特許 6333968 高圧タービンのためのトラニオン、およびこのようなトラニオンを含むターボジェットエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6333968

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】高圧タービンのためのトラニオン、およびこのようなトラニオンを含むターボジェットエンジン

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/18 20060101AFI20180521BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20180521BHJP

   F02C 7/28 20060101ALI20180521BHJP

   F01D 11/02 20060101ALI20180521BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20180521BHJP

   F16J 15/447 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/18 C

   F02C7/00 F

   F02C7/28 Z

   F01D11/02

   F01D25/00 F

   F01D25/00 M

   F16J15/447

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-518569(P2016-518569)

(86)(22)【出願日】2014年6月11日

(65)【公表番号】特表2016-521823(P2016-521823A)

(43)【公表日】2016年7月25日

(86)【国際出願番号】FR2014051420

(87)【国際公開番号】WO2014199083

(87)【国際公開日】20141218

【審査請求日】2017年5月17日

(31)【優先権主張番号】1355443

(32)【優先日】2013年6月12日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】516227272

【氏名又は名称】サフラン・エアクラフト・エンジンズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジュデ，モーリス・ギー

(72)【発明者】

【氏名】クーロンボー，ローラン・ジャック・ミシェル

(72)【発明者】

【氏名】ガラン，ファブリス

【審査官】 山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１０７５２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−５４７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３０４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１７１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１８９３５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１９６１４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００５６７４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１７９９３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ２５／１８

Ｆ０１Ｄ １１／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｆ０２Ｃ ７／２８

Ｆ１６Ｊ １５／４４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低圧タービンシャフト（９）と低圧タービン（８）のシール支持部（２６）の内面（３４）との間に配置されることが意図された、高圧タービン（１１）のためのトラニオン（２３）であって、トラニオン（２３）が低圧タービンシャフト（９）の回りに回転駆動されるとき、トラニオン（２３）とシール支持部（２６）との間を通り抜ける傾向がある油（Ｈ２）が、遠心効果によって液滴発射伸長部（３２）からシール支持部（２６）の内面（３４）のフレア部分（３３）に向かって射出されるように、シール支持部（２６）の内面（３４）のフレア部分（３３）に面して延びるように配置された液滴発射伸長部（３２）を備え、トラニオン（２３）は、トラニオン（２３）の外面（２５）に配置された凹部（３８）をさらに備え、凹部（３８）はトラニオン（２３）とシール支持部（２６）との間の油（Ｈ２）の通り抜けを阻止し、遠心効果によってシール支持部（２６）の内面（３４）に向かって油（Ｈ２）を脱離させ、液滴発射伸長部（３２）は、トラニオン（２３）が回転駆動されるとき、遠心効果によって油（Ｈ２）を凹部（３８）に向かって案内する傾向がある、トラニオン（２３）の回転軸（Ｘ）に対して傾斜した外面（３５）を有する、高圧タービン（１１）のためのトラニオン（２３）。

【請求項2】

凹部（３８）が、トラニオン（２３）の外面（２５）に配置された環状溝である、請求項１に記載のトラニオン。

【請求項3】

トラニオン（２３）とシール支持部（２６）との間にラビリンスシールを形成するのに適した一連の径方向フランジ（２７）を備える、請求項１または２に記載のトラニオン。

【請求項4】

低圧圧縮機（７）、高圧圧縮機（１０）、高圧タービン（１１）、および低圧タービン（８）を備えるターボジェットエンジン（１）であって、
低圧圧縮機（７）を低圧タービン（８）に連結する低圧タービンシャフト（９）と、
低圧タービンシャフト（９）の周りに延び、高圧圧縮機（１０）を高圧タービン（１１）に連結する高圧圧縮機シャフト（１２）とをさらに備え、
低圧タービン（８）は、フレア部分（３３）を有する内面（３４）を与えるシール支持部（２６）を備え、高圧タービン（１１）は、低圧タービンシャフト（９）と低圧タービン（９）のシール支持部（２６）の内面（３４）との間に配置された請求項１から３のいずれか一項に記載のトラニオン（２３）を備える、ターボジェットエンジン（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧タービンのためのトラニオン、およびこのようなトラニオンを含むターボジェットエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

