アセンブリ、潤滑液濾過アセンブリ、サイクロン分離器、および流体内の微粒子を監視する方法
【課題】流体に含まれる微粒子の監視と濾過とを組み合わせたシステムを提供する。
【解決手段】サイクロン６０が、フィルタ６４の中空コア１２０内に配置されている。サイクロン６０が、遠心力を使って、流体を、微粒子高含有流と微粒子低含有流とに分離する。エジェクタ１１６を通して流れる微粒子低含有流が、作動流体として働き、エジェクタ１１６の位置に、低圧区域をつくり出す。この低圧区域は、サイフォンパイプ９０Ｄ内に、吸引力を発生させ、この吸引力によって、捕集器キャビティ９７内の微粒子高含有流が、サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄの各々を通るように、吸い上げられる。この微粒子高含有流は、パティキュレートモニタ６２によって監視された後、濾過される前に、サイクロン６０へ戻され、このサイクロン６０において、スタンドパイプ８８内で、微粒子低含有流と混合される。
【解決手段】サイクロン６０が、フィルタ６４の中空コア１２０内に配置されている。サイクロン６０が、遠心力を使って、流体を、微粒子高含有流と微粒子低含有流とに分離する。エジェクタ１１６を通して流れる微粒子低含有流が、作動流体として働き、エジェクタ１１６の位置に、低圧区域をつくり出す。この低圧区域は、サイフォンパイプ９０Ｄ内に、吸引力を発生させ、この吸引力によって、捕集器キャビティ９７内の微粒子高含有流が、サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄの各々を通るように、吸い上げられる。この微粒子高含有流は、パティキュレートモニタ６２によって監視された後、濾過される前に、サイクロン６０へ戻され、このサイクロン６０において、スタンドパイプ８８内で、微粒子低含有流と混合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体システムに関し、詳しくは、流体の監視システムと濾過システムとを組み合わせたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのガスタービンエンジンが、低圧圧縮機に接続されてこれを駆動する低圧タービンを含む低圧スプールと、高圧圧縮機に接続されてこれを駆動する高圧タービンを含む高圧スプールと、を備える。いくつかのガスタービンエンジンにおいては、エンジンの前方のファンが、ファン駆動ギアシステムを介して、低圧スプールに接続されている。ファン駆動ギアシステムなどの、潤滑が必要なエンジン部品へ潤滑液を圧送するために、潤滑システムが使用される。これらのエンジン部品は、一般に、可動部分を有し、これらの可動部分は、小さな破片粒子つまり微粒子を落として潤滑液中に混入させてしまうことがある。落ちた粒子を監視するために、パティキュレートモニタが用いられることが多い。微粒子を監視することによって、保守作業員は、エンジン内の部品がどの程度磨耗しているかについて有益な情報を得ることができ、この情報を利用して、メンテナンスを行うかを決めることができる。エンジン部品を潤滑するために潤滑液を戻す前に、この潤滑液から微粒子を除去するために、フィルタが使用されることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
パティキュレートモニタおよびフィルタは、嵩高になりやすく、ガスタービンエンジンの貴重な空間を奪ってしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、アセンブリが、サイクロン分離器（ｃｙｃｌｏｎｅ ｓｅｐａｒａｔｏｅｒ）およびフィルタエレメントを含む。サイクロン分離器は、サイクロンキャビティを取り囲む環状のサイクロン本体を有する。フィルタエレメントは、フィルタ内面とフィルタ外面との間に位置するフィルタ材料を含み、このフィルタ材料には、フィルタ内面とフィルタ外面とを流体的に連通させるフィルタ通路が形成されている。フィルタ内面は、中空コアを画定し、フィルタ外面は、フィルタ内面から外周側へ離間した位置にある。サイクロン本体がフィルタ内面から離間するように、サイクロン分離器は、中空コア内に配置される。
【０００５】
他の実施例においては、潤滑液濾過アセンブリが、インサイド−アウト型液体フィルタエレメントおよびサイクロン分離器を含む。このサイクロン分離器は、インサイド−アウト型液体フィルタエレメントの中空コア内に配置されている。このサイクロン分離器とインサイド−アウト型液体フィルタエレメントとは、環状流路によって離間している。
【０００６】
さらに他の実施例においては、サイクロン分離器は、サイクロン本体、第１のパイプおよび第２のパイプを含む。サイクロン本体は、サイクロンキャビティを画定する環状壁と、捕集器キャビティを画定する捕集器壁と、を有する。第１のパイプは、環状壁の内側にこれとほぼ同心軸となるように配置され、第２のパイプは、第１のパイプの内側に配置されている。第１のパイプは、サイクロンキャビティ内に位置する第１のパイプ入口と、サイクロン本体の外部へ延びる第１のパイプ出口と、を有する。第２のパイプは、捕集器キャビティ内に位置する第２のパイプ入口と、サイクロン本体の外部へ延びる第２のパイプ出口と、を有する。
【０００７】
さらに他の実施例においては、サイクロン分離器は、環状壁、捕集器壁、第１の通路、第２の通路およびエジェクタを含む。環状壁は、サイクロンキャビティを画定し、捕集器壁は、サイクロンキャビティと流体的に連通するように接続した捕集器キャビティを画定する。第１の通路によって、サイクロンキャビティが、サイクロン分離器の外部と流体的に連通している。第２の通路によって、捕集器キャビティが、第１の通路と流体的に連通している。エジェクタは、第１の通路内に配置され、第２の通路から第１の通路内まで流体をサイフォンで吸い上げる。
【０００８】
さらに他の実施例においては、サイクロン分離器は、壁、第１の通路、第２の通路、およびオイル内破片モニタを含む。上記の壁は、サイクロンキャビティを画定する。第１の通路は、サイクロンキャビティ内に位置する第１の通路入口と、サイクロン分離器の外部に位置する第１の通路出口と、を有する。第２の通路は、サイクロンキャビティ内に位置する第２の通路入口と、第１の通路に接続する第２の通路出口と、を有する。オイル内破片モニタは、第２の通路を通流する破片を検出する。
【０００９】
さらに他の実施例においては、流体中の微粒子を監視する方法を含む。この方法は、サイクロン分離器に流体を流入させるステップと、微粒子低含有流と微粒子高含有流とを生成するように流体を分離するステップと、微粒子高含有流に含まれる微粒子を監視するステップと、微粒子低含有流と微粒子高含有流とを再混合するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンの概略的な断面図。
【図２】図１のガスタービンエンジンに使用される本発明の潤滑システムの概略図。
【図３】図２の潤滑システムに使用される組み合わされたパティキュレートモニタとフィルタアセンブリの断面図。
【図４Ａ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第１の流れ方を示す図。
【図４Ｂ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第２の流れ方を示す図。
【図４Ｃ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第３の流れ方を示す図。
【図４Ｄ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第４の流れ方を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ガスタービンエンジン１０を概略的に示す断面図である。ガスタービンエンジンは１０は、低圧スプール１２（低圧シャフト１８を介して接続された低圧圧縮機１４および低圧タービン１６を含む）、高圧スプール２０（高圧シャフト２６を介して接続された高圧圧縮機２２および高圧タービン２４を含む）、燃焼器２８、ナセル３０、ファン３２、ファンシャフト３４、およびファン駆動ギアシステム３６（星形歯車３８、リング歯車４０および太陽歯車４２を含む）を含む。低圧スプール１２は、ファン駆動ギアシステム３６を介してファンシャフト３４に接続されている。ガスタービンエンジン１０内のファン駆動ギアシステム３６などのさまざまな部品は、潤滑されることが有利である。
【００１２】
