(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジン内部で使用する潤滑油供給・排出システムを提供する。【解決手段】潤滑システム（１００）の内面（１８４）をライニングする方法は、酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤ（２１０）で金属配管構成部品（１８０）の内面の少なくとも一部分をライニングする段階と、それを通して潤滑流体が流れるようにかつ該潤滑流体に曝された時に酸化アルミニウムが形成されるように配管構成部品を潤滑システムに結合する段階とを含む。ガスタービンエンジン潤滑システム（１００）は、このライニング方法によって形成された、該配管構成部品の内面（１８４）に結合されかつ酸化アルミニウムを含む保護バリヤ（２１０）を有する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン潤滑システム（１００）であって、
該潤滑システムを形成するように互いに結合された複数の配管構成部品（１８０）と、
前記複数の配管構成部品を通して潤滑流体を流すように構成された少なくとも１つの潤滑油供給ポンプ（１１０）と、を含み、
前記配管構成部品の少なくとも一部分が、該配管構成部品の内面（１８４）に結合されかつ酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤ（２１０）を含む、
ガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項２】
前記保護バリヤ（２１０）が、前記配管構成部品内部に少なくとも部分的に挿入されたアルミニウム合金チューブ（２２０）を含み、前記アルミニウム合金チューブが、前記配管構成部品（１８０）の内径（１８８）にほぼ等しい外径（２２６）を有する、請求項１記載のガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項３】
前記アルミニウム合金チューブ（２２０）が、0.0254センチメートル〜0.1016センチメートルの厚さ（２３０）を有する、請求項２記載のガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの潤滑油供給ポンプ（１１０）が、前記複数の配管構成部品（１８０）を通して合成潤滑流体を流すように構成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項５】
前記複数の配管構成部品（１８０）が、該潤滑システムを形成するように互いに結合された複数の陽極酸化配管構成部品をさらに含む、請求項２乃至４のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項６】
前記保護バリヤ（２１０）が、前記配管構成部品（１８０）の内面（１８４）に施工されたアルミニウム合金皮膜（２５０）を含む、請求項１記載のガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項７】
前記アルミニウム合金皮膜（２５０）が、その厚さ（２５２）が０．２５ミクロン〜２５ミクロンである、請求項６記載のガスタービンエンジン潤滑システム（１００）。
【請求項８】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
複数の軸受と、
該ガスタービンエンジンに結合されかつ前記複数の軸受を潤滑するように構成された潤滑油供給・排出システム（１００）と、
を含み、前記潤滑油供給・排出システムが、
少なくとも１つの潤滑油だめ空洞と、
潤滑油供給源（１３０）と、
該潤滑油供給・排出システムを形成するように互いに結合された複数の配管構成部品（１８０）と、
を含み、前記配管構成部品の少なくとも一部分が、該配管構成部品の内面（１８４）に結合されかつ酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤ（２１０）を含む、
ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
前記保護バリヤ（２１０）が、前記配管構成部品内部に少なくとも部分的に挿入されたアルミニウム合金チューブ（２２０）を含み、前記アルミニウム合金チューブが、前記配管構成部品の内径（１８８）にほぼ等しい外径（２２６）を有する、請求項８記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１０】
