(57)【要約】【課題】ベアリング室内に浮遊するオイルミストを高回収率で回収する。【解決手段】ベアリング室６の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流８からオイルを回収するため、上流端から旋回流の一部を内部に取り込み下流端からこれを噴出し、かつ、上流から下流に向かって流路面積を徐々に狭めるトンネル状の整流体１６をベアリング室の内周面６ａに取り付けて旋回流の一部を加速し、加速した旋回流をリブ１２に吹き付ける。また好ましくは、旋回流の流路にハニカム材又は多孔質材のフィルタを配置し旋回流の一部をフィルタを通過させる。これにより慣性集塵、フィルタ集塵の手法を併用したオイルミストセパレータが提供される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流からオイルを回収するためのオイルミストの捕集方法であって、
前記ベアリング室内の径方向外側位置の旋回流を加速して、加速した旋回流をベアリング室の内周面から突起するリブに吹き付けてオイルミストをリブに付着させる、ことを特徴とするオイルミストの捕集方法。
【請求項２】
前記旋回流の一部をその流路に設けたハニカム材又は多孔質材からなるフィルタ中を通過させることにより、フィルタの表面にオイルミストを付着させる、ことを特徴とする請求項１に記載のオイルミストの捕集方法。
【請求項３】
回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流からオイルを回収するためのオイルミストセパレータであって、
上流端から旋回流の一部を内部に取り込み下流端からこれを噴出し、かつ、上流から下流に向かって流路面積を徐々に狭めるようにベアリング室の内周面に取り付けられたトンネル状の整流体と、
前記ベアリング室の内周面から径方向内側に突出し、整流体の下流端から噴出する旋回流が吹き付けるリブと、からなることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項４】
前記整流体が形成するトンネル状の流路内にはハニカム材又は多孔質材からなるフィルタが取り付けられている、ことを特徴とする請求項３に記載のオイルミストセパレータ。
【請求項５】
前記整流体がハニカム材又は多孔質材により形成されている、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のオイルミストセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はベアリング室内で旋回する気体中に浮遊するオイルミストの捕集方法およびオイルミストセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に航空機等に用いられる一般的なガスタービンエンジンの内部構造の一部を斜視図により示した。ガスタービンエンジン５０の中心軸にはタービンロータの回転動力を圧縮機およびファンに伝達するタービンシャフト５１が軸方向に設けられており、このタービンシャフト５１はエンジン５０の筐体をなす構造体５２によってベアリング４を介して支えられている。タービンシャフト５１と接触回転するベアリング４には、その潤滑および冷却のためのオイルが常時供給されるようになっている。
【０００３】
一般にタービンシャフト５１を支持するベアリング４はベアリング室内に収容されており、ベアリング室はベアリング室よりも高圧に保たれた高圧空気室内に収められている。なお高圧空気室内の高圧空気はベアリング室からオイルが漏れ出すことがないようにベアリング室をラビリンスシールしている。
【０００４】
ベアリング室内へフィード用のエレメント管５６ａを通じて供給されたオイルはベアリング４に向けて噴霧されてベアリングの潤滑・冷却を行う。ベアリング室内の空気は高速回転するタービンシャフト５１の影響によって旋回しており、ベアリング室内に浮遊するオイルミストはその旋回流の遠心力によって、ある程度の大きさのものまではベアリング室の内周面に付着して空気中から遠心分離され、液体のオイルとして下部のリターン用のエレメント管５６ｂから吸引回収される。ある程度のオイルミストが分離されたベアリング室内の空気は高圧空気室から流れ込む空気に押し出されてタービンシャフト５１に形成されたセンターベントから排気される。なお、本発明と関連する先行文献として、特許文献１が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５７７６２２９号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した遠心分離によるオイルの回収では、微細なオイルミストは遠心分離されずに空気とともに排気されてしまい、オイル消費量および給油回数の増加につながり運用上問題となっていた。
