(57)【要約】ガスタービンエンジン（１０）用の緊急時燃料遮断システム（２０）が、火工器装置（３６）の起動時に燃料回路（２２）が閉鎖されることを可能にする火工器装置（３６）を備える。
2009510307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも燃料回路を有するガスタービンエンジン用の緊急時燃料遮断システムであって、
爆発部材と、
前記爆発部材に接続された起動回路と、
燃料回路に取り付けられ、かつ前記爆発部材の爆発によって作動される燃料回路中断装置と、
を備える燃料遮断システム。
【請求項２】
前記起動回路が、エンジン故障検出器を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料遮断システム。
【請求項３】
前記エンジン故障検出器が、摩耗プローブを含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料遮断システム。
【請求項４】
前記摩耗プローブが、セラミック棒に設けられることを特徴とする請求項３に記載の燃料遮断システム。
【請求項５】
前記エンジン故障検出器が、少なくとも１つの冗長摩耗プローブを含み、前記起動回路が、シャフトの剪断によりすべての摩耗プローブが摩耗した場合に前記爆発部材を起動させるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の燃料遮断システム。
【請求項６】
前記摩耗プローブが、マルチスプールガスタービンエンジンの低圧ロータを支持するシャフトに隣接して取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の燃料遮断システム。
【請求項７】
前記爆発部材および前記エンジン故障検出器が、着脱可能なコネクタを介して少なくとも一部が互いに接続され、前記着脱可能なコネクタは、前記エンジン故障検出器の給電中に前記爆発部材が前記着脱可能なコネクタの接続または切断時に偶発的に起動されることを防止する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の燃料遮断システム。
【請求項８】
前記着脱可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器が給電されることを確認する信号を送る少なくとも１つのフィードバック端子を備えることを特徴とする請求項７に記載の燃料遮断システム。
【請求項９】
前記燃料回路遮断装置が、ばね荷重式弁を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料遮断システム。
【請求項１０】
ガスタービンエンジンの燃料回路に取り付けられる緊急時の燃料遮断システムであって、
火工装置と、
前記火工装置を起動する手段と、
前記火工装置が作動した場合に動作する燃料回路を閉鎖する手段と、
を備える燃料遮断システム。
【請求項１１】
前記起動する手段が、エンジン故障検出器を含むことを特徴とする請求項１０に記載の燃料遮断システム。
【請求項１２】
前記エンジン故障検出器が、摩耗プローブを含むことを特徴とする請求項１１に記載の燃料遮断システム。
【請求項１３】
前記摩耗プローブが、セラミック棒に設けられることを特徴とする請求項１２に記載の燃料遮断システム。
【請求項１４】
前記エンジン故障検出器が、少なくとも１つの冗長摩耗プローブを含み、前記起動回路が、シャフトの剪断によりすべての摩耗プローブが摩耗した場合に前記火工装置を起動するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の燃料遮断システム。
【請求項１５】
前記摩耗プローブが、マルチスプールガスタービンエンジンの低圧ロータを支持するシャフトに隣接して取り付けられることを特徴とする請求項１４に記載の燃料遮断システム。
【請求項１６】
前記火工装置および前記エンジン故障検出器が、着脱可能なコネクタを介して少なくとも一部が互いに接続され、前記着脱可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器の給電中に前記火工装置が前記着脱可能なコネクタの接続または切断時に偶発的に起動されることを防止する手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の燃料遮断システム。
【請求項１７】
前記着脱可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器が給電されることを確認する信号を送る少なくとも１つのフィードバック端子を備えることを特徴とする請求項１６に記載の燃料遮断システム。
【請求項１８】
前記燃料回路を閉鎖する手段が、ばね荷重式弁を備えることを特徴とする請求項１０に記載の燃料遮断システム。
【請求項１９】
ガスタービンエンジンの燃料回路を遮断する方法であって、
燃料が通過できる「待機」位置と、通流する該燃料の流れが実質的に妨害される「中断」位置と、を有し、該「中断」位置に付勢される燃料回路遮断装置を燃料回路内に設けるステップと、