図２は、ガスタービンエンジン１０に使用される潤滑システム５０の概略図である。潤滑システム５０は、ギアシステムを介して接続された高圧スプール２０によって駆動される供給ポンプ５２およびスカベンジポンプ５４を含む。供給ポンプ５２は、潤滑油などの流体を、油溜め５６から、一体型のパティキュレートモニタ・フィルタ・アセンブリ（以下、「フィルタアセンブリ」と記す）５８へ圧送する。フィルタアセンブリ５８は、サイクロン分離器（以下「サイクロン」と記す）６０、パティキュレートモニタ６２およびフィルタ６４を含む。サイクロン６０は、流体を、微粒子高含有流と微粒子低含有流とに分離する。微粒子高含有流は、パティキュレートモニタ６２へ導かれて、この流体中の微粒子が測定される。その後、微粒子高含有流と微粒子低含有流とは、再混合され、フィルタ６４を通過するように流されて、微粒子が除去される。フィルタアセンブリ５８の構造については、図３を参照して、以下にさらに説明する。フィルタアセンブリ５８の作動については、図４Ａ〜４Ｄを参照して、以下にさらに説明する。フィルタアセンブリ５８が流体を監視および濾過した後、この流体は、ファン駆動ギアシステム３６および他のさまざまなエンジン部品６６Ａ，６６Ｂへ供給され、使用される。スカベンジポンプ５４は、使用済みの流体を油溜め５６に戻して、このプロセスが繰り返し行われるようにする。
【００１３】
図３は、ボルト７６で互いに接続された上部体７２と底部キャップ７４を含むハウジング７０を備えるフィルタアセンブリ５８の断面図である。フィルタアセンブリ５８は、アセンブリ底部８０の上方にアセンブリ頂部７８が位置するように、垂直方向に配向されている。パティキュレートモニタ６２は、アセンブリ頂部７８の位置で上部体７２に取り付けられている。フィルタ６４とサイクロン６０は、ハウジング７０内に配置されている。流体は、導入パイプ８２を通ってフィルタアセンブリ５８に流入し、排出パイプ８４を通ってフィルタアセンブリ５８から流出する。
【００１４】
導入パイプ８２は、サイクロン６０と流体的に連通している。サイクロン６０は、サイクロン本体８６、スタンドパイプ８８およびサイフォンパイプ９０Ａを含み、これらはすべて、ほぼ環状の構造とし、中心軸ＣLについてほぼ同軸状かつ対称的に配置することができる。サイフォンパイプ９０Ａは、スタンドパイプ８８の内側に配置され、このスタンドパイプ８８は、サイクロン本体８６の内側に配置される。サイクロン本体８６は、切頭円錐形の壁９４と、これに隣接する円筒形の壁９２と、を含み、これらの壁が一緒にサイクロンキャビティ９５を画定している。サイクロン本体８６は、さらに、捕集器キャビティ９７を画定する捕集器壁９６を含む。捕集器壁９６は、分断リップ９８において切頭円錐形の壁９４に接続しており、サイクロン６０の底部の先端１００において、互いに収束している。スタンドパイプ８８は、サイクロンキャビティ９５内に位置するスタンドパイプ入口１０２と、サイクロン本体８６の外部へ延びているスタンドパイプ出口１０４と、を有する。サイフォンパイプ９０Ａは、捕集器キャビティ９７内において先端１００付近に位置するサイフォンパイプ入口１０６と、サイクロン本体８６の外部へ延びているサイフォンパイプ出口１０８と、を有する。
【００１５】
サイフォンパイプ９０Ａのサイフォンパイプ出口１０８と、パティキュレートモニタ６２内のサイフォンパイプ９０Ｂの入口端部とは、流体的に連通している。図示した実施例においては、パティキュレートモニタ６２は、オイル内破片モニタである。微粒子検出コイル１１０の３つのループが、サイフォンパイプ９０Ｂの外径の周囲に巻かれている。この微粒子検出コイル１１０は、パティキュレートモニタ回路（図示せず）に電気的に接続することができ、このパティキュレートモニタ回路は、電気コネクタ１１２を介して航空機コクピットコントロールパネル（図示せず）に電気的に接続することができる。サイフォンパイプ９０Ｂの出口端部が、上部体７２内で、サイフォンパイプ９０Ｃの入口端部と流体的に連通している。流体の漏れを抑えるために、パティキュレートモニタ６２と上部体７２との間に、Ｏ−リング１１４が配置されている。サイフォンパイプ９０Ｃは、上部体７２に穴あけ加工された通路である。サイフォンパイプ９０Ｄを介して、サイフォンパイプ９０Ｃの出口端部と、スタンドパイプ８８と、が流体的に連通している。スタンドパイプ８８は、スタンドパイプ出口１０４付近に配置されたエジェクタ１１６（エダクタとも呼ばれる）を含む。サイフォンパイプ９０Ｄは、エジェクタ１１６の流入部１１８において、スタンドパイプ８８に接続している。サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄは、全体として、サイクロン６０の捕集器キャビティ９７からパティキュレートモニタ６２を通ってサイクロン６０内のスタンドパイプ８８へ戻るように延びている。
【００１６】
サイクロン６０は、フィルタ６４の中空コア１２０内に配置されている。フィルタ６４は、主フィルタエレメント１２２、バイパスフィルタエレメント１２４およびバイパス通路１２６を含む。主フィルタエレメント１２２は、多孔性フィルタ内面１３０と多孔性フィルタ外面１３２との間に多孔通路を有するフィルタ材料１２８からなる。主フィルタエレメント１２２は、実質的に円筒形の形状であり、フィルタ内面１３０がフィルタ入口側となり、かつフィルタ外面１３２がフィルタ内面１３０から外周側へ離間して位置するフィルタ出口側となる、インサイド−アウト型オイルフィルタである。フィルタ内面１３０は、中空コア１２０を画定する。中空コア１２０が内側環状流路１３４を形成するように、フィルタ内面１３０がサイクロン本体８６の外面から離間して配置されるとともに、外側環状流路１３６を形成するように、フィルタ外面１３２が上部体７２の内面から離間して配置される。他の実施例においては、主フィルタエレメント１２２を、比較的微細な孔を有するプリーツフィルタとすることもできる。
【００１７】
バイパス通路１２６を介して、内側環状流路１３４と外側環状流路１３６が流体的に連通する。バイパス通路１２６は、上部体７２の一部として形成された第１の部分１３８と、フィルタ６４の一部として形成された第２の部分１４０と、を含む。流体の漏れを抑えるために、第１の部分１３８と第２の部分１４０との間に、複数のＯ−リング１４２が配置される。バイパス弁１４４は、バイパス通路１２６を選択的に開通させるための圧力弁である。図示した例においては、バイパス弁１４４は、スプリングワッシャ式逃し弁である。代替的な実施例においては、バイパス弁１４４は、ポペット逆止弁型の逃し弁とすることができる。バイパス通路１２６を第１の部分１３８と第２の部分１４０とに分割することによって、バイパス弁１４４は、フィルタ６４にではなく、ハウジング７０に取り付けることができる。従って、バイパス弁１４４は、フィルタ６４を交換する毎に、交換あるいは再点検される必要がない。
【００１８】
フィルタアセンブリ５８は、差圧センサ１４６を含み得る。この差圧センサ１４６は、パティキュレートモニタ６２から、それぞれ、内側環状流路１３４へ延びるセンサ通路１４８と、外側環状流路１３６へ延びるセンサ通路１５０と、を有する。この差圧センサ１４６は、パティキュレートモニタ６２内に配置された圧力検出回路（図示せず）を有し得る。また、主圧力センサ（図示せず）が、パティキュレートモニタ６２内の主圧力回路から外側環状流路１３６へ延びる流路（図示せず）を有し得る。従って、パティキュレートモニタ６２は、３種類のセンサについての回路を含み得る。パティキュレートモニタ６２は、ボルトオン型のライン交換ユニット（ＬＲＵ）とすることができる。
【００１９】
図４Ａは、フィルタアセンブリ５８における流体の第１の流れ方を示す図である。流体は、導入パイプ８２を通ってサイクロン６０内へ流入する。円筒形の壁９２の内面の接線方向に、流体をサイクロン６０内へ供給するように、導入パイプ８２は、中心軸ＣLから傾いて円筒形の壁９２に接続されている。流体は、円筒形の壁９２と、スタンドパイプ８８と、の間で、サイクロンのように、渦巻き状に流れる。微粒子特にガスタービンエンジン内の潤滑オイル内で一般に見つかる金属微粒子は、潤滑オイルと比較して、一般に、大きな比重を有する。流体が回転するときに、流体中の微粒子は、高い加速力のもとで、円筒形の壁９２へ向かって、遠心力で振るい落とされる。そして、微粒子は、サイクロンキャビティ９５から流出して、分断リップ９８を越え、下方の捕集器キャビティ９７内へ導かれる。微粒子は、分断リップ９８を超えると減速し、捕集器壁９６へ向かって遠心力で振り落とされる。フィルタアセンブリ５８は、図示したように垂直方向に配向されており、重力が寄与して、捕集器キャビティ９７内に微粒子が集められる。従って、捕集器キャビティ９７は、比較的高濃度の微粒子を有する微粒子高含有流（または微粒子高含有オイルと呼ばれる）を含む一方で、サイクロンキャビティ９５は、比較的低濃度の微粒子を有する微粒子低含有流を含む。重量の大きな微粒子は、円筒形の壁９２および切頭円錐形の壁９４へと加速されるので、サイクロンキャビティ９５は、その中心部において、微粒子の濃度が特に低く、実質的に微粒子を含まないものとなっている。スタンドパイプ８８が長いことによって、微粒子低含有流がスタンドパイプ入口１０２に流入する前に、サイクロンキャビティ９５の中心部から微粒子を除去するための時間が確保される。