【０００７】
そこで近年では、ベアリング室からセンターベントにぬける経路にオイルミストセパレータを設けることが多く、このオイルミストセパレータでオイルを回収し、これをオイル回収用のエレメント管５６ｂに送るようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような従来型のオイルミストセパレータ６２では未だ十分なオイルの回収が達成されているとはいえず、さらなるオイル回収率の向上が望まれていた。
【０００９】
本発明は上記問題を解決すべくなされたものであり、ベアリング室内の旋回流中のオイルミストを高回収率で回収することができる簡易かつ低廉に実施可能なオイルミストの捕集方法およびオイルミストセパレータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため本発明は、回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流からオイルを回収するためのオイルミストの捕集方法であって、前記ベアリング室内の径方向外側位置の旋回流を加速して、加速した旋回流をベアリング室の内周面から突起するリブに吹き付けてオイルミストをリブに付着させる、ことを特徴とするオイルミストの捕集方法を提供する。
本発明のオイルミストの捕集方法は、いわゆる慣性集塵の手法を応用したものである。慣性集塵とは気体の方向が変化してもその中の粉じんは直進しようとする性質を利用した集塵方式である。そのため本発明では、ベアリング室内の径方向外側位置を旋回する旋回流を加速することにより、加速した旋回流の方向を急変させることによって慣性集塵によるオイルミストの回収効率を高めている。オイルミストの回収を効率的に行うことにより、オイル消費量を減少させ運行上の経済性を向上することができる。
【００１１】
なお、従来のベアリング室からセンターベントにぬける経路でのオイルミストの回収と、本発明のベアリング室内周壁でのオイルの回収を同時に行うことでより一層高効率でのオイル回収が可能となる。
また上記に加え、前記旋回流の一部をその流路に設けたハニカム材又は多孔質材からなるフィルタ中を通過させることにより、フィルタの表面にオイルミストを付着させる、ことも好ましい。
本発明は上述の慣性集塵の手法に加え、フィルタ集塵の手法によりオイルミストの回収を行うもので、これら２つの手法によってより一層効果的なオイル回収の達成を図ることができる。ここでフィルタ集塵とは、フィルタ材中を気体が通過する際に粒子を分離する集塵方式である。
上述したオイルミストの捕集方法を実施するため本発明は、回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内部を旋回するオイルミストを含んだ旋回流からオイルを回収するためのオイルミストセパレータであって、上流端から旋回流の一部を内部に取り込み下流端からこれを噴出し、かつ、上流から下流に向かって流路面積を徐々に狭めるようにベアリング室の内周面に取り付けられたトンネル状の整流体と、前記ベアリング室の内周面から径方向内側に突出し、整流体の下流端から噴出する旋回流が吹き付けるリブと、からなることを特徴とするオイルミストセパレータを提供する。
本発明は、タービンシャフト等の回転体を支持するベアリングを収容した円筒形状のベアリング室の内周面に、流路面積が徐々に狭くなるトンネル状に形成された整流体を取り付け、整流体の上流端から取り込んだ旋回流の一部を整流体内で加速してこれを整流体の下流端の近傍に設けたリブに吹き付けることによりオイルミストを捕集するオイルミストセパレータである。すなわち本発明によれば、整流体により旋回流の一部を加速することでオイルミストに働く慣性力を増大させ、前記慣性集塵によるオイルミストの回収効率を高めることができる。
また、前記整流体が形成するトンネル状の流路内にはハニカム材又は多孔質材からなるフィルタが取り付けられている、ことも好ましい。
