(57)【要約】燃料閉止弁を制御することによってエンジンへの燃料流を選択的に中断するためのエンジン停止装置。装置は燃料閉止弁に接続され、通常停止信号および緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答するように構成された通常スイッチを有する。装置はさらに、燃料閉止弁に接続され、緊急停止信号に応答するように構成された緊急スイッチを有する。
2007511701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料閉止弁を制御し、それによってエンジンへの燃料流を選択的に中断するためのエンジン停止装置であって、該装置は、
前記燃料閉止弁に接続された通常スイッチであって、通常停止信号および緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答するように構成された通常スイッチと、
前記燃料閉止弁に接続された緊急スイッチであって、過渡的な特性を有する前記緊急停止信号に応答するように構成された緊急スイッチと、
を有し、前記緊急停止信号を受け取ったときに、前記緊急スイッチは前記弁に緊急中断信号を送り、前記通常スイッチは前記弁に通常中断信号を送り、それによって前記燃料流が中断され、
前記通常中断信号は所定の通常値を有し、前記緊急中断信号は前記所定の通常値よりも実質的に大きいピーク値を有し、それによって前記燃料流の中断は、前記緊急停止信号に応答するときに、前記通常停止信号に応答するときより急速に起こることを特徴とするエンジン停止装置。
【請求項２】
前記燃料閉止弁に接続された手動スイッチであって、前記通常停止信号および前記緊急停止信号とは独立の手動停止信号に応答して前記燃料流を選択的に中断する手動スイッチをさらに有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記通常スイッチおよび前記緊急スイッチは、各々トランジスタを有し、前記所定の通常値および前記ピーク値は電圧値からなることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記燃料閉止弁に接続された安全スイッチであって、第二の通常停止信号および第二の緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答するように構成された安全スイッチをさらに有し、前記第二の通常停止信号および第二の緊急停止信号は前記通常停止信号および緊急停止信号の発信源とは異なる発信源から供給されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
燃料閉止弁を制御し、それによってエンジンへの燃料流を選択的に中断するためのエンジン停止装置を有するガスタービンエンジンであって、前記装置は、
前記燃料閉止弁に接続された通常スイッチであって、通常停止信号および緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答するように構成された通常スイッチと、
前記燃料閉止弁に接続された緊急スイッチであって、過渡的な特性を有する前記緊急停止信号に応答するように構成された緊急スイッチと、
を有し、前記緊急停止信号を受け取ったときに、前記緊急スイッチは緊急中断信号を送り、前記通常スイッチは前記弁に通常中断信号を送り、それによって前記燃料流が中断され、
前記通常中断信号は所定の通常値を有し、前記緊急中断信号は前記所定の通常値よりも実質的に大きいピーク値を有し、それによって前記燃料流の中断は、前記緊急停止信号に応答するときに、前記通常停止信号に応答するときより急速に起こることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項６】
前記燃料閉止弁に接続された手動スイッチであって、前記通常停止信号および前記緊急停止信号とは独立の手動停止信号に応答して前記燃料流を選択的に中断する手動スイッチをさらに有することを特徴とする請求項５記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記通常スイッチおよび前記緊急スイッチは、各々トランジスタを有し、前記所定の通常値および前記ピーク値は電圧値からなることを特徴とする請求項５記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記燃料閉止弁に接続された安全スイッチであって、第二の通常停止信号および第二の緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答するように構成された安全スイッチをさらに有し、前記第二の通常停止信号および第二の緊急停止信号は前記通常停止信号および緊急停止信号の発信源とは異なる発信源から供給されることを特徴とする請求項５記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
エンジンへの燃料流を選択的に中断する方法であって、該方法は、
通常モードにおいて、通常停止信号に応答して前記燃料流を中断する通常中断信号を有効にし、
緊急モードにおいて、前記通常停止信号および過渡的な特性を有する緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答して前記燃料流を中断する緊急中断信号および前記通常停止信号を有効にする、
