(57)【要約】【課題】タービンエンジンのための油溜めシール加圧装置を提供すること。【解決手段】例示の油溜めシール加圧装置は、軸受を収容する非回転式の油溜め、油溜めの内部を隔離する油シール、油シールの外側に加圧空気を供給するように構成された通路、油を排水し、少なくとも一部の加圧空気を通気するように構成され、通路と油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路、シャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延び、通路と排水路の間に軸方向に配置することができる幅広の抑止板の歯であって、隙間によって半径方向にランドから離間され、上面を含む幅広の抑止板の歯、および／またはシャフト上に配置され、シャフトから半径方向外向きに延びる隣接する歯を含むことができる。【選択図】図１
2013231435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンのための油溜めシール加圧装置であって、
回転可能なシャフトを支持する軸受を収容する非回転式の油溜めと、
前記油溜めの内部を少なくとも部分的に隔離し、前記油溜めの非回転式の構造部材と、前記回転可能なシャフトとの間で作動式に作用する油シールと、
前記油溜めに対して前記油シールの外側に加圧空気を供給するように構成された通路と、
油を排水し、前記加圧空気の少なくとも一部を通気するように構成され、前記通路と前記油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路と、
前記シャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延び、前記ランドが前記通路と前記排水路の間に軸方向に配置される抑止板の歯であって、ある幅を有する隙間によって概ね半径方向に前記ランドから離間され、ある幅を有する上面を含む抑止板の歯と、
前記シャフト上に配置され、前記シャフトから半径方向外向きに延び、ある幅を有する第１の隣接する歯とを備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍である、油溜めシール加圧装置。
【請求項２】
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．０倍である、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項３】
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．５倍である、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項４】
前記抑止板の歯の軸方向に対向する側部に配置された第２の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍であり、前記抑止板の歯の幅が、前記第２の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍である、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項５】
前記抑止板の歯の軸方向に対向する側部に配置された第２の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．０倍であり、前記抑止板の歯の幅が、前記第２の隣接する歯の幅の少なくとも約２．０倍である、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項６】
前記抑止板の歯の軸方向に対向する側部に配置された第２の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．５倍であり、前記抑止板の歯の幅が、前記第２の隣接する歯の幅の少なくとも約２．５倍である、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項７】
隙間の幅に対する抑止板の歯の幅の比が、約０．５を超える、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項８】
隙間の幅に対する抑止板の歯の幅の比が、約１．０を超える、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項９】
隙間の幅に対する抑止板の歯の幅の比が、約４．０を超える、請求項１記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１０】
タービンエンジンのための油溜めシール加圧装置であって、
回転可能なシャフトを支持する軸受を収容する非回転式の油溜めと、
前記油溜めの内部を少なくとも部分的に隔離し、前記油溜めの非回転式の構造部材と、前記回転可能なシャフトとの間で作動式に作用する油シールと、
前記油溜めに対して前記油シールの外側に加圧空気を供給するように構成された通路と、
油を排水し、前記加圧空気の少なくとも一部を通気するように構成され、前記通路と前記油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路と、
前記シャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延び、前記ランドが、前記通路と前記排水路の間に軸方向に配置される抑止板の歯であって、ある幅を有する隙間によって概ね半径方向に前記ランドから離間され、ある幅を有する上面を含む抑止板の歯とを備え、
隙間の幅に対する抑止板の歯の幅の比が、約０．５を超える、油溜めシール加圧装置。