【００２０】
図４Ｂは、フィルタアセンブリ５８における流体の第２の流れ方を示す図である。サイクロンキャビティ９５の中心部における微粒子低含有流が、スタンドパイプ８８内を上昇し、エジェクタ１１６を通り、サイクロン６０から流出して、内側環状流路１３４および中空コア１２０へ流入するように、圧送される。この流体は、さらに、中空コア１２０から、主フィルタエレメント１２２を通って、外側環状流路１３６へ流れ、排出パイプ８４から流出する。主フィルタエレメント１２２は、多孔質フィルタ材料１２８内に微粒子を捕捉し、流体を浄化する。主フィルタエレメント１２２を通流した後、流体は、ファン駆動ギアシステム３６や他の部品６６Ａ，６６Ｂ（図２を参照）の潤滑に使用される状態になっている。
【００２１】
図４Ｃは、フィルタアセンブリ５８における流体の第３の流れ方を示す図である。エジェクタ１１６を通して流れる微粒子低含有流が、作動流体として働き、エジェクタ１１６の位置に、低圧区域をつくり出す。サイフォンパイプ９０Ｄが、エジェクタ１１６に流体的に連通するように接続しているので、低圧区域は、このサイフォンパイプ９０Ｄ内に、吸引力を発生させる。この吸引力によって、捕集器キャビティ９７内の微粒子高含有流が、サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄの各々を通るように、吸い上げられる。この微粒子高含有流は、パティキュレートモニタ６２によって監視された後、サイクロン６０へ戻され、このサイクロン６０のスタンドパイプ８８内で、微粒子低含有流と混合され、その後、濾過される。
【００２２】
サイクロン６０は、比較的効率よく、流体に含まれる微粒子を分離することができる。市販されている一般のサイクロン分離器についての試験結果では、比重が約１．７で、直径が約７４ミクロンの低密度の微粒子でさえ、約９０％の効率で回収することを示した。アルミニウム（比重２．７）や鉛（比重１１．３）などの高密度微粒子についての効率は、さらに高くなり得る。ガスタービンエンジン１０（図１に示す）では、約２００ミクロン以上の大きさの微粒子を分離および検出できれば有益である。サイクロン６０は、このような微粒子の大部分を効果的に分離することができる。
【００２３】
サイクロン６０は、効率がとても良いので、サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄは、比較的小さい直径でありながら、十分な量の微粒子高含有の流体を運ぶことができる。パティキュレートモニタ６２は、サイフォンパイプ９０Ｂが比較的小さい直径であることが有利である。狭いパイプの周囲に検出コイル１１０を巻くことによって、検出コイル１１０は、より小さな微粒子を正確に検出することができる。このように、サイクロン６０の効率が高いことよって、パティキュレートモニタ６２もまた、効率が高くなり得る。図示した実施例においては、サイフォンパイプ９０Ｂは、約０．１５インチ（約０．３８１ｃｍ）の直径を有する。パティキュレートモニタは、微粒子が鉄を含むものであるか否かを判定するとともに、その微粒子の大きさを測定することができる。特定の用途に用いる適切なパティキュレートモニタ６２は、フロリダ州ペンサコーラ所在のＧａｓＴＯＰＳ Ｉｎｃ．社によって製造された、ＭｅｔａｌＳＣＡＮ製品ラインから入手可能である。
【００２４】
図４Ｄは、フィルタアセンブリ５８における流体の第４の流れ方を示す図である。主フィルタエレメント１２２が、フィルタ材料１２８は、経時的に比較的大きな量の微粒子が集まったときに、目詰まりすることがある。このような場合、主フィルタエレメント１２２を通る流体の流れが減少し、中空コア１２０内の圧力が増大する。中空コア１２０内の圧力が閾値を超えた場合、バイパス弁１４４が強制的に開かれ、流体がバイパス通路１２６を通流できるようになる。この流れは、主フィルタエレメント１２２をバイパスし、代わりにバイパスフィルタエレメント１２４を通るように流れる。バイパスフィルタエレメント１２４は、目の粗いフィルタとされ得るので、大きな粒子の濾過には適するが、主フィルタエレメント１２２の微細な孔で濾過できるのと同程度の小さな微粒子には適さない。
【００２５】
差圧センサ１４６は、フィルタ６４の両側間の圧力降下を測定する。測定した圧力降下の大きさが第１の値を超えた場合、差圧センサ１４６は、主フィルタ１２２が目詰まりしたことを示す信号を、航空機コックピットコントロールパネル（図示せず）に送ることができる。測定した圧力降下の大きさが第２の値を超えた場合、差圧センサ１４６は、バイパス弁１４４が開くほど主フィルタエレメント１２２が目詰まりしたことを示す第２の信号を送ることができる。そして、保守作業員は、適切に、次の機会にフィルタ６４を交換するか、あるいは他の保守の処置を施すことができる。
【００２６】
本発明は、多くの利点をもたらすことが理解されよう。例えば、フィルタアセンブリ５８は、比較的コンパクトなハウジング内で、流体を監視しかつ濾過することができる。一実施例においては、フィルタアセンブリ５８は、直径を約５インチ（約１２．７ｃｍ）、高さを約１０インチ（約２５．４ｃｍ）とすることができる。この小さな要求スペースは、ガスタービンエンジン１０のような、空間が貴重である用途において、利点となる。外部の配管、支持ブラケット、および必要とされる電気的な接続の数を減らすことによって、空間がさらに節約される。例えば、パティキュレートモニタ６２、差圧センサ１４６、および主圧力センサ（図示せず）を１つの装置に統合することによって、単一の電気コネクタおよび単一のハーネス配線のみを使って実行することができる。この部品数の減少によって、空間を節約するとともに、重量を減らす。さらには、サイクロン６０は、優れた分離効率を有することができ、パティキュレートモニタ６２は、他のパティキュレートモニタよりも優れた検出効率を有することができる。これによって、保守作業員がエンジンの状態をさらに詳しく診断することができ、特に、ファン駆動ギアシステム３６などのオイルに敏感な装置に関して有用となり得る。
【００２７】
いくつかの実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変更がなされ、発明の要素が他の相等物と置き換えられ得ることを理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況および材料を、本発明の教示に適用するように、多くの修正がなされ得る。従って、本発明は、開示した特定の実施例に限定されることを意図するものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲内にあるすべての実施例を含む。例えば、フィルタアセンブリ５８は、ガスタービンエンジンの潤滑オイルに関する使用のみに限定されない。代わりに、フィルタアセンブリ５８は、サイクロン６０を適切に作動させるのに十分な圧力下において、他の流体に関して使用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
５８…フィルタアセンブリ
６０…サイクロン
６２…パティキュレートモニタ
８８…スタンドパイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体システムに関し、詳しくは、流体の監視システムと濾過システムとを組み合わせたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのガスタービンエンジンが、低圧圧縮機に接続されてこれを駆動する低圧タービンを含む低圧スプールと、高圧圧縮機に接続されてこれを駆動する高圧タービンを含む高圧スプールと、を備える。いくつかのガスタービンエンジンにおいては、エンジンの前方のファンが、ファン駆動ギアシステムを介して、低圧スプールに接続されている。ファン駆動ギアシステムなどの、潤滑が必要なエンジン部品へ潤滑液を圧送するために、潤滑システムが使用される。これらのエンジン部品は、一般に、可動部分を有し、これらの可動部分は、小さな破片粒子つまり微粒子を落として潤滑液中に混入させてしまうことがある。落ちた粒子を監視するために、パティキュレートモニタが用いられることが多い。微粒子を監視することによって、保守作業員は、エンジン内の部品がどの程度磨耗しているかについて有益な情報を得ることができ、この情報を利用して、メンテナンスを行うかを決めることができる。エンジン部品を潤滑するために潤滑液を戻す前に、この潤滑液から微粒子を除去するために、フィルタが使用されることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