二連ボディのターボジェットエンジンは、２つの回転ボディ、すなわち低圧ボディおよび高圧ボディを備え、それらの回転は独立している。それぞれのボディは、圧縮機および圧縮機を駆動するタービンを含む。この目的のために、それぞれのボディは、圧縮機を回転駆動するための、タービンを圧縮機に連結するシャフトも含む。

【0003】

低圧タービンシャフトは、低圧圧縮機を低圧タービンに連結する。高圧圧縮機シャフトは、高圧圧縮機を高圧タービンに連結する。

【0004】

このようなターボジェットエンジンにおいて、高圧圧縮機シャフトは、低圧タービンシャフトの周りに同軸に延びている。

【0005】

また、高圧圧縮機シャフトは、シャフトの受け側端部（高圧タービンに連結された端部）の位置に配置された端部トラニオンを備える。端部トラニオンの機能は、高圧圧縮機シャフトと低圧タービンシャフトとの間に配置された４番ベアリングを支持することである。

【0006】

ベアリングの潤滑は、ベアリングの中を通して油を循環させることによって保証される。高圧圧縮機シャフトの回転によって作り出される遠心効果によって、油は、ベアリングの中を通って循環し、再利用するために、ターボジェットエンジンの下流に排出される。

【0007】

このようなターボジェットエンジンが作動しているとき、フュームの出現が示される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、ターボジェットエンジンが始動するときに生じるフュームを減少させることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らによって行われた調査により、ターボジェットエンジンのいくつかの高温領域に油が蓄積することによってフュームが生成し、ターボジェットエンジンの上流への油の逆流によって生じる油の蓄積が、特にターボジェットエンジンが低速で回転しているときに生じるということが明らかにされた。

【0010】

この問題は、低圧タービンシャフトと低圧タービンのシール支持部の内面との間に配置されることが意図された、高圧タービンのためのトラニオンであって、トラニオンが低圧タービンシャフトの回りに回転駆動されるとき、トラニオンとシール支持部との間を通り抜ける傾向がある油が、遠心効果によって液滴発射伸長部からシール支持部の内面のフレア部分に向かって射出されるように、シール支持部の内面のフレア部分に面して延びるように配置された液滴発射伸長部を備えることを特徴とするトラニオンによって、本発明の範囲内で解決される。

【0011】

液滴発射伸長部は、油がトラニオンとシール支持部との間を何とかして通り抜ける前に、トラニオンに沿って循環する油をシール支持部の内面のフレア部分に向かって射出する。したがって、この配置により、ターボジェットエンジンの上流への油の上昇が制限される。

【0012】

トラニオンは、さらに、以下の特徴を有することができる。

【0013】

トラニオンは、トラニオンの外面に配置された凹部を備え、凹部はトラニオンとシール支持部との間の油の通り抜けを阻止し、遠心効果によってシール支持部の内面に向かって油を脱離させる。

【0014】

凹部はトラニオンの外面に配置された環状溝である。

【0015】

液滴発射伸長部は、トラニオンが回転駆動されるとき、遠心効果によって油を凹部に向かって案内する傾向がある、トラニオンの回転軸に対して傾斜した外面を有する。

【0016】

トラニオンは、トラニオンとシール支持部との間にラビリンスシールを形成するのに適した一連の径方向フランジを備える。

【0017】

本発明は、低圧圧縮機、高圧圧縮機、高圧タービン、および低圧タービンを備え、
低圧圧縮機を低圧タービンに連結する低圧タービンシャフトと、
低圧タービンシャフトの周りに延び、高圧圧縮機を高圧タービンに連結する高圧圧縮機シャフトとをさらに備え、
低圧タービンは、フレア部分を有する内面を備えるシール支持部を具備し、高圧圧縮機シャフトは、予め規定され、低圧タービンシャフトと低圧タービンのシール支持部の内面との間に配置されたトラニオンを備える、ターボジェットエンジンにも関する。

【0018】

他の特徴および利点は、単なる例示であり限定されない以下の説明から現れ、添付図面に対して考慮されなければならない。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】長手方向部分における二連ボディのターボジェットエンジンを概略的に示す図である。