【請求項１１】
隙間の幅に対する抑止板の歯の幅の比が、約１．０を超える、請求項１０記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１２】
隙間の幅に対する抑止板の歯の幅の比が、約４．０を超える、請求項１０記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１３】
前記シャフト上に配置され、前記シャフトから半径方向外向きに延びる第１の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍である、請求項１０記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１４】
前記抑止板の歯の軸方向に対向する側部に配置された第２の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍であり、前記第２の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍である、請求項１３記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１５】
前記シャフト上に配置され、前記シャフトから半径方向外向きに延びる第１の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．０倍である、請求項１０記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１６】
前記抑止板の歯の軸方向に対向する側部に配置された第２の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．０倍であり、前記第２の隣接する歯の幅の少なくとも約２．０倍である、請求項１５記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１７】
前記シャフト上に配置され、前記シャフトから半径方向外向きに延びる第１の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．５倍である、請求項１０記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１８】
前記抑止板の歯の軸方向に対向する側部に配置された第２の隣接する歯をさらに備え、
前記抑止板の歯の幅が、前記第１の隣接する歯の幅の少なくとも約２．５倍であり、前記第２の隣接する歯の幅の少なくとも約２．５倍である、請求項１７記載の油溜めシール加圧装置。
【請求項１９】
タービンエンジンのための油溜めシール加圧装置であって、
回転可能なシャフトを支持する軸受を収容する非回転式の油溜めと、
前記油溜めの内部を少なくとも部分的に隔離し、前記油溜めの非回転式の構造部材と、前記回転可能なシャフトとの間で作動式に作用する油シールと、
前記油溜めに対して前記油シールの外側に加圧空気を供給するように構成された通路と、
前記油溜めの周りに少なくとも部分的に配置され、前記通路に前記加圧空気を供給するように構成された空間を有する油溜め加圧空洞と、
前記空間と、前記シャフト上に配置された回転可能アームとの間で前記油溜め加圧空洞内に配置された非回転式の気擦シールドと、
前記通路と前記回転可能アームの間に流体式に介在し、前記加圧空気の流れが前記通路から前記回転可能アームの方に流れないように制限する加圧歯と、
油の排出と、前記加圧空気の少なくとも一部の通気を可能にするように配置され、前記通路と前記油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路と、
前記シャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延び、前記ランドが前記通路と前記排水路の間に軸方向に配置される抑止板の歯であって、ある幅を有する隙間によって概ね半径方向にランドから離間され、ある幅を有する上面を含む抑止板の歯と
を備える油溜めシール加圧装置。
【請求項２０】
前記加圧歯が、概ね前記気擦シールドに向かって前記シャフトから半径方向外向きに延在する、請求項１９記載の油溜めシール加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は一般に、流体潤滑剤、例えば油などを油溜めおよび／またはその排水路内に保持するための装置および方法に関する。より具体的には、但し限定することを目的とする訳ではなく、一部の例の実施形態は、シャフトが軸方向に往復運動する間設計上の隙間を維持し、また一方で、例えばタービンエンジンの油溜めからの油の漏出の制限を改善するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンでは、圧縮機の中で空気が圧縮され、燃焼器の中で燃料と混ぜ合わされることで、高温の燃焼ガスを生成し、このガスが、タービン段を通って下流に流れる。このようなタービン段が、燃焼ガスからエネルギーを抽出する。高圧タービンは、第１段のノズルと、ディスクおよび複数のタービンブレードを含むロータ組立体とを含んでいる。高圧タービンはまず、燃焼器から高温の燃焼ガスを受け取り、この燃焼ガスを、第１のロータディスクから半径方向外向きに延びる高圧タービンロータブレードの列を通って下流に流れるように誘導する第１段のステータノズルを含む。２段式のタービンでは、第２段のステータノズルは、第１段のブレードの下流に位置決めされており、その後に、第２のロータディスクから半径方向外向きに延びる第２段のタービンブレードの列が続いている。このステータノズルが、隣接する下流のタービンブレードにおける抽出を強化するように高温の燃焼ガスの向きを変える。