パティキュレートモニタおよびフィルタは、嵩高になりやすく、ガスタービンエンジンの貴重な空間を奪ってしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によると、アセンブリが、サイクロン分離器（ｃｙｃｌｏｎｅ ｓｅｐａｒａｔｏｅｒ）およびフィルタエレメントを含む。サイクロン分離器は、サイクロンキャビティを取り囲む環状のサイクロン本体を有する。フィルタエレメントは、フィルタ内面とフィルタ外面との間に位置するフィルタ材料を含み、このフィルタ材料には、フィルタ内面とフィルタ外面とを流体的に連通させるフィルタ通路が形成されている。フィルタ内面は、中空コアを画定し、フィルタ外面は、フィルタ内面から外周側へ離間した位置にある。サイクロン本体がフィルタ内面から離間するように、サイクロン分離器は、中空コア内に配置される。
【０００５】
他の実施例においては、潤滑液濾過アセンブリが、インサイド−アウト型液体フィルタエレメントおよびサイクロン分離器を含む。このサイクロン分離器は、インサイド−アウト型液体フィルタエレメントの中空コア内に配置されている。このサイクロン分離器とインサイド−アウト型液体フィルタエレメントとは、環状流路によって離間している。
【０００６】
さらに他の実施例においては、サイクロン分離器は、サイクロン本体、第１のパイプおよび第２のパイプを含む。サイクロン本体は、サイクロンキャビティを画定する環状壁と、捕集器キャビティを画定する捕集器壁と、を有する。第１のパイプは、環状壁の内側にこれとほぼ同心軸となるように配置され、第２のパイプは、第１のパイプの内側に配置されている。第１のパイプは、サイクロンキャビティ内に位置する第１のパイプ入口と、サイクロン本体の外部へ延びる第１のパイプ出口と、を有する。第２のパイプは、捕集器キャビティ内に位置する第２のパイプ入口と、サイクロン本体の外部へ延びる第２のパイプ出口と、を有する。
【０００７】
さらに他の実施例においては、サイクロン分離器は、環状壁、捕集器壁、第１の通路、第２の通路およびエジェクタを含む。環状壁は、サイクロンキャビティを画定し、捕集器壁は、サイクロンキャビティと流体的に連通するように接続した捕集器キャビティを画定する。第１の通路によって、サイクロンキャビティが、サイクロン分離器の外部と流体的に連通している。第２の通路によって、捕集器キャビティが、第１の通路と流体的に連通している。エジェクタは、第１の通路内に配置され、第２の通路から第１の通路内まで流体をサイフォンで吸い上げる。
【０００８】
さらに他の実施例においては、サイクロン分離器は、壁、第１の通路、第２の通路、およびオイル内破片モニタを含む。上記の壁は、サイクロンキャビティを画定する。第１の通路は、サイクロンキャビティ内に位置する第１の通路入口と、サイクロン分離器の外部に位置する第１の通路出口と、を有する。第２の通路は、サイクロンキャビティ内に位置する第２の通路入口と、第１の通路に接続する第２の通路出口と、を有する。オイル内破片モニタは、第２の通路を通流する破片を検出する。
【０００９】
さらに他の実施例においては、流体中の微粒子を監視する方法を含む。この方法は、サイクロン分離器に流体を流入させるステップと、微粒子低含有流と微粒子高含有流とを生成するように流体を分離するステップと、微粒子高含有流に含まれる微粒子を監視するステップと、微粒子低含有流と微粒子高含有流とを再混合するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンの概略的な断面図。
【図２】図１のガスタービンエンジンに使用される本発明の潤滑システムの概略図。
【図３】図２の潤滑システムに使用される組み合わされたパティキュレートモニタとフィルタアセンブリの断面図。
【図４Ａ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第１の流れ方を示す図。
【図４Ｂ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第２の流れ方を示す図。
【図４Ｃ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第３の流れ方を示す図。
【図４Ｄ】図３のフィルタアセンブリにおいて、流体の第４の流れ方を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ガスタービンエンジン１０を概略的に示す断面図である。ガスタービンエンジンは１０は、低圧スプール１２（低圧シャフト１８を介して接続された低圧圧縮機１４および低圧タービン１６を含む）、高圧スプール２０（高圧シャフト２６を介して接続された高圧圧縮機２２および高圧タービン２４を含む）、燃焼器２８、ナセル３０、ファン３２、ファンシャフト３４、およびファン駆動ギアシステム３６（星形歯車３８、リング歯車４０および太陽歯車４２を含む）を含む。低圧スプール１２は、ファン駆動ギアシステム３６を介してファンシャフト３４に接続されている。ガスタービンエンジン１０内のファン駆動ギアシステム３６などのさまざまな部品は、潤滑されることが有利である。
【００１２】
図２は、ガスタービンエンジン１０に使用される潤滑システム５０の概略図である。潤滑システム５０は、ギアシステムを介して接続された高圧スプール２０によって駆動される供給ポンプ５２およびスカベンジポンプ５４を含む。供給ポンプ５２は、潤滑油などの流体を、油溜め５６から、一体型のパティキュレートモニタ・フィルタ・アセンブリ（以下、「フィルタアセンブリ」と記す）５８へ圧送する。フィルタアセンブリ５８は、サイクロン分離器（以下「サイクロン」と記す）６０、パティキュレートモニタ６２およびフィルタ６４を含む。サイクロン６０は、流体を、微粒子高含有流と微粒子低含有流とに分離する。微粒子高含有流は、パティキュレートモニタ６２へ導かれて、この流体中の微粒子が測定される。その後、微粒子高含有流と微粒子低含有流とは、再混合され、フィルタ６４を通過するように流されて、微粒子が除去される。フィルタアセンブリ５８の構造については、図３を参照して、以下にさらに説明する。フィルタアセンブリ５８の作動については、図４Ａ〜４Ｄを参照して、以下にさらに説明する。フィルタアセンブリ５８が流体を監視および濾過した後、この流体は、ファン駆動ギアシステム３６および他のさまざまなエンジン部品６６Ａ，６６Ｂへ供給され、使用される。スカベンジポンプ５４は、使用済みの流体を油溜め５６に戻して、このプロセスが繰り返し行われるようにする。
【００１３】
図３は、ボルト７６で互いに接続された上部体７２と底部キャップ７４を含むハウジング７０を備えるフィルタアセンブリ５８の断面図である。フィルタアセンブリ５８は、アセンブリ底部８０の上方にアセンブリ頂部７８が位置するように、垂直方向に配向されている。パティキュレートモニタ６２は、アセンブリ頂部７８の位置で上部体７２に取り付けられている。フィルタ６４とサイクロン６０は、ハウジング７０内に配置されている。流体は、導入パイプ８２を通ってフィルタアセンブリ５８に流入し、排出パイプ８４を通ってフィルタアセンブリ５８から流出する。
【００１４】
導入パイプ８２は、サイクロン６０と流体的に連通している。サイクロン６０は、サイクロン本体８６、スタンドパイプ８８およびサイフォンパイプ９０Ａを含み、これらはすべて、ほぼ環状の構造とし、中心軸ＣLについてほぼ同軸状かつ対称的に配置することができる。サイフォンパイプ９０Ａは、スタンドパイプ８８の内側に配置され、このスタンドパイプ８８は、サイクロン本体８６の内側に配置される。サイクロン本体８６は、切頭円錐形の壁９４と、これに隣接する円筒形の壁９２と、を含み、これらの壁が一緒にサイクロンキャビティ９５を画定している。サイクロン本体８６は、さらに、捕集器キャビティ９７を画定する捕集器壁９６を含む。捕集器壁９６は、分断リップ９８において切頭円錐形の壁９４に接続しており、サイクロン６０の底部の先端１００において、互いに収束している。スタンドパイプ８８は、サイクロンキャビティ９５内に位置するスタンドパイプ入口１０２と、サイクロン本体８６の外部へ延びているスタンドパイプ出口１０４と、を有する。サイフォンパイプ９０Ａは、捕集器キャビティ９７内において先端１００付近に位置するサイフォンパイプ入口１０６と、サイクロン本体８６の外部へ延びているサイフォンパイプ出口１０８と、を有する。