ことを含み、前記通常中断信号は所定の通常値を有し、前記緊急中断信号は前記所定の通常値より実質的に大きいピーク値を有し、それによって、前記燃料流の中断は、前記緊急停止信号に応答するときに、前記通常停止信号に応答するときより急速に起こることを特徴とする、エンジンへの燃料流を選択的に中断する方法。
【請求項１０】
手動モードにおいて、前記通常停止信号および前記緊急停止信号とは独立に前記燃料流を選択的に中断することをさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
二重チャンネルモードにおいて、第二の通常停止信号および第二の緊急停止信号のうち少なくとも一つが、前記通常停止信号および緊急停止信号と実質的に同等であるときにのみ前記燃料流を中断することをさらに含み、前記第二の通常停止信号および第二の緊急停止信号は前記通常停止信号および緊急停止信号の発信源とは異なる発信源から供給されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンエンジンの技術分野に関する。より具体的には、本発明はガスタービンエンジンへの燃料流を制御する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンおよびその他の回転エンジンは、エンジンを停止するために燃料流を中断する、全体的に、または部分的に独立ないくつかの手段を有することが多い。停止の第一の手段は通常の停止手段であり、他の一つは自動的な超過速度停止手段であってよく、さらに他の手段はエンジン部品の破壊の際に必要になる特に急速な（緊急）停止手段であってよい。これらのいくつかの停止手段を、一つまたは複数のソレノイド型燃料閉止弁を制御するなんらかの形の電子式またはその他の論理装置と統合するように構成することは、一般に容易である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一つまたは複数の手段が、これらの電子式またはその他の論理装置とは独立に作動し得ることを保証する必要もまた、存在する。また急速（緊急）停止の必要性と、恒久停止命令を有する必要性とは、この両方が単一のソレノイド燃料閉止弁で実施される場合は、通常、両立しない。したがって業界では、この特定の問題を解決することが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
その一つの実施例では、本発明は燃料閉止弁を制御し、それによってエンジンへの燃料流を選択的に中断するためのエンジン停止装置に関する。装置は燃料閉止弁に接続された通常スイッチを有し、該スイッチは通常停止信号および、過渡的な特性を有する緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答するように構成される。装置はさらに燃料閉止弁に接続された緊急スイッチを有し、該スイッチは緊急停止信号に応答するように構成される。緊急停止信号を受け取ったときは、緊急スイッチは弁に緊急中断信号を送り、通常のスイッチは弁に通常中断信号を送り、それによって燃料流が中断される。通常中断信号は所定の通常値を有し、緊急中断信号はこの所定の通常値よりも実質的に大きいピーク値を有し、それによって、燃料流の中断は、緊急停止信号に応答するときに、通常停止信号に応答するときより急速に起こる。
【０００５】
あるいは、エンジン停止装置はさらに燃料閉止弁に接続された手動スイッチを有してもよく、該スイッチは通常停止信号および緊急停止信号とは独立の手動停止信号に応答して燃料流を選択的に中断する。
【０００６】
他の実施例では、本発明は前述のエンジン停止装置を組み込んだガスタービンエンジンに関する。
【０００７】
さらに他の実施例では、本発明はエンジンへの燃料流を選択的に中断する方法に関する。方法は、通常モードにおいて、通常停止信号に応答して燃料流を中断する通常中断信号を有効にし、緊急モードにおいて、通常停止信号および過渡的な特性を有する緊急停止信号のうち少なくとも一つに応答して燃料流を中断する緊急中断信号を有効にする、ことを含む。通常停止信号は所定の通常値を有し、緊急停止信号は所定の通常値より実質的に大きいピーク値を有し、それによって、燃料流の中断は、緊急停止信号に応答するときに、通常停止信号に応答するときより急速に起こる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面を参照すれば、特に図１を参照すれば例示的なガスタービンエンジン１０は、長手方向の中心軸線１２を中心とする直列の流れ連通関係において、周方向に間隔を置く複数のファンブレードまたはロータブレード１４を有するファンと、通常の低圧圧縮機１６と、通常の高圧圧縮機１８と、通常の環状の燃焼器２０と、本発明の一つの実施例によるタービンシュラウド支持構造１００を含む高圧タービン２２と、通常の低圧タービン２４とを有する。低圧タービン２４は第一のロータシャフト２６によって低圧圧縮機１６とファンブレード１４の両方に強固に接続されており、高圧タービン２２は第二のロータシャフト２８によって高圧圧縮機１８に強固に接続されている。通常の燃料噴射手段３０が設けられ、燃料を燃焼器２０内へ選択的に噴射してエンジン１０に動力を発生させる。