【０００３】
第１および第２のロータディスクが、対応する高圧ロータシャフトによって圧縮器に結合されることで、作動する間圧縮機に動力を与える。高圧タービンが、圧縮機の回転に動力を与えることで、燃焼させるための圧縮空気を形成し、これにより工程を続ける。多段式の低圧タービンが、２段式の高圧タービンの後に軸方向に続いており、これは典型的には、第１のシャフトと同軸の第２のシャフトによってファンに結合されており、このファンは、典型的なターボファン航空機エンジンの構造で圧縮器から上流に配置されることで、飛行中の航空機に動力を与える。
【０００４】
燃焼ガスが、タービン段を通って下流に流れる際、そこからエネルギーが抽出され、燃焼ガスの圧力が低下し、その一方で、航空学の推力に使われるファンの回転を実現させる。あるいは燃焼ガスを使用して圧縮機に動力を与え、タービンが電力や海洋で使用するためにシャフトに出力する。このやり方では、燃料エネルギーが、回転するシャフトの機械エネルギーに変換されることで、圧縮機に動力を与え、この工程を続けるのに必要な圧縮空気を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２５４８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タービンエンジンのコアが回転する間、一部の作動温度において、ロータシャフトおよびそれに接続された部品の軸方向の往復運動が生じる場合がある。密閉用の歯の構造体を使用して、圧力差のある油や空気の領域を密閉し、圧力を維持することで加圧された密閉状態を形成してきた。このように軸方向に往復運動する際に、確実に抑止板の歯の上にある設計上の隙間を常に維持するには、多くの場合対向する密閉面を延長させる必要があり、これは周辺の構成要素の設計にとって問題となる可能性がある。
【０００７】
さらなる問題は、一部の作動上の設計高度において、例えば５１，０００フィートなどで、空気の濃度が極めて低くなることである。このように空気が薄いということは、油溜めからの漏出を完全に防ぐための油のシール方向に対する力が十分でなくなる可能性がある。
【０００８】
問題は、シールを越える油の漏出が恐らく、タービンエンジンにとって不利であること。ロータおよび接続された構造体の軸方向の往復運動により、関連する密閉構造体が、対向するランドとの設計上の隙間またはシール隙間を失う可能性があること。一部の油溜めの構造では、油溜めの周りの過剰な圧力差によって望ましくない油の漏出が生じる可能性があることである。
【０００９】
上記に述べた問題の少なくとも１つの解決法が、例示の実施形態を含む本開示によって提供されているが、このような実施形態は、例示的な教示を目的としており、限定することは意図していない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの例示の実施形態は、油溜めと、例えば油溜めシールによって油溜めからの油の漏出を防ぐ措置を含むことができる。加圧された空気流を、経路を通って幅広の抑止板の歯の上に誘導することができる。一部の例の幅広の抑止板の歯は、軸方向に長さが延びた先端を含むことで、抑止板の歯が接続されるロータシャフトが軸方向に往復運動する間設計上の隙間を維持することができる。一部の例の幅広の抑止板の歯は、高速の空気が通り過ぎていく細長い領域を提供することができ、これによってより大きなインパルスを誘発させることができる。このようなより大きなインパルスは、油シール（例えばラビリンスシール）を超えて移動する可能性がある油粒子に接近することができ、油粒子の方向を変える力がより大きいことにより、抑止板の歯の上を油が漏出するのを防ぐことができる。
【００１１】
本開示の少なくとも一部の態様によるタービンエンジン用の例示の油溜めシール加圧装置は、回転可能なシャフトを支持する軸受を収容する非回転式の油溜め、油溜めの内部を少なくとも部分的に隔離し、油溜めの非回転式の構造部材と、回転可能なシャフトとの間で作動式に作用する油シール、油溜めに対して油シールの外側に加圧空気を供給するように配置された通路、油の排出と、加圧空気の少なくとも一部の通気を可能にするように配置され、通路と油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路、シャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延びる抑止板の歯であって、このランドが、通路と排水路の間に軸方向に配置され、ある幅を有する隙間によって概ね半径方向にランドから離間されており、ある幅を有する上面を有する抑止板の歯、および／またはシャフト上に配置され、シャフトから半径方向外向きに延びる第１の隣接する歯を含む。抑止板の歯の幅は、第１の隣接する歯の幅の少なくとも約１．５倍であってよい。
【００１２】
本開示の少なくとも一部の態様によるタービンエンジン用の例示の油溜めシール加圧装置は、回転シャフトを支持する軸受を収容する非回転式の油溜め、油溜めの内部を少なくとも部分的に隔離し、油溜めの非回転式の構造部材と、回転シャフトとの間で作動式に作用する油シール、油溜めに対して油シールの外側に加圧空気を供給するように配置された通路、油の排出と、加圧空気の少なくとも一部の通気を可能にするように配置され、通路と油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路、および／またはシャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延びる抑止板の歯であって、このランドが通路と排水路の間に軸方向に配置され、ある幅を有する隙間によって概ね半径方向にランドから離間されており、ある幅を有する上面を含む抑止板の歯を含むことができる。
