空気−油セパレータ
【課題】本発明は、空気−油セパレータを提供する。
【解決手段】本空気−油セパレータ（１８０）は、空気及び油の混合物を有する第１の領域（５８）と、空気−油混合物からの油の少なくとも幾らかの分離が生じる第２の領域（７８）と、回転構成要素（６２）上に設置されかつ第１の領域及び第２の領域と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグ（２９０）とを含み、多方向注入プラグは、該多方向注入プラグから吐出された空気−油混合物の少なくとも一部が回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッド（２０６）を有する。
【解決手段】本空気−油セパレータ（１８０）は、空気及び油の混合物を有する第１の領域（５８）と、空気−油混合物からの油の少なくとも幾らかの分離が生じる第２の領域（７８）と、回転構成要素（６２）上に設置されかつ第１の領域及び第２の領域と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグ（２９０）とを含み、多方向注入プラグは、該多方向注入プラグから吐出された空気−油混合物の少なくとも一部が回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッド（２０６）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンの軸受を潤滑及び冷却するのに使用した油を回収するための空気−油セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般的に、コアを含み、コアは、該コアに流入する空気を加圧するようになった圧縮機と、そこで燃料が加圧空気と混合されかつ次に燃焼されて高エネルギーガスストリームを生成する燃焼器と、ガスストリームからエネルギーを取出して圧縮機を駆動する高圧タービンとを有する。航空機ターボファンエンジンでは、コアの下流に設置した低圧タービンが、ガスストリームからより多くのエネルギーを取出してファンを駆動するようにする。ファンは通常、エンジンが発生する主推進力を供給する。
【０００３】
エンジン内においては、エンジンの圧縮機並びに高圧及び低圧タービン内のステータに対してロータを正確に設置しかつ回転可能に取付けるために、軸受が使用される。軸受は、サンプと呼ばれるエンジンの油含有部分内に封入される。
【０００４】
軸受の過熱を防止するためには、潤滑油を供給しかつシールを設けて、エンジン流路内の高温空気が軸受サンプに到達するのを防止する必要があり、また潤滑油流量は、それらの高い相対回転速度のために軸受が内部で発生する熱を運び去るのに十分でなければならない。
【０００５】
油消費量は、エンジンサンプをシール（密封）するために用いる方法に起因する。この密封方法には、サンプ内に流入しかつ該サンプから流出する空気流れ回路が存在することが欠かせない。この流れは、油を適切に分離しかつサンプに送給して戻さない限り、最終的に回収不能な油を含む。１つの具体的な構成では、前方エンジンサンプは、前方ファンシャフトを通して通気されかつ中心通気管を通してエンジン外に通気される。一旦空気／油混合物がサンプから流出すると、混合物は旋回して、ファンシャフトの内側上に油を付着させる。空気／油混合物内に含まれた油は、通気空気の速やかな逸出のために通気孔を通してサンプ内に該油を遠心分離して戻すことができない場合には喪失される。
【０００６】
幾つかの従来型の設計は、油がサンプに再流入するための専用経路を形成することがその機能でありかつ前方ファンシャフト設計内に組み込まれた通路であるウィープ孔を使用することによって油回収を可能にしている。その他の従来型の設計では、ファンシャフトは、通気孔のみであって専用ウィープ孔を有していない。幾つかの従来型の設計は、空気−油混合物をチャンバ内に半径方向に注入して油と空気とを分離するようにしかつその中の通路を通して分離油を導くウィーププラグを回転シャフト内で使用している。このウィーププラグは、該ウィーププラグ内の中心通路を通って空気−油混合物がセパレータ空洞に半径方向に流入するのを可能にする。空気−油混合物が旋回しながらより小さい半径になるにつれて、遠心力は、より大量の油粒子をシャフトの内径に押し戻すと同時に、空気は、通気孔出口を通って逸出する。しかしながら、これらの従来型の設計では、軸方向距離が半径方向入口位置と空気の通気孔入口との間で短い場合には、空気−油分離は非常に不十分なものになる。通気孔又はウィーププラグを通ってチャンバに流入する空気−油混合物の半径方向運動量が高いためにまた通気孔出口に対する軸方向距離が短いために、空気−油混合物の渦流運動のための滞留時間は短くなる。渦流運動のための十分な滞留時間がない状態では、空気−油混合物からの油分離が不十分になることが判明した。
【特許文献１】米国特許第５，２０１，８４５号公報
【特許文献２】米国特許第６，０３３，４５０号公報
【特許文献３】米国特許第６，７０５，３４９号公報
【特許文献４】米国特許第６，９９６，９６８号公報
【特許文献５】米国特許第７，１２４，８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空気−油混合物の半径方向運動量を減少させかつ接線方向運動量を増加させる空気−油セパレータシステムを有することは望ましい。軸方向に短いサンプを有するエンジンシステムにおいて油を除去するのに有効である空気−油セパレータを有することは望ましい。既存のハードウェアを変更せずに既存のサンプ構造体においてより効率的に油を回収する方法を有することは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の必要性は、本発明による空気−油セパレータによって満たすことができ、本空気−油セパレータは、空気及び油の混合物を有する第１の領域と、空気−油混合物からの油の少なくとも幾らかの分離が生じる第２の領域と、回転構成要素上に設置されかつ第１の領域及び第２の領域と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグとを含み、多方向注入プラグは、該多方向注入プラグから吐出された空気−油混合物の少なくとも一部が回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッドを有する。
【０００９】
本発明とみなされる主題は、提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明は、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態により、添付の図面に関連させてなした以下の詳細な説明において、その更なる目的及び利点と共に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
様々な図全体にわたって同じ参照番号が同様の要素を示す図面を参照すると、図１は、その中に本発明の空気−油セパレータシステム１８０を組み込んだその全体を参照符号１０で表したガスタービンエンジンを示しており、本空気−油セパレータシステム１８０は、図３〜図５に詳細に示すような多方向注入プラグ２９０を含む。エンジン１０は、縦方向中心線又は軸線１１と、軸線１１の周りに同心にかつ該軸線１１に沿って同軸に配置された環状の外側固定ケーシング１４とを有する。エンジン１０は、ガス発生器コア１６を含み、ガス発生器コア１６は、それら全てが直列軸方向流れ関係でエンジン１０の縦方向軸線又は中心線１１の周りに同軸に配置された複数段圧縮機１８と、燃焼器２０と、単段又は複数段のいずれかになった高圧タービン２２とから構成される。環状の外側駆動シャフト２４は、圧縮機１８と高圧タービン２２とを固定相互連結する。
