(57)【要約】【課題】油が元の付属品内へと漏れ戻ることを防止するシールされた通気装置を有する付属品を伴うギアボックスを提供すること【解決手段】ギアボックス通気装置は、ギアボックスと、その内部空間がギアボックスの内部空間と連通するようにギアボックスに取り付けられるケース内に収容される付属品であって、ケースが側壁と端壁とを含む、付属品と、ケース内に回転可能に取り付けられる中空の駆動シャフトと、駆動シャフトに取り付けられる環状の第１のシール要素と、ケースに取り付けられるとともに、シール界面を規定するように第１のシール要素と接触する環状の第２のシール要素と、駆動シャフトと流体連通する状態で端壁に結合される前端を有するベントチューブとを含む。【選択図】図１
2016109136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアボックス（６０）と、
その内部空間（６５、６７）が前記ギアボックス（６０）の内部空間（６９）と連通するように前記ギアボックス（６０）に取り付けられるケース（６４）内に収容される付属品（６２）であって、前記ケース（６４）が側壁（７０）と端壁（７２）とを含む、付属品（６２）と、
前記ケース（６４）内に回転可能に取り付けられる中空の駆動シャフト（９０）と、
前記駆動シャフト（９０）に取り付けられる環状の第１のシール要素（１１０）と、
前記ケース（６４）に取り付けられるとともに、シール界面を規定するように前記第１のシール要素（１１０）と接触する環状の第２のシール要素（１１２）と、
前記駆動シャフト（９０）と流体連通する状態で前記端壁（７２）に結合される前端（８４）を有するベントチューブ（８０）と、
を備えるギアボックス通気装置。
【請求項２】
ステータ（９６）がそれに形成される少なくとも１つのドレンチャネル（１０８）を含み、前記ドレンチャネル（１０８）が前記ケース（６４）の内部空間（６５、６７）と前記ギアボックス（６０）の内部空間（６９）とを相互に接続する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記付属品（６２）は、前記駆動シャフト（９０）に取り付けられる環状のロータ（９４）を含むオルタネータであり、前記ロータは、前記ケース（６４）内に取り付けられる環状のステータ（９６）によって取り囲まれる請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ケース（６４）の前記側壁（７０）は、油を前記ケース（６４）の内部空間（６７）内へと前記第１及び第２のシール要素（１１０、１１２）へ向けて径方向内側に排出するように方向付けられる油ノズル（７４）を組み込む請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記油ノズル（７４）が前記ケース（６４）内のチャネル（７６）と連通し、前記チャネル（７６）が前記ギアボックス（６０）内の油孔（７８）と連通する請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記オルタネータ（６２）が永久磁石オルタネータである請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのドレンチャネル（１０８）が前記オルタネータ（６２）のステータ（９６）に形成される請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記ロータ（９４）は、前記駆動シャフト（９０）の外面に形成される肩部（９８）と当接するとともに、前記駆動シャフト（９０）と係合されるロックナット（１００）によって前記肩部（９８）に当て付いて所定位置に保持される請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第１及び第２のシール要素（１１０、１１２）のうちの少なくとも一方がカーボングラファイト材料を備える請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記第２のシール要素（１１２）がカーボングラファイト材料を備え、前記第１のシール要素（１１０）が異なる材料である請求項９記載の装置。
【請求項１１】
船外チューブ（８８）が前記ベントチューブ（８０）の後端（８６）に結合される請求項１記載の装置。
【請求項１２】
請求項１記載のギアボックス通気装置と組み合わせたガスタービンエンジン（１０）であって、前記ギアボックス通気装置が前記エンジンの下部に取り付けられるガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１３】