【００１３】
本開示の少なくとも一部の態様によるタービンエンジン用の例示の油溜めシール加圧装置は、回転可能なシャフトを支持する軸受を収容する非回転式の油溜め、油溜めの内部を少なくとも部分的に隔離し、油溜めの非回転式の構造部材と、回転可能なシャフトとの間で作動式に作用する油シール、油溜めに対して油シールの外側に加圧空気を供給するように配置された通路、油溜めの周りに少なくとも部分的に配置され、通路に加圧空気を供給するように構成された空間を有する油溜め加圧空洞、この空間と、シャフト上に配置された回転可能アームとの間で油溜め加圧空洞内に配置された非回転式の気擦シールド、通路と回転可能アームの間に流体式に介在し、加圧空気の流れが通路から回転可能アームの方に流れないように制限する加圧歯、油の排出と、加圧空気の少なくとも一部の通気を可能にするように配置され、通路と油シールの間に軸方向に位置決めされた排水路、および／またはシャフト上に配置され、非回転式ランドに向かって半径方向外向きに延びる抑止板の歯であって、このランドが通路と排水路の間に軸方向に配置されており、ある幅を有する隙間によって概ね半径方向にランドから離間され、ある幅を有する上面を含む抑止板の歯を含むことができる。
【００１４】
上記に概説した特徴の全ては、単なる例示として理解すべきであり、本発明のより多くの特徴や目的が本明細書の開示から見つかるであろう。したがってこの概説の非制限的な解釈は、明細書全体、請求項および本明細書に含まれる図面をさらに読まなくても理解されるであろう。
【００１５】
特許クレームの保護範囲を得ようとする本主題は、具体的に本明細書中に指摘され、主張されている。しかしながらこの主題およびその実施形態は、添付の図面と併せて以下の記載を参照することによって最適に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示のタービンエンジンの側部断面図である。
【図２】例示の油溜めと、関連するシール構造体の側部断面図である。
【図３】ラビリンス油シールと、高圧タービンシャフトと共に回転する隣接する抑止板の歯の詳細な断面図である。
【図４】本開示の少なくとも一部の態様による、例示の幅広の抑止板の歯の詳細な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の詳細な記載において、添付の図面が参照されており、これはこの文書の一部を形成している。図面では、同様の符号は、そうでないことを文脈が指示しない限り、典型的には同様の構成要素を特定している。詳細な記載、図面およびクレーム中に記載されている例示の実施形態は、限定することを意味するものではない。本明細書に提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用される場合もあり、これ以外の変更が行なわれる場合もある。本開示の態様は、本明細書に概ね記載され図面に例示されるように、多様な種々の構成において構成され、代用され、組み合わされ、設計することができ、その全てが、明示的に企図されており、本開示の一部を構成している。
【００１８】
次に提供される実施形態の詳細を参照すると、その１つまたは複数の例が図面に例示されている。各々の例は、説明する目的で提供されており、開示される実施形態を限定するものではない。実際、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、当業者が、この実施形態に多様な修正や変更を行なうことができることは明らかである。例えば１つの実施形態の一部として例示または記載される特徴が、別の実施形態と併せて使用されることで、さらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって本発明は、このような修正および変更を、添付のクレームおよびその均等の範囲内にあるものとして包含することが意図されている。
【００１９】
本開示の少なくとも一部の態様による一部の例の実施形態は、ガスタービンエンジンに関するものであり、燃焼器が、圧縮空気と混ざり合った燃料を燃やし、高圧タービンに高温の燃焼ガスを排出する。本開示の少なくとも一部の態様による装置および方法は、ロータおよびそれに関連する構成要素の軸方向の往復運動に関する問題を制限するのを助けることができる。これに加えて、本開示の少なくとも一部の態様による装置および方法は、様々なシールタイプによって油の漏出を制限するのを助けることができ、これには、これに限定するものではないが、油溜めにおけるラビリンス油シールが含まれる。
【００２０】
用語前面（または前方）および尾翼は一般に、エンジン軸に対して使用され、エンジン軸の方向にそれぞれ、タービンエンジンの前方またはタービンエンジンの後方に向かうことを意味している。
【００２１】
図１〜図４は、油溜めの中に油を維持するおよび／またはロータおよびそこに接続された抑止板の歯の軸方向の往復運動の作用を制限する種々の例の油溜めシール加圧装置および方法を例示している。
【００２２】
最初に図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０の側部概略図が示されており、これはエンジン入り口端部１２と、圧縮機１４と、燃焼器１６と、多段式の高圧タービン２０とを有する。ガスタービン１０は、推力、発電、工業、海運などの用途に使用することができる。ガスタービン１０は、軸２４の周りで概ね軸対称である。用途によって、エンジン入り口端部１２は、代替としてファンの代わりに多段圧縮機を収容する場合もある。作動中、エンジン１０の空気入り口端部１２を通って空気が進入し、少なくとも１つの圧縮段を通って移動し、ここで空気圧が増大され、燃焼器１６に誘導される。圧縮された空気が燃料と混ぜ合わされ燃やされ、高温の燃焼ガスを形成し、これは燃焼器１６を出て高圧タービン２０に向かう。高圧タービン２０において、高温の燃焼ガスからエネルギーが抽出され、タービンブレードを回転させ、このタービンブレードが高圧シャフト２６を回転させ、これはエンジンの前方に向かって進み、１つまたは複数の圧縮機１４の回転を持続させる。第２のシャフト、すなわち低圧シャフト２８は、タービン設計によって、低圧タービン２１およびターボファン１８、すなわち入り口ファンブレードに機械的に結合する。