【００１１】
コア１６は、燃焼ガスを発生させるのに有効である。圧縮機１８からの加圧空気は、燃焼器２０内で燃料と混合されかつ点火され、それによって燃焼ガスを発生する。幾らかの仕事が、高圧タービン２２によってこれらのガスから取り出され、高圧タービン２２は、圧縮機１８を駆動する。燃焼ガスの残りの部分は、コア１６から低圧タービン２６内に吐出される。
【００１２】
内側駆動シャフト３８は、外側固定ケーシング１４に相互連結された後方軸受３２及び差動軸受４０を介してまた好適な前方軸受４２を介して外側駆動シャフト２４に対して回転するように取付けられる。内側駆動シャフト３８は次に、前方ファンシャフト６２を回転可能に駆動し、前方ファンシャフト６２は次に、前方ファンロータ４４及び幾つかのケースではブースタロータ４５を駆動する。ファンブレード４８及びブースタブレード５４は、ファンロータ４４及びブースタロータ４５に取付けられてそれらと共に回転するようになる。
【００１３】
図２を参照すると、前方軸受４２の周りに軸受サンプ５８が形成されたガスタービンエンジン１０の領域を示している。軸受サンプ５８は一般的に、固定フレーム５９に相互連結された環状の外側構造体６０と、内側駆動シャフト３８の前方端部を前方ファンロータ４４に剛的相互連結した前方ファンシャフト６２とによって形成される。前方軸受４２の環状の内側レース４２Ａと連結された前方ファンシャフト６２は、前方軸受４２の環状の外側レース４２Ｂに連結された軸受サンプ５８の環状の外側固定構造体６０に対して内側駆動シャフト３８と共に回転する。
【００１４】
図２に示すように、前方ファンシャフト６２上に付加的軸受５２を取付けて、ファン／ブースタロータ４４、４５を支持することが可能である。軸受５２の内側レース５２Ａは、前方ファンシャフト６２の後方端部に取付けられ、一方、外側レース５２Ｂは、固定支持構造体６１に取付けられる。油供給導管（図示せず）は、軸受５２に油供給１５０を行う。加圧空気は、カーボンシール６６を通って軸受サンプに流入する。
【００１５】
従来型の円周方向ラビリンス又はカーボン空気及び油シール６４、６６は、前方軸受４２に隣接させてかつ相対回転する前方ファンシャフト６２の前方端部と環状の外側固定構造体６０の前方端部との間に設けられて、軸受サンプ５８の前方端部をシールする。油は、前方軸受４２に対して、従って油供給導管６８を通してサンプ５８内にポンプ圧送される。加圧空気１００は、例えばブースタ流路のような空気供給システムから空気を受けた加圧空気空洞５７から空気／油シール６４に注入されて、カーボン油シール６６を通して油が漏洩するのを防止する。
【００１６】
軸受サンプ５８に流入する注入加圧空気１００の一部分は、サンプ圧力を適当なバランスに維持するような制御方式でサンプ５８から通気させなければならない。しかしながら、加圧空気は、サンプ５８内で油の粒子と混合した状態になる。軸受サンプ５８内の空気−油混合物は、図２に符号１２０として示している。空気−油混合物１２０が、油粒子を分離しかつ除去しないで外部に通気された場合には、油の大量の喪失が発生することになる。
【００１７】
図２には、空気−油混合物から油を分離することによって航空機エンジンにおける油消費量を減少させるためのシステムの例示的な実施形態を示している。本システムは、それを通して油供給１１０をサンプ内に流す油供給導管６８を含む。本システムからの油の漏洩を防止するために、加圧空気空洞５７からシールを通してサンプ５８内に加圧空気１００が流される。回転前方ファンシャフト６２は、その厚さを貫通してほぼ半径方向に延びる１つ又はそれ以上の通気孔８４を有する。一般的に、ファンシャフト６２は、その周辺部の周りでバンド内に配置された複数のこれら孔８４を有する。多方向注入プラグ２９０は、図２の軸線方向断面図及び図４の斜視図に示すように、回転シャフト６２の通気孔８４内に挿入される。多方向注入プラグ２９０は、中心通路２００を通して半径方向に空気−油混合物流れ１４０を受け、該プラグ２９０内の半径方向流れを接線方向に向けて配向し直し、かつ空気−油混合物１４０をセパレータ空洞７８内に注入する。図２に示すこの例示的な実施形態では、セパレータ空洞７８は、ファスナ７６で前方ファンシャフト６２に取付けられたカバー７４が境界となった状態で、前方ファンシャフト６２内に形成される。
【００１８】
セパレータ空洞７８内において、回転空気／油混合物は、該回転空気／油混合物が空気通気孔出口に向けて軸方向に流れるにつれて、旋回しながらより小さい半径になる。この空気−油混合物の渦流旋回１９０は、高い接線方向速度を生じかつ空気及び油粒子に作用する大きな遠心力を生じる。これらの遠心力は、シャフト６２の内径に対してより大量の油粒子を半径方向外方に（図２に符号１９２として示す）押し出す。分離された油粒子は、多方向注入プラグ２９０上に設けた溝ような溝によってセパレータチャンバ７８から除去される。溝及び／又は孔はまた、回転シャフト６２上に設けて油除去を可能にすることができる。空気粒子は、例えば図２に符号８０として示すような通気孔出口を通してセパレータ空洞７８から除去される（図２に符号１９４として示す）。セパレータ空洞７８から油を除去する好ましい方法は、これらプラグの内側通路を通って流れる空気−油混合物の比較的高い質量流量を必要としない状態で該油をシャフト６２の外径に戻す経路を形成するチャネル２３０、２４０を多方向注入プラグ２９０の外側面上に設けることによるものである。
【００１９】
前述のように、滞留時間及び接線方向速度は、空気−油混合物からの油粒子の渦流式分離の有効性を決定する２つの重要な要因である。多方向注入プラグ２９０は、従来型の通気孔設計又は従来型の半径方向プラグを使用するものと比べて、セパレータ空洞７８に流入する空気−油混合物の接線方向速度とより大きな半径における接線方向流れの滞留時間とを増大させる。これは、多方向注入プラグ２９０内において流れを方向転換させて図４に示すようにシャフト回転方向における接線方向速度成分を与えることによって達成される。従って、空気−油混合物が多方向注入プラグ２９０内を流れる時に、該空気−油混合物は、回転シャフトによってそれに与えられた接線方向速度に加えて付加的な接線方向速度を取得する。
【００２０】
空気−油混合物流れの接線方向速度の増大は、セパレータ空洞７８内でより強力な渦流及びより高い遠心加速度を生じて、空気／油混合物から油粒子を分離する。空気は、半径方向ではなくて接線方向に注入されるので、空気／油混合物は、渦流式セパレータ出口に到達する前に非常に長い経路に従うことになり、従って、空気−油混合物の滞留時間は、従来型の構成の滞留時間よりも大きくなる。新規な多方向注入プラグ２９０は、遠心加速度及び滞留時間を増大させる利点を有するだけでなく、油粒子７８の初期内向き半径方向運動量を減少させ、従って外方に通気するのに先立って油粒子の除去を可能にする。
【００２１】