【００１５】
サイフォンパイプ９０Ａのサイフォンパイプ出口１０８と、パティキュレートモニタ６２内のサイフォンパイプ９０Ｂの入口端部とは、流体的に連通している。図示した実施例においては、パティキュレートモニタ６２は、オイル内破片モニタである。微粒子検出コイル１１０の３つのループが、サイフォンパイプ９０Ｂの外径の周囲に巻かれている。この微粒子検出コイル１１０は、パティキュレートモニタ回路（図示せず）に電気的に接続することができ、このパティキュレートモニタ回路は、電気コネクタ１１２を介して航空機コクピットコントロールパネル（図示せず）に電気的に接続することができる。サイフォンパイプ９０Ｂの出口端部が、上部体７２内で、サイフォンパイプ９０Ｃの入口端部と流体的に連通している。流体の漏れを抑えるために、パティキュレートモニタ６２と上部体７２との間に、Ｏ−リング１１４が配置されている。サイフォンパイプ９０Ｃは、上部体７２に穴あけ加工された通路である。サイフォンパイプ９０Ｄを介して、サイフォンパイプ９０Ｃの出口端部と、スタンドパイプ８８と、が流体的に連通している。スタンドパイプ８８は、スタンドパイプ出口１０４付近に配置されたエジェクタ１１６（エダクタとも呼ばれる）を含む。サイフォンパイプ９０Ｄは、エジェクタ１１６の流入部１１８において、スタンドパイプ８８に接続している。サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄは、全体として、サイクロン６０の捕集器キャビティ９７からパティキュレートモニタ６２を通ってサイクロン６０内のスタンドパイプ８８へ戻るように延びている。
【００１６】
サイクロン６０は、フィルタ６４の中空コア１２０内に配置されている。フィルタ６４は、主フィルタエレメント１２２、バイパスフィルタエレメント１２４およびバイパス通路１２６を含む。主フィルタエレメント１２２は、多孔性フィルタ内面１３０と多孔性フィルタ外面１３２との間に多孔通路を有するフィルタ材料１２８からなる。主フィルタエレメント１２２は、実質的に円筒形の形状であり、フィルタ内面１３０がフィルタ入口側となり、かつフィルタ外面１３２がフィルタ内面１３０から外周側へ離間して位置するフィルタ出口側となる、インサイド−アウト型オイルフィルタである。フィルタ内面１３０は、中空コア１２０を画定する。中空コア１２０が内側環状流路１３４を形成するように、フィルタ内面１３０がサイクロン本体８６の外面から離間して配置されるとともに、外側環状流路１３６を形成するように、フィルタ外面１３２が上部体７２の内面から離間して配置される。他の実施例においては、主フィルタエレメント１２２を、比較的微細な孔を有するプリーツフィルタとすることもできる。
【００１７】
バイパス通路１２６を介して、内側環状流路１３４と外側環状流路１３６が流体的に連通する。バイパス通路１２６は、上部体７２の一部として形成された第１の部分１３８と、フィルタ６４の一部として形成された第２の部分１４０と、を含む。流体の漏れを抑えるために、第１の部分１３８と第２の部分１４０との間に、複数のＯ−リング１４２が配置される。バイパス弁１４４は、バイパス通路１２６を選択的に開通させるための圧力弁である。図示した例においては、バイパス弁１４４は、スプリングワッシャ式逃し弁である。代替的な実施例においては、バイパス弁１４４は、ポペット逆止弁型の逃し弁とすることができる。バイパス通路１２６を第１の部分１３８と第２の部分１４０とに分割することによって、バイパス弁１４４は、フィルタ６４にではなく、ハウジング７０に取り付けることができる。従って、バイパス弁１４４は、フィルタ６４を交換する毎に、交換あるいは再点検される必要がない。
【００１８】
フィルタアセンブリ５８は、差圧センサ１４６を含み得る。この差圧センサ１４６は、パティキュレートモニタ６２から、それぞれ、内側環状流路１３４へ延びるセンサ通路１４８と、外側環状流路１３６へ延びるセンサ通路１５０と、を有する。この差圧センサ１４６は、パティキュレートモニタ６２内に配置された圧力検出回路（図示せず）を有し得る。また、主圧力センサ（図示せず）が、パティキュレートモニタ６２内の主圧力回路から外側環状流路１３６へ延びる流路（図示せず）を有し得る。従って、パティキュレートモニタ６２は、３種類のセンサについての回路を含み得る。パティキュレートモニタ６２は、ボルトオン型のライン交換ユニット（ＬＲＵ）とすることができる。
【００１９】
図４Ａは、フィルタアセンブリ５８における流体の第１の流れ方を示す図である。流体は、導入パイプ８２を通ってサイクロン６０内へ流入する。円筒形の壁９２の内面の接線方向に、流体をサイクロン６０内へ供給するように、導入パイプ８２は、中心軸ＣLから傾いて円筒形の壁９２に接続されている。流体は、円筒形の壁９２と、スタンドパイプ８８と、の間で、サイクロンのように、渦巻き状に流れる。微粒子特にガスタービンエンジン内の潤滑オイル内で一般に見つかる金属微粒子は、潤滑オイルと比較して、一般に、大きな比重を有する。流体が回転するときに、流体中の微粒子は、高い加速力のもとで、円筒形の壁９２へ向かって、遠心力で振るい落とされる。そして、微粒子は、サイクロンキャビティ９５から流出して、分断リップ９８を越え、下方の捕集器キャビティ９７内へ導かれる。微粒子は、分断リップ９８を超えると減速し、捕集器壁９６へ向かって遠心力で振り落とされる。フィルタアセンブリ５８は、図示したように垂直方向に配向されており、重力が寄与して、捕集器キャビティ９７内に微粒子が集められる。従って、捕集器キャビティ９７は、比較的高濃度の微粒子を有する微粒子高含有流（または微粒子高含有オイルと呼ばれる）を含む一方で、サイクロンキャビティ９５は、比較的低濃度の微粒子を有する微粒子低含有流を含む。重量の大きな微粒子は、円筒形の壁９２および切頭円錐形の壁９４へと加速されるので、サイクロンキャビティ９５は、その中心部において、微粒子の濃度が特に低く、実質的に微粒子を含まないものとなっている。スタンドパイプ８８が長いことによって、微粒子低含有流がスタンドパイプ入口１０２に流入する前に、サイクロンキャビティ９５の中心部から微粒子を除去するための時間が確保される。
【００２０】
図４Ｂは、フィルタアセンブリ５８における流体の第２の流れ方を示す図である。サイクロンキャビティ９５の中心部における微粒子低含有流が、スタンドパイプ８８内を上昇し、エジェクタ１１６を通り、サイクロン６０から流出して、内側環状流路１３４および中空コア１２０へ流入するように、圧送される。この流体は、さらに、中空コア１２０から、主フィルタエレメント１２２を通って、外側環状流路１３６へ流れ、排出パイプ８４から流出する。主フィルタエレメント１２２は、多孔質フィルタ材料１２８内に微粒子を捕捉し、流体を浄化する。主フィルタエレメント１２２を通流した後、流体は、ファン駆動ギアシステム３６や他の部品６６Ａ，６６Ｂ（図２を参照）の潤滑に使用される状態になっている。
【００２１】
図４Ｃは、フィルタアセンブリ５８における流体の第３の流れ方を示す図である。エジェクタ１１６を通して流れる微粒子低含有流が、作動流体として働き、エジェクタ１１６の位置に、低圧区域をつくり出す。サイフォンパイプ９０Ｄが、エジェクタ１１６に流体的に連通するように接続しているので、低圧区域は、このサイフォンパイプ９０Ｄ内に、吸引力を発生させる。この吸引力によって、捕集器キャビティ９７内の微粒子高含有流が、サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄの各々を通るように、吸い上げられる。この微粒子高含有流は、パティキュレートモニタ６２によって監視された後、サイクロン６０へ戻され、このサイクロン６０のスタンドパイプ８８内で、微粒子低含有流と混合され、その後、濾過される。
【００２２】
サイクロン６０は、比較的効率よく、流体に含まれる微粒子を分離することができる。市販されている一般のサイクロン分離器についての試験結果では、比重が約１．７で、直径が約７４ミクロンの低密度の微粒子でさえ、約９０％の効率で回収することを示した。アルミニウム（比重２．７）や鉛（比重１１．３）などの高密度微粒子についての効率は、さらに高くなり得る。ガスタービンエンジン１０（図１に示す）では、約２００ミクロン以上の大きさの微粒子を分離および検出できれば有益である。サイクロン６０は、このような微粒子の大部分を効果的に分離することができる。