爆発部材を使用して燃料回路遮断装置を前記「待機」位置に保持するステップと、
前記爆発部材を前記燃料回路遮断装置から実質的に除去し、これによって、前記遮断装置が前記「中断」位置に移動することを可能にするように前記部材を起動するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
前記爆発部材が、エンジン故障の結果として起動されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記エンジン故障が、摩耗プローブを使用して検出されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記摩耗プローブが、セラミック棒に設けられることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記エンジン故障が、少なくとも１つの冗長摩耗プローブをさらに使用して検出され、前記爆発部材が、シャフトの剪断によりすべての摩耗プローブが摩耗した場合に起動されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記摩耗プローブが、マルチスプールガスタービンエンジンの低圧ロータを支持するシャフトに隣接して取り付けられることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記燃料回路遮断装置が、ばね荷重式弁を備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、緊急時に燃料供給を止めることに関し、より詳細には、緊急時燃料遮断システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ポンプシステムを停止することなく、または停止する以前に燃料供給を止めるために、幾つかのエンジンまたは同様の装置において燃料遮断システムが必要とされる。ガスタービンエンジン内などにおいて、これらのエンジンでは、燃料遮断システムが、緊急時に燃料供給を迅速に止めるために設けられる。例えば、マルチスプールガスタービンエンジンでは、燃料供給は、低圧シャフトの剪断発生時に極めて迅速に中断されなければならない。ガスタービンエンジンの応答時間が速いために、低圧シャフトの剪断は、問題を大きくする可能性が高い燃料流の増大を生じさせる恐れがある。しかし、恐らくより危険なことには、タービンは、シャフトの剪断後に事実上負荷がなくなり、したがって、急激に過回転して壊滅的に故障することになる。これらの状態では、燃料供給が可能な限り短い遅延で中断されることが必要である。
【０００３】
ガスタービンエンジン用の従来の燃料遮断システムは、ケーブルおよびプーリ機構またはソレノイドシステムを使用する。プローブまたは同様の構成が、シャフトに非常に近接して設けられ、低圧シャフトの剪断を検出するために使用される。この剪断が発生すると、燃料供給は、ケーブルおよびプーリを使用する機械的な動きを利用して、または電気信号を利用して遮断される。これらの機構およびシステムの応答時間は比較的短いものであるが、依然としてより速い構成が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、既存の機構およびシステムより速い応答時間を有する改良された緊急時燃料遮断システムおよびその方法を提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本発明は、少なくとも燃料回路を有するガスタービンエンジン用の緊急時燃料遮断システムであって、爆発部材と、この爆発部材に接続された起動回路と、燃料回路に取り付けられ、かつ爆発部材の爆発によって作動される燃料回路中断装置と、を備える燃料遮断システムを提供する。
【０００６】
他の態様では、本発明は、ガスタービンエンジンの燃料回路に取り付けられる緊急時燃料遮断システムであって、火工装置と、この火工装置を起動する手段と、火工装置が作動した場合に動作する燃料回路を閉鎖する手段と、を備える燃料遮断システムを提供する。
【０００７】
別の態様では、本発明は、ガスタービンエンジンの燃料回路を遮断する方法であって、燃料が通過できる「待機」位置と、通流する燃料の流れが実質的に妨害される「中断」位置と、を有し、「中断」位置に付勢される燃料回路遮断装置を燃料回路内に設けるステップと、爆発部材を使用して燃料回路遮断装置を「待機」位置に保持するステップと、爆発部材を燃料回路遮断装置から実質的に除去し、これによって、遮断装置が「中断」位置に移動することを可能にするためにこの部材を起動させるステップと、を含む方法を提供する。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の態様のさらなる詳細は、以下に含まれる詳細な説明および図から明白になろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、好ましくは亜音速飛行で使用するために設けられた種類のガスタービンエンジン１０を示し、このエンジンは一般に、周辺空気が推進されるファン１２と、その空気を圧縮する多段圧縮機１４と、高温燃焼ガスの環状流を生成するように圧縮空気が燃料と混合され点火される燃焼器１６と、燃焼ガスからエネルギを抽出するタービンセクション１８と、を備えており、これらが直列的に流体連通している。この図は、燃料遮断システムが使用される環境の一例を示す。