整流体の上流端から取り込んだ旋回流を整流体が形成するトンネル状の流路内に設けたフィルタを通過させることにより、オイルミストをフィルタの表面に付着させ、前記フィルタ集塵によるオイルミストの回収を行うことができる。なおフィルタは、トンネル状流路を流れる旋回流のすべてがフィルタを通過するように取り付けても良いし、その一部のみがフィルタを通過するように取り付けても良い。
さらに、前記整流体がハニカム材又は多孔質材により形成されている、ことも好ましい。
上記フィルタに換えて、または上記フィルタとともにハニカム材又は多孔質材により形成した整流体を用い、ベアリング室内の径方向外側位置を旋回する旋回流を加速して慣性集塵によるオイル回収を行うと同時に、フィルタ集塵によるオイル回収をも行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のオイルミストセパレータの好ましい実施例について図面を用いて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１はガスタービン内部構造の一部を示した軸方向断面図であり、回転体２であるタービンシャフト５１の後端付近がベアリング４を介してエンジンの筐体をなす構造体５２に支持されている様子を表している。この図において右上がりのハッチングを施した空間がベアリング４を収容するベアリング室６であり、右下がりのハッチングを施した部分が高圧空気室７である。高圧空気室７はベアリング室６よりも高圧に保たれており、低圧のベアリング室とはラビリンスシールでシールされオイルを封じ込めている。
タービンシャフト５１と接触回転するベアリング４には、図示しないオイルタンクからポンプによって吸い出されたオイルがオイル供給用のエレメント管５６ａを通してその先端のノズルから霧状に吹き付けられ、このオイルによってベアリング４の潤滑・冷却が行われる。
【００１３】
ここでベアリング室６内には高速に回転するタービンシャフト５１表面の気体粘性により旋回流が発生しており、この旋回流中にはベアリングに吹き付けられたオイルミストが浮遊している。
タービンシャフト５１には高圧空気室７から流入した空気をベアリング室６から排気するためのセンターベント６１が形成されており、センターベント６１が開口する部分にはタービンシャフトとともに回転する従来型のオイルミストセパレータ６２が取り付けられており、このオイルミストセパレータ６２にてオイルを回収している。
また、ベアリング室の径方向外側の一部には本発明のオイルミストセパレータ１０が取り付けられている。このオイルミストセパレータの構造を説明するために図１のＸ−Ｘ断面矢視図を図２に模式的に表した。
図２（第１実施例）に示したようにベアリング室６の断面は円形をなし、その中心にはベアリング４を介して支持されたタービンシャフト５１が配置されている。タービンシャフトは時計回りに高速回転しており、そのためベアリング室内の旋回流８も時計回りに旋回している。なお、６１はタービンシャフトに形成されたセンターベント穴である。
ベアリング室の内周面６ａにはトンネル状の流路（以下「トンネル流路３」という）をベアリング室内周面６ａとの間で形成する４つの整流体１６が同一円周上に等間隔で取り付けられている。各整流体１６は旋回流８の一部を上流端から取り込み下流端からこれを噴出し、トンネル流路３はその流路面積を上流から下流に向かい漸減するように絞られている。したがって整流体１６の上流端から取り込まれた旋回流８はトンネル流路３内においてその流速を増加させて噴出されることになる。
また本実施例ではトンネル流路３内にはハニカム材のフィルタ１４が備えられており、トンネル流路３に取り込まれた旋回流８はフィルタ１４の細孔を通り抜けて下流端に向かって流れる。なお、本実施例のハニカムフィルタは特にこれに限定されるものでなく、多孔質金属、多孔質焼結体、メッシュ板等を用いることもできる。
さらに、整流体１６の下流端近傍のベアリング室内周面６ａには径方向内側に突出するリブ１２が設けられている。このリブ１２には整流体１６下流端から噴出する加速された旋回流が吹き付けるようになっている。
この整流体１６、フィルタ１４、リブ１２により構成される本実施例のオイルミストセパレータによれば、
▲１▼ベアリング室６の径方向外側位置を旋回する旋回半径の大きな旋回流８の一部をトンネル流路３に取り込み、整流体１６によってこれを加速することで、慣性力を増大させたオイルミストが浮遊する旋回流をリブ１２に吹き付けることにより、従来その回収が困難であった微細なオイルミストをリブ１２に付着させることができる（慣性集塵）。
▲２▼トンネル流路３を流れる旋回流８がフィルタ１４を通過することにより、オイルミストをフィルタの表面に付着させることができる（フィルタ集塵）。