前記複数の配管構成部品（１８０）が、前記潤滑システム（１００）を形成するように互いに結合された複数の陽極酸化配管構成部品をさらに含む、請求項８又は９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【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内部で使用する潤滑油供給・排出構成部品を保護することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般的に、シャフトを回転可能に支持する少なくとも１つの軸受組立体を含む。軸受組立体は潤滑油で潤滑される。軸受組立体及びその他のエンジン構成部品からの熱は、潤滑油によって吸収されかつ放散される。一般的に、軸受組立体は、潤滑油だめ内部に収容され、潤滑油だめは、潤滑油を加圧下で外部ポンプから軸受組立体に供給する潤滑油供給ジェットと、潤滑油を該潤滑油だめから除去する外部排出ポンプとを備える。少なくとも一部の公知のガスタービンエンジンにおいては、排出ポンプは、潤滑油をタンクすなわち油槽に戻す前にフィルタを通して戻り潤滑油を流す。
【０００３】
航空機推進システムのような少なくとも一部の用途では、潤滑油供給・排出システムは、金属材料で製作される。例えば、少なくとも一部の公知の潤滑油供給・排出システムは、ステンレス鋼材料及び／又はＩＮＣＯ６２５などのインコネル（ＩＮＣＯ）材料を利用して製作される。エンジン運転時に、潤滑油供給・排出システムの一部を製作するために使用した金属材料には、コークス化が生じる可能性がある。本明細書で使用する場合のコークス化というのは、潤滑システムの高温領域などの液体又は蒸気ぬれ表面上への有機付着物の形成として定義される。有機付着物は、配管システム、潤滑ノズル及び／又は潤滑フィルタを詰まらせる可能性がある外皮様又はゲル様付着物として形成されることが多い。
【０００４】
従って、少なくとも１つの公知の製造者は、潤滑油配管システム内部でのコークス化の量を減少させるのを可能にする特別調製した潤滑油を開発した。しかしながら、特別調製潤滑油は、コークス化傾向を減少させるのを可能にすることができるが、例えば荷重支持能力などの他の潤滑要件を十分に果たすようなこの特別調製潤滑油の有効性を低下させることになる。さらに、特別調合潤滑油を使用することで、ガスタービンエンジン内で使用することができる潤滑油の種類を一層少なくすることになる。具体的には、この特別調製潤滑油は、ガスタービンエンジンが運転される全ての場所で入手することができないことになるので、特別調製潤滑油を購入する場合にオペレータによる製造業者の選択範囲を狭めることになる。従って、配管システム内部の腐食を低減するのを可能にする特別調製潤滑油を利用したガスタービンエンジンを運転することはまた、ガスタービンエンジンの運転コストを増大させることにもなる。
【特許文献１】米国特許第６，５０３，５７４号
【特許文献２】米国特許第６，５８９，３５１号
【特許文献３】米国特許第６，６８６，０６０号
【特許文献４】米国特許第６，７０６，３２５号
【特許文献５】米国特許第６，８２１，６４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、潤滑システムの内面をライニングする方法を提供する。本方法は、酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤで金属配管構成部品の内面の少なくとも一部分をライニングする段階と、それを通して潤滑流体が流れるようにかつ該潤滑流体に曝された時に酸化アルミニウムが形成されるように配管構成部品を潤滑システムに結合する段階とを含む。
【０００７】
別の態様では、ガスタービンエンジン潤滑システムを提供する。本ガスタービンエンジン潤滑システムは、該潤滑システムを形成するように互いに結合された複数の配管構成部品と、複数の配管構成部品を通して潤滑流体を流すように構成された少なくとも１つの潤滑油供給ポンプとを含み、配管構成部品の少なくとも一部分は、該配管構成部品の内面に結合されかつ酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤを含む。
【０００８】
さらに別の態様では、ガスタービンエンジンを提供する。本ガスタービンエンジンは、複数の軸受と、該ガスタービンエンジンに結合されかつ複数の軸受を潤滑するように構成された潤滑油供給・排出システムとを含み、潤滑油供給・排出システムは、少なくとも１つの潤滑油だめ空洞と、潤滑油供給源と、該潤滑油供給・排出システムを形成するように互いに結合された複数の配管構成部品とを含み、配管構成部品の少なくとも一部分は、該配管構成部品の内面に結合されかつ酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、高バイパスターボファン式ガスタービンエンジン１０を含む例示的なガスタービンエンジン組立体８の概略図であり、高バイパスターボファン式ガスタービンエンジン１０は、直列の流れ連通状態で、周囲空気１４を受けるための入口１２と、ファン１６と、圧縮機１８と、燃焼器２０と、高圧タービン２２と、低圧タービン２４とを有する。高圧タービン２２は、第１のシャフト２６を使用して圧縮機１８に結合され、また低圧タービン２４は、第２のシャフト２８を使用してファン１６に結合される。ガスタービンエンジン１０は、該ガスタービンエンジン１０の上流側３４から後方に該ガスタービンエンジン１０の下流側３６まで延びる対称軸線３２を有する。
【００１０】