前記中空の駆動シャフト（９０）と流体連通状態で接続される空気−油セパレータ（１１８）を更に含む請求項１２記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
前記ベントチューブ（８０）の後端（８６）に結合される船外チューブ（８８）を更に含む請求項１２記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記船外チューブ（８８）が前記エンジン（１０）の中心線軸（１１）へ向けて延びる請求項１４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】
この発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、特にガスタービンエンジン内のギアボックスを通気するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、通常、例えば燃料ポンプ又は油ポンプ、ジェネレータ又はオルタネータ、制御ユニットなどの１つ以上の機械的に駆動される付属品を含む。そのような付属品はアクセサリギアボックス（「ＡＧＢ」）に取り付けられ、ＡＧＢは、エンジンからトルクを引き出し、内部ギアトレインを使用して各付属品を所要の回転速度で駆動させる。
【０００３】
潤滑及び冷却のために加圧された油流がＡＧＢへ供給される。ＡＧＢからの使用済み油は、エンジンの給排油システムへ排出されて戻される。典型的な構成では、１つ以上のエンジン油貯めが、ＡＧＢ内のオルタネータ駆動シャフトに位置される回転空気−油セパレータを通じて通気される。分離された空気−油混合物は、中空のシャフトから出て、オルタネータカバーの後端から延びる通気ラインに入る。
【０００４】
従来技術のエンジンでは、通気ラインが下向きに延びる。そのようなエンジンでは、内部構成要素の想定し得る油溢出に対する空気−油混合物の制御が重要ではない。これは、内部シールを通過して漏れる或いは駆動シャフトと通気孔との間の流通空気から凝縮する任意の油がオルタネータハウジングの底部へ向けて位置される下向きのベントチューブを通じて流れ、それにより、オルタネータ又は他のＡＧＢ構成要素を溢れさせる場合がある油の想定し得る量が本質的に制限されるからである。しかしながら、一部のエンジン形態は、オルタネータから上向きで出なければならない通気孔を有し、そのため、オルタネータが油で溢れる危険に晒される可能性がある。
【０００５】
したがって、通気流の方向に影響されにくいオルタネータ通気孔の必要性が依然としてある。
【０００６】
この必要性は、油が元の付属品内へと漏れ戻ることを防止するシールされた通気装置を有する付属品を伴うギアボックスを提供する本発明によって扱われる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様によれば、ギアボックス通気装置は、ギアボックスと、その内部空間がギアボックスの内部空間と連通するようにギアボックスに取り付けられるケース内に収容される付属品であって、ケースが側壁と端壁とを含む、付属品と、ケース内に回転可能に取り付けられる中空の駆動シャフトと、駆動シャフトに取り付けられる環状の第１のシール要素と、ケースに取り付けられるとともに、シール界面を規定するように第１のシール要素と接触する環状の第２のシール要素と、駆動シャフトと流体連通する状態で端壁に結合される前端を有するベントチューブとを含む。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、ステータがそれに形成される少なくとも１つのドレンチャネルを含み、ドレンチャネルがケースの内部空間とギアボックスの内部空間とを相互に接続する。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、付属品は、駆動シャフトに取り付けられる環状のロータを含むオルタネータであり、ロータは、ケース内に取り付けられる環状のステータによって取り囲まれる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、ケースの側壁は、油をケースの内部空間内へと第１及び第２のシール要素へ向けて径方向内側に排出するように方向付けられる油ノズルを組み込む。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、油ノズルがケース内のチャネルと連通し、このチャネルがギアボックス内の油孔と連通する。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、オルタネータが永久磁石オルタネータである。