図４には、回転シャフト６２内に円周方向に配列された多方向注入プラグ２９０を使用した本発明の例示的な実施形態を示している。図４では、図示したＸ軸は、軸方向を表し、Ｙ軸は、半径方向を表し、またＺ軸は、シャフト６２の回転方向を正とした接線方向を表す。以下に詳細に記載した多方向注入プラグ２９０は、各プラグが、負のＹ方向に該プラグ内に半径方向に流入する空気−油混合物流れを受け、かつその流れの方向を該流れが接線方向軸Ｚに対して角度Ａでシャフト６２の回転方向に沿ったほぼ接線方向にプラグからセパレータ空洞７８内に流出するように配向し直すように配置される。一般的に、多方向注入プラグ２９０から流出する空気−油混合物ストリームの配向角度は、Ｚ軸に対する接線方向成分、Ｘ軸に対する軸方向成分、及びＹ軸に対する半径方向成分を有するように選択される。本発明の例示的な実施形態では、２４個のプラグを使用し、角度Ａは約３２度になるように選択し、角度Ｂは約５８度であり、また角度Ｃは約９０度である。可能な限り小さい角度Ａを有することが望ましいが、多方向注入プラグ２９０から出てくる流れが回転方向のプラグの直ぐ前の次のプラグに衝突しないようになる約３２度の角度が好ましい。前述のように、油粒子は、多方向注入プラグ２９０の回転によって形成された渦流運動によりセパレータ空洞内で空気−油混合物から分離され、かつシャフト６２の内表面に沿って半径方向外方に導かれる（図２を参照）。油粒子は、プラグの外側面上の溝２３０に流入しかつサンプ空洞５８内に流入して戻る。サンプの底部に設置された従来型の掃気システム（例示の目的で図２に符号１１５で示す）は、サンプ空洞の底部から油を除去して、軸受潤滑システム内にポンプ圧送して戻す前にさらに処理するようにする。
【００２２】
次に図３を参照すると、多方向注入プラグ２９０は、第１の端部２９６及び第２の端部２９８を有しかつそれらの間で延びる軸線２９４を形成した単体構造の本体２９２を有する。ほぼ円筒形の中心通路２００は、第１の端部２９６から第２の端部２９８まで軸方向に本体２９２を貫通する。第１の端部２９６には、平坦表面２８６を有するプラットホーム２０４が配置される。ほぼ円筒形の細長部分２３１は、第１の端部２９６と遠位端部２１２との間で延びる。細長セクション２３１とプラットホーム２０４との接合部には、環状の溝２１４が配置される。プラットホーム上の平坦表面２８６は、多方向注入プラグ２９０を据付けた時に、多方向注入プラグ２９０とその他の近くの構造体との間に間隙空間を形成する。プラットホーム２０４の下方に配置された溝１１７は、多方向注入プラグ２９０を取り外す時にてこ操作するための工具用の表面を形成する。
【００２３】
一対のスロット２２２は、細長部分２３１の対向する側面内に形成される。スロット２２２は、細長部分２３１の遠位端部２１２で始まり、細長セクション２３１の長さに沿って部分的に下方に延びる。スロット２２２は、細長セクション２３１を２つの突起２２４に分割する。突起２２４の各々は、該突起２２４の両側においてその遠位端部２１２に形成された一対の面取りした表面２２０を有する。環状の突出リップ２２６は、突起２２４の各々の遠位端部２１２から延びる。この図示した実施例は２つのスロット２２２を示しているが、３つ又はそれ以上のスロット２２２を細長セクション２３１内に形成して該細長セクションを３つ又はそれ以上の突起２２４に分割することができることに注目されたい。細長セクション２３１の外表面２２８内には、少なくとも１つのウィープ通路２３０が形成される。ウィープ通路２３０は、ほぼ半円形断面を有する溝の形態のものであるが、その他の形状を用いることもできる。ウィープ通路は、細長セクション２３１の遠位端部に配置された出口２３２を有する。ウィープ通路は次に、プラットホーム２０４に向かって軸方向に延びる。ウィープ通路２３０は、細長セクション２３１とプラットホーム２０４との間に設置された環状の溝２１４と交差する。ウィープ通路２３０は、溝２１４と流れ連通状態になっている。プラットホーム２０４は、本体２３０の第１の端部２９６の近くにおいてプラットホーム２０４の表面上に設置された幾つかのウィープ通路２４０を有する。ウィープ通路２４０は、溝２１４と流れ連通状態になっている。これらのウィープ通路２３０、２４０及び溝２１４は、空気−油混合物から分離された油がセパレータ空洞７８から戻るのを可能にする。
【００２４】
多方向注入プラグ２９０は、屈曲部分２０５を有する吐出ヘッド２０６を有する。吐出ヘッド屈曲部分２０５は、セパレータ空洞７８に流入するのに先立ってそれを通って空気−油混合物が流れる内部通路２０８を有する。空気−油混合物２０２は、出口オリフィス２１０においてセパレータ空洞７８内に吐出される。吐出ヘッド内部通路２０８及び出口オリフィス２１０は、あらゆる所望の配向角度Ａ、Ｂ及びＣをもたらすような適当な形状にされる。図３に示す例示的な実施形態では、吐出ヘッド内部通路２０８は、該通路内の流れの方向に対して垂直なほぼ円形形状を有する。出口オリフィス２１０もまた、出口における流れ方向に対して垂直なほぼ円形形状を有する。
【００２５】
前述のように、多方向注入プラグ２９０は、選択配向角度Ａ、Ｂ及びＣで空気−油混合物をセパレータ空洞に導入する。エンジン組立て時に、多方向注入プラグ２９０を正しい配向で確実に組立てることが重要である。これは、図５に示すようにプラットホーム２０４の側面上に平坦表面２８６を設けることによって達成される。この平坦表面２８６は、ファンシャフト６２上のフランジ８８と整列する。この特徴により、多方向注入プラグ２９０を不適切な方向に据付けようとした場合に干渉が生じる。それに代えて、平坦表面２８６は、吐出ヘッド２０６又は本体２９２或いはその他の好適な部位上のような多方向注入プラグ２９０の別の適切な部位上に別の好適な平担表面と係合するように設置して、誤組立を回避することができる。
【００２６】
多方向注入プラグ２９０は、およそ１４９℃（３００°Ｆ）であるサンプ５８内では一般的である温度に耐えかつエンジン潤滑油による腐食に抗することができる材料で製作される。また、ファンシャフト６２は、その特性を損なってはならない寿命制限部品となる可能性があるので、多方向注入プラグ２９０は、ファンシャフト６２の摩耗を引き起こすのではなくそれ自体が摩耗することになる材料で製作しなければならない。さらに、多方向注入プラグ２９０の重量は最小にして、全体的にエンジン１０の余分な重量を回避すると共にファンシャフト６２におけるアンバランスの問題を排除するのが好ましい。１つの好適な材料は、米国デラウエア州１９８９８ウィルミントン所在のＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＳＰＥＬポリイミドである。別の好適な材料は、米国サウスカロライナ州２９６１５グリーンビル、Ｓｕｉｔｅ Ａ、３Ｃａｌｅｄｏｎ Ｃｏｕｒｔ所在のＶｉｃｔｒｅｘ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，から入手可能なＰＥＥＫポリエーテルエーテルケトンである。一般的に、上述の要件を満たすあらゆる材料を使用することができ、例えばアルミニウム又はその他の比較的軟質金属もまた、好適な材料とすることができる。多方向注入プラグ２９０は、例えば射出成形又は圧縮成形によるニアネットシェイプ後の機械加工、或いは材料ブランクからの機械加工のようなあらゆる公知の方法によって形成することができる。
【００２７】
一般的には、渦流式セパレータの油分離効率は、油粒子サイズと共に増大する傾向があり、また１５ミクロン又はそれ以上の大きな油粒子では１００パーセントに近づくことができることが判明した。しかしながら、本明細書に記載した実施形態は、１５ミクロンよりも小さい油粒子を分離する上でも高効率であることが、従来型の計算流体力学分析を用いて判明した。例えば、巡航状態下の航空機エンジンにおいて、１０ミクロンの油粒子サイズの場合に、本発明を用いた油分離効率が９５パーセントよりも高いのに対して、従来型の方法を用いた油分離効率は２０パーセントよりも低いことが分析的に判明した。