【０００９】
通常の環状のケーシング３２がエンジン１０を、低圧圧縮機１６から低圧タービン２４までの間で取り巻き、かつ低圧圧縮機１６とともに、周囲空気３６の一部を受け入れる低圧圧縮機入口３４を画定している。ケーシング３２の下流側端部は、通常の環状の排気プラグ４０とともに、環状の排気出口４２を画定している。空気３６の一部はブレード根本３８に隣接するファンブレード１４によって圧縮され、低圧圧縮機１６および高圧圧縮機１８によってさらに圧縮されて燃焼器２０内へ圧送される。圧縮空気３６と、燃料噴射手段３０によって噴射された燃料との混合物が燃焼ガス５２を発生する。
【００１０】
好ましい実施例では、燃料閉止弁２０２（図２および図３参照）は噴射手段３０内に供給する燃料配管（図示せず）上に位置する。
【００１１】
図２を参照すれば、本発明の実施例によるエンジン停止装置２００が説明されている。エンジン停止装置２００は各種のエンジン用および航空機用検出器２０５、２０６、２０８に応答して燃料制御ユニット（Ｆｕｅｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）ＦＣＵ２０４の閉止弁２０２を制御する。エンジン用検出器２０６、２０８の例としては、任意のエンジン回転部品の超過速度検出器、エンジンシャフトのせん断検出ユニットなどが含まれるが、これらに限定されない。航空機用検出器２０５の例としては、手動の機械式スイッチ、消火スイッチまたは火災検出器等が含まれるが、これらに限定されない。当業者は、任意の数の航空機用検出器２０５が各個に配線されてよく、かつそのいずれもがエンジン１０の停止をもたらし得るように並列に作動することを理解するであろう。
【００１２】
図２に、エンジン用検出器の第一の発信源２０６および第二の発信源２０８が示されている。二つの発信源を有することは二重チャンネル論理を可能にする。通常スイッチ２１４および／または緊急スイッチ２１２（チャンネル１）は、エンジン１０への燃料を遮断する前に一致しなければならない。あるいは、安全スイッチ２１６（チャンネル２）がエンジン１０への燃料を遮断するのに用いられてもよい。したがって特定の用途において二重チャンネル論理が不要であれば、第二の発信源２０８および安全スイッチ２１６を設けるかどうかは任意である。
【００１３】
本発明はまたエンジン１０への燃料供給を制御する他の形式のユニットを含んでもよく、その例としては燃料管理ユニットや油圧機械式ユニットなどがある。好ましい実施例では、閉止弁はソレノイドプランジャを有する閉止コイルを含んでよい。ソレノイドプランジャは、燃焼用の主エンジン燃料流を制御する弁のうちの一つのサーボ圧を制御する小型の機械式弁を作動させる。
【００１４】
エンジン停止装置２００は燃料閉止弁２０２に接続された通常スイッチ２１４を有する。通常スイッチ２１４はエンジン用検出器２０６からの通常停止信号および緊急停止信号に応答するように構成される。緊急停止信号は過渡的な性格のものであり、したがって矩形パルス信号を含むがこれに限定されない。
【００１５】
エンジン停止装置２００はまた、燃料閉止弁２０２に接続された緊急スイッチ２１２を有する。緊急スイッチ２１２はエンジン用検出器２０６からの任意の緊急停止信号に応答するように構成される。
【００１６】
緊急停止信号を受け取ったときは、緊急スイッチ２１２は緊急中断信号を送り、通常スイッチ２１４は通常中断信号を弁２０２に送り、それによってエンジン１０への燃料流が中断される。好ましい実施例では、通常中断信号は所定の通常値を有し、緊急中断信号はこの所定の通常値よりも実質的に大きいピーク値を有する。緊急中断信号のピーク値と通常中断信号の通常値との間にこのような差があることの結果として、燃料流の中断は、緊急停止信号に応答するときに、通常停止信号に応答するときより急速に起こる。  
【００１７】
エンジン停止装置２００はまた燃料閉止弁２０２に接続された手動スイッチ２１０を有する。手動スイッチ２１０は任意の航空機用検出器および／またはスイッチからの手動停止信号に応答するように構成されてよい。したがって手動スイッチ２１０は通常停止信号および緊急停止信号とは独立に、燃料流を選択的に中断する。  
【００１８】
図３はトランジスタスイッチ（３０６、３０８、３１０）を用いる本発明の実施例の概略的な電気配線図である。速度およびその他の要求に応じて、他の形式のスイッチもまた使用可能である。図３は、図２で説明されたエンジン停止装置２００の好ましい実施例に対応する。図３において、手動の機械式スイッチ３００は手動スイッチ２１０に対応し、閉止コイル３０２および抵抗器３０４は閉止弁２０２に対応し、トランジスタ３０６は緊急スイッチ２１２に対応し、トランジスタ３０８は通常スイッチ２１４に対応し、トランジスタ３１０は安全スイッチ２１６に対応する。
【００１９】
本発明のエンジン停止装置２００は三つの異なるモードすなわち、１−手動モード、２−通常（または超過速度）モード、及び３−緊急モード、のうちの一つで作動する。超過速度（モード２）の場合はＶ１レールへのトランジスタ（３０８）および接地へのトランジスタ（３１０）がオン（ＯＮ）にされる。トランジスタ３１０の有無は後述するように任意である。所定の電圧Ｖｏｓがかけられており、それによって閉止コイル３０２は超過速度停止に対して十分急速に応答すると同時に、その励磁状態を無限に維持することができる。