【００２３】
サイクロン６０は、効率がとても良いので、サイフォンパイプ９０Ａ〜９０Ｄは、比較的小さい直径でありながら、十分な量の微粒子高含有の流体を運ぶことができる。パティキュレートモニタ６２は、サイフォンパイプ９０Ｂが比較的小さい直径であることが有利である。狭いパイプの周囲に検出コイル１１０を巻くことによって、検出コイル１１０は、より小さな微粒子を正確に検出することができる。このように、サイクロン６０の効率が高いことよって、パティキュレートモニタ６２もまた、効率が高くなり得る。図示した実施例においては、サイフォンパイプ９０Ｂは、約０．１５インチ（約０．３８１ｃｍ）の直径を有する。パティキュレートモニタは、微粒子が鉄を含むものであるか否かを判定するとともに、その微粒子の大きさを測定することができる。特定の用途に用いる適切なパティキュレートモニタ６２は、フロリダ州ペンサコーラ所在のＧａｓＴＯＰＳ Ｉｎｃ．社によって製造された、ＭｅｔａｌＳＣＡＮ製品ラインから入手可能である。
【００２４】
図４Ｄは、フィルタアセンブリ５８における流体の第４の流れ方を示す図である。主フィルタエレメント１２２が、フィルタ材料１２８は、経時的に比較的大きな量の微粒子が集まったときに、目詰まりすることがある。このような場合、主フィルタエレメント１２２を通る流体の流れが減少し、中空コア１２０内の圧力が増大する。中空コア１２０内の圧力が閾値を超えた場合、バイパス弁１４４が強制的に開かれ、流体がバイパス通路１２６を通流できるようになる。この流れは、主フィルタエレメント１２２をバイパスし、代わりにバイパスフィルタエレメント１２４を通るように流れる。バイパスフィルタエレメント１２４は、目の粗いフィルタとされ得るので、大きな粒子の濾過には適するが、主フィルタエレメント１２２の微細な孔で濾過できるのと同程度の小さな微粒子には適さない。
【００２５】
差圧センサ１４６は、フィルタ６４の両側間の圧力降下を測定する。測定した圧力降下の大きさが第１の値を超えた場合、差圧センサ１４６は、主フィルタ１２２が目詰まりしたことを示す信号を、航空機コックピットコントロールパネル（図示せず）に送ることができる。測定した圧力降下の大きさが第２の値を超えた場合、差圧センサ１４６は、バイパス弁１４４が開くほど主フィルタエレメント１２２が目詰まりしたことを示す第２の信号を送ることができる。そして、保守作業員は、適切に、次の機会にフィルタ６４を交換するか、あるいは他の保守の処置を施すことができる。
【００２６】
本発明は、多くの利点をもたらすことが理解されよう。例えば、フィルタアセンブリ５８は、比較的コンパクトなハウジング内で、流体を監視しかつ濾過することができる。一実施例においては、フィルタアセンブリ５８は、直径を約５インチ（約１２．７ｃｍ）、高さを約１０インチ（約２５．４ｃｍ）とすることができる。この小さな要求スペースは、ガスタービンエンジン１０のような、空間が貴重である用途において、利点となる。外部の配管、支持ブラケット、および必要とされる電気的な接続の数を減らすことによって、空間がさらに節約される。例えば、パティキュレートモニタ６２、差圧センサ１４６、および主圧力センサ（図示せず）を１つの装置に統合することによって、単一の電気コネクタおよび単一のハーネス配線のみを使って実行することができる。この部品数の減少によって、空間を節約するとともに、重量を減らす。さらには、サイクロン６０は、優れた分離効率を有することができ、パティキュレートモニタ６２は、他のパティキュレートモニタよりも優れた検出効率を有することができる。これによって、保守作業員がエンジンの状態をさらに詳しく診断することができ、特に、ファン駆動ギアシステム３６などのオイルに敏感な装置に関して有用となり得る。
【００２７】
いくつかの実施例を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの変更がなされ、発明の要素が他の相等物と置き換えられ得ることを理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況および材料を、本発明の教示に適用するように、多くの修正がなされ得る。従って、本発明は、開示した特定の実施例に限定されることを意図するものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲内にあるすべての実施例を含む。例えば、フィルタアセンブリ５８は、ガスタービンエンジンの潤滑オイルに関する使用のみに限定されない。代わりに、フィルタアセンブリ５８は、サイクロン６０を適切に作動させるのに十分な圧力下において、他の流体に関して使用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
５８…フィルタアセンブリ
６０…サイクロン
６２…パティキュレートモニタ
８８…スタンドパイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクロンキャビティを取り囲む環状のサイクロン本体を有するサイクロン分離器と、フィルタエレメントと、を備えるアセンブリであって、
上記フィルタエレメントは、
中空コアを画定するフィルタ内面と、
上記フィルタ内面から外周側へ離間して位置するフィルタ外面と、
上記フィルタ内面と上記フィルタ外面との間に位置し、上記フィルタ内面と上記フィルタ外面とを流体的に連通させるフィルタ通路を有するフィルタ材料と、
を備え、
上記サイクロン本体が上記フィルタ内面から離間した状態で上記サイクロン分離器が上記中空コア内に配置されているアセンブリ。
【請求項２】
上記フィルタ内面およびフィルタ外面は、多孔性であることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
上記サイクロン分離器と流体的に連通する入口通路と、上記フィルタエレメントと流体的に連通する出口通路と、を有するパティキュレートモニタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
上記サイクロン分離器と上記フィルタエレメントを収容し、かつ上記パティキュレートモニタが固定されたハウジングをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
流体ポンプを有するガスタービンエンジンに適用され、流体的に上記流体ポンプと上記フィルタエレメントとの間に上記パティキュレートモニタが位置するように上記流体ポンプが上記パティキュレートモニタに接続されていることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項６】
上記サイクロン本体と上記フィルタ内面との間の空間によって画定され、上記サイクロン分離器の出口と、上記フィルタエレメントのフィルタ通路と、を流体的に連通させる環状流路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
上記環状流路からバイパスフィルタへ延びるバイパス通路と、
上記環状流路内の圧力が閾値を超えたときに、上記環状流路と上記バイパスフィルタとを流体的に連通させるバイパス弁と、
をさらに備える請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
上記フィルタエレメントの両側間の差圧を検出する圧力センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
上記フィルタエレメントは、潤滑オイルに含まれるガスタービンエンジン破片を濾過するオイルフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
中空コアを有するインサイド−アウト型液体フィルタエレメントと、
上記中空コア内に配置され、環状流路によって上記インサイド−アウト型液体フィルタエレメントから離間して配置されたサイクロン分離器と、
を備える潤滑液濾過アセンブリ。
【請求項１１】
上記環状流路を介して、上記サイクロン分離器の出口と上記インサイド−アウト型液体フィルタエレメントの入口面とが、流体的に連通することを特徴とする請求項１０に記載の潤滑液濾過アセンブリ。
【請求項１２】
上記サイクロン分離器と、上記インサイド−アウト型液体フィルタエレメントの入口面と、の間に、流体的に介在するパティキュレートモニタをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の潤滑液濾過アセンブリ。
