JP6251752B2 - ターボ機械内の排気管用ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、タービンエンジンからの油を含んだ空気を排出するための管の支持体に関する。

従来の形では、ターボプロップもしくはターボジェットのようなタービンエンジンは、ガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって、ファン、低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼室、高圧タービン、低圧タービン、およびガス排気ノズルを備える。それぞれの圧縮段はタービン段に対応しており、２つの段はシャフトによって互いに接続されてスプールを形成し、特に、低圧スプールおよび高圧スプールを形成する。

低圧スプールのシャフトは、中空とすることができ、一般に、中央通気管（ＣＶＴ）と呼ばれる管を含むことができる。この管は、回転可能であり下流側部分によって延長される上流側部分を有し、下流側部分は、回転せず、タービンエンジンの特定のエンクロージャからの油を含んだ空気を排出する働きをする。

管の下流側部分は、管を取り囲む略Ω字状部の内側環状部を備える支持体によって接続される排気コーンと、排気コーンおよび内側環状部に締結された円錐状部とを通過する。円錐状部は、排気コーンを通過する冷却空気の流れを通す穴を有する。さらに、支持体の円錐状部は、ねじによって内側環状部に締結される。

排気コーンは６５０℃〜６８０℃の温度にさらされるが、管は４５０℃〜４８０℃の温度となる可能性がある。この大きな温度差（２４０℃）は、熱膨張現象、応力、および動きを発生させ、支持体はこれらを吸収できると同時に支持体の剛性を維持できなければならない。

先行技術の支持体は、上記妥協点を達成するために、比較的重くなり、そのことによりタービンエンジンの総重量は増加し、さらに支持体は高価である。

本発明の特定の目的は、上述の問題に対して、簡単、効果的、かつコストのかからない解決策を提供することである。

上述の目的を達成するために、タービンエンジンから油を含んだ空気を排出するための管を支承し、前記管の周囲に取り付けるための半径方向内側環状部を備える支持体であって、支持体は環状部から外側に伸びるフィンを含み、前記フィンは環状部の軸方向および半径方向面に対して傾斜し、それぞれのフィンの半径方向外周部はタービンエンジンの排気コーンに締結するためにあることを特徴とする支持体を提供する。

該支持体は、比較的軽量で、安価であり、冷却空気を排気コーンに通過させることができ、動作時に発生する可能性のある熱膨張の影響に適切に適応することができると同時に、管を支持する機能を果たす。

比較として、該支持体の重量は先行技術の支持体の重量の約５分の１〜６分の１である。

本発明の特徴によれば、内側環状部は、円錐台形環状カップが半径方向外側に伸びる円筒状内側リングを備え、それぞれのフィンは前記カップに沿って外側に伸びる。

好ましくは、円筒状内側リングの長さは、内径の０．４倍以下である。

このように、円筒状内側リングは、ある程度、管と支持体との間の一種の玉継手のような働きをする短い案内部を形成する。

本発明の別の特徴によれば、それぞれのフィンは、環状部に接続される内周部と、排気コーンに締結するための締結領域を含み、フィンの残りの部分に対して角度を成す外周部とを有する。

有利には、それぞれの締結領域は、排気コーンと相補的なコーンの一部の形状である。

さらに、フィンおよび内側環状部は、例えば、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）６２５もしくはインコネル７１８のようなニッケル基超合金製とすることができる。

例えば、フィンの数は３〜１４である。

本発明はさらに、タービンエンジンからの油を含んだ空気を排出するための管を有するタービンエンジン用アセンブリであって、前記管は回転可能な上流側部分と回転しない下流側部分とを備え、前記下流側部分は排気コーンを通過して前記排気コーンの軸に沿って伸び、前記下流側部分は上述のタイプの支持体の内側環状部によって取り囲まれて前記内側環状部内で自由に軸方向に並進運動かつ回転運動できるように取り付けられ、支持体のフィンは外周部で排気コーンに締結されるアセンブリを提供する。