【００２３】
高圧シャフト２６は、エンジンの軸２４の周りを回転する。高圧シャフト２６は、タービンエンジン１０の中に延在し、軸受によって支持されている。軸受は、油受けの中で機能し、高速回転する間部品を冷却する。回転する部品の中およびその周りでの流体の漏出は、燃料消費を有意に増大させ、エンジンの効率を下げ、結果としてタービンエンジンの作動パラメータが望ましくないものになる。これに加えて、例えばタービンおよび燃焼器排出領域における燃焼ガスなどの高圧ガスが高圧領域から低圧領域に漏れる場合があり、このような漏出を制御することが好ましい。このような漏出の制御または阻止は、様々なやり方で行なわれるが、これには例えば、圧力差のある領域の間に位置決めされたラビリンスシールやブラシシールなどが含まれる。しかしながら経時的にこのような高圧や熱を持った領域に曝される時間が増えることにより、シール効果が失われる場合もある。
【００２４】
ガスタービンエンジンでは、空間を隔離することが必要または望ましいことがたびたびあり、これは、流体、例えば油などを閉じ込めるために、１つまたは複数の回転部品を含むことで、このような流体が隣接する領域に流れ込んだり、この空間から外に流れ出たりするのを阻止することができる。例えばガスタービンエンジンでは、シャフト軸受に関連する液体潤滑剤を軸受を取り囲む空間に閉じ込めることで、一定量の流体、すなわち油がこの空間または油溜めから漏れるのを防ぐことが必須であり得る。例示の油溜め領域３０が、シャフト２６の尾翼端部に描かれている。油溜め領域３０は、幅広の抑止板の歯を含むことで、さらにシャフト２６の軸方向の運動または往復運動を相殺し、油の漏出を防ぐ。例示の実施形態が、この特定の領域に関して記載されているが、同様の装置を複数の場所で使用する、あるいは複数の場所に適用することもできる。したがってこのような記載は、限定するものと解釈すべきではない。油溜めの構造において、油溜め領域の周りまたはその中を通過する加圧された空気を利用することで、シールを加圧し、漏出を防ぐだけではなく、油や作動中の構成要素を冷却する。
【００２５】
次に図２を参照すると、尾翼側の油溜め領域３０の側面図が示されている。タービンエンジン１０の尾翼領域に、１つまたは複数の油溜め３２を配置することができ、これは半径方向内側のシャフト、すなわち低圧シャフト２８、および半径方向外側のシャフト、すなわち高圧シャフト２６を回転させる軸受の働きをする。高圧シャフト２６は、高圧タービン２０および高圧圧縮機１４と相互作用し、その一方で内側のシャフトは、低圧圧縮機および低圧タービンと相互作用する。低圧シャフト２８は、高圧シャフト２６の中に同軸に延在しており、高圧シャフト２６と同一方向または反対方向のいずれかに回転することができる。タービンエンジンの作動中、シャフトが、互いに対して異なる速度で回転する場合もある。
【００２６】
図２に示されるように、図の左手側に、ロータ組立体２２によって高圧タービン２０が描かれており、このロータ組立体は、中心線軸２４の周りに延在する高圧シャフト２６に接続されている。ロータ組立体２２は、高圧タービン２０の一部を形成しており、高圧シャフト２６と共に回転する。
【００２７】
ロータ組立体２２の軸方向の尾翼側は、油溜め３２であり、これは複数の概ね環状の構造部材４０、４４によって画定されており、これらは、非回転式であってよい。このような部材は一般に、高圧シャフト２６より上の空間を画定し、ここでは軸受組立体８０が機能し、油が供給されることで、少なくとも１つのシャフト軸受を冷却し潤滑させており、また空間７２、４６、６２から成る（これらは、構造部材３４、３６、３８、４０、４２、４４および６６によって少なくとも部分的に画定される）油溜め加圧空洞を画定しており、この空間は、少なくとも部分的に油溜め３２を取り囲み、そこを通って加圧空気９０が油溜めシール６８、７０に供給される。部材３８によって、油溜めの前方の空気シールランド５０が決まり、これはその底面に沿って配置された摩擦ストリップ５２を有する。油溜めの前方の空気シールランド５０の下にあり、摩擦ストリップ５２に係合しているのは、油溜めの前方の空気ラビリンスシール５４である。ラビリンスシール５４は、半径方向上向きに延び、摩擦ストリップ５２に係合する複数のシール歯を含んでいる。いくつかの例の実施形態では、シール５４に、アーム５６および／または回転不可能な気擦シールド６０が隣接する場合もある。このような構成により、迂回路６２が形成され、これはアーム５６によって形成される少なくとも一部が分離された循環する空気であってよい。
【００２８】
加圧歯６４が、シャフト２６上に、気擦シールド６０から概ね半径方向内向きに配置されてよい。加圧歯６４の尾翼側には、ラビリンスシール６８があり、これは油溜め３２の前方シールを画定する。加圧歯６４は、通路６３と回転可能アーム５６の間に流体式に介在する、および／または加圧空気９０の流れを通路６３から回転可能アーム５６に向けて全体的に制限することもできる。尾翼シール７０が、油溜め３２の対向するシールを画定する。油溜め３２の中には軸受組立体８０があり、これは、例えば少なくとも部分的に回転可能シャフト２６を支持するころ軸受組立体である。
【００２９】