この例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１０はまた、第１のファン軸受組立体５０と、第２のファン軸受組立体５２と、第１の圧縮機軸受組立体５４と、第２の圧縮機軸受組立体５６と、第１の高圧タービン軸受組立体５８と、第２の高圧タービン軸受組立体６０と、第１の低圧タービン軸受組立体６２と、第２の低圧タービン軸受組立体６４とを含み、これらの軸受組立体は各々、それぞれの構成部品に軸方向支持及び／又は回転支持の少なくとも１つを与えるように構成される。
【００１１】
運転時には、空気流（Ｐ３）は、入口１２を通ってガスタービンエンジン１０に流入し、圧縮機１８を利用して加圧される。加圧空気は、高い圧力及び温度で燃焼器２０に向かって下流方向に流れる。燃料が、燃焼器２０内に導入され、該燃焼器２０内で空気（ＰＳ３）と燃料とが混合されかつ点火されて高温の燃焼ガスを生成する。具体的には、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が生成される。次に、この燃焼ガスを利用して、圧縮機１８を駆動する高圧タービン２２を駆動し、またファン１６を駆動する低圧タービン２４を駆動する。
【００１２】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）のようなガスタービンエンジンで使用することができる潤滑油供給・排出システム１００の概略図である。システム１００は、第１の潤滑油供給／排出組立体１０２と第２の潤滑油供給／排出組立体１０４とを含み、これらの潤滑油供給／排出組立体１０２及び１０４は各々、それに限定されないが、軸受組立体５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２及び６４並びにギヤボックス６６のような複数のガスタービンエンジン１０の構成部品に潤滑油を供給するように構成される。従って、またこの例示的な実施形態では、第１の潤滑油供給／排出ポンプ組立体１０２は、第１の潤滑油供給ポンプ１１０と複数の潤滑油排出ポンプ１１２とを含み、また第２の潤滑油供給／排出ポンプ組立体１０４は、第２の潤滑油供給ポンプ１２０と複数の潤滑油排出ポンプ１２２とを含む。システム１００はまた、潤滑油供給源１３０と、潤滑油供給ポンプ１１０に結合された第１の潤滑油供給マニホルド１３２と、潤滑油供給ポンプ１２０に結合された第２の潤滑油供給マニホルド１３４と、潤滑油フィルタ１３６とを含む。
【００１３】
運転時には、第１及び第２の潤滑油供給ポンプ１１０及び／又は１２０の少なくとも１つは、潤滑油が潤滑油供給源１３０から第１及び第２の供給マニホルド１３２及び／又は１３４の少なくとも１つを通って潤滑油フィルタ１３６に流れるように作動する。潤滑油は次に、潤滑油フィルタ１３６からガスタービンエンジン１０に流れて、ガスタービンエンジン１０内部の様々な構成部品を潤滑するのを可能にする。
【００１４】
システム１００はまた、排出潤滑油をガスタービンエンジン１０から回収し、この回収した潤滑油を油槽１３０に戻すのを可能にする複数の排出潤滑油構成部品を含む。より具体的には、この例示的な実施形態では、潤滑油供給・排出システム１００はまた、ガスタービンエンジン１０と排出ポンプ１１２との間に結合された第１の複数の排出管路１４０と、ガスタービンエンジン１０と排出ポンプ１２２との間に結合された第２の複数の排出管路１４２とを含む。より具体的には、排出管路１４０及び１４２は、ガスタービンエンジン１０内部の複数の軸受潤滑油だめに流された潤滑油をそれぞれ排出ポンプ１１２及び１２２を利用して熱交換器１４６経由で供給源１３０に流す、すなわち排出して戻すことができるようにガスタービンエンジン１０に結合される。
【００１５】
この例示的な実施形態では、システム１００はまた、複数の流れ作動式逆止弁１５０、１５２、１５４、１５６を含む。この例示的な実施形態では、逆止弁１５０は、第１の潤滑油ポンプ１１０に隣接しかつ該ポンプ１１０の下流側で供給回路分岐路１３２内に設置され、逆止弁１５２は、第２の潤滑油ポンプ１２０に隣接しかつ該ポンプ１２０の下流側で供給回路分岐路１３４内に設置され、逆止弁１５４は、第１の排出ポンプ１１２に隣接しかつ該ポンプ１１２の下流側で排出回路分岐路１４０内に設置され、また逆止弁１５６は、第２の排出ポンプ１２２に隣接しかつ該ポンプ１２２の下流側で排出回路分岐路１４２内に設置される。この例示的な実施形態では、圧力測定器（図示せず）が、潤滑油フィルタ１３６の下流側で供給回路１６０内に設置され、第１の潤滑油ポンプ１１０及び／又は第２の潤滑油ポンプ１２０のどちらかが故障した場合には警報を発するように構成される。
【００１６】
この例示的な実施形態では、排出回路逆止弁１５４及び１５６の主目的は、第１の潤滑油ポンプ１１０及び／又は第２の潤滑油ポンプ１２０が故障した場合に排出潤滑油が逆方向に流れるのを防止することである。同様に、供給逆止弁１５０及び１５２の主目的は、第１の潤滑油ポンプ１１０及び／又は第２の潤滑油ポンプ１２０が故障した場合に供給潤滑油が逆方向に流れるのを防止することである。
【００１７】