【００２８】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ガスタービンエンジンの縦方向軸線方向断面図。
【図２】本発明の空気−油セパレータシステムの例示的な実施形態を組み込んだ、図１のガスタービンエンジンの軸受サンプ領域の拡大軸線方向断面図。
【図３】本発明の多方向注入プラグの例示的な実施形態の斜視図。
【図４】本発明の空気−油セパレータシステムの例示的な実施形態における多方向注入プラグの配列の斜視図。
【図５】その中に据付けた本発明の多方向注入プラグの例示的な実施形態を有するガスタービンエンジンファン前方シャフトの一部分の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０ エンジン
１１ 縦方向軸線
１４ ケーシング
１６ コア
１８ 圧縮機
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
４０ 差動軸受
４２ 前方軸受
５２ 軸受
３８ 内側駆動シャフト
４２Ａ 環状の内側レース
４２Ｂ 環状の外側レース
５２Ａ 内側レース
５２Ｂ 外側レース
４４ 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
５７ 加圧空気空洞
５８ サンプ
５９ フレーム
６０ 環状の外側構造体
６１ 固定支持構造体
６２ シャフト
６４、６６ 油シール
６８ 油供給導管
７４ カバー
７６ ファスナ
７８ セパレータ空洞
８０ 通気孔出口
８４ 通気孔
８８ フランジ
１００ 加圧空気
１１０、１５０ 油供給
１１７ 溝
２１４ 環状の溝
１２０、１４０、２０２ 空気−油混合物
１８０ 空気−油セパレータシステム
１９０ 渦流旋回
２００ 中心通路
２０４ プラットホーム
２０５ 屈曲部分
２０６ 吐出ヘッド
２０８ 内部通路
２１０ 出口オリフィス
２１２ 遠位端部
２２０ 表面
２２２ スロット
２２４ 突起
２２６ 環状の突出リップ
２２８ 外表面
２３０、２４０ チャネル、ウィープ通路
２３１ 細長部分又は細長セクション
２３２ 出口
２８６ 平坦表面
２９０ 多方向注入プラグ
２９２ 本体
２９４ 長手方向軸線
２９６、２９８ 端部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンの軸受を潤滑及び冷却するのに使用した油を回収するための空気−油セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般的に、コアを含み、コアは、該コアに流入する空気を加圧するようになった圧縮機と、そこで燃料が加圧空気と混合されかつ次に燃焼されて高エネルギーガスストリームを生成する燃焼器と、ガスストリームからエネルギーを取出して圧縮機を駆動する高圧タービンとを有する。航空機ターボファンエンジンでは、コアの下流に設置した低圧タービンが、ガスストリームからより多くのエネルギーを取出してファンを駆動するようにする。ファンは通常、エンジンが発生する主推進力を供給する。
【０００３】
エンジン内においては、エンジンの圧縮機並びに高圧及び低圧タービン内のステータに対してロータを正確に設置しかつ回転可能に取付けるために、軸受が使用される。軸受は、サンプと呼ばれるエンジンの油含有部分内に封入される。
【０００４】
軸受の過熱を防止するためには、潤滑油を供給しかつシールを設けて、エンジン流路内の高温空気が軸受サンプに到達するのを防止する必要があり、また潤滑油流量は、それらの高い相対回転速度のために軸受が内部で発生する熱を運び去るのに十分でなければならない。
【０００５】
油消費量は、エンジンサンプをシール（密封）するために用いる方法に起因する。この密封方法には、サンプ内に流入しかつ該サンプから流出する空気流れ回路が存在することが欠かせない。この流れは、油を適切に分離しかつサンプに送給して戻さない限り、最終的に回収不能な油を含む。１つの具体的な構成では、前方エンジンサンプは、前方ファンシャフトを通して通気されかつ中心通気管を通してエンジン外に通気される。一旦空気／油混合物がサンプから流出すると、混合物は旋回して、ファンシャフトの内側上に油を付着させる。空気／油混合物内に含まれた油は、通気空気の速やかな逸出のために通気孔を通してサンプ内に該油を遠心分離して戻すことができない場合には喪失される。
【０００６】
幾つかの従来型の設計は、油がサンプに再流入するための専用経路を形成することがその機能でありかつ前方ファンシャフト設計内に組み込まれた通路であるウィープ孔を使用することによって油回収を可能にしている。その他の従来型の設計では、ファンシャフトは、通気孔のみであって専用ウィープ孔を有していない。幾つかの従来型の設計は、空気−油混合物をチャンバ内に半径方向に注入して油と空気とを分離するようにしかつその中の通路を通して分離油を導くウィーププラグを回転シャフト内で使用している。このウィーププラグは、該ウィーププラグ内の中心通路を通って空気−油混合物がセパレータ空洞に半径方向に流入するのを可能にする。空気−油混合物が旋回しながらより小さい半径になるにつれて、遠心力は、より大量の油粒子をシャフトの内径に押し戻すと同時に、空気は、通気孔出口を通って逸出する。しかしながら、これらの従来型の設計では、軸方向距離が半径方向入口位置と空気の通気孔入口との間で短い場合には、空気−油分離は非常に不十分なものになる。通気孔又はウィーププラグを通ってチャンバに流入する空気−油混合物の半径方向運動量が高いためにまた通気孔出口に対する軸方向距離が短いために、空気−油混合物の渦流運動のための滞留時間は短くなる。渦流運動のための十分な滞留時間がない状態では、空気−油混合物からの油分離が不十分になることが判明した。
【特許文献１】米国特許第５，２０１，８４５号公報
【特許文献２】米国特許第６，０３３，４５０号公報
【特許文献３】米国特許第６，７０５，３４９号公報
【特許文献４】米国特許第６，９９６，９６８号公報
【特許文献５】米国特許第７，１２４，８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空気−油混合物の半径方向運動量を減少させかつ接線方向運動量を増加させる空気−油セパレータシステムを有することは望ましい。軸方向に短いサンプを有するエンジンシステムにおいて油を除去するのに有効である空気−油セパレータを有することは望ましい。既存のハードウェアを変更せずに既存のサンプ構造体においてより効率的に油を回収する方法を有することは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の必要性は、本発明による空気−油セパレータによって満たすことができ、本空気−油セパレータは、空気及び油の混合物を有する第１の領域と、空気−油混合物からの油の少なくとも幾らかの分離が生じる第２の領域と、回転構成要素上に設置されかつ第１の領域及び第２の領域と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグとを含み、多方向注入プラグは、該多方向注入プラグから吐出された空気−油混合物の少なくとも一部が回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッドを有する。
【０００９】