【図2】従来のトラニオンを備えるターボジェットエンジンの４番ベアリングを潤滑するための油の循環を概略的に示す図である。

【図3】本発明の実施形態に従うトラニオンを備えるターボジェットエンジンの４番ベアリングを潤滑するための油の循環を概略的に示す図である。

【図4】本発明の実施形態に従うトラニオンを備えるターボジェットエンジンの４番ベアリングを潤滑するための油の循環を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１において、図示されたターボジェットエンジン１は、ケーシング２、ファン３、低圧ボディ４、高圧ボディ５、および燃焼チャンバ６を備える。

【0021】

低圧ボディ４は、低圧圧縮機７、低圧タービン８、および低圧圧縮機７を低圧タービン８に連結する低圧タービンシャフト９を備える。低圧タービンシャフト９は、ターボジェットエンジン１の長手方向軸Ｘに沿って延びている。低圧タービン８は、低圧タービンシャフト９を介して低圧圧縮機９を回転駆動できる。低圧ボディ４の全ては、ケーシング２に対して軸Ｘの回りに回転駆動される。

【0022】

高圧ボディ５は、高圧圧縮機１０、高圧タービン１１、および高圧圧縮機１０を高圧タービン１１に連結する圧縮機シャフト１２を備える。高圧圧縮機シャフト１２は、（すなわち、軸Ｘを軸とする）低圧タービンシャフト９に対して同軸に低圧タービンシャフト９の周りに延びている。高圧タービン１１は、高圧圧縮機シャフト１２を介して高圧圧縮機１２を回転駆動できる。高圧ボディ５の全ては、ケーシング２に対して軸Ｘの回りに回転駆動される。

【0023】

作動しているとき、低圧ボディ４および高圧ボディ５は、互いに独立してケーシング２に対して回転駆動される。このようにして、タービンシャフト９および圧縮機シャフト１２は、ターボジェットエンジン１の長手方向軸Ｘの回りに互いに独立して回転駆動される。

【0024】

ターボジェットエンジン１が作動しているとき、空気１３がファン３によって吸引され、ターボジェットエンジン１の上流から下流に循環する、主空気流１４および副空気流１５に分かれる。

【0025】

主空気流１４は、低圧圧縮機７、高圧圧縮機１０、燃焼される燃料と主空気流が混合される燃焼チャンバ６、高圧タービン１１、および低圧タービン８を連続して通ってターボジェットエンジン１の中を上流から下流に流れる。高圧タービン１１および低圧タービン８の中に主空気流１４を通すことにより、タービンシャフト９および圧縮機シャフト１２を介して高圧圧縮機１０、低圧圧縮機７、およびファン３を回転駆動するタービン１１，８を回転させる。

【0026】

シャフト９，１２は、加圧されたベアリングチャンバの中に収納されたベアリング１６，１７，１８，１９によって回転状態で支持され案内される。

【0027】

したがって、（それぞれ「１番ベアリング」および「２番ベアリング」と称される）第１ベアリング１６および第２ベアリング１７は、低圧圧縮機の円板支持部２０と、ターボジェットエンジンのケーシング２との間に間置されている。

【0028】

（「３番ベアリング」と称される）第３ベアリング１８は、高圧圧縮機シャフト１２の第１端部２１に配置され、第１端部２１は高圧タービン１０に連結されている。第３ベアリング１８は、高圧圧縮機シャフト１２とケーシング２との間に間置されている。

【0029】

（「４番ベアリング」と称される）第４ベアリング１９は、高圧圧縮機シャフト１２の第２端部２２に配置され、第２端部２２は高圧圧縮機１１に連結されている。第４ベアリング１９は、高圧圧縮機シャフト１２と低圧タービンシャフト９との間に間置されている。

【0030】

図２において、高圧圧縮機シャフト１２は、その第２端部２２の位置に従来の端部トラニオン２３を備える。ベアリング１９は、低圧タービンシャフト９と高圧圧縮機シャフト１２のトラニオン２３との間に間置されている。

【0031】

トラニオン２３は、ボルト締めフランジ４０によって高圧タービン１０の円板３９に取り付けられている。換言すると、トラニオン２３は、フランジ４０によって高圧圧縮機シャフト１２に回転するように固定される。