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、少なくとも１つのドレンチャネルがオルタネータのステータに形成される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、ロータは、駆動シャフトの外面に形成される肩部と当接するとともに、駆動シャフトと係合されるロックナットによって肩部に当て付いて所定位置に保持される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、第１及び第２のシール要素のうちの少なくとも一方がカーボングラファイト材料を備える。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、第２のシール要素がカーボングラファイト材料を備え、第１のシール要素が異なる材料である。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、船外チューブがベントチューブの後端に結合される。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、ギアボックス通気装置と組み合わせたガスタービンエンジンが提供され、ギアボックス通気装置がエンジンの下部に取り付けられる。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンエンジンは、中空の駆動シャフトと流体連通状態で接続される空気−油セパレータを更に含む。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンエンジンは、ベントチューブの後端に結合される船外チューブを更に含む。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、船外チューブがエンジンの中心線軸へ向けて延びる。
【００２２】
本発明は、添付図面と併せて解釈される以下の説明を参照することにより最も良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一態様にしたがって構成される密閉されたオルタネータベントを組み込むガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１のエンジンの一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
様々な図の全体にわたって同一の参照数字が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、全体的に符号１０で示されるガスタービンエンジンを示し、このガスタービンエンジン内には、本発明の原理にしたがって構成されるギアボックス密閉アクセサリベントが組み込まれる。エンジン１０は、長手方向中心線軸１１と、軸１１に沿って同軸に配置される外側固定環状ケーシング１４とを有する。エンジン１０はガスジェネレータコア１６を含み、ガスジェネレータコア１６は、多段コンプレッサ１８と、燃焼器２０と、単段又は多段の高圧タービン２２とから構成され、これらの全ては、直列の軸流関係を成して中心線軸１１の周囲に同軸的に配置される。環状の外側駆動シャフト２４がコンプレッサ１８と高圧タービン２２とを相互に接続する。
【００２５】
動作時、コンプレッサ１８からの加圧空気が燃焼器２０内で燃料と混合されて点火され、それにより、燃焼ガスが発生する。これらのガスから、コンプレッサ１８を駆動させる高圧タービン２２によって、幾らかの仕事が引き出される。燃焼ガスの残りの部分は、コア１６から低圧タービン２６へと排出される。
【００２６】
内側駆動シャフト３８が、後方軸受３２、差動軸受４０、及び、外側固定ケーシング１４に相互接続された適切な前方軸受４２を介して、外側駆動シャフト２４に対して回転可能に取り付けられる。内側駆動シャフト３８は、低圧タービン２６によって駆動されるとともに、前方ファンシャフト５９を駆動させ、また、前方ファンシャフト５９は、前方ファンロータ４４を駆動させ、ある場合にはブースタロータ４５を駆動させる。ファンブレード４８及びブースタブレード５４がファンロータ４４及びブースタロータ４５に対してそれらと共に回転するように取り付けられる。ファンブレード４８は環状のファンケーシング５６によって取り囲まれ、また、ファンケーシング５６は環状のファンナセル５８によって取り囲まれる。
【００２７】