本発明とみなされる主題は、提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明は、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態により、添付の図面に関連させてなした以下の詳細な説明において、その更なる目的及び利点と共に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
様々な図全体にわたって同じ参照番号が同様の要素を示す図面を参照すると、図１は、その中に本発明の空気−油セパレータシステム１８０を組み込んだその全体を参照符号１０で表したガスタービンエンジンを示しており、本空気−油セパレータシステム１８０は、図３〜図５に詳細に示すような多方向注入プラグ２９０を含む。エンジン１０は、縦方向中心線又は軸線１１と、軸線１１の周りに同心にかつ該軸線１１に沿って同軸に配置された環状の外側固定ケーシング１４とを有する。エンジン１０は、ガス発生器コア１６を含み、ガス発生器コア１６は、それら全てが直列軸方向流れ関係でエンジン１０の縦方向軸線又は中心線１１の周りに同軸に配置された複数段圧縮機１８と、燃焼器２０と、単段又は複数段のいずれかになった高圧タービン２２とから構成される。環状の外側駆動シャフト２４は、圧縮機１８と高圧タービン２２とを固定相互連結する。
【００１１】
コア１６は、燃焼ガスを発生させるのに有効である。圧縮機１８からの加圧空気は、燃焼器２０内で燃料と混合されかつ点火され、それによって燃焼ガスを発生する。幾らかの仕事が、高圧タービン２２によってこれらのガスから取り出され、高圧タービン２２は、圧縮機１８を駆動する。燃焼ガスの残りの部分は、コア１６から低圧タービン２６内に吐出される。
【００１２】
内側駆動シャフト３８は、外側固定ケーシング１４に相互連結された後方軸受３２及び差動軸受４０を介してまた好適な前方軸受４２を介して外側駆動シャフト２４に対して回転するように取付けられる。内側駆動シャフト３８は次に、前方ファンシャフト６２を回転可能に駆動し、前方ファンシャフト６２は次に、前方ファンロータ４４及び幾つかのケースではブースタロータ４５を駆動する。ファンブレード４８及びブースタブレード５４は、ファンロータ４４及びブースタロータ４５に取付けられてそれらと共に回転するようになる。
【００１３】
図２を参照すると、前方軸受４２の周りに軸受サンプ５８が形成されたガスタービンエンジン１０の領域を示している。軸受サンプ５８は一般的に、固定フレーム５９に相互連結された環状の外側構造体６０と、内側駆動シャフト３８の前方端部を前方ファンロータ４４に剛的相互連結した前方ファンシャフト６２とによって形成される。前方軸受４２の環状の内側レース４２Ａと連結された前方ファンシャフト６２は、前方軸受４２の環状の外側レース４２Ｂに連結された軸受サンプ５８の環状の外側固定構造体６０に対して内側駆動シャフト３８と共に回転する。
【００１４】
図２に示すように、前方ファンシャフト６２上に付加的軸受５２を取付けて、ファン／ブースタロータ４４、４５を支持することが可能である。軸受５２の内側レース５２Ａは、前方ファンシャフト６２の後方端部に取付けられ、一方、外側レース５２Ｂは、固定支持構造体６１に取付けられる。油供給導管（図示せず）は、軸受５２に油供給１５０を行う。加圧空気は、カーボンシール６６を通って軸受サンプに流入する。
【００１５】
従来型の円周方向ラビリンス又はカーボン空気及び油シール６４、６６は、前方軸受４２に隣接させてかつ相対回転する前方ファンシャフト６２の前方端部と環状の外側固定構造体６０の前方端部との間に設けられて、軸受サンプ５８の前方端部をシールする。油は、前方軸受４２に対して、従って油供給導管６８を通してサンプ５８内にポンプ圧送される。加圧空気１００は、例えばブースタ流路のような空気供給システムから空気を受けた加圧空気空洞５７から空気／油シール６４に注入されて、カーボン油シール６６を通して油が漏洩するのを防止する。
【００１６】
軸受サンプ５８に流入する注入加圧空気１００の一部分は、サンプ圧力を適当なバランスに維持するような制御方式でサンプ５８から通気させなければならない。しかしながら、加圧空気は、サンプ５８内で油の粒子と混合した状態になる。軸受サンプ５８内の空気−油混合物は、図２に符号１２０として示している。空気−油混合物１２０が、油粒子を分離しかつ除去しないで外部に通気された場合には、油の大量の喪失が発生することになる。
【００１７】
図２には、空気−油混合物から油を分離することによって航空機エンジンにおける油消費量を減少させるためのシステムの例示的な実施形態を示している。本システムは、それを通して油供給１１０をサンプ内に流す油供給導管６８を含む。本システムからの油の漏洩を防止するために、加圧空気空洞５７からシールを通してサンプ５８内に加圧空気１００が流される。回転前方ファンシャフト６２は、その厚さを貫通してほぼ半径方向に延びる１つ又はそれ以上の通気孔８４を有する。一般的に、ファンシャフト６２は、その周辺部の周りでバンド内に配置された複数のこれら孔８４を有する。多方向注入プラグ２９０は、図２の軸線方向断面図及び図４の斜視図に示すように、回転シャフト６２の通気孔８４内に挿入される。多方向注入プラグ２９０は、中心通路２００を通して半径方向に空気−油混合物流れ１４０を受け、該プラグ２９０内の半径方向流れを接線方向に向けて配向し直し、かつ空気−油混合物１４０をセパレータ空洞７８内に注入する。図２に示すこの例示的な実施形態では、セパレータ空洞７８は、ファスナ７６で前方ファンシャフト６２に取付けられたカバー７４が境界となった状態で、前方ファンシャフト６２内に形成される。
【００１８】
セパレータ空洞７８内において、回転空気／油混合物は、該回転空気／油混合物が空気通気孔出口に向けて軸方向に流れるにつれて、旋回しながらより小さい半径になる。この空気−油混合物の渦流旋回１９０は、高い接線方向速度を生じかつ空気及び油粒子に作用する大きな遠心力を生じる。これらの遠心力は、シャフト６２の内径に対してより大量の油粒子を半径方向外方に（図２に符号１９２として示す）押し出す。分離された油粒子は、多方向注入プラグ２９０上に設けた溝ような溝によってセパレータチャンバ７８から除去される。溝及び／又は孔はまた、回転シャフト６２上に設けて油除去を可能にすることができる。空気粒子は、例えば図２に符号８０として示すような通気孔出口を通してセパレータ空洞７８から除去される（図２に符号１９４として示す）。セパレータ空洞７８から油を除去する好ましい方法は、これらプラグの内側通路を通って流れる空気−油混合物の比較的高い質量流量を必要としない状態で該油をシャフト６２の外径に戻す経路を形成するチャネル２３０、２４０を多方向注入プラグ２９０の外側面上に設けることによるものである。
【００１９】
前述のように、滞留時間及び接線方向速度は、空気−油混合物からの油粒子の渦流式分離の有効性を決定する２つの重要な要因である。多方向注入プラグ２９０は、従来型の通気孔設計又は従来型の半径方向プラグを使用するものと比べて、セパレータ空洞７８に流入する空気−油混合物の接線方向速度とより大きな半径における接線方向流れの滞留時間とを増大させる。これは、多方向注入プラグ２９０内において流れを方向転換させて図４に示すようにシャフト回転方向における接線方向速度成分を与えることによって達成される。従って、空気−油混合物が多方向注入プラグ２９０内を流れる時に、該空気−油混合物は、回転シャフトによってそれに与えられた接線方向速度に加えて付加的な接線方向速度を取得する。
【００２０】