【0032】

また、ベアリング１９の外側リング２８は、（「４番ベアリングナット」と称される）ナット２９によってトラニオンに取り付けられ、ピン３０およびサークリップ３１は、トラニオン２３の環状溝３７の中で保持されている。

【0033】

トラニオン２３と円板３９と外側リング２８とナット２９とのアセンブリは、低圧タービンシャフト９に面して延びる内面２４を示す。

【0034】

高圧圧縮機シャフト１２が回転駆動されるとき、遠心効果によってその内面２４に沿って循環する油Ｈ１をターボジェットエンジンの下流に案内するように、内面２４は、ターボジェットエンジン１の下流に向かって広がっている。ベアリング１９を潤滑する油Ｈ１は、再利用するためにベアリングチャンバに向かって排出される。

【0035】

また、トラニオン２３は、低圧タービン８のシール支持部２６の内面３４に面して延びる外面２５を有する。

【0036】

トラニオン２３の外面２５は、トラニオン２３と低圧タービン８のシール支持部２６との間にラビリンスシールを形成する一連の径方向フランジ２７を備える。

【0037】

また、空気は、ベアリング１９のベアリングチャンバを加圧状態に維持するために、トラニオンの外面２５とシール支持部の内面３４との間に注入される。

【0038】

遠心効果によってシール支持部の内面３４に沿って循環する油Ｈ１をターボジェットエンジンの下流に案内するように、低圧タービン８のシール支持部２６は、ターボジェットエンジン１の下流にフレア部分３３を有する内面３４も備える。

【0039】

図２に示すように、高圧シャフト１２が軸Ｘの回りに回転駆動されるとき、油Ｈ２は、ターボジェットエンジン１の下流でシール支持部２６に沿って上昇することによって、トラニオン２３とシール支持部２６との間を通り抜けることがあるということに留意する。油Ｈ２は、ターボジェットエンジン１の高温部品に浸潤することがあり、好ましくないフュームを出現させることがある。特に、ターボジェットエンジン１が低速で作動し、遠心効果がトラニオン２３とシール支持部２６との間の油Ｈ２の通り抜けを阻止するのに不十分であるときに、この現象が示された。

【0040】

図３および図４において、高圧圧縮機シャフト１２は、本発明の実施形態にかかる端部トラニオン２３を備える。

【0041】

ベアリング１９は、低圧タービンシャフト９と高圧圧縮機シャフト１２のトラニオン２３との間に間置されている。

【0042】

図３および図４に示すトラニオン２３は、シール支持部２６の内面３４のフレア部分３３に面して延びる液滴発射伸長部３２を備える点で図２のトラニオン２３とは異なる。

【0043】

液滴発射伸長部３２は、サークリップ３１を受け止めるためにトラニオン２３に配置された環状溝３７を越えて延びている。

【0044】

このようにして、トラニオン２３が低圧タービンシャフト９の回りに回転駆動されるとき、トラニオン２３の外面２５とシール支持部２６の内面３４との間を通り抜ける傾向がある油Ｈ２は、遠心効果によって、液滴発射伸長部３２からシール支持部２６の内面３４のフレア部分３３に向かって射出される。

【0045】

その後、油Ｈ２は、再利用するために、遠心効果によってシール支持部の内面３３に沿ってターボジェットエンジン１の下流に案内される。

【0046】

また、トラニオン２３は、トラニオンの外面２５に配置された凹部３８を備え、凹部３８は環状溝の形に形成されている。

【0047】

環状溝３８は、遠心効果によって、シール支持部２６の内面３４のフレア部分３３に向かって油を脱離させることによって、トラニオン２３の外面２５とシール支持部２６の内面３４との間の油Ｈ２の通り抜けを阻止する。

【0048】

また、液滴発射伸長部３２は、高圧圧縮機シャフト１２の回転軸Ｘに対して傾斜した外面３５を有する。外面３５は、トラニオン２３が回転駆動されるときに遠心効果によって油Ｈ２を凹部３８の方に案内する傾向があるように傾斜している。

【0049】

最後に、トラニオン２３は、トラニオン２３の外面２５とシール支持部２６の内面３４との間にラビリンスシールを形成する一連の径方向フランジ２７を備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】