本発明の一実施形態では、排気コーンは、少なくとも１つの環状補強材を含み、それぞれのフィンの外周部は補強材に締結される。

最後に、本発明はさらに、上述のアセンブリを含むことを特徴とするタービンエンジンを提供する。

非限定的な例として添付図面を参照しながら詳述されている以下の説明を読めば、本発明はよりよく理解され、本発明の他の詳細、特徴、および利点がより明らかになるであろう。

先行技術のタービンエンジンの一部の軸方向断面斜視図である。 先行技術の支持体が排気コーンと油を含んだ空気を排出するための管との間に取り付けられる様子を示した軸方向断面図である。 図２の取り付けを示した斜視図である。 本発明の第１の実施形態の支持体の斜視図である。 図４の支持体の側面図である。 図４の支持体の円錐台形カップおよびフィンの斜視図である。 図４の支持体の円筒状リングの斜視図である。 図４の支持体を含むタービンエンジンの一部の部分切り取り斜視図である。 本発明の第２の実施形態の支持体を含むタービンエンジンの一部の部分切り取り斜視図である。 図９の一部の詳細図である。

図１には、先行技術のタービンエンジンの下流側部分が示されている。下流側部分は、低圧タービン（図示せず）から下流側に位置する排気ケーシング２から下流側で締結される排気コーン１を備える。排気コーン１は、下流側端部に軸方向開口部３を有する。

タービンエンジンはさらに、一般に、中央通気管（ＣＶＴ）と呼ばれる管４を有し、管４は、回転可能な上流側部分であって、タービンエンジン内の特定のエンクロージャからの油を含んだ空気を排出するための非回転型下流側部分４ａによって延長される上流側部分（図示せず）を有する。

管４の下流側部分４ａは、排気コーン１を通過し、開口部３を通過することによって下流側に向かって開口する。前記下流側部分４ａは、支持体５によって排気コーン１に接続される。この支持体は、図２に示されており、管４を取り囲む略Ω字状断面の内側環状部６と、排気コーン１および内側環状部６に締結される円錐状部７とを備える。円錐状部７は、排気コーン１を通過する冷却空気の流れを通す穴８を有する。さらに、支持体５の円錐状部７は、ねじ（図示せず）によって内側環状部６に締結される。

上述したように、該支持体５は、比較的重く、高価である。

上述の欠点を克服するために、本発明は、図４〜図８に示されている支持体５によって管４の下流側部分４ａを排気コーン１に接続することを提案する。この支持体５は、前記管４の周囲に取り付けるための円筒状リング９と、フィン１１が伸びる円錐台形カップ１０とを組み合わせることで形成される。円筒状リング９の長さは、内径の０．４倍以下である。このように、円筒状リング９は、管４と支持体５との間の一種の玉継手を構成する短い案内部を形成する。円錐台形カップ１０は、円筒状リング９の中間領域で締結される。また管４は、リング９内で自由に回転運動かつ軸方向並進運動できるように取り付けられる。上述のようにさまざまな自由度を持たせることにより、特に、例えば、機械的応力および熱応力による動作時の任意の変形を補償することができる。さらに、リング９は、支持体５を取り付ける際に管４を損傷させないように、端部が半径方向内側に向かって面取りされてもよい。

円錐台形カップ１０とフィン１１とを構成する図６のアセンブリは、金属薄板を切断して折り曲げることで形成され、アセンブリは、その後、例えば、ろう付けによって、図７に示されている円筒状内側リング９に締結される。

それぞれのフィン１１は、カップ１０に沿って外側に伸び、カップ１０に接続される内周部分と、排気コーン１に締結するための締結領域１２を有する外周部分とを有し、締結領域１２はフィン１１の残りの部分と角度βを成す。それぞれの締結領域１２は、好ましくは、コーンの一部の形状を有し、排気コーン１の内側面と相補的形状である。例えば、フィン１１の数は３〜１４とすることができる。

支持体５の軸Ａに対するカップ１０およびフィン１１の角度αは直角ではない。フィン１１の傾斜角度αにより、動作時に発生する可能性のある熱膨張の影響に適切に適応することができ、それと同時に、管４を支持することもできる。

フィン１１、円錐台形カップ１０、および円筒状リング９は、例えば、インコネル６２５（ＮｉＣｒ２２Ｍｏ９Ｎｂ）もしくはインコネル７１８のようなニッケル基超合金製である。

