(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンおよび航空機に燃料を供給する、簡単で信頼性の高い燃料システムを提供する。【解決手段】電動モータ２６によって駆動される容積式ポンプ２４は、燃料をタービンエンジンに送給するために、第１の方向に回転され、燃料をタービンエンジンから排出するために、第２の方向に回転される。第１の方向では、遮断逆止弁３８は、第１の方向に回転するポンプ２４によって生じた第１の差圧に応じて開弁する。遮断逆止弁３８は、ポンプ２４が第２の方向に回転すると、閉位置に付勢される。エコロジー逆止弁４６は、第１の方向では、閉位置に付勢され、第２の方向では、ポンプ２４によって生じた第２の差圧に応じて開弁する。これらの逆止弁は、第１の回転方向および第２の回転方向の各々において、容積式ポンプによって生じた圧力に応じて、自動的に開閉する。【選択図】図３
2010242502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン用の燃料システムであって、
モータによって、互いに反対の第１の方向および第２の方向に回転するポンプであって、前記第１の方向が、燃料をタービンエンジンに送給する方向であり、前記第２の方向が、燃料を前記タービンエンジンの燃料マニホールドから排出する方向である、ポンプと、
前記第１の方向では前記ポンプによって生じた第１の差圧に応じて開弁し、前記第２の方向では閉位置に付勢される、遮断逆止弁と、
前記第１の方向では閉位置に付勢され、前記第２の方向では前記ポンプによって生じた第２の差圧に応じて開弁する、エコロジー逆止弁と、
を備える燃料システム。
【請求項２】
前記ポンプは、燃料を前記タービンエンジンに調量供給する容積式ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項３】
前記ポンプが、第１の圧力および第２の圧力をそれぞれ受ける第１のポートおよび第２のポートを備え、前記第１のポートおよび前記第２のポートが、前記第１の方向では、それぞれ、入口および出口をなし、前記第２の方向では、それぞれ、出口および入口をなすことを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項４】
前記遮断逆止弁に前記第１の圧力および前記第２の圧力を作用させることによって、前記第１の差圧が生じ、前記第１の方向では、前記第２の圧力が前記第１の圧力よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の燃料システム。
【請求項５】
前記第２の圧力が前記エコロジー逆止弁の一方の側に作用し、第３の圧力が前記エコロジー逆止弁の他方の側に作用し、前記第１の方向では、前記第３の圧力が、前記エコロジー逆止弁内の付勢力に前記第２の圧力を加えた力よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の燃料システム。
【請求項６】
前記第２の差圧が、前記エコロジー逆止弁の一方の側に作用する前記第２の圧力と前記エコロジー逆止弁の他方の側に作用する第３の圧力によって生じ、前記第２の方向では、前記エコロジー逆止弁内の付勢力に前記第２の圧力を加えた力が、前記第３の圧力よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の燃料システム。
【請求項７】
前記第２の方向では、前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも大きく、前記遮断逆止弁が閉弁することを特徴とする請求項６に記載の燃料システム。
【請求項８】
前記第１のポートに供給ラインによって流体接続された燃料源を備え、該第１のポートが、バイパスラインによって、前記遮断逆止弁の一方の側に流体接続されることを特徴とする請求項３に記載の燃料システム。
【請求項９】
前記第２のポートを前記遮断逆止弁の他方の側に流体接続する燃料回路を備えることを特徴とする請求項８に記載の燃料システム。
【請求項１０】
前記遮断逆止弁の他方の側が、燃料を前記タービンエンジンに供給する送給ラインに流体接続されることを特徴とする請求項９に記載の燃料システム。
【請求項１１】
前記燃料回路が、前記第２のポートを前記エコロジー逆止弁の一方の側に流体接続することを特徴とする請求項１０に記載の燃料システム。
【請求項１２】
前記エコロジー逆止弁の他方の側が、前記送給ラインに流体接続されることを特徴とする請求項１１に記載の燃料システム。
【請求項１３】
ノズルを有するマニホールドを備えるタービンエンジンを備え、前記第１の方向では、燃料が前記ノズルに送給され、前記第２の方向では、燃料が前記ノズルから排出されることを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項１４】
前記遮断逆止弁および前記エコロジー逆止弁の各々が、シートを有するハウジングと、前記閉位置にある場合にバネによって前記シートに付勢されるボールと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項１５】
タービンエンジン用の燃料システム内の燃料を管理する方法であって、