【請求項１３】
サイクロンキャビティを画定する環状壁と、捕集器キャビティを画定する捕集器壁と、を有するサイクロン本体と、
上記環状壁の内側にこれとほぼ同軸となるように配置され、上記サイクロンキャビティ内に位置する第１のパイプ入口と、上記サイクロン本体の外部へ延びている第１のパイプ出口と、を有する第１のパイプと、
上記第１のパイプの内側に配置され、上記捕集器キャビティ内に位置する第２のパイプ入口と、上記サイクロン本体の外部へ延びている第２のパイプ出口と、を有する第２のパイプと、
を備えるサイクロン分離器。
【請求項１４】
上記第２のパイプ出口に配置されたオイル内破片モニタをさらに備える請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１５】
上記第２のパイプは、上記第１のパイプおよび上記環状壁とほぼ同軸となるように配置されることを特徴とする請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１６】
上記サイクロン本体にサイクロン入口の位置で接続され、上記環状壁と上記第１のパイプとの間で流体が旋回するように、上記環状壁の接線方向に、流体を上記サイクロンキャビティ内へ供給する導入パイプをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１７】
上記サイクロン分離器は、潤滑液からガスタービンエンジン破片を遠心分離する液体分離器であることを特徴とする請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１８】
サイクロンキャビティを画定する環状壁と、
上記サイクロンキャビティと流体的に連通する捕集器キャビティを画定する捕集器壁と、
上記サイクロンキャビティと上記サイクロン分離器の外部とを流体的に連通させる第１の通路と、
上記捕集器キャビティと上記第１の通路とを流体的に連通させる第２の通路と、
上記第１の通路内に配置され、流体を上記第２の通路から上記第１の通路内へ吸い上げるエジェクタと、
を備えるサイクロン分離器。
【請求項１９】
上記エジェクタは、上記サイクロンキャビティ内の第１の通路の一部に配置されることを特徴とする請求項１８に記載のサイクロン分離器。
【請求項２０】
上記第２の通路に沿って配置され、上記第２の通路を通流する微粒子を監視するパティキュレートモニタをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のサイクロン分離器。
【請求項２１】
上記サイクロン分離器は、潤滑液からガスタービンエンジン破片を遠心分離する液体分離器であることを特徴とする請求項１８に記載のサイクロン分離器。
【請求項２２】
サイクロンキャビティを画定する壁と、
上記サイクロンキャビティ内に位置するｓ第１の通路入口と、上記サイクロン分離器の外部に位置する第１の通路出口と、を有する第１の通路と、
上記サイクロンキャビティ内に位置する第２の通路入口と、上記第１の通路に接続する第２の通路出口と、を有する第２の通路と、
上記第２の通路内を流れている破片を検出するオイル内破片モニタと、
を備えるサイクロン分離器。
【請求項２３】
上記サイクロン分離器は、サイクロン上部およびサイクロン底部を有し、上記第２の通路入口は、上記サイクロン底部と上記第１の通路入口との間に位置することを特徴とする請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２４】
上記サイクロンキャビティから、上記第２の通路を通るように、微粒子高含有オイルを引き出すエジェクタをさらに備える請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２５】
上記流体内破片モニタは、上記第２の通路の外径の周囲に巻かれた電気コイルを含むことを特徴とする請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２６】
上記サイクロン分離器は、潤滑液からガスタービンエンジン破片を遠心分離する液体分離器であることを特徴とする請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２７】
流体内の微粒子を監視する方法であって、
サイクロン分離器に流体を流入させ、
上記サイクロン分離器を使って、微粒子低含有流と微粒子高含有流とを生成するように流体を分離し、
上記微粒子高含有流に含まれる微粒子を監視し、
上記微粒子低含有流と微粒子高含有流とを再混合すること、
を含む方法。
【請求項２８】
上記微粒子高含有流は、上記微粒子低含有流と比較して、約２００ミクロン以上の直径を有する微粒子を実質的に多く含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
流体中の微粒子を監視した後、この流体を、主フィルタに通流させることを含む請求項２７の方法。
【請求項３０】
上記主フィルタが中空コアを有し、流体が、該中空コアから上記主フィルタを通流して上記主フィルタの外部へ流れることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
上記主フィルタの上流における流体圧力が閾値を超えた場合、流体を、フィルタバイパス弁を介してバイパスフィルタへ流すことをさらに含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
上記微粒子低含有流と微粒子高含有流とを再混合した後、この流体を濾過することをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
流体を濾過した後、この流体をガスタービンエンジン内の部品へ流すことをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
微粒子を監視することが、約２００ミクロンより小さい微粒子を検出することを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
上記フィルタの上流における流体と上記フィルタの下流における流体との差圧を検出することをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項１】
サイクロンキャビティを取り囲む環状のサイクロン本体を有するサイクロン分離器と、フィルタエレメントと、を備えるアセンブリであって、
上記フィルタエレメントは、
中空コアを画定するフィルタ内面と、
上記フィルタ内面から外周側へ離間して位置するフィルタ外面と、
上記フィルタ内面と上記フィルタ外面との間に位置し、上記フィルタ内面と上記フィルタ外面とを流体的に連通させるフィルタ通路を有するフィルタ材料と、
を備え、
上記サイクロン本体が上記フィルタ内面から離間した状態で上記サイクロン分離器が上記中空コア内に配置されているアセンブリ。
【請求項２】
上記フィルタ内面およびフィルタ外面は、多孔性であることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
上記サイクロン分離器と流体的に連通する入口通路と、上記フィルタエレメントと流体的に連通する出口通路と、を有するパティキュレートモニタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
上記サイクロン分離器と上記フィルタエレメントを収容し、かつ上記パティキュレートモニタが固定されたハウジングをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
流体ポンプを有するガスタービンエンジンに適用され、流体的に上記流体ポンプと上記フィルタエレメントとの間に上記パティキュレートモニタが位置するように上記流体ポンプが上記パティキュレートモニタに接続されていることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項６】
上記サイクロン本体と上記フィルタ内面との間の空間によって画定され、上記サイクロン分離器の出口と、上記フィルタエレメントのフィルタ通路と、を流体的に連通させる環状流路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
上記環状流路からバイパスフィルタへ延びるバイパス通路と、
上記環状流路内の圧力が閾値を超えたときに、上記環状流路と上記バイパスフィルタとを流体的に連通させるバイパス弁と、