【００２０】
実施例において、手動の機械式スイッチスイッチ３００（モード１用）はＶｏｓより大きいか、またはこれと等しくあるべきＶ３電源を、コイルに接続する。Ｖ３がＶｏｓより大きい場合は、抵抗器３０４が閉止コイル３０２に適合してコイル中の電流を制限する。図３に示されるように、この停止手段はエンジン停止装置２００の他の部品のシステム論理とは独立である。
【００２１】
閉止コイル３０２が普通に与える速さよりも急速な停止が必要な事態が起こった場合（モード３）は、超過速度用のトランジスタ（３０８、３１０）がオン（ＯＮ）にされ、これに加えてＶ２レールへのトランジスタ３０６もまた過渡的にオン（ＯＮ）にされる。Ｖ２はＶ１よりはるかに大きいから、閉止コイル３０２中の電流は非常に急速に停止値となり、燃料の非常に急速な停止がおこる。停止が起こった後、閉止コイル３０２またはトランジスタ３０６および３１０の過熱を避けるために、Ｖ２トランジスタ３０６はオフ（ＯＦＦ）にされる。 Ｖ１トランジスタ３０８は燃料供給を中断状態に保つための維持電流を供給する。
【００２２】
図３に示される回路は二重チャンネル論理を可能にする。すなわち、燃料の遮断を行うためには両方のチャンネル（Ｖ１トランジスタ３０８行きおよびＶｇトランジスタ３１０行き）が一致しなければならない。この機能が必要でなければ、トランジスタ３１０は短絡で代替されてもよい。
【００２３】
好ましい実施例において、図３の各部品の例示的な値は、
Ｖ３電源                        公称２８ｖｄｃ、
Ｖ２電源                        公称３０ｖｄｃ、
Ｖ１電源                        公称１０ｖｄｃ、
最小８ｖｄｃ、
コイル３０２プルイン電圧        最大８ｖｄｃ、
コイル３０２ドロップアウト電圧  最小３ｖｄｃ、
コイル３０２抵抗                最大４０オーム−最小１０オーム、
である。
【００２４】
図３は各スイッチ（３０６、３０８、３１０）をＦＥＴトランジスタとして示しているが、異なる形式のスイッチで回路を実現することも可能である。例えばバイポーラトランジスタまたは電気機械式スイッチを用いることができる。スイッチ形式の選択、および使用する電流および電圧に応じて、追加の部品が必要となる場合もある。
【００２５】
さらに、電源Ｖ２は必ずしも通常の一定電圧である必要はない。一定電圧および‘Ｖ２トランジスタ’のオン（ＯＮ）を命令するパルスの替わりに、セルフタイミングポンプ回路を用いることができる。このような回路４００が図４に示されている。
【００２６】
図４において、トランジスタＴ１およびＴ２はＶ１トランジスタ３０８およびＶｇトランジスタ３１０と等価である。トランジスタＴ１およびＴ２がオン（ＯＮ）になると、コンデンサＣ１に蓄積された電荷は閉止コイル３０２と等価のコイルＬ１に移る。静止状態において回路４００は以下のように作動する。トランジスタＴ１およびＴ２はオフ（ＯＦＦ）であり、コンデンサＣ１はその前後にＶ１ボルトを有し、ダイオードＤ３および抵抗器Ｒ２によって充電されており、かつコイルＬ１の高圧側もまたＶ１にある。トランジスタＴ１およびＴ２がオン（ＯＮ）になると、コンデンサＣ１の低圧側がトランジスタＴ１によって（おおよそ）電圧Ｖ１に上昇し、コンデンサＣ１の高圧側をＶ１の（おおよそ）２倍に上昇させる。次いでコンデンサＣ１はダイオードＤ１を介してコイルＬ１に放電する。コンデンサＣ１が放電してしまうと、コイルＬ１を励磁状態に保つための電流はトランジスタＴ１から供給される。単純化するために、任意の航空機用スイッチ３００（図３）または２１０（図２）は図４に含まれていない。スイッチ３００が用いられる場合は、その作動は前述の説明による。
【００２７】
好ましい実施例において、図４の各部品の例示的な値は、
Ｖ１電源                        公称１０ｖｄｃ、
最小８ｖｄｃ、
Ｌ１コイルプルイン電圧          最大８ｖｄｃ、
Ｌ１コイルドロップアウト電圧    最小３ｖｄｃ、
Ｌ１コイル抵抗                  最大４０オーム−最小１０オーム、
Ｒ１                            １００キロオーム、
Ｒ２                            １０キロオーム、
Ｃ１                            ２０００マイクロファラド、
である。
【００２８】
本発明をその好ましい実施例によって説明したが、本発明は添付の特許請求の範囲に画定される主題の発明の趣旨および性格から逸脱することなく変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明をその一つの実施例によって組み込んだガスタービンエンジンの長手方向の概略断面図。
【図２】本発明の実施例によるエンジン停止装置のブロック線図。
【図３】トランジスタスイッチを用いた、本発明の実施例を示す概略的な電気配線図。
【図４】図３の電源を代替するセルフタイミングポンプ回路の実施例を示す概略電気配線図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2007511701.tif 000007
2007511701.tif 000008
2007511701.tif 000009