図面に示されるように、加圧空気９０は半径方向上向きに移動し、油溜め３２の尾翼側の空洞、すなわち流路７２に流れ込む。流れ９０は、流路７２の中および構造部材４０の開口部を通って上向きに移動し、この記載の目的として、エンジン１０の軸方向に対して前方方向に、概ね気擦シールド６０に向かって向きを変える。構造部材４２の中で、流れ９０は、部材６６を通過し、気擦シールド６０の尾翼側に沿って延びる迂回流路６２を通って下方に移動する。
【００３０】
一部の用途では、尾翼シール７０に隣接する流路領域７２における圧力と、ラビリンス油シール６８における圧力が等しくなるように近づく、あるいはラビリンス油シール６８が、尾翼シール７０における圧力よりわずかに低くなることが望ましいことがある。シール６８における空気流９０は、油溜め３２から外に移動する油に対する障壁を形成するのを助けることができる。尾翼シール７０と前方シール６８の圧力差が高すぎる場合、油溜め３２から前方油シール６８を超えて油が漏れる可能性がある。よって一部の例の実施形態では、油溜め３２の周りの圧力差が制限されることで、適切なシール力を促し、シールから油が漏出しないように向上させることができる。
【００３１】
一部の例の実施形態は、油シール６８付近の加圧空気９０の流路内に幅広の抑止板の歯７４を含むことができる。幅広の抑止板の歯は、シール６８付近の加圧空気９０のインパルスを増大させることができ、これによりシール６８を超えた油を点線で表される排水路６５（図３）へと移動させることができる。
【００３２】
次に図３を参照すると、抑止板の歯７４における加圧空気９０の流れの詳細な図が、油溜め３２に隣接して描かれている。気擦シールド６０が、加圧歯６４の上に上向きに延びている。この詳細な図は、気擦シールド６０がいかに加圧空気９０の流れの一部をシールド６０の尾翼側に（例えば迂回流路６２によって）および通路６３を通過するように誘導するかを示している
加圧空気９０が、ラビリンスシール６８に向かって尾翼側に流れる際、シール６８において圧力が維持されることで、油溜め３２の内部が少なくとも部分的に隔離され、油溜め３２からの油がシール６８を通って前方に移動し漏出するのを阻止する。ラビリンスシール６８が油溜め３２のシールとして機能するため、シール６８の前方側（例えば油溜めに対して油シールの外側）の加圧された流れ９０によって、油シール６８の尾翼側から前方側に油が通過するのが阻止される。一般に油シール６８は、油溜めの非回転式の構造部材（例えば構造部材４４）と、回転可能シャフト２６の間で作動式に作用することができる。
【００３３】
加圧空気９０を供給するための通路６３と、油シール６８の間に、抑止板の歯７４が配置される。抑止板の歯７４によってラビリンスシール６８を越えて漏れる可能性がある油の粒子が通過するのを制限することができ、この粒子はまた、歯７４の上を加圧空気９０の流れの方向と反対方向に流れる傾向にある。このような、加圧空気９０の流れと反対方向の油の通過は望ましくない。抑止板の歯７４は、対向するランド７６からの設計上の隙間を維持することができる。一部の例の実施形態では、抑止板の歯７４は、ロータシャフトが軸方向に往復運動する間（このような往復運動は、作動する際には標準的なことであり得る）このような隙間を維持するのに十分な幅を有することができる。一部の例の実施形態では、この隙間は、歯７４の一部が、対応する静止ランド７６を超えて軸方向に（前方または尾翼方向に）延びている場合にも維持することができる。
【００３４】
抑止板の歯７４は、対向する概ね半径方向に延在する面７１、７３で形成されてよく、これらは、歯面７５によって半径方向外側の端部において結合されている。歯面７５は、シール６８の隣接する歯６４および歯６９の幅の少なくとも２倍の幅を有することができる。
【００３５】
図面に示されるように、加圧空気９０は、通路６３を通って進み、油シール６８に向かって尾翼側に向きを変える。抑止板の歯７４の上を通過した後、空気流は、ラビリンスシール６８の歯６９を加圧し、油溜め３２から油が漏出するのを阻止する。シール６８が記載されているが、これは、１つの領域と多様な他のシールおよびシールのタイプを、抑止板の歯７４と共同して利用することができる代表的なものであることに留意されたい。加圧された流れ９０が、シール６８を通って油溜め３２へと移動するのが描かれており、これは、油が、流れ９０の反対方向に進む（漏出する）のを制限することを目的としている。
【００３６】
しかしながら、時には油がシール６８を超えて漏れる可能性がある場合もある。抑止板の歯７４が、このような漏出に対する障壁を形成することができる。作動中、加圧空気９０は、抑止板の歯７４の上を通過する際に加速する。別の言い方をすれば、この領域において速度が上昇する。本開示は、このインパルスが一定の力が加えられる対象物の運動量の変化としてみなされ得ることを企図している。これはＩ＝ＦΔｔ＝ｍΔｖとして表され、ここで、Ｉはインパルス、Ｆは加えられる力、ｔは力が加えられる時間間隔、およびｖは、このときの対象物の速度である。
【００３７】
故に、速度が上昇し、空気が抑止板の歯を横切るように流れる時間が長くなる程、空気がより大きなインパルスを漏出した油の粒子に与えることができる。歯面７５の上の高速の空気の領域が大きくなる程、力が加えられる時間間隔ｔがより大きくなり、インパルスがより大きくなる。結果として抑止板の歯７４によって生み出されるインパルスが増大することにより、漏出した油がさらに前方に進むのを阻止し、代わりに粒子の運動量を変えることによって、シール６８を通って油溜め３２の中に戻るように、あるいは開口部６５を通って上向きに油を再誘導する。開口部６５は、漏出した油の排水路として作用することができる、および／または加圧空気９０の少なくとも一部を通気させることができる。開口部６５は、通路６３と油シール６８の間に軸方向に位置決めされてよい。いずれの状況においても、漏出した油は、予測可能なやり方で対処される。
