸化変換を受ける。オイルは、一部が蒸気相でコークス化されたオイルＣＶに変換され、一部が、固体残留物であるコークスＣＳに変換される。
【００２２】
固体残留物を除去する手段は、コークス化ボックスを取り出して交換することにある。これは、飛行機の翼の下にあるエンジンのメンテナンス作業中に、地上で容易に実施される操作である。経済的にもっと有利な実施形態によれば、コークス化ボックスは、着脱式の交換可能なカートリッジとして構成可能である。しかしながら、ターボジェットの一定の動作条件では、あるいは故障の場合（過度のオイル消費）は、形成されるコークスの量を無視できないことを考慮しなければならない。これは、収益性に対して不利な、比較的頻度の高いかまたは予期できない介入を行わなければならないことを意味し、あるいは、結果として同じく全く不利な空間要件と重量とに至る、コークス化ボックスの容量増加を意味する。
【００２３】
固体残留物をいっそう早く除去する有利な手段は、高温化によって、固体残留物の形成につれてこの残留物を熱分解することにある。特に、５００℃を超えると、コークスは、残留物を全く残さずに燃焼する。従って、特定の実施形態によれば、装置は、５００℃までのコークス化ボックスの加熱手段を含む。図４では、前述の事例と同様であるが、コークス化ボックスの壁に主流の流れから所定量のガスを導くように管１８を付加することによって、排気コーンの内部にコークス化ボックスを取り付けた構成を示した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明が適用されるガスタービンエンジンを示す図である。
【図２】本発明のコークス化ボックスを備えた中央通気管を有するエンジン後部を示す図である。
【図３】本発明によるコークス化ボックスを詳しく示すである。
【図４】本発明によるコークス化ボックスの加熱手段を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  高圧コンプレッサ
３’  低圧コンプレッサ
４  高圧タービン
５、６  シャフト
７  低圧タービン
８  環状燃焼室
９  中央通気管
１０  排気コーン
１２  後部軸受
１２ａ  転がり軸受
１３  軸受ホルダ
１４  支軸
１５  エンクロージャ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  ラビリンスシール
１６  脱油装置
２０  コークス化ボックス
２１  円筒形ケーシング
２２  円筒形グリッド
２２ａ  環状スペース
２４  横方向プレート
２６  火炎防止装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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