【００１０】
図２は、本発明による緊急時燃料遮断システム２０の例を模式的に示す。このシステム２０は、燃料入口２４および燃料出口２６を有する燃料回路２２を備える。緊急時燃料遮断システム２０は、個別のハウジング２８内に配置されても、別のシステムと統合されてもよい。本実施形態では、システム２０が、予荷重が非常に高いばね３４を有する可動ピストン３２を含む燃料回路遮断装置３０を備える。ピストン３２は、爆発ボルトつまり爆発部材３６を使用して待機位置に維持される。爆発ボルトの利点の１つは、それらが市場で容易に入手可能であり、多くの供給元を通じて購入可能である、または所期の用途に合わせて特に設計可能であることである。このような装置の特定の設計および構造は、本発明の一部を形成するものではない。
【００１１】
爆発ボルトを使用する別の利点は、その応答時間が極めて短いことである。また、遮断装置３０が、短い行程を用いて、かつ予荷重が非常に高いばね３４と共に設計された場合に、ピストン３２の応答時間も短くなる。
【００１２】
緊急時には、爆発ボルト３６が起動されてピストン３２を解放し、これによって、燃料回路２２が閉鎖される位置にピストンを移動させる。爆発ボルト３６は、点火時に完全に封じ込まれるように選択され、したがって、隣接するエンジンシステムに対する影響があってもそれを最小限に抑える。爆発ボルト３６が爆破されると、燃料回路２２が再び使用される以前に新しいものと交換しなければならないので、システム２０は緊急時システムと言われる。
【００１３】
起動回路４０は、爆発ボルト３６を起動するために使用される。図２は、ガスタービンエンジン用に設計された起動回路４０の例を示す。この回路は主側４２ａおよび冗長側４２ｂを備え、それぞれがそれ自体のエンジン故障検出器を有する。検出器の一例は、導電箔を内蔵するセラミック棒を備えるものなどの摩耗プローブである。図２に示された摩耗プローブ５０ａ，５０ｂは、シャフトの剪断により摩耗するように構成および配置される。摩耗プローブ５０ａ，５０ｂは、シャフトの後端に非常に近接して配置される。シャフトの剪断は、摩耗プローブ５０ａ、５０ｂを摩耗させる。起動回路４０の両側４２ａ，４２ｂが給電されている状態で、両方の摩耗プローブ５０ａ，５０ｂが、爆発ボルト３６が点火される以前に摩耗されなければならない。
【００１４】
起動回路４０の各側４２ａ，４２ｂは、対応する電力端子５２ａ，５２ｂと、対応する中性端子つまり接地端子５４ａ，５４ｂと、任意選択のフィードバック端子５６ａ，５６ｂと、を備える。各摩耗プローブ５０ａ，５０ｂは、対応する一対の端子５８ａ，５８ｂを使用して回路４０に接続される。各側４２ａ，４２ｂにおける任意選択のフィードバック端子５６ａ，５６ｂは、各側が給電されていることを確認するために使用される。電子的なエンジン制御装置は、エンジン始動時に電位が検出されない場合に、故障が存在することを確認する。
【００１５】
例示された実施形態では、様々な端子が、２部品のコネクタ６０を使用して燃料遮断ハウジング２８に取り付けられる。これは、遮断装置２０の保守または交換を容易にする。起動回路４０の各側は、本システム内へ流れる電流を小さく維持するために抵抗器６２ａ，６２ｂを備える。抵抗器６２ａ，６２ｂは、コネクタ６０の接続または切断時に、その時点でたとえ電源がオンでも偶発的な点火が起こり得ないように、コネクタ６０の着脱可能な部分に配置されることが好ましい。
【００１６】
爆発ボルト３６は、その雷管の端子における電位が十分に高い場合に起動される。両側４２ａ，４２ｂが給電されて、かつ摩耗プローブ５０ａ，５０ｂの一方のみが摩耗した場合に、爆発ボルト３６の端子における電位は同じままとなる。しかし、プローブ５０ａ、５０ｂ両方が摩耗した場合に、爆発ボルト３６の端子における電位は著しく高くなり、これによって、爆発ボルト３６を起動させる。
【００１７】
必要であれば、起動回路４０の一方の側は、爆発ボルト３６が、反対側の摩耗プローブ５０ａ，５０ｂのみを使用して起動されるように作用しなくてもよい。
【００１８】