【００３８】
図４は、本開示の少なくとも一部の態様による、例示の幅広の抑止板の歯７４の詳細な断面図である。抑止板の歯７４の上方の歯面７５は、一定の幅１７５を有することができ、これは、エンジンの軸２４（図１）に対して概ね軸方向に測定することができる。抑止板の歯７４は、シャフト２６上に配置されてよい、および／または非回転式ランド７６に向かって概ね半径方向外向きに延在する場合もあり、これは一定の長さ１７６を有することができ、この長さは、エンジンの軸２４（図１）に対して概ね軸方向に測定することができる。ランド７６は、通路６３と排水路（開口部）６５の間に軸方向に配置されてよい。抑止板の歯７４は、一定の幅７８を有する隙間７７によって、エンジンの軸２４（図１）に対して概ね半径方向にランド７６から離間されてよい。高圧シャフト２６にある隣接する歯（例えば加圧歯６４および／または油シール６８の歯６９）は、それぞれの幅１６４、１６９を有することができ、これらの幅は、エンジンの軸２４（図１）に対して概ね軸方向に測定することができる。
【００３９】
一部の例の実施形態では、抑止板の歯７４は、高圧シャフト２６の隣接する歯、例えば加圧歯６４およびラビリンスシール６８の例示の歯６９など幅の少なくとも約１．５、２．０または２．５倍であってよい。換言すると、一部の例の実施形態では、抑止板の歯の幅１７５は、加圧歯の幅１６４および／またはシール歯の幅１６９の少なくとも約１．５倍であってよい。一部の例の実施形態では、抑止板の歯の幅１７５は、加圧歯の幅１６４および／またはシール歯の幅１６９の少なくとも約２．０倍であってよい。一部の例の実施形態では、抑止板の歯の幅１７５は、加圧歯の幅１６４および／またはシール歯の幅１６９の少なくとも約２．５倍であってよい。
【００４０】
一部の例の実施形態では、上方の歯面の幅１７５は、ロータシャフト２６のいずれの予測される軸方向の往復運動の間も、抑止板の歯の上面７５の少なくとも一部が常に、非回転式ランド７６の実質的にじかに半径方向のすぐ下になるような十分な大きさであってよい。このような長さは、当業者に知られる設計上の方法および分析によって決定することができる。よって抑止板の歯７４は、作動中に生じる可能性のある軸方向の往復運動を相殺することができる。例えばロータシャフト２６（図２）は、熱膨張、回転または衝撃によって、例えば０．１インチなどの一定の距離だけ前方に移動する場合がある。しかしながら熱膨張、回転または衝撃などによってシャフトが移動する前に、例示の抑止板の歯７４の上方の歯面７５の尾翼縁部は、非回転式ランド７６の前方縁部から概ね軸方向に０．１インチを超えたところにある。例えばロータシャフト２６（図２）は熱膨張、回転または衝撃によって、一定の距離、例えば０．１インチ尾翼側に移動する場合がある。しかしながらシャフトが熱膨張、回転または衝撃によって移動する前に、例示の抑止板の歯７４の上方の歯面７５の尾翼縁部は、非回転式ランド７６の前方縁部から概ね軸方向に０．１インチを超えたところにある。したがって歯面７５の一部が、ランド７６を超えて前方および尾翼方向に延在することができ、その一方で抑止板の歯７４とランド７６の間の設計上の隙間７７の幅７８を維持することができる。その結果、隙間７７を通る加圧空気９０の流れは、全体的に（例えば圧力の損失および／または速度）より一定しており、これは、より予測可能な油シール６８の性能に貢献する。
【００４１】
予想外の結果として、一部の例の実施形態では、抑止板の歯７４に対向する静止ランド７６を通常より長くする必要がない場合がある。これは、軸方向の往復運動を相殺する１つの方法であったため、このような方法により部品の長さが長くなり、これはより重量が大きくなることを意味している。しかしながら本開示の少なくとも一部の態様による一部の例の実施形態によって、本明細書に記載されるように設計上の隙間を失うことなく、静止部品の長さをより短くすることを可能にすることができる。
【００４２】
一部の例の実施形態によると、抑止板の歯７４は、上方の歯面７５まで延在する対向する側部を備える。上方の歯面７５は、隣接するシール６８の歯６９および／または加圧歯６４より幅が広くてよい（例えば少なくともその幅の２倍）。上方の歯面７５は、ある軸方向の長さ（例えば幅１７５）を有するように設計されてよく、その結果ロータシャフト２６のいずれの予測される軸方向の往復運動の間も、抑止板の歯の上面７５の少なくとも一部が、非回転式ランド７６の実質的にじかに半径方向のすぐ下になる。抑止板の歯の反対側は、面７５とランド７６の間に半径方向の設計上の隙間７７を画定するランド７６であってよい。抑止板の歯７４は、隣接する上方の歯面７５を通過する加圧空気の速度を上昇させ、以前の設計よりも長い時間空気をこの高速に維持することで、結果として油シール６８を通り抜けて漏れる可能性のある油の粒子に対するインパルスを増大させる。これに加えて幅広の抑止板の歯７４は、軸方向の往復運動を相殺することで、圧力の損失を最小限にし、このような往復運動の間、油シール６８においてより一定の圧力を維持することができる。
【００４３】
一部の例の実施形態において、隙間の幅７８に対する抑止板の歯の幅１７５の比は、約０．５を超える場合がある。一部の例の実施形態では、隙間の幅７８に対する抑止板の歯の幅１７５の比は、約１．０を超える場合がある。一部の例の実施形態では、隙間の幅７８に対する抑止板の歯の幅１７５の比は、約４．０を超える場合がある。
【００４４】