空気−油混合物流れの接線方向速度の増大は、セパレータ空洞７８内でより強力な渦流及びより高い遠心加速度を生じて、空気／油混合物から油粒子を分離する。空気は、半径方向ではなくて接線方向に注入されるので、空気／油混合物は、渦流式セパレータ出口に到達する前に非常に長い経路に従うことになり、従って、空気−油混合物の滞留時間は、従来型の構成の滞留時間よりも大きくなる。新規な多方向注入プラグ２９０は、遠心加速度及び滞留時間を増大させる利点を有するだけでなく、油粒子７８の初期内向き半径方向運動量を減少させ、従って外方に通気するのに先立って油粒子の除去を可能にする。
【００２１】
図４には、回転シャフト６２内に円周方向に配列された多方向注入プラグ２９０を使用した本発明の例示的な実施形態を示している。図４では、図示したＸ軸は、軸方向を表し、Ｙ軸は、半径方向を表し、またＺ軸は、シャフト６２の回転方向を正とした接線方向を表す。以下に詳細に記載した多方向注入プラグ２９０は、各プラグが、負のＹ方向に該プラグ内に半径方向に流入する空気−油混合物流れを受け、かつその流れの方向を該流れが接線方向軸Ｚに対して角度Ａでシャフト６２の回転方向に沿ったほぼ接線方向にプラグからセパレータ空洞７８内に流出するように配向し直すように配置される。一般的に、多方向注入プラグ２９０から流出する空気−油混合物ストリームの配向角度は、Ｚ軸に対する接線方向成分、Ｘ軸に対する軸方向成分、及びＹ軸に対する半径方向成分を有するように選択される。本発明の例示的な実施形態では、２４個のプラグを使用し、角度Ａは約３２度になるように選択し、角度Ｂは約５８度であり、また角度Ｃは約９０度である。可能な限り小さい角度Ａを有することが望ましいが、多方向注入プラグ２９０から出てくる流れが回転方向のプラグの直ぐ前の次のプラグに衝突しないようになる約３２度の角度が好ましい。前述のように、油粒子は、多方向注入プラグ２９０の回転によって形成された渦流運動によりセパレータ空洞内で空気−油混合物から分離され、かつシャフト６２の内表面に沿って半径方向外方に導かれる（図２を参照）。油粒子は、プラグの外側面上の溝２３０に流入しかつサンプ空洞５８内に流入して戻る。サンプの底部に設置された従来型の掃気システム（例示の目的で図２に符号１１５で示す）は、サンプ空洞の底部から油を除去して、軸受潤滑システム内にポンプ圧送して戻す前にさらに処理するようにする。
【００２２】
次に図３を参照すると、多方向注入プラグ２９０は、第１の端部２９６及び第２の端部２９８を有しかつそれらの間で延びる軸線２９４を形成した単体構造の本体２９２を有する。ほぼ円筒形の中心通路２００は、第１の端部２９６から第２の端部２９８まで軸方向に本体２９２を貫通する。第１の端部２９６には、平坦表面２８６を有するプラットホーム２０４が配置される。ほぼ円筒形の細長部分２３１は、第１の端部２９６と遠位端部２１２との間で延びる。細長セクション２３１とプラットホーム２０４との接合部には、環状の溝２１４が配置される。プラットホーム上の平坦表面２８６は、多方向注入プラグ２９０を据付けた時に、多方向注入プラグ２９０とその他の近くの構造体との間に間隙空間を形成する。プラットホーム２０４の下方に配置された溝１１７は、多方向注入プラグ２９０を取り外す時にてこ操作するための工具用の表面を形成する。
【００２３】
一対のスロット２２２は、細長部分２３１の対向する側面内に形成される。スロット２２２は、細長部分２３１の遠位端部２１２で始まり、細長セクション２３１の長さに沿って部分的に下方に延びる。スロット２２２は、細長セクション２３１を２つの突起２２４に分割する。突起２２４の各々は、該突起２２４の両側においてその遠位端部２１２に形成された一対の面取りした表面２２０を有する。環状の突出リップ２２６は、突起２２４の各々の遠位端部２１２から延びる。この図示した実施例は２つのスロット２２２を示しているが、３つ又はそれ以上のスロット２２２を細長セクション２３１内に形成して該細長セクションを３つ又はそれ以上の突起２２４に分割することができることに注目されたい。細長セクション２３１の外表面２２８内には、少なくとも１つのウィープ通路２３０が形成される。ウィープ通路２３０は、ほぼ半円形断面を有する溝の形態のものであるが、その他の形状を用いることもできる。ウィープ通路は、細長セクション２３１の遠位端部に配置された出口２３２を有する。ウィープ通路は次に、プラットホーム２０４に向かって軸方向に延びる。ウィープ通路２３０は、細長セクション２３１とプラットホーム２０４との間に設置された環状の溝２１４と交差する。ウィープ通路２３０は、溝２１４と流れ連通状態になっている。プラットホーム２０４は、本体２３０の第１の端部２９６の近くにおいてプラットホーム２０４の表面上に設置された幾つかのウィープ通路２４０を有する。ウィープ通路２４０は、溝２１４と流れ連通状態になっている。これらのウィープ通路２３０、２４０及び溝２１４は、空気−油混合物から分離された油がセパレータ空洞７８から戻るのを可能にする。
【００２４】
多方向注入プラグ２９０は、屈曲部分２０５を有する吐出ヘッド２０６を有する。吐出ヘッド屈曲部分２０５は、セパレータ空洞７８に流入するのに先立ってそれを通って空気−油混合物が流れる内部通路２０８を有する。空気−油混合物２０２は、出口オリフィス２１０においてセパレータ空洞７８内に吐出される。吐出ヘッド内部通路２０８及び出口オリフィス２１０は、あらゆる所望の配向角度Ａ、Ｂ及びＣをもたらすような適当な形状にされる。図３に示す例示的な実施形態では、吐出ヘッド内部通路２０８は、該通路内の流れの方向に対して垂直なほぼ円形形状を有する。出口オリフィス２１０もまた、出口における流れ方向に対して垂直なほぼ円形形状を有する。
【００２５】
前述のように、多方向注入プラグ２９０は、選択配向角度Ａ、Ｂ及びＣで空気−油混合物をセパレータ空洞に導入する。エンジン組立て時に、多方向注入プラグ２９０を正しい配向で確実に組立てることが重要である。これは、図５に示すようにプラットホーム２０４の側面上に平坦表面２８６を設けることによって達成される。この平坦表面２８６は、ファンシャフト６２上のフランジ８８と整列する。この特徴により、多方向注入プラグ２９０を不適切な方向に据付けようとした場合に干渉が生じる。それに代えて、平坦表面２８６は、吐出ヘッド２０６又は本体２９２或いはその他の好適な部位上のような多方向注入プラグ２９０の別の適切な部位上に別の好適な平担表面と係合するように設置して、誤組立を回避することができる。
【００２６】
多方向注入プラグ２９０は、およそ１４９℃（３００°Ｆ）であるサンプ５８内では一般的である温度に耐えかつエンジン潤滑油による腐食に抗することができる材料で製作される。また、ファンシャフト６２は、その特性を損なってはならない寿命制限部品となる可能性があるので、多方向注入プラグ２９０は、ファンシャフト６２の摩耗を引き起こすのではなくそれ自体が摩耗することになる材料で製作しなければならない。さらに、多方向注入プラグ２９０の重量は最小にして、全体的にエンジン１０の余分な重量を回避すると共にファンシャフト６２におけるアンバランスの問題を排除するのが好ましい。１つの好適な材料は、米国デラウエア州１９８９８ウィルミントン所在のＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＳＰＥＬポリイミドである。別の好適な材料は、米国サウスカロライナ州２９６１５グリーンビル、Ｓｕｉｔｅ Ａ、３Ｃａｌｅｄｏｎ Ｃｏｕｒｔ所在のＶｉｃｔｒｅｘ ＵＳＡ Ｉｎｃ．，から入手可能なＰＥＥＫポリエーテルエーテルケトンである。一般的に、上述の要件を満たすあらゆる材料を使用することができ、例えばアルミニウム又はその他の比較的軟質金属もまた、好適な材料とすることができる。多方向注入プラグ２９０は、例えば射出成形又は圧縮成形によるニアネットシェイプ後の機械加工、或いは材料ブランクからの機械加工のようなあらゆる公知の方法によって形成することができる。