（ａ）第１の差圧を生じさせるために、ポンプを第１の方向に回転させるステップと、
（ｂ）燃料をタービンエンジンに供給するために、前記第１の差圧によって、遮断弁を自動的に開弁させるステップと、
（ｃ）第２の差圧および第３の差圧を生じさせるために、前記ポンプを第２の方向に逆回転させるステップと、
（ｄ）燃料を前記タービンエンジンから排出するために、前記第２の差圧によってエコロジー弁を自動的に開弁させ、かつ前記第３の差圧によって前記遮断弁を自動的に閉弁させるステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記遮断弁および前記エコロジー弁が、各々、逆止弁であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｂ）を実行している間に、前記エコロジー弁が閉弁されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｃ）および前記ステップ（ｄ）が、エンジン停止手順中に行なわれることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断弁およびエコロジー（ｅｃｏｌｏｇｙ）機能を用いる、ガスタービンエンジン用の燃料調量ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料調量ユニットは、所望の量の燃料を、例えば、航空機に用いられるガスタービンエンジンに供給するのに用いられる。航空機燃料システムは、数多くの要件を満足しなければならない。例えば、燃料流は、タービンエンジンの燃料要求を満たすように正確に調整されねばならない。燃料がタービンエンジンにおいて、もはや必要とされない場合、漏れを生じさせないように、燃料流を遮断させなければならない。通常、ソレノイドを用いて開閉される遮断弁が設けられる。ソレノイドは、多数のセンサに基づいて遮断弁を管理する制御装置によって制御される。遮断弁の制御に使用される構成要素が故障すると、結果として、誤動作および燃料漏れが生じる恐れがある。
【０００３】
エンジン停止中に、タービンエンジンの燃焼器に燃料を供給するのに用いられるノズルを有するマニホールドから、燃料をドレン排出することも望ましい。環境への影響、火災の危険、およびノズルのコークス化を回避するために、燃料は、マニホールドおよびノズルからドレン排出される。この燃料はタンクに戻されるが、ノズルからの燃焼生成物が、この燃料内に持ち込まれてはならない。ノズルからの燃焼生成物は、汚染および腐食を引き起こす恐れがある。このために、エコロジー弁を用いて、燃料流を燃料タンクに戻す。エコロジー弁は、通常、ソレノイドまたは他のアクチュエータによって作動される弁から構成される。センサは、制御装置によって監視され、エコロジー弁の開閉に用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料調量ユニット内の各弁は、タービンエンジンが停止したとき、航空機の燃料供給系の圧力に耐えなければならない。さらに、燃料システムの構成要素のいずれかの故障によって、タービンエンジンへの不正確な燃料流を生じさせてはならない。従来技術における電磁式の遮断弁およびエコロジー弁、ならびに関連するセンサは、複雑であり、これらの弁およびセンサの故障による悪影響を回避するようにシステムを設計すると、通常、コストが高くなると共に、複雑さが増す。従って、燃料をガスタービンエンジンおよび航空機に供給する、簡単で信頼性の高い燃料システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
タービンエンジン用の燃料システムが提供される。この燃料システムは、電動モータによって駆動される容積式ポンプを備える。ポンプは、燃料をタービンエンジンに送給するために、第１の方向に回転され、燃料をタービンエンジンから排出するために、第２の方向に回転される。第１の方向では、遮断逆止弁が、第１の方向に回転するポンプによって生じた第１の差圧に応じて開弁する。遮断逆止弁は、ポンプが停止するかまたは第２の方向に回転するとき、閉位置に付勢される。ポンプに電力が供給されない場合、燃料は、漏れを生じることなく、遮断される。急速な遮断は、適切な逆駆動電流またはブレーキ電流によって、行なわれるとよい。エコロジー逆止弁は、第１の方向では、閉位置に付勢され、第２の方向では、ポンプによって生じた第２の差圧に応じて開弁する。これらの逆止弁は、第１の回転方向または第２の回転方向の各々において、容積式ポンプによって生じた圧力に応じて、自動的に開閉する。このようにして、簡単で信頼性の高い弁を用いて、燃料システム内の燃料流を調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１に、燃料システム１０が概略的に示されている。燃料システム１０は、燃料源１２からの燃料をエンジン１６に供給する。燃料調量ユニット１４は、燃料源１２とエンジン１６との間の燃料流を調節する。
【０００７】
一例では、エンジン１６は、航空機用のガスタービンエンジンである。エンジン１６は、燃料を多連ノズル２０に供給するマニホールド１８を備える。ノズル２０は、燃料を燃焼器に供給する。エンジン１６の停止中、マニホールド１８およびノズル２０内の燃料を排出することが望ましい。