図３は、図２に示すシステム１００を製作するのに使用することができる例示的な金属配管構成部品１８０の斜視図である。この例示的な実施形態では、システム１００の少なくとも一部分は、例えば溶接又はろう付け法を使用してその各々が互いに結合された複数の配管構成部品１８０を利用して製作される。この例示的な実施形態では、配管構成部品１８０は、それに限定されないが、例えばＩＮＣＯ６２５及び／又はステンレス鋼のような金属材料１８２を使用して製作される。この例示的な実施形態では、配管構成部品１８０は、内面１８４と外面１８６と内径１８８とを含むほぼ円筒形の断面輪郭すなわち管状輪郭を有する。この例示的な実施形態では、潤滑システム１００の少なくとも一部分は、例えばＩＮＣＯ６２５及び／又はステンレス鋼のようなニッケル材料の少なくとも１つを少なくとも部分的に含む金属材料１８２で製作される。
【００１８】
図４は、図２に示す例示的な潤滑システム１００のような潤滑システムの少なくとも一部分の内面をライニングする例示的な方法２００を示すフローチャートである。この例示的な実施形態では、潤滑システム１００は、例えばマニホルド１３２、１３４、１４０、１４２及び／又は１６０の何れかの部分とすることができる複数の配管構成部品を含む。従って、本明細書に述べるように、方法２００は、図２に示す例示的な潤滑油供給・排出システム１００のようなガスタービン潤滑油供給・排出システムの何れかの部分の内面をライニングするために利用することができる。
【００１９】
この例示的な実施形態では、方法２００は、酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤで配管構成部品１８０の内面１８４の少なくとも一部分をライニングする段階２０２と、それを通して潤滑流体が流れるようにかつ酸素、空気及び／又は潤滑流体の少なくとも１つに曝された時に保護バリヤの内面上に酸化アルミニウム層が形成されるように配管構成部品１８０を潤滑システム１００に結合する段階２０４とを含む。
【００２０】
図５は、方法２００によって形成された保護バリヤ２１０を含む例示的な配管構成部品１８０を示す。この例示的な実施形態では、保護バリヤ２１０はチュービングセクションである。従って、また１つの例示的な実施形態では、潤滑システム１００の内面の少なくとも一部分は、構成部品１８０内部に少なくとも部分的に挿入された比較的薄肉のチュービングセクション２２０を含む。１つの実施形態では、チュービングセクション１８０は、内面２２２と、外面２２４と、配管構成部品１８０の内径１８８よりも小さい外径２２６とを含むほぼ円筒形の断面輪郭すなわち管状輪郭を有する。１つの実施形態では、チュービングセクション２２０は、例えばAl1060、Al1100、Al3003、Alcad3003、Haynes214及び／又はHaynes1233のような耐腐食性の機械加工可能なアルミニウム合金で製作される。この例示的な実施形態では、チュービングセクション２２０は、内面２２２が空気、潤滑流体及び／又は水に曝された時に酸化アルミニウムを形成するあらゆる材料で製作される。
【００２１】
この例示的な実施形態では、チュービングセクション２２０は、構成部品１８０内に少なくとも部分的に挿入される。チュービングセクション２２０は次に、該チュービングセクション２２０を拡張させるように加熱されかつ加圧される。より具体的には、チュービングセクション２２０は、該チュービングセクションの外面２２４が配管構成部品の内面１８４と接触する、すなわち内面１８４にクラッディングされるまで加圧され、従ってチュービングセクションの外径２２６が配管構成部品の内径１８８とほぼ等しくなるまで拡張される。チュービングセクションの外面２２４が配管構成部品の内面１８４と接触するまでチュービングセクション２２０を加圧することにより、配管構成部品１８０とチュービングセクション２２０との間の良好な熱的接触を形成することが可能になり、またさらにチュービングセクションの外面２２４と配管構成部品の内面１８４との間に潤滑流体が流入するのを防止することが可能になる。
【００２２】
この例示的な実施形態では、方法２００はさらに、チュービングセクション２２０を配管構成部品１８０内に少なくとも部分的に挿入した後にチュービングセクション２２０を陽極酸化させる段階を含む。本明細書で使用する場合の陽極酸化というのは、電気分解を使用して金属を保護フィルムで被覆する方法として定義される。従って、１つの実施形態では、配管構成部品１８０は、電気分解作用を受けて、該配管構成部品１８０の内面が保護フィルムで被覆される。従って、またこの例示的な実施形態では、配管構成部品１８０の内面１８４は、配管構成部品１８０を通して潤滑油を流した時に内面１８４上に酸化アルミニウムが形成されることになるようにアルミニウム皮膜で陽極酸化される。
【００２３】
この例示的な実施形態では、チュービングセクション２２０は、システム１００がおよそ０ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）〜およそ５０００ｐｓｉの圧力及びおよそ−４０度Ｆ（華氏）〜７００度Ｆの作動温度で作動している時に該チュービングセクション２２０がシステム１００内部で機能するのを可能にするように選択された厚さ２３０を有する。
【００２４】