エンジン１０は、それに取り付けられたアクセサリギアボックス（「ＡＧＢ」）６０を有する。図示の例において、ＡＧＢ６０は、エンジン１０の底部であって、ファンケーシング５６よりも下側で、（エンジン１０の前又は後から見て）６時の位置に取り付けられる。油ポンプ及び燃料ポンプ、スターター、ジェネレータ、オルタネータなどの様々なシャフト駆動エンジン付属品がＡＧＢ６０に取り付けられてもよい。動作時、エンジンコア１６からのトルクは、図１に概略的に示される内部及び／又は伝達ギアボックス６１を介して、ＡＧＢ６０に伝えられる。これによりＡＧＢ６０に供給されるトルクは、その後、公知の態様で、個々のシャフト駆動の付属品のそれぞれを駆動させるために使用される。
【００２８】
図２を参照すると、ＡＧＢ６０にはオルタネータ６２が取り付けられる。オルタネータ６２は中空のオルタネータケース６４を含み、オルタネータケース６４は、例えばオルタネータケース６４のフランジ６８を貫通してＡＧＢ６０内に入り込むボルト６６を使用してＡＧＢ６０に取り付けられる。オルタネータケース６４の内部空間６５、６７がＡＧＢ６０の内部空間６９と連通する。オルタネータケース６４は、後方に面する端壁７２に結合される外周側壁７０を含む。側壁７０は、冷却及び潤滑のために、オルタネータケース６４の内部空間６７内へと油を径方向内側に排出するように方向付けられる油ノズル７４を組み込む。油ノズル７４はオルタネータケース６４内のチャネル７６によって供油され、また、チャネル７６はＡＧＢ６０内の油孔７８と連通する。なお、オルタネータ６２は単なる一例として使用され、また、本発明の原理は、過剰な油で溢れるのを回避しつつ通気流を受け入れなければならない任意のエンジン駆動付属品に適用できる。
【００２９】
オルタネータケース６４の端壁７２にはフランジ８２によってベントチューブ８０が取り付けられる。ベントチューブ８０の前端８４は、端壁７２を貫通し、したがって、オルタネータケース６４の内部空間６７と流体連通し、また、ベントチューブ８０の後端８６は、その一部が図２に示される船外チューブ８８と連通する。なお、方向の用語「前」及び「後」は、本明細書中では、説明において単に便宜目的で使用されているにすぎず、説明される構成要素の任意の特定の方向が要求されることを示唆しない。図示の例において、船外チューブ８８は、エンジン１０の中心線１１へ向かう略上方向に延びているように示されている。
【００３０】
中空のオルタネータ駆動シャフト９０がＡＧＢ６０内に回転可能に取り付けられる。オルタネータ駆動シャフト９０の後部９２は、ベントチューブ８０と同軸に位置決めされてオルタネータケース６４内に位置される。オルタネータ駆動シャフト９０の後端９３は、ベントチューブ８０の前端８４及びフランジ８２から僅かな軸方向距離を隔てて端壁７２付近で終端する。
【００３１】
オルタネータ６２はロータ９４及びステータ９６を含む。ロータ９４は、略円筒状であり、オルタネータ駆動シャフト９０の外径に取り付けられる。ロータ９４の前端は、オルタネータ駆動シャフト９０に形成される肩部９８に当接する。ロックナット１００がロータ９４の後端に当接し、このロックナット１００は、ロータ９４を肩部９８に当て付けて所定位置に維持する。図示の例では、オルタネータ６２が永久磁石オルタネータ、すなわち、「ＰＭＡ」である。ロータ９４は、その外周の周りに取り付けられる永久磁石のリング１０２を支持する。ステータ９６は、ステータフレーム１０６上に巻回される１つ以上の界磁コイル１０４を含む。オルタネータ６２は、ロータ９４が回転しているときに界磁コイルに交流電流を発生させるように公知の態様で動作する。また、界磁コイル１０４は、リード線によって１つ以上の電気負荷（図示せず）に結合される。ステータ９６の外周にはチャネル１０８が設けられ、これらのチャネルは、以下で更に詳しく説明されるように、オルタネータケース６４の内部空間６５、６７とＡＧＢ６０の内部空間６９とを相互に接続して、油が流出できるようにする。
【００３２】
環状の第１のシール要素１１０がロックナット１００に隣接してオルタネータ駆動シャフト９０に取り付けられる。環状の第２のシール要素１１２が端壁７２に取り付けられてオルタネータ駆動シャフト９０を取り囲んでいる。第１及び第２のシール要素１１０、１１２の端面１１４、１１６はそれぞれ互いに当接してシール界面を規定する。２つのシール要素は共同で１１１により示される「シール」を形成する。図示の例では、第２のシール要素１１２がカーボングラファイト材料から形成され、一方、第１のシール要素１１０は、シール性能要件を満たすために必要とされる任意の様々な材料から形成されてもよい。そのようなシールは、市販されており、一般に「カーボンシール」と称される。このシール機能のために他の公知のタイプの回転シールが代用されてもよい。
【００３３】