【０００８】
供給ライン２２が、燃料源１２からの燃料をポンプ２４に供給する。一例では、ポンプ２４は、容積式ポンプである。容積式ポンプは、予測可能な量の燃料をポンプの回転ごとに送給する。ポンプの回転速度は、エンジン１６によって必要とされる所望の量の燃料に依存して増減される。電動モータ２６は、例えば、シャフト２８を介して、ポンプ２４を所望の方向に回転駆動する。制御装置３０は、ポンプ２４の回転方向および回転速度を指令する。
【０００９】
ポンプ２４は、第１のポート３２および第２のポート３４を備える。第１のポート３２は、供給ライン２２から燃料を受ける。バイパスライン３６は、供給ライン２２を遮断弁３８に流体接続する。バイパスライン３６は、第１のポート３２および遮断弁３８の一方の側と流体連通する。燃料回路４０は、第１のライン４２によって、遮断弁３８の他方の側および第２のポート３４と流体連通する。燃料回路４０は、第２のライン４４によって、エコロジー弁４６を第２のポート３４に流体接続する。送給ライン４８は、第３のライン５０および第４のライン５２を用いて、遮断弁３８およびエコロジー弁４６をそれぞれマニホールド１８に流体接続する。
【００１０】
図１は、オフ状態のポンプ２４を示している。供給ライン２２、バイパスライン３６および第１のポート３２は、第１の圧力Ｐ１下にある。燃料回路４０および第２のポート３４は、第２の圧力Ｐ２下にある。送給ライン４８は、第３の圧力Ｐ３下にある。ポンプがオフ状態にあるので、第１の圧力Ｐ１、第２の圧力Ｐ２および第３の圧力Ｐ３は、互いに概ね等しい。エンジン１６への燃料漏れを防ぐために、ポンプ２４がオフ状態にあるとき、遮断弁３８およびエコロジー弁４６は閉弁される。
【００１１】
いくつかの例では、遮断弁３８およびエコロジー弁４６は、弁を開閉するのにいかなるアクチュエータも必要としない逆止弁である。逆止弁は、弁の両側の差圧に応じて、単純に開閉する。各逆止弁は、通常、シート５６を有するハウジング５４を備える。バネ６０が、このシート５６に対してボール５８を付勢して閉弁する。逆止弁の両側の差圧がバネ６０の付勢力を超えると、ボール５８が、シート５６から離れ、バネ６０を圧縮する開位置に移動する。
【００１２】
図２は、燃料をエンジン１６に送給するために、第１の方向つまり順方向に駆動されるポンプを概略的に示している。この場合、第２のポート３４の出口圧が、第１のポート３２の入口圧を上回る。従って、第２の圧力Ｐ２が第１の圧力Ｐ１よりも大きくなり、この結果、遮断弁３８の両側に第１の差圧が生じる。さらに具体的には、第２の圧力Ｐ２が、ボール５８への付勢力に第１の圧力Ｐ１を加えた力を上回り、これによって、燃料回路４０が、開弁した遮断弁３８を通して、送給ライン４８に流体接続される。遮断弁３８の両側の圧力降下は、バネを支援し、エコロジー弁４６を閉位置に保持する。
【００１３】
エンジンの停止中、図３に概略的に示されるように、制御装置は、逆方向に回転するように、電動モータ２６に指令する。ポンプ２４が逆回転すると、第２のポート３４が入口ポートになり、第１のポート３２が出口ポートになる。エンジン停止シーケンス中の時期によるが、第３の圧力Ｐ３は、大気圧に向かって減少していく。ポンプ２４の逆回転によって、燃料回路４０に真空が生じ、その結果、エコロジー弁４６の両側に第２の差圧が生じる。この第２の差圧は、第２の圧力Ｐ２および第３の圧力Ｐ３によって、もたらされる。第３の圧力Ｐ３は、第２の圧力Ｐ２よりも大きい。さらに具体的には、第３の圧力Ｐ３が、エコロジー弁４６内のバネによる付勢力に第２の圧力Ｐ２を加えた力を上回ると有効であり、これによって、エコロジー弁が開弁する。
【００１４】
遮断弁３８の一方の側には、燃料回路４０内の第２の圧力Ｐ２が作用する。この第２の圧力Ｐ２は、ポンプ２４の入口圧力に対応する。バイパスライン３６は、ポンプ２４の出口圧下にある。このポンプ２４の出口圧は、遮断弁３８の他方の側に作用する第１の圧力Ｐ１に対応する。第１のポート３２の出口圧力（Ｐ１）は、第２のポート３４の入口圧（Ｐ２）よりも大きいので、遮断弁３８は、閉位置に付勢される。これによって、遮断弁は、ポンプによって開弁の指令がなされない限り、燃料供給のどのような圧力によっても、開弁することができない。ポンプ２４のこの逆回転によって、マニホールド１８およびノズル２０からの燃料が、開弁したエコロジー弁４６を通して、燃料源１２に排出される。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態を開示したが、当業者であれば、いくつかの実施形態が本発明の範囲内でなされてもよいことを認めるだろう。この理由から、本発明の真の範囲および内容を決定するには、特許請求の範囲を検討されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ポンプがオフ状態にある燃料システムの概略図である。
【図２】ポンプが第１の方向に回転している図１に示される燃料システムの概略図である。
【図３】ポンプが第１の方向と逆の第２の方向に回転している図１に示される燃料システムの概略図である。
【図１】
2010242502.tif 000003
【図２】
2010242502.tif 000004
【図３】
2010242502.tif 000005