以上の説明は、例示的であることのみが意図されており、開示された本発明の範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に変更を加えることができることを当業者であれば理解するであろう。例えば、本装置は、爆発つまり火工品「ボルト」として説明されているが、当業者であれば理解できるように、それ自体がボルトである必要はない。また、起動回路は１つの側のみを有しても、３つ以上の側を有してもよい。起動回路は、図に示されたものとは異なってもよい。本発明は、ガスタービンエンジンに限定されるものではなく、任意の他のエンジンまたは機械に使用可能である。燃料回路遮断装置は、回転式ユニットである、または加圧ガスなどによって付勢されるものであるなど、図示および説明されているものとは異なってもよい。本システムは、電子的なエンジン制御装置が、またはオペレータがスイッチを手動で作動させることによって、本システムを使用して燃料供給を遮断することを可能にする追加の点火作動を含むことができる。本開示の検討に照らして、本発明の範囲内に含まれるさらに他の修正形態が当業者には明らかとなり、このような修正形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】緊急時燃料遮断システムおよびその方法を使用することができる、可能な環境の一例を示すガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】可能な実施形態による燃料遮断システムの概略図である。
【図１】
2009510307.tif 000003
【図２】
2009510307.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月27日(2007.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも燃料回路を有するガスタービンエンジン用の緊急時燃料遮断システムであって、
爆発部材と、
前記爆発部材に接続された起動回路と、
燃料回路に取り付けられ、かつ前記爆発部材の爆発によって作動される燃料回路中断装置と、
を備え、
前記起動回路がエンジン故障検出器を有し、前記爆発部材および前記エンジン故障検出器が、脱着可能なコネクタを介して少なくとも一部が互いに接続され、該脱着可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器の給電中に前記爆発部材が該脱着可能なコネクタの接続または切断時に偶発的に起動されることを防止する手段を含むことを特徴とする燃料遮断システム。
【請求項２】
前記エンジン故障検出器が、摩耗プローブを含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料遮断システム。
【請求項３】
前記摩耗プローブが、セラミック棒に設けられることを特徴とする請求項２に記載の燃料遮断システム。
【請求項４】
前記エンジン故障検出器が、少なくとも１つの冗長摩耗プローブを含み、前記起動回路が、シャフトの剪断によりすべての摩耗プローブが摩耗した場合に前記爆発部材を起動させるように構成されることを特徴とする請求項２または３に記載の燃料遮断システム。
【請求項５】
前記摩耗プローブが、マルチスプールガスタービンエンジンの低圧ロータを支持するシャフトに隣接して取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の燃料遮断システム。
【請求項６】
前記着脱可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器が給電されることを確認する信号を送る少なくとも１つのフィードバック端子を備えることを特徴とする請求項１または５に記載の燃料遮断システム。
【請求項７】
前記燃料回路中断装置が、ばね荷重式弁を備えることを特徴とする請求項１または６に記載の燃料遮断システム。
【請求項８】
ガスタービンエンジンの燃料回路に取り付けられる緊急時の燃料遮断システムであって、
火工装置と、
前記火工装置を起動する手段と、
前記火工装置が作動した場合に動作する燃料回路を閉鎖する手段と、
を備え、
前記起動する手段は、エンジン故障検出器を有し、前記火工装置および該エンジン故障検出器が脱着可能なコネクタを介して少なくとも一部が互いに接続され、該脱着可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器の給電中に前記火工装置が該脱着可能なコネクタの接続または切断時に偶発的に起動されることを防止する手段を含むことを特徴とする燃料遮断システム。
【請求項９】
前記起動する手段が、エンジン故障検出器を含むことを特徴とする請求項８に記載の燃料遮断システム。
【請求項１０】
前記摩耗プローブが、セラミック棒に設けられることを特徴とする請求項９に記載の燃料遮断システム。
【請求項１１】
前記エンジン故障検出器が、少なくとも１つの冗長摩耗プローブを含み、前記起動回路が、シャフトの剪断によりすべての摩耗プローブが摩耗した場合に前記火工装置を起動するように構成されることを特徴とする請求項９または１０に記載の燃料遮断システム。
【請求項１２】
前記摩耗プローブが、マルチスプールガスタービンエンジンの低圧ロータを支持するシャフトに隣接して取り付けられることを特徴とする請求項１１に記載の燃料遮断システム。
【請求項１３】
前記着脱可能なコネクタが、前記エンジン故障検出器が給電されることを確認する信号を送る少なくとも１つのフィードバック端子を備えることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の燃料遮断システム。
【請求項１４】