本明細書に複数の進歩的な実施形態を記載し例示してきたが、当業者は、この機能を果たすならびに／あるいはこのような結果および／または本明細書に記載される１つまたは複数の利点を得るために様々な他の手段および／または構造体を容易に想像することになり、このような変形形態および／または修正形態はそれぞれ、本明細書に記載される実施形態の発明の範囲内にあると考えられる。より一般的には当業者は、本明細書に記載される全てのパラメータ、寸法、材料および構成が、例示を意味するものであり、実際のパラメータ、寸法、材料および／または構成は、本発明の教示が利用される１つまたは複数の特定の用途に左右されることを容易に理解するであろう。当業者は、単なる定期的な実験を利用するだけで、本明細書に記載される特有の進歩的な実施形態に対する多くの均等物を認識する、あるいは突き止めることができる。したがって上記の実施形態は、単なる例として提示されており、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲において、進歩的な実施形態は、具体的に記載され主張されるのとは違ったやり方で実施される場合もあることを理解されたい。本開示の進歩的な実施形態は、本明細書に記載される各々の個々の特徴、システム、製品、材料、キットおよび／または方法を対象としている。これに加えて、２つ以上のこのような特徴、システム、製品、材料、キットおよび／または方法のいかなる組み合わせも、このような特徴、システム、製品、材料、キットおよび／または方法が互いに矛盾していなければ、本開示の進歩的な範囲に含まれる。
【００４５】
複数の例を使用して、最適な態様を含めた実施形態を開示しており、また当業者は、この装置および／または方法を実施することも可能であり、これには、任意のデバイスまたはシステムを作製する、使用する、および任意の採用された方法を実施することが含まれる。このような例は、包括的であったり、本開示を厳密なステップおよび／または開示される形態に限定したりすることを意図するものではなく、上記の教示に照らし合わせて多くの修正形態および変形形態が可能である。本明細書に記載される特徴は、いずれの組み合わせでも組み合わせることができる。本明細書に記載される方法のステップは、物理的に可能ないずれのシーケンスにおいても実施することができる。
【００４６】
本明細書で定義され使用される全ての定義は、辞書による定義、参照により組み込まれる文献における定義および／または定義された用語の通常の意味を考慮して解釈すべきである。明細書およびクレーム中で本明細書で使用される不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、はっきりと反対のことが指摘されない限り、「少なくとも１つの」を意味するものと解釈すべきである。明細書およびクレーム中で本明細書で使用される成句「および／または」は、そのように等位接続された要素、すなわち一部のケースでは共同するように提示され、その他のケースでは分離させるように提示される要素の「いずれかまたは両方」を意味すると解釈すべきである。
【００４７】
本明細書で主張されるいかなる方法も、はっきりと反対のことが指摘されない限り、２つ以上のステップまたは作用を含んでおり、この方法のステップまたは作用の順番は、必ずしも方法のステップまたは作用が列記される順番に限定されないことを理解されたい。
【００４８】
クレーム、ならびに上記の明細書において、全ての移行句、例えば「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「収容する」、「包含する」、「保持する」、「から成る」などは、開放型であり、すなわち含んでいることを意味するものであり、限定するものではないことを理解すべきである。移行句「から構成される」および「実質的に構成される」だけは、それぞれ特許審査手続きの米国特許庁のマニュアル、２１１１．０３節に記載されるように、閉鎖形または半閉鎖形の移行句である。
【００４９】
この書面による記載は、本発明を開示することを目的とした最適な態様を含む例を利用しており、また任意の装置またはシステムを作製し利用すること、ならびに任意の採用された方法を実行することを含め、当業者が本発明を実施することができるようにするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思い付く他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しと相違ない構造上の要素を含む場合、あるいはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しとわずかな相違点を有する等価な構造上の要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００５０】
１０  タービンエンジン
１２  空気入り口端部
１６  燃焼器
１８  ターボファン
２０  高圧タービン
２２  ロータ組立体
２４  軸
２６  高圧シャフト
２８  低圧シャフト
３０  油溜め領域
３２  油溜め
３４、３６、３８、４０、４２、４４および６６  構造部材
４６、６２、７２  空間
５０  空気シールドランド
５２  摩擦ストリップ
５４  ラビリンスシール
５６  回転可能アーム
６０  気擦シールド
６２  迂回流路
６３  通路
６４  加圧歯
６５  開口部
６８  油シール
６９  歯
７０  尾翼シール
７１、７３  面
７４  抑止板の歯
７５  歯面
７６  ランド
７７  隙間
７８  隙間の幅
８０  軸受組立体
９０  加圧空気
１６４  加圧歯の幅
１６９  シール歯の幅
１７５  抑止板の歯の幅
１７６  一定の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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