(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油の漏れの低減を助けるために、
サンプオイル空洞（３３）に配置された少なくとも１つのベアリングアセンブリ（２５，２６，２７，２８）、及び
前記サンプオイル空洞（３３）を少なくとも部分的に覆い、前記サンプオイル空洞（３３）と流体連通状態であるサンプ加圧空洞（４５）
を備えるガスタービンエンジン（１０）を運転する方法であって、
前記サンプ加圧空洞（４５）内の運転圧力を前記サンプオイル空洞（３３）内の圧力より高く維持するために、オンボード空気源（１４）から前記サンプ加圧空洞（４５）にサンプ加圧空気を供給するステップと、
前記オンボード空気源（１４）からの空気圧が、前記サンプ加圧空洞（４５）において前記運転圧力を維持するのに不十分である場合、前記ガスタービンエンジン（１０）外の少なくとも１つの補助加圧空気源（７１）から前記サンプ加圧空洞（４５）に、補足サンプ加圧空気を供給するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記補足サンプ加圧空気を供給するステップが、送風手段を運転することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記補足サンプ加圧空気を供給するステップが、前記サンプ加圧空洞（４５）内の運転圧力を維持するために、可変の回転速度で送風手段を運転することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記サンプ加圧空洞（４５）が、前記サンプオイル空洞（３３）と前記サンプ加圧空洞（４５）の間の第１シャフト通路（３１Ａ，３１Ｂ）を封止する第１封止部材（４１，４３）、及び
前記サンプ加圧空洞（４５）と、周囲環境との間の第２シャフト通路（４８，５０）をシールする第２封止部材
を備え、
前記サンプ加圧空洞（４５）内の運転圧力が、前記サンプ加圧空洞（４５）内の前記第２封止部材を通る空気の透過を防止するのに十分なレベルに維持される、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプ加圧空洞（４５）内の圧力を表す圧力を検出するステップと、
前記検出された圧力が最小サンプ圧力閾値を下回る場合、前記サンプ加圧空洞（４５）を補足加圧空気送出ラインに流体接続し、かつ補足サンプ加圧空気を、前記補足加圧空気送出ラインを通して、前記サンプ加圧空洞（４５）に送るステップと、
を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプ加圧空洞（４５）が、加圧空気ダクトと流体連通しており、前記加圧空気ダクトが、選択的に、前記ガスタービンエンジン（１０）上の加圧空気源（１４）、又は前記ガスタービンエンジン（１０）外の補足加圧空気送出ラインと流体連通しており、
第１弁装置（６５）が、前記ガスタービンエンジン（１０）と前記加圧空気ダクトの間に設けられ、第２弁装置（７８）が、前記補足加圧空気送出ラインと少なくとも１つの補助加圧空気源（７１）との間に設けられており、
前記方法が、前記エンジン上の加圧空気源（１４）からの前記空気圧が、前記サンプ加圧空洞（４５）において前記運転圧力を維持するのに不十分である場合、前記第１弁装置（６５）を閉じ、前記第２弁装置（７８）を開くステップを含む、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ガスタービンエンジン（１０）のサンプ加圧システム（６０）であって、
ベアリングアセンブリ（２５，２６，２７，２８）を収容しているサンプオイル空洞（３３）と、
前記サンプオイル空洞（３３）を少なくとも部分的に覆い、前記サンプオイル空洞（３３）と流れ連通状態であるサンプ加圧空洞（４５）と、
前記サンプ加圧空洞（４５）と前記ガスタービンエンジン（１０）の間を流体接続する加圧空気ラインと、
前記サンプ加圧空洞（４５）と、前記ガスタービンエンジン（１０）外の少なくとも１つの補助加圧空気源（７１）の間を流体接続する補足加圧空気送出ラインと、
前記サンプ加圧空洞（４５）を、選択的に前記加圧空気ライン又は前記補足加圧空気送出ラインに接続する弁装置と、
を備えるサンプ加圧システム（６０）。
【請求項８】
前記補足加圧空気送出ラインが、前記少なくとも１つの補助加圧空気源（７１）、及びさらなる補助加圧空気源と流体接続するように構成されている、請求項７に記載のサンプ加圧システム（６０）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの補助加圧空気源（７１）が送風機を備えている、請求項７又は８に記載のサンプ加圧システム（６０）。