【００２７】
一般的には、渦流式セパレータの油分離効率は、油粒子サイズと共に増大する傾向があり、また１５ミクロン又はそれ以上の大きな油粒子では１００パーセントに近づくことができることが判明した。しかしながら、本明細書に記載した実施形態は、１５ミクロンよりも小さい油粒子を分離する上でも高効率であることが、従来型の計算流体力学分析を用いて判明した。例えば、巡航状態下の航空機エンジンにおいて、１０ミクロンの油粒子サイズの場合に、本発明を用いた油分離効率が９５パーセントよりも高いのに対して、従来型の方法を用いた油分離効率は２０パーセントよりも低いことが分析的に判明した。
【００２８】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ガスタービンエンジンの縦方向軸線方向断面図。
【図２】本発明の空気−油セパレータシステムの例示的な実施形態を組み込んだ、図１のガスタービンエンジンの軸受サンプ領域の拡大軸線方向断面図。
【図３】本発明の多方向注入プラグの例示的な実施形態の斜視図。
【図４】本発明の空気−油セパレータシステムの例示的な実施形態における多方向注入プラグの配列の斜視図。
【図５】その中に据付けた本発明の多方向注入プラグの例示的な実施形態を有するガスタービンエンジンファン前方シャフトの一部分の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０ エンジン
１１ 縦方向軸線
１４ ケーシング
１６ コア
１８ 圧縮機
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
４０ 差動軸受
４２ 前方軸受
５２ 軸受
３８ 内側駆動シャフト
４２Ａ 環状の内側レース
４２Ｂ 環状の外側レース
５２Ａ 内側レース
５２Ｂ 外側レース
４４ 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
５７ 加圧空気空洞
５８ サンプ
５９ フレーム
６０ 環状の外側構造体
６１ 固定支持構造体
６２ シャフト
６４、６６ 油シール
６８ 油供給導管
７４ カバー
７６ ファスナ
７８ セパレータ空洞
８０ 通気孔出口
８４ 通気孔
８８ フランジ
１００ 加圧空気
１１０、１５０ 油供給
１１７ 溝
２１４ 環状の溝
１２０、１４０、２０２ 空気−油混合物
１８０ 空気−油セパレータシステム
１９０ 渦流旋回
２００ 中心通路
２０４ プラットホーム
２０５ 屈曲部分
２０６ 吐出ヘッド
２０８ 内部通路
２１０ 出口オリフィス
２１２ 遠位端部
２２０ 表面
２２２ スロット
２２４ 突起
２２６ 環状の突出リップ
２２８ 外表面
２３０、２４０ チャネル、ウィープ通路
２３１ 細長部分又は細長セクション
２３２ 出口
２８６ 平坦表面
２９０ 多方向注入プラグ
２９２ 本体
２９４ 長手方向軸線
２９６、２９８ 端部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気及び油の混合物を有する第１の領域（５８）と、
前記空気−油混合物からの前記油の少なくとも幾らかの分離が生じる第２の領域（７８）と、
回転構成要素（６２）上に設置されかつ前記第１の領域（５８）及び第２の領域（７８）と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグ（２９０）と、を含み、
前記多方向注入プラグ（２９０）が、該多方向注入プラグから吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が前記回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッド（２０６）を有する、
空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項２】
前記第２の領域（７８）の少なくとも一部が、前記回転構成要素（６２）の内側に設置される、請求項１記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項３】
複数の多方向注入プラグ（２９０）が、前記回転構成要素（６２）内において円周方向に設置される、請求項１又は２に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項４】
前記多方向注入プラグ（２９０）から吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が、前記回転構成要素（６２）の回転方向における接線方向速度成分を有する、請求項１乃至３のいずれか1項に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項５】
前記空気−油混合物から分離された前記油の少なくとも一部が、前記多方向注入プラグ（２９０）上に設置された少なくとも１つの溝（２３０）を通して送られる、請求項１乃至４のいずれか1項に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項６】
前記多方向注入プラグ（２９０）が、組立て時に該多方向注入プラグを選択角度配向で設置するための手段を有する、請求項１乃至５のいずれか1項に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項７】
航空機エンジンにおける油消費量を減少させるためのシステム（１８５）であって、
油供給導管（６８）と、
空気及び油の混合物を有するサンプ空洞（５８）と、
前記サンプ空洞（５８）の外側に設置されかつ該サンプ空洞（５８）内に空気を供給する加圧空気空洞（５７）と、
前記サンプ空洞（５８）の内側に少なくとも部分的に設置された回転構成要素（６２）と、
前記サンプ空洞（５８）の内側に設置されたセパレータ空洞（７８）と、
前記セパレータ空洞から油を除去するための手段と、
前記回転構成要素（６２）上に設置されかつ前記サンプ空洞（５８）及びセパレータ空洞（７８）と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグ（２９０）と、を含み、
前記多方向注入プラグ（２９０）が、該多方向注入プラグから吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が前記回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッド（２０６）を有する、
システム（１８５）。
【請求項８】
前記セパレータ空洞（７８）の少なくとも一部が、その上に軸受（４２）を取付けた回転シャフトの内側に設置される、請求項７記載のシステム（１８５）。
【請求項９】
複数の多方向注入プラグ（２９０）が、前記回転構成要素（６２）内において円周方向に設置される、請求項７又は８に記載のシステム（１８５）。
【請求項１０】
前記多方向注入プラグ（２９０）から吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が、前記回転構成要素（６２）の回転方向における接線方向速度成分を有する、請求項７乃至９のいずれか1項に記載のシステム（１８５）。
【請求項１１】
前記空気−油混合物から分離された前記油の少なくとも一部が、前記多方向注入プラグ（２９０）上に設置された少なくとも１つの溝（２３０）を通して送られる、請求項７乃至１０のいずれか1項に記載のシステム（１８５）。
【請求項１２】
前記多方向注入プラグ（２９０）が、組立て時に該多方向注入プラグを選択角度配向で設置するための手段を有する、請求項７乃至１１のいずれか1項に記載のシステム（１８５）。
【請求項１３】
プラットホーム（２０４）と、
前記プラットホーム（２０４）の第１の側面（２５１）上に配置され、かつ長手方向軸線（２９４）と中心通路（２００）を形成した内表面（２６１）及び外表面（２６２）を有する壁（２２８）とを有するほぼ円筒形の本体（２９２）と、
前記プラットホーム（２０４）の第２の側面（２５２）上に配置され、かつ前記長手方向軸線（２９４）に対して平行でない中心軸線（２５３）を有する出口オリフィス（２１０）を有する吐出ヘッド（２０６）と、
前記壁（２２８）の外表面（２６２）内に配置された少なくとも１つのウィープ通路（２３０）と、
を含む、多方向注入プラグ（２９０）。
【請求項１４】
前記壁（２２８）の外表面（２６２）から半径方向外向きに延びる少なくとも１つのほぼ環状のリップ（２２６）をさらに含む、請求項１３記載の多方向注入プラグ（２９０）。
【請求項１５】
前記壁（２２８）の一部分を少なくとも２つの長手方向に延びる突起（２２４）に分割した少なくとも２つのスロット（２２２）をさらに含む、請求項１３又は１４に記載の多方向注入プラグ（２９０）。
【請求項１】
空気及び油の混合物を有する第１の領域（５８）と、
前記空気−油混合物からの前記油の少なくとも幾らかの分離が生じる第２の領域（７８）と、
回転構成要素（６２）上に設置されかつ前記第１の領域（５８）及び第２の領域（７８）と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグ（２９０）と、を含み、
前記多方向注入プラグ（２９０）が、該多方向注入プラグから吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が前記回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッド（２０６）を有する、
空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項２】
前記第２の領域（７８）の少なくとも一部が、前記回転構成要素（６２）の内側に設置される、請求項１記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項３】
複数の多方向注入プラグ（２９０）が、前記回転構成要素（６２）内において円周方向に設置される、請求項１又は２に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項４】
前記多方向注入プラグ（２９０）から吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が、前記回転構成要素（６２）の回転方向における接線方向速度成分を有する、請求項１乃至３のいずれか1項に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項５】
前記空気−油混合物から分離された前記油の少なくとも一部が、前記多方向注入プラグ（２９０）上に設置された少なくとも１つの溝（２３０）を通して送られる、請求項１乃至４のいずれか1項に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項６】
前記多方向注入プラグ（２９０）が、組立て時に該多方向注入プラグを選択角度配向で設置するための手段を有する、請求項１乃至５のいずれか1項に記載の空気−油セパレータ（１８０）。
【請求項７】
航空機エンジンにおける油消費量を減少させるためのシステム（１８５）であって、
油供給導管（６８）と、
空気及び油の混合物を有するサンプ空洞（５８）と、
前記サンプ空洞（５８）の外側に設置されかつ該サンプ空洞（５８）内に空気を供給する加圧空気空洞（５７）と、
前記サンプ空洞（５８）の内側に少なくとも部分的に設置された回転構成要素（６２）と、
前記サンプ空洞（５８）の内側に設置されたセパレータ空洞（７８）と、
前記セパレータ空洞から油を除去するための手段と、
前記回転構成要素（６２）上に設置されかつ前記サンプ空洞（５８）及びセパレータ空洞（７８）と流れ連通状態になった少なくとも１つの多方向注入プラグ（２９０）と、を含み、
前記多方向注入プラグ（２９０）が、該多方向注入プラグから吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が前記回転構成要素の回転方向に対して接線方向である速度成分を有するように配向された吐出ヘッド（２０６）を有する、
システム（１８５）。
【請求項８】
前記セパレータ空洞（７８）の少なくとも一部が、その上に軸受（４２）を取付けた回転シャフトの内側に設置される、請求項７記載のシステム（１８５）。
【請求項９】
複数の多方向注入プラグ（２９０）が、前記回転構成要素（６２）内において円周方向に設置される、請求項７又は８に記載のシステム（１８５）。
【請求項１０】
前記多方向注入プラグ（２９０）から吐出された前記空気−油混合物の少なくとも一部が、前記回転構成要素（６２）の回転方向における接線方向速度成分を有する、請求項７乃至９のいずれか1項に記載のシステム（１８５）。
【請求項１１】
前記空気−油混合物から分離された前記油の少なくとも一部が、前記多方向注入プラグ（２９０）上に設置された少なくとも１つの溝（２３０）を通して送られる、請求項７乃至１０のいずれか1項に記載のシステム（１８５）。
【請求項１２】
前記多方向注入プラグ（２９０）が、組立て時に該多方向注入プラグを選択角度配向で設置するための手段を有する、請求項７乃至１１のいずれか1項に記載のシステム（１８５）。
【請求項１３】
プラットホーム（２０４）と、
前記プラットホーム（２０４）の第１の側面（２５１）上に配置され、かつ長手方向軸線（２９４）と中心通路（２００）を形成した内表面（２６１）及び外表面（２６２）を有する壁（２２８）とを有するほぼ円筒形の本体（２９２）と、
前記プラットホーム（２０４）の第２の側面（２５２）上に配置され、かつ前記長手方向軸線（２９４）に対して平行でない中心軸線（２５３）を有する出口オリフィス（２１０）を有する吐出ヘッド（２０６）と、
前記壁（２２８）の外表面（２６２）内に配置された少なくとも１つのウィープ通路（２３０）と、
を含む、多方向注入プラグ（２９０）。
【請求項１４】
前記壁（２２８）の外表面（２６２）から半径方向外向きに延びる少なくとも１つのほぼ環状のリップ（２２６）をさらに含む、請求項１３記載の多方向注入プラグ（２９０）。
【請求項１５】
前記壁（２２８）の一部分を少なくとも２つの長手方向に延びる突起（２２４）に分割した少なくとも２つのスロット（２２２）をさらに含む、請求項１３又は１４に記載の多方向注入プラグ（２９０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１３３３１０（Ｐ２００９−１３３３１０Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３００３０６（Ｐ２００８−３００３０６）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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