をさらに備える請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
上記フィルタエレメントの両側間の差圧を検出する圧力センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
上記フィルタエレメントは、潤滑オイルに含まれるガスタービンエンジン破片を濾過するオイルフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
中空コアを有するインサイド−アウト型液体フィルタエレメントと、
上記中空コア内に配置され、環状流路によって上記インサイド−アウト型液体フィルタエレメントから離間して配置されたサイクロン分離器と、
を備える潤滑液濾過アセンブリ。
【請求項１１】
上記環状流路を介して、上記サイクロン分離器の出口と上記インサイド−アウト型液体フィルタエレメントの入口面とが、流体的に連通することを特徴とする請求項１０に記載の潤滑液濾過アセンブリ。
【請求項１２】
上記サイクロン分離器と、上記インサイド−アウト型液体フィルタエレメントの入口面と、の間に、流体的に介在するパティキュレートモニタをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の潤滑液濾過アセンブリ。
【請求項１３】
サイクロンキャビティを画定する環状壁と、捕集器キャビティを画定する捕集器壁と、を有するサイクロン本体と、
上記環状壁の内側にこれとほぼ同軸となるように配置され、上記サイクロンキャビティ内に位置する第１のパイプ入口と、上記サイクロン本体の外部へ延びている第１のパイプ出口と、を有する第１のパイプと、
上記第１のパイプの内側に配置され、上記捕集器キャビティ内に位置する第２のパイプ入口と、上記サイクロン本体の外部へ延びている第２のパイプ出口と、を有する第２のパイプと、
を備えるサイクロン分離器。
【請求項１４】
上記第２のパイプ出口に配置されたオイル内破片モニタをさらに備える請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１５】
上記第２のパイプは、上記第１のパイプおよび上記環状壁とほぼ同軸となるように配置されることを特徴とする請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１６】
上記サイクロン本体にサイクロン入口の位置で接続され、上記環状壁と上記第１のパイプとの間で流体が旋回するように、上記環状壁の接線方向に、流体を上記サイクロンキャビティ内へ供給する導入パイプをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１７】
上記サイクロン分離器は、潤滑液からガスタービンエンジン破片を遠心分離する液体分離器であることを特徴とする請求項１３に記載のサイクロン分離器。
【請求項１８】
サイクロンキャビティを画定する環状壁と、
上記サイクロンキャビティと流体的に連通する捕集器キャビティを画定する捕集器壁と、
上記サイクロンキャビティと上記サイクロン分離器の外部とを流体的に連通させる第１の通路と、
上記捕集器キャビティと上記第１の通路とを流体的に連通させる第２の通路と、
上記第１の通路内に配置され、流体を上記第２の通路から上記第１の通路内へ吸い上げるエジェクタと、
を備えるサイクロン分離器。
【請求項１９】
上記エジェクタは、上記サイクロンキャビティ内の第１の通路の一部に配置されることを特徴とする請求項１８に記載のサイクロン分離器。
【請求項２０】
上記第２の通路に沿って配置され、上記第２の通路を通流する微粒子を監視するパティキュレートモニタをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のサイクロン分離器。
【請求項２１】
上記サイクロン分離器は、潤滑液からガスタービンエンジン破片を遠心分離する液体分離器であることを特徴とする請求項１８に記載のサイクロン分離器。
【請求項２２】
サイクロンキャビティを画定する壁と、
上記サイクロンキャビティ内に位置するｓ第１の通路入口と、上記サイクロン分離器の外部に位置する第１の通路出口と、を有する第１の通路と、
上記サイクロンキャビティ内に位置する第２の通路入口と、上記第１の通路に接続する第２の通路出口と、を有する第２の通路と、
上記第２の通路内を流れている破片を検出するオイル内破片モニタと、
を備えるサイクロン分離器。
【請求項２３】
上記サイクロン分離器は、サイクロン上部およびサイクロン底部を有し、上記第２の通路入口は、上記サイクロン底部と上記第１の通路入口との間に位置することを特徴とする請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２４】
上記サイクロンキャビティから、上記第２の通路を通るように、微粒子高含有オイルを引き出すエジェクタをさらに備える請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２５】
上記流体内破片モニタは、上記第２の通路の外径の周囲に巻かれた電気コイルを含むことを特徴とする請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２６】
上記サイクロン分離器は、潤滑液からガスタービンエンジン破片を遠心分離する液体分離器であることを特徴とする請求項２２に記載のサイクロン分離器。
【請求項２７】
流体内の微粒子を監視する方法であって、
サイクロン分離器に流体を流入させ、
上記サイクロン分離器を使って、微粒子低含有流と微粒子高含有流とを生成するように流体を分離し、
上記微粒子高含有流に含まれる微粒子を監視し、
上記微粒子低含有流と微粒子高含有流とを再混合すること、
を含む方法。
【請求項２８】
上記微粒子高含有流は、上記微粒子低含有流と比較して、約２００ミクロン以上の直径を有する微粒子を実質的に多く含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
流体中の微粒子を監視した後、この流体を、主フィルタに通流させることを含む請求項２７の方法。
【請求項３０】
上記主フィルタが中空コアを有し、流体が、該中空コアから上記主フィルタを通流して上記主フィルタの外部へ流れることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
上記主フィルタの上流における流体圧力が閾値を超えた場合、流体を、フィルタバイパス弁を介してバイパスフィルタへ流すことをさらに含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
上記微粒子低含有流と微粒子高含有流とを再混合した後、この流体を濾過することをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
流体を濾過した後、この流体をガスタービンエンジン内の部品へ流すことをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
微粒子を監視することが、約２００ミクロンより小さい微粒子を検出することを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
上記フィルタの上流における流体と上記フィルタの下流における流体との差圧を検出することをさらに含む請求項２７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【公開番号】特開２０１０−２５３４７４（Ｐ２０１０−２５３４７４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１７７７（Ｐ２０１０−１０１７７７）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（５００１０７７６２）ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション (165)
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｈａｍｉｌｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｗｉｎｄｓｏｒ Ｌｏｃｋｓ， ＣＴ ０６０９６−１０１０， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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