【請求項１０】
前記補助加圧空気源（７１）が、さらなる送風機を備えている、請求項８に記載のサンプ加圧システム（６０）。
【請求項１１】
前記送風機が、変速ドライバによって駆動される、請求項９又は１０に記載のサンプ加圧システム（６０）。
【請求項１２】
前記サンプオイル空洞（３３）と流れ連通状態である排油ポンプ（３９）をさらに備える、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のサンプ加圧システム（６０）。
【請求項１３】
少なくとも１つのベアリングアセンブリ（２５，２６，２７，２８）と、
前記ベアリングアセンブリ（２５，２６，２７，２８）に潤滑油を供給するように構成され、前記ベアリングアセンブリ（２５，２６，２７，２８）のサンプオイル空洞（３３）に配置された請求項７乃至１２のいずれかに記載のサンプ加圧システム（６０）と、を備える、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１４】
少なくとも１つのベアリングアセンブリ（２５，２６，２７，２８）と、
請求項７乃至１２のいずれかに記載のサンプ加圧システム（６０）と、
を備え、
前記加圧空気ラインが、前記サンプ加圧空洞（４５）と前記ガスタービンエンジン（１０）の空気源（１４）とを流体接続する、
ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記ガスタービンエンジン（１０）の前記空気源（１４）が、前記ガスタービンエンジン（１０）の前記少なくとも１つの空気圧縮機を備える、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１６】
前記ガスタービンによって送られる前記加圧空気が、前記サンプ加圧空洞（４５）において前記運転圧力値を維持するのに不十分である場合、前記弁装置が、前記サンプ加圧空洞（４５）を前記補足加圧空気源に接続するように配置され、制御される、請求項１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１７】
第２補助加圧空気源をさらに備える請求項１４、１５又は１６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１８】
前記弁装置が、
前記サンプ加圧空洞（４５）と前記加圧空気接続ラインとの間の流体接続を確立する第１弁部材と、
前記サンプ加圧空洞（４５）と前記少なくとも１つの補助加圧空気源（７１）との間の流体接続を確立する第２弁部材と、
前記サンプ加圧空洞（４５）と前記第２補助加圧空気源との間の流体接続を確立する第３弁部材とを備える、
請求項１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１９】
前記弁装置が、
前記サンプ加圧空洞（４５）と前記加圧空気接続ラインとの間の流体接続を確立し、かつ補足加圧空気接続ラインを閉じること、又は
前記加圧空気接続ラインを閉じ、かつ前記サンプ加圧空洞（４５）と前記補足加圧空気接続ラインとの間の流体接続を確立すること、
を交互に行うように配置され、制御される、請求項１４乃至１８のいずれか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】
本明細書で開示される主題は、概して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サンプ加圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばボールベアリングや、ロールベアリング等のシャフトベアリングには、潤滑及び冷却用のオイルが連続的に供給される。ベアリングアセンブリは、ベアリングアセンブリに潤滑油を圧力下で供給する供給ダクト及び給油ポンプと組み合わされたサンプ内に収容される。サンプから潤滑油を除去する排油ポンプをさらに備えている。排油ポンプは、戻り油がタンク又はリザーバに戻る前に、戻り油が熱交換器を通るようにする。ベアリングアセンブリサンプは、また、ロータシャフトに沿った、サンプからのオイル漏れを最小限に抑えるのに役立つ封止アセンブリを含む。
【０００３】
米国特許第６，４７０，６６６号明細書は、ガスタービンエンジン内の、ベアリングアセンブリからの潤滑油の漏れを防止するための方法及びシステムを開示する。この文献に開示されたシステムは、ベアリングアセンブリを収容し、ベアリングアセンブリに加圧オイルを送るための潤滑油供給部と流体連通しているサンプオイル空洞と、このサンプオイル空洞からオイルを除去するための廃油ポンプとを含む。サンプオイル空洞は、サンプオイル空洞の内部から外部に向けて、回転シャフトに沿ったオイル漏れを防止するために、シャフト通路を封止する封止部材を備える。サンプオイル空洞は、サンプオイル空洞を取り囲むサンプ加圧空洞で覆われており、サンプ加圧空洞に空気が入り込むのを防止する封止構造が設けられている。サンプ加圧空洞は、圧縮空気源と流体連通しており、ガスタービンエンジン上に配置されている。サンプ加圧空洞内の圧力が、サンプオイル空洞から外部のサンプ加圧空洞に向かうオイル漏れを防止する。サンプ加圧空洞内の空気圧も、高温の外気がサンプオイル空洞に透過することを防止する。サンプ加圧空洞内の空気圧は、ガスタービンエンジンによって駆動される構成要素によって維持される。
【０００４】
通常、圧縮された空気は、ガスタービン自身のガス発生器の空気圧縮機により送られる。エンジンの低出力中、及びアイドリング運転時に、サンプ加圧空洞内の圧力は、サンプオイル空洞からのオイル漏れを防止するのに不十分となり得る。ガスタービンの運転状態が、サンプ加圧空洞内の圧力を十分なレベルに維持することができない場合に、サンプオイル空洞から空気を除去するための吸引ラインに接続されている通気システムを使用して、サンプオイル空洞内の運転圧力をサンプ加圧空洞の運転圧力に比べて低減させる。これによって、サンプオイル空洞の封止構成を通ってサンプ加圧室に向かう油漏れが防止される。
【０００５】
サンプオイル空洞内の運転圧力を低減することにより、油漏れが効率的に防止される。しかし、ベアリングアセンブリを取り囲むガスタービンエンジン領域内に存在する高温空気が、サンプ加圧空洞を通って、かつサンプオイル空洞内でサンプ加圧空洞から透過することができ、その空気が高温であることによって、潤滑油を加熱する。
【０００６】
したがって、オイルサンプ構成を含むベアリングシステムの向上、特にガスタービン等の回転機械の高温区域に設置されたときに、ベアリングシステムの運転状態を高めることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６４７０６６６号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本明細書に開示された主題によれば、ガスタービンエンジンを運転する方法が提供される。この方法では、タービンベアリングを収容するサンプオイル空洞を覆うサンプ加圧空洞に、十分な圧縮空気を提供するために、外部（すなわちガスタービンエンジンのオフボード）の圧縮空気源が起動される。外部加圧空気源は、ガスタービンエンジンの特定の運転状態において、エンジン上の圧縮空気源からの圧力が不十分な場合に、圧縮空気を十分に供給する。例えば外部、すなわちオフボード圧縮空気供給源は、ガスタービンエンジンが低出力運転状態又はアイドリング中に起動される。
【０００９】
より具体的には、いくつかの実施形態によれば、潤滑油の漏れ、及びオイルの加熱を低減することに役立つガスタービンエンジンの運転方法が提供される。この運転方法は、サンプオイル空洞に配置された少なくとも１つのベアリングアセンブリと、このサンプオイル空洞を少なくとも部分的に覆い、サンプオイル空洞と流体連通状態であるサンプ加圧空洞とを備えるガスタービンエンジンに用いられる。この方法は、
サンプ加圧空洞内の運転圧力をサンプオイル空洞より高く、かつアンプ加圧空洞の周りの圧力より高く維持するために、ガスタービンエンジンから、例えばガスタービンエンジンの圧縮機のうちの１つから、又は別のオンボード加圧空気源から、サンプ加圧空洞にサンプ加圧空気を供給することと、
ガスタービンエンジンから（すなわちオンボードの加圧空気源から）の空気圧が、サンプ加圧空洞において運転圧力を維持するのに不十分である場合、少なくとも１つの補助加圧空気源、すなわちオフボードの加圧空気源からサンプ加圧空洞に補足サンプ加圧空気を供給することとを含む。
【００１０】
一般に、オンボード、すなわちエンジン上の加圧空気源は、ガスタービンエンジンの運転状態に依存してもよい空気圧を提供する任意の圧縮空気源であってもよい。したがって、ガスタービンエンジンのいくつかの運転状態では、エンジン上の圧縮空気源によって送られた空気の圧力が、サンプ加圧空洞を適切に加圧するのに不十分である場合がある。この状態は、例えば圧力変換器システムによって検出され得る。圧力変換器システムによって提供される信号が、オフボード加圧空気源からの加圧空気の供給をトリガするために使用され得る。大まかに言えば、オフボード加圧空気源は、ガスタービンエンジンの運転状態から独立した、吐出圧を得ることができる。オフエンジン、すなわちオフボードの加圧空気源は送風機、例えば容積形送風機を含むことができる。他の実施形態では、圧縮空気のラインを提供することができる。送風機と加圧空気のラインの両方は、いくつかの実施形態において、組み合わせて提供することができる。送風手段が存在する場合は、送風手段は、電動モータにより駆動され得る。有利な実施形態によれば、モータの回転速度、及び送風機の回転速度は、サンプ加圧空洞に正しい空気圧を提供するために制御可能とすることができる。
【００１１】
本書に開示される主題による方法の、さらなる特徴及び実施形態は、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【００１２】
さらなる態様によれば、本明細書で開示される主題は、ガスタービンエンジンのサンプ加圧システムであって、ベアリングアセンブリを収容しているサンプオイル空洞と、このサンプオイル空洞を少なくとも部分的に覆い、サンプオイル空洞と流れ連通状態であるサンプ加圧空洞とを備えるサンプ加圧システムに関する。このサンプ加圧システムは、サンプ加圧空洞と、少なくとも１つの補助加圧空気源、すなわちオフボード加圧空気源とを流体接続する補足加圧空気送出ラインとをさらに含んでいる。さらに、加圧空気ラインが、サンプ加圧空洞と、オンボード加圧空気源、すなわちガスタービンエンジンに配置された空気源との間を流れ接続するために設けられている。補助加圧空気源は、少なくとも部分的に、好ましくは広く、ガスタービンエンジンの運転状態から独立した圧力の空気を送ることができる、オフエンジンの加圧空気源であってもよい。ここで、オンボードの加圧空気源（例えば、ガスタービンエンジンのガス発生器の圧縮機）は、少なくとも部分的に、ガスタービンエンジンの運転状態に依存している。サンプ加圧空洞を、オンボードの加圧空気源と流体連通状態にある加圧空気ライン、又はオフボードの加圧空気源と流体連通状態にある補足加圧空気送出ラインに選択的に接続するための弁装置が提供される。
【００１３】
このサンプ加圧システムの、さらなる有利な実施形態及び特徴は、添付された特許請求の範囲に記載されている。
【００１４】
特徴及び実施形態は、本明細書において以下に開示され、特許請求の範囲は、本明細書の必須部分を形成する。以上の簡単な説明は、以下の詳細な説明が、より良く理解され、この技術分野に対する本発明の貢献がより良くわかるようにするために、本発明の種々の実施形態の特徴を明らかにするものである。以降に説明され、添付の特許請求の範囲に提供される他の特徴があることは、もちろんである。この点に関して、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の実施形態は、以下の説明に記載し又は図面に示された構造の詳細、及び構成要素の配置に適用することに限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であるし、種々の方法で実施され、実行されることができる。また、本明細書において用いられる表現及び用語は説明のためのものであって、限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。
【００１５】
そのため、当業者は、本開示が基づく概念は、本発明のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、及び／又はシステムを設計するための基礎として容易に利用可能であることを理解するであろう。したがって、それらは本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、特許請求の範囲は、同等の構成を含むと見なすことが重要である。
【００１６】
添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することにより、開示された本発明の実施形態、及びそれに付随する利点のより完全な理解が容易に得られ、またより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示のシステムを具体化する例示的なガスタービンエンジンの長手方向断面を示す。
【図２】本開示に係るベアリング装置の長手方向断面を概略的に示す。
【図３】一実施形態における図２のベアリングアセンブリのための空気加圧システムの、異なる運転状態における図を示す。
【図４】一実施形態における図２のベアリングアセンブリのための空気加圧システムの、異なる運転状態における図を示す。
【図５】一実施形態における図２のベアリングアセンブリのための空気加圧システムの、異なる運転状態における図を示す。
【図６】さらに別の実施形態の空気加圧システムの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面を参照する。異なる図面における同じ参照番号は、同じ又は同様の要素を識別する。また、図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。さらに、以下の詳細な説明は、本発明を限定するものではない。そうではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００１９】
本明細書において、「一実施形態」又は「実施形態」又は「いくつかの実施形態」の言及は、ある実施形態との関連で説明された特定の特徴、構造、又は特性が、開示された主題の、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の各箇所で見られるフレーズ「一実施形態において」又は「実施形態において」、又は「いくつかの実施形態において」は、同じ実施形態を指すとは限らない。
【００２０】
さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、１以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることができる。
【００２１】
図１は、低圧圧縮機１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を含むガスタービンエンジン１０の概略断面図である。ガスタービンエンジン１０は、高圧タービン１８及び低圧タービン２０をさらに含む。低圧圧縮機１２と低圧タービン２０とは、第１シャフト２２によって連結されている。高圧圧縮機１４と高圧タービン１８とは、第２シャフト２４によって連結されている。シャフト２２，２４は同軸であり、シャフト２４はシャフト２２を取り囲んでいる。低圧タービン２０は、シャフト２２を介して、直接又はギヤボックスを介して、負荷（不図示）、例えば圧縮機や発電機に接続され得る。ガスタービンエンジンの高温端は、低圧タービン２０が配置されている側である。ガスタービンエンジンの低温端は、低圧圧縮機１２が位置する側である。
【００２２】
このようなガスタービンエンジンの１例が、オハイオ州エバンデールのゼネラルエレクトリック社から、ＬＭ６０００の名称で市販されている。さらに、本明細書で開示される主題が適用できるガスタービンエンジンは、米国オハイオ州シンシナティのゼネラルエレクトリック社から市販されている、ＬＭ２５００又はＬＭ２５００＋のガスタービンエンジンである。
【００２３】
ガスタービンエンジンは、複数のベアリングアセンブリを備えており、そのうちのいくつかが、図１に概略的に示されている。より具体的には、ベアリングアセンブリ２５，２６，２７，２８，２９が示されている。特に、ベアリングアセンブリ２８は、ガスタービンエンジンの高温領域、すなわちガスタービンエンジンの燃焼器に、又はその近くに配置されている。ガスタービンエンジンのこの部分において、ベアリングアセンブリを取り囲む空気は、燃焼器内で発生した燃焼ガスの温度が高いことにより、特に高温となる。
【００２４】
図２は、ベアリングアセンブリ２８及び関連するベアリングサンプの一実施形態を概略的に示す。ベアリングサンプには、全体として符号３２を付している。いくつか実施形態では、ベアリングアセンブリ２８は、ベアリングサンプ３２内に配置された３個のベアリング２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃで構成されている。サンプ加圧空洞４５は、後に、詳述するように、ベアリングアセンブリを取り囲む。
【００２５】
図２はまた、ベアリングアセンブリ２８によって支持されたシャフト２４の一部、及びシャフト２４を貫通して延びるインナーシャフト２２の一部を概略的に示す。他の実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、当業者には知られているように、単一のシャフトで構成することができ、又は２つ以上のシャフトを設けてもよいが、非同心に配置される。図２のベアリングアセンブリは、これらの異なるガスタービン構成においても利用することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、ベアリングアセンブリ２８は、サンプオイル空洞３３内に収容されている。サンプオイル空洞３３の内部は、給油ダクト３５を介して、概略的に示される潤滑油タンク３６と流体連通していてもよい。加圧オイルは、例えば潤滑油タンク３６と流体連通しているポンプ３４を用いて、給油ダクト３５を介してベアリングアセンブリ２８に送られる。いくつかの実施形態では、サンプオイル空洞３３の内部で終わるオイル除去ダクト３７は、概略的に示す排油ポンプ３９と流体連通している。排油ポンプ３９を介してサンプオイル空洞３３から除去されたオイルは、フィルタ４０を介して、かつ例えば熱交換器４２も介して送られ、潤滑油タンク３６に戻すことができる。
【００２７】
給油ダクト３５を介して供給された潤滑油は、ベアリングアセンブリ２８のベアリング２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃに油を差し、そこから熱を除去した後、フィルタ４０でフィルタ処理され、かつ熱交換器４２で冷却された後に、オイル除去ダクト３７及び排油ポンプ３９を介して潤滑油タンク３６に戻される。
【００２８】
図２の例示的な実施形態において、サンプオイル空洞３３には、第１封止部材４１，４３が設けられており、それによって、サンプオイル空洞３３を通るシャフト通路３１Ａ，３１Ｂが形成されている。サンプオイル空洞３３は、サンプ加圧空洞４５に覆われている。封止部材４１及び４３は、シャフト通路３１Ａ、３１Ｂを介して延びるシャフト２４に沿って、サンプオイル空洞３３からサンプ加圧空洞４５に向かうオイル漏れを防止又は低減する。
【００２９】
サンプ加圧空洞４５は、封止部材４７，４９をさらに備えている。封止部材４７，４９を通ってシャフト２４が延びており、封止部材４７，４９は、サンプ加圧空洞４５から外部に向かう空気漏れを防止又は低減する。第２シャフト通路４８，５０は、封止部材４７，４９と、第２シャフト通路を通って延びるシャフト２４とに取り囲まれている。サンプ加圧空洞４５内の空気圧が、封止部材４１，４３を通る潤滑油の漏れを防止、又は制限する。この空気圧は、さらに、封止部材４７，４９を通って、サンプ加圧空洞４５に入り、その結果、サンプオイル空洞３３に入る高温空気の透過を防止する。
【００３０】
通常のエンジン運転中、空気は低圧圧縮機１２により吸い込まれ、この低圧圧縮機によって、第１圧力で圧縮され、高圧圧縮機１４に送られ、最終圧力で、さらに圧縮される。加圧空気は、燃焼器１６内を流れる。燃焼器１６では、加圧空気流が燃料と混合され、混合物は点火されて高温、高圧の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、それぞれ高圧タービン１８内、低圧タービン２０内で、順次膨張する。高圧タービン１８により発電された電力は、高圧圧縮機１４を駆動するために使用される。低圧タービン２０により発電された電力は、低圧圧縮機１２を駆動するために部分的に使用され、かつ負荷（不図示）を駆動するためのシャフト２２で、部分的に利用可能である。
【００３１】
潤滑油は、ベアリングアセンブリ２５〜２９内を循環する。エンジン上の圧縮空気源から取り出された加圧空気は、ベアリングアセンブリの少なくとも１つのサンプ加圧空洞４５に送られ、オイル漏れ、及びサンプオイル空洞に向かう空気の透過を防止している。いくつかの例示的な実施形態では、エンジン上の圧縮空気源は、低圧圧縮機１２、又は高圧圧縮機１４を含むことができる。より一般的には、エンジン上の圧縮空気源は、ガスエンジンの一部であり、かつガスエンジンによって駆動される任意の圧縮空気源である。したがって、エンジン上の圧縮空気源の吐出圧は、ガスタービンエンジン１０の運転状態に依存する。
【００３２】
いくつかの運転状態では、例えば、エンジンの低出力時及びアイドル運転時に、ダクト５１（図２）を通ってサンプ加圧空洞４５に送られる空気の圧力は、サンプオイル空洞３３からの潤滑油の漏れ、及び封止部材４７，４９を通ってサンプ加圧空洞４５の外部から、その内部に向かう、またサンプ加圧空洞４５からサンプオイル空洞３３に向かう高温空気の透過を防止するには不十分かもしれない。この状態になると、オイルは、ガスタービンエンジン１０の高温部分における空気の高温によって「加熱済み」となる。
【００３３】
この状況を防止するために、いくつかの実施形態では、エンジン上の圧縮空気源と組み合わせて、サンプ加圧システムが設けられている。
【００３４】
図３，