前記燃料回路を閉鎖する手段が、ばね荷重式弁を備えることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の燃料遮断システム。
【請求項１５】
ガスタービンエンジンの燃料回路を遮断する方法であって、
燃料が通過できる「待機」位置と、通流する該燃料の流れが実質的に妨害される「中断」位置と、を有し、該「中断」位置に付勢される燃料回路遮断装置を燃料回路内に設けるステップと、
爆発部材を使用して燃料回路遮断装置を前記「待機」位置に保持するステップと、
前記爆発部材を前記燃料回路遮断装置から実質的に除去し、これによって、該遮断装置が前記「中断」位置に移動することを可能にするように、摩耗プローブによってエンジン故障が検出された場合に前記部材を起動するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記摩耗プローブが、セラミック棒に設けられることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記エンジン故障が、少なくとも１つの冗長摩耗プローブをさらに使用して検出され、前記爆発部材が、シャフトの剪断によりすべての摩耗プローブが摩耗した場合に起動されることを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記摩耗プローブが、マルチスプールガスタービンエンジンの低圧ロータを支持するシャフトに隣接して取り付けられることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記燃料回路遮断装置が、ばね荷重式弁を備えることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
一態様では、本発明は、少なくとも燃料回路を有するガスタービンエンジン用の緊急時燃料遮断システムであって、爆発部材と、この爆発部材に接続された起動回路と、燃料回路に取り付けられ、かつ爆発部材の爆発によって作動される燃料回路中断装置と、を備える燃料遮断システムを提供する。ここで、この起動回路は、エンジン故障検出器を備え、このエンジン故障検出器は、脱着可能なコネクタを介して少なくとも一部が互いに接続され、この脱着可能なコネクタは、エンジン故障検出器の給電中に爆発部材が脱着可能なコネクタの接続または切断時に偶発的に起動されることを防止する手段を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
他の態様では、本発明は、ガスタービンエンジンの燃料回路に取り付けられる緊急時燃料遮断システムであって、火工装置と、この火工装置を起動する手段と、火工装置が作動した場合に動作する燃料回路を閉鎖する手段と、を備える燃料遮断システムを提供する。ここで、この起動する手段は、エンジン故障検出器を備え、火工装置およびエンジン故障検出器は、脱着可能なコネクタを介して少なくとも一部が互いに接続され、この脱着可能なコネクタは、エンジン故障検出器の給電中に火工装置が脱着可能なコネクタの接続または切断時に偶発的に起動されることを防止する手段を含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
別の態様では、本発明は、ガスタービンエンジンの燃料回路を遮断する方法であって、燃料が通過できる「待機」位置と、通流する燃料の流れが実質的に妨害される「中断」位置と、を有し、「中断」位置に付勢される燃料回路遮断装置を燃料回路内に設けるステップと、爆発部材を使用して燃料回路遮断装置を「待機」位置に保持するステップと、爆発部材を燃料回路遮断装置から実質的に除去し、これによって、遮断装置が「中断」位置に移動することを可能にするために、摩耗プローブによってエンジン故障が検出された場合にこの部材を起動させるステップと、を含む方法を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
以上の説明は、例示的であることのみが意図されており、開示された本発明の範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に変更を加えることができることを当業者であれば理解するであろう。例えば、本装置は、爆発つまり火工品「ボルト」として説明されているが、当業者であれば理解できるように、それ自体がボルトである必要はない。また、起動回路は１つの側のみを有しても、３つ以上の側を有してもよい。起動回路は、図に示されたものとは異なってもよい。本発明は、ガスタービンエンジンに限定されるものではなく、任意の他のエンジンまたは機械に使用可能である。燃料回路遮断装置は、回転式ユニットである、または加圧ガスなどによって付勢されるものであるなど、図示および説明されているものとは異なってもよい。本システムは、電子的なエンジン制御装置が、またはオペレータがスイッチを手動で作動させることによって、本システムを使用して燃料供給を遮断することを可能にする追加の点火作動を含むことができる。
【国際調査報告】
2009510307.tif 000005
2009510307.tif 000006