動作時、オルタネータ駆動シャフト９０が回転し、それにより、ロータ９４が回転して、電流が発生する。同時に、残留油蒸気を含む公知のタイプの上流側空気−油セパレータ（１１８で概略的に示される）からの排気流「Ｆ」は、オルタネータ駆動シャフト９０の中空の内部を通じて後方へ流れた後、ベントチューブ８０に入り、その後、船外チューブ８８に入る。シール１１１は、オルタネータケース６４の後内部空間６７内の任意の空気−油混合物がオルタネータ駆動シャフト９０の後端９３とベントチューブ８０との間の隙間を通じて排気流Ｆと交わり、それにより、空気−油セパレータ１１８を迂回することを防止する。
【００３４】
同時に、油は、油ノズル７４から第１のシール要素１１０へ向けて排出され、それにより、第１のシール要素に対して冷却及び潤滑がもたらされる。シール１１１の作用は、油がオルタネータ駆動シャフト９０に入ることを防止する。矢印「Ｄ」により示されるように、油ノズル７４からの使用済み油或いはオルタネータ６２の後内部空間６７内の空気−油混合物から凝縮された使用済み油は、オルタネータケース６４の底部へ落ちて、チャネル１０８を通過して内部空間６５に入り、その後、ＡＧＢ６０の内部空間６９に入って、この内部空間６９で使用済み油を排出でき或いはさもなければ取り除くことができる。
【００３５】
本明細書中に記載されるシールされた通気構成は、空気−油セパレータ排気の効果的な通気をもたらす一方で、オルタネータ６２が油で溢れることも防止する。従来技術の構造とは異なり、この構成は通気流の特定の方向に依存せず、また、船外チューブ８８が任意の方向に延びることができる。特に、船外チューブは、その性能に影響を及ぼすことなく、図２に示されるようにエンジンの中心線１１へ向けて上方へ方向付けられ得る。この構成は、油消費量を最小限に抑えるとともに、集油加圧システム性能を維持する。
【００３６】
以上、エンジン通気装置について説明してきた。この明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約、及び、図面を含む）中に開示される全ての特徴、及び／又は、そのように開示された任意の方法又はプロセスの全てのステップは、そのような特徴及び／又はステップのうちの少なくともいくつかが互いに排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わされ得る。
【００３７】
本明細書に開示された各特徴（任意の添付の特許請求の範囲、要約書、図面を含む）は、別段明示的に述べられなければ、同じ、同等の、或いは、類似の目的を果たす別の特徴に取って代えられてもよい。したがって、別段明示的に述べられなければ、開示されたそれぞれの特徴は、包括的な一連の同等又は類似の特徴のうちの単なる一例にすぎない。
【００３８】
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、この明細書（任意の添付の特許請求の範囲、要約、及び、図面を含む）中に開示される特徴のうちの任意の新規な１つ或いは任意の新規な組み合わせにまで及ぶ、或いは、このように開示された任意の方法又はプロセスのステップのうちの任意の新規な１つ或いは任意の新規な組み合わせにまで及ぶ。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ガスタービンエンジン
１１  長手方向中心線軸
１４  外側固定環状ケーシング
１６  ガスジェネレータコア
１８  多段コンプレッサ
２０  燃焼器
２２  高圧タービン
２４  外側駆動シャフト
２６  低圧タービン
３２  後方軸受
３８  内側駆動シャフト
４０  差動軸受
４２  前方軸受
４４  前方ファンロータ
４５  ブースタロータ
４８  ファンブレード
５４  ブースタブレード
５６  ファンケーシング
５８  ファンナセル
５９  前方ファンシャフト
６０  アクセサリギアボックス（「ＡＧＢ」）
６１  内部及び／又は伝達ギアボックス
６２  オルタネータ
６４  オルタネータケース
６５  内部空間
６６  ボルト
６７  内部空間
６８  フランジ
６９  内部空間
７０  外周側壁
７２  端壁
７４  油ノズル
７６  チャネル
７８  油孔
８０  ベントチューブ
８２  フランジ
８４  前端
８６  後端
８８  船外チューブ
９０  オルタネータ駆動シャフト
９２  後部
９３  後端
９４  ロータ
９６  ステータ
９８  肩部
１００  ロックナット
１０２  永久磁石のリング
１０４  界磁コイル
１０６  ステータフレーム
１０８  チャネル
１１０  第１のシール要素
１１１  シール
１１２  第２のシール要素
１１４、１１６  端面
１１８  空気−油セパレータ
Ｆ  排気流
【図１】
2016109136.tif 000003
【図２】
2016109136.tif 000004
【外国語明細書】
2016109136000001.pdf