以上２つの集塵手法の複合によってより一層効果的なオイル回収の達成を図ることができる。
なお、ベアリング室内周面６ａ、フィルタ１４およびリブ１２に付着したオイルミストは集積して液滴となった後に、重力によってベアリング室６の底部に一旦溜まり、ベアリング室底部に連通するリターン用のスカベンジ管５６ｂから排出・回収される。
図３に本発明のオイルミストセパレータの第２実施例を表した。このオイルミストセパレータの整流体１６およびリブ１２は、第１実施例のオイルミストセパレータと同様に構成されているが、本実施例では第１実施例でトンネル流路３内に設けられていたフィルタ１４が整流体１６の外側、すなわちベアリング室６の径方向内側位置に設けられている。
フィルタ１４は旋回流の円滑な流れを阻害することもあるため、フィルタ１４をこのように配置することで、整流体１６により形成されるトンネル流路３に流れ込む旋回流を増加させて慣性集塵の手法によるオイルミストの捕集を促進すると同時に、ベアリング室６の径方向内側を流れる旋回流からフィルタ集塵の手法によりオイルミストを捕集することができる。
図４に本発明のオイルミストセパレータの第３実施例を表した。このオイルミストセパレータの整流体１６は一定の厚みを有するハニカム材（フィルタ１４）により形成されており、ハニカム材の孔はベアリング室６の径方向内側を流れる旋回流８の一部をトンネル流路３に導き入れるように傾斜している。またトンネル流路３は上記実施例と同様にその流路面積が下流に向かい漸減しており、整流体１６の下流端近傍のベアリング室内周面６ａには突起するリブ１２が取り付けられている。
本実施例のオイルミストセパレータによれば、整流体１６の上流端から取り込まれた旋回流およびハニカム材（フィルタ１４）の孔から導き入れた旋回流は、トンネル流路３においてその流速が加速され、その結果、オイルミストに働く慣性力が増大され、従来回収することができなかった粒径が小さくその質量も軽い微細なオイルミストを慣性集塵の手法によってベアリング室の内周面およびリブに付着させて捕集できると同時に、ベアリング室の径方向内側を流れる旋回流の一部をハニカム材中に流すことで、フィルタ集塵の手法によってオイルミストを捕集することができる。
なお上記第１乃至第３の実施例のオイルミストセパレータの整流体１６（トンネル流路３）の大きさ、リブ１２の大きさ、フィルタ１４（ハニカム材）の大きさは種々に変更可能であるため、それらの最適な大きさを求めることにより、効率的なオイル回収が実現される。
以上に本発明のオイルミストセパレータの具体的な実施例を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に変更できることは勿論である。
【００１４】
【発明の効果】
上述したように本発明のオイルミストの捕集方法およびオイルミストセパレータによれば、従来回収することができなかったベアリング室内の旋回流中の粒径が小さくその質量も軽い微細なオイルミストを慣性集塵の手法によって回収することができる。また好ましくはこれにフィルタ集塵の手法も取り入れ、３つの集塵手法の複合によってより一層効果的なオイル回収を達成することができる。なお本発明の方法および装置は簡易かつ低廉に実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン内部構造の一部を示した軸方向断面図である。
【図２】第１実施例のオイルミストセパレータを表した断面図である。
【図３】第２実施例のオイルミストセパレータを表した断面図である。
【図４】第３実施例のオイルミストセパレータを表した断面図である。
【図５】一般的なガスタービンエンジンの内部構造の一部を示した斜視図である。
【符号の説明】
２  回転体
３  トンネル流路
４  ベアリング
６  ベアリング室
６ａ  ベアリング室の内周面
７  高圧空気室
８  旋回流
１０  オイルミストセパレータ
１２  リブ
１４  フィルタ
１６  整流体
５０  ガスタービンエンジン
５１  タービンシャフト
５２  構造体
５６ａ  フィード用のエレメント管
５６ｂ  リターン用のエレメント管
５７  オイルクーラ
６１  センターベント
６２  オイルミストセパレータ（従来型）
【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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