該支持体５は、比較的軽量であり、フィン１１間に冷却空気を通過させることができ、そして該支持体５は安価である。比較として、該支持体５の重量は図２に示されている先行技術の支持体の重量の５分の１〜６分の１である。

図９および図１０は、本発明のさまざまな実施形態を示しており、排気コーン１の内壁は、半径方向内側に向かって伸びる環状補強材を有する。それぞれの補強材の断面は、例えば、溶接によって、コーン１の内壁に締結される一方の枝部１３ａと、穴１４を含む他方の枝部１３ｂとを有するＬ字形断面である（図１０）。

上述したように、支持体５は、前記管４の周囲に取り付けるための円筒状リング９と、フィン１１が伸びる円錐台形カップ１０とを組み合わせることで形成される。図９および図１０の支持体５は、それぞれのフィンの半径方向外周部がさらに下流側に位置する補強材のフランジ１３ｂに平行で、このフランジ１３ｂの上流側壁に押圧される締結領域１２を有するという点で、図４〜図８に示されている支持体とは異なる。それぞれの締結領域１２は、対応する穴１４に面する穴１５を含む。

これらの穴１４、１５は、支持体５を補強材１３に締結するためのねじを通す穴であり、ねじは、例えば、支持体５のフィン１１の穴１５もしくは補強材１３の穴１４にリベット打ちされるナットと協働する。

Claims (10)

1. タービンエンジンから油を含んだ空気を排出するための管（４）を支承し、前記管（４）の周囲に取り付けるための半径方向内側環状部（９、１０）を備える支持体（５）であって、支持体は半径方向内側環状部（９、１０）から外側に伸びるフィン（１１）を含み、前記フィンは半径方向内側環状部（９、１０）の軸方向（Ａ）および半径方向面に対して傾斜し、それぞれのフィン（１１）の半径方向外周部（１２）はタービンエンジンの排気コーン（１）に締結するためにあることを特徴とする、支持体（５）。
2. 半径方向内側環状部が、円錐台形環状カップ（１０）が半径方向外側に伸びる円筒状内側リング（９）を備え、それぞれのフィン（１１）は前記カップ（１０）に沿って外側に伸びることを特徴とする、請求項１に記載の支持体（５）。
3. 円筒状内側リング（９）の長さが、内径の０．４倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載の支持体（５）。
4. それぞれのフィン（１１）が、半径方向内側環状部（９、１０）に接続される内周部と、排気コーン（１）に締結するための締結領域（１２）を含み、フィン（１１）の残りの部分に対して角度を成す外周部とを有することを特徴とする、請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）。
5. それぞれの締結領域（１２）が、コーンの一部の形状を有することを特徴とする、請求項４に記載の支持体（５）。
6. フィン（１１）および半径方向内側環状部（９、１０）が、例えば、インコネル６２５もしくはインコネル７１８のようなニッケル基超合金製であることを特徴とする、請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）。
7. フィン（１１）の数が３〜１４であることを特徴とする、請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）。
8. タービンエンジンから油を含んだ空気を排出するための管（４）を有するタービンエンジン用アセンブリであって、前記管（４）は回転可能な上流側部分と回転しない下流側部分（４ａ）とを備え、前記下流側部分（４ａ）は、排気コーン（１）を通過して前記排気コーン（１）の軸（Ａ）に沿って伸び、前記下流側部分（４ａ）は、請求項１〜請求項７のうちのいずれか一項に記載の支持体（５）の半径方向内側環状部（９、１０）によって取り囲まれており、前記半径方向内側環状部（９、１０）は、自由に軸方向に並進運動かつ回転運動できるように前記下流側部分（４ａ）に取り付けられ、支持体（５）のフィン（１１）も外周部（１２）で排気コーン（１）に締結される、アセンブリ。
9. 排気コーンが、少なくとも１つの環状補強材（１３）を含み、それぞれのフィン（１１）の外周部（１２）は補強材（１３）に締結されることを特徴とする、請求項８に記載のアセンブリ。
10. 請求項８または請求項９に記載のアセンブリを含むことを特徴とする、タービンエンジン。

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