図６は、方法２００によって形成された保護バリヤ２１０を含む例示的な配管構成部品１８０を示す。この例示的な実施形態では、保護バリヤ２１０は皮膜材料である。従って、また１つの例示的な実施形態では、潤滑システム１００の内面の少なくとも一部分をライニングする段階は、配管構成部品１８０の内面１８４に皮膜材料２５０を施工する段階を含む。１つの実施形態では、皮膜材料２５０は、システム１００内部に配管構成部品１８０を据え付ける間に該配管構成部品１８０に施工される。別の実施形態では、配管構成部品１８０に皮膜材料２５０を施工し、次に配管構成部品１８０は、システム１００内部に据え付けられる。さらに別の実施形態では、皮膜材料２５０の容器内に配管構成部品１８０を浸漬させ、次に配管構成部品１８０は、システム１００内部に据え付けられる。
【００２５】
この例示的な実施形態では、皮膜材料２５０は、それに限定されないが、Al1100及び／又はAl1135のような酸化アルミニウム形成材料を少なくとも部分的に含む。この例示的な実施形態では、皮膜材料２５０は、該皮膜材料２５０の厚さ２５２がおよそ０．２５ミクロン〜およそ２５ミクロンになるまで内面１８４上に付着される。
【００２６】
上述の方法及び装置は、費用効果がありかつ高い信頼性がある。潤滑油供給・排出システムは、複数の配管構成部品を含み、該構成部品の少なくとも一部は、それを通して潤滑流体を流した時に酸化アルミニウムを形成するように構成された保護バリヤでライニングされる。
【００２７】
より具体的には、公知のガスタービン潤滑システムは、少なくともその一部が、酸化クロミウムを形成する金属材料を使用して製作された金属配管構成部品を使用して製作される。従って、運転時に、公知の潤滑システムの内面の少なくとも一部上には、コークスが形成される。コークス形成により、配管システム自体、潤滑ノズル及び／又はガスタービン潤滑フィルタの閉塞が生じるおそれがある。
【００２８】
従って、本明細書で説明した保護バリヤにより、コークスの付着を減少させるのを可能にする酸化アルミニウム表面が配管システムの内面上に形成される。さらに、酸化アルミニウム表面は、自己回復作用がある酸化アルミニウム保護スケールを形成した保護皮膜をもたらす。より具体的には、配管の組立又は据え付け時に保護皮膜が損傷した場合には、保護コーティングは、損傷した酸化アルミニウム保護皮膜のその部分を「再成長させる」ことになる。さらに、本明細書で説明した保護皮膜により、高い荷重支持能力、より高レベルの添加剤、及び／又は荷重支持能力を増大させた添加剤を有する潤滑油のような、ガスタービンエンジン内部で使用することができる潤滑流体の種類を増加させることが可能になる。
【００２９】
以上、潤滑油供給・排出システムの例示的な実施形態を詳細に説明している。本システムは、本明細書に説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本システムの構成部品は、本明細書に説明したその他の構成部品から独立してかつ別個に利用することができる。
【００３０】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、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改良で実施することができることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２】ガスタービンエンジン用の潤滑油供給・排出システムの概略図。
【図３】図２に示す潤滑システムを製作するために使用することができる例示的な金属配管構成部品の斜視図。
【図４】図２に示す潤滑システムの内面をライニングする例示的な方法を示すフローチャート。
【図５】第１の保護バリヤを含む例示的な配管構成部品の斜視図。
【図６】第２の保護バリヤを含む例示的な配管構成部品の斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ガスタービンエンジン
１００  潤滑油供給・排出システム
１０２、１０４  潤滑油供給／排出組立体
１１０、１２０  潤滑油供給ポンプ
１１２、１２２  潤滑油排出ポンプ
１３０  潤滑油供給源
１３２、１３４  潤滑油供給マニホルド
１３６  潤滑油フィルタ
１８０  配管構成部品
１８４  配管構成部品の内面
１８６  配管構成部品の外面
１８８  配管構成部品の内径
２１０  保護バリヤ
２２０  チュービングセクション
２２２  チュービングセクションの内面
２２４  チュービングセクションの外面
２２６  チュービングセクションの外径
２３０  チュービングセクションの厚さ
【図１】
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【図２】
2006312935.tif 000004
【図３】
2006312935.tif 000005
【図４】
2006312935.tif 000006
【図５】
2006312935.tif 000007
【図６】
2006312935.tif 000008
【外国語明細書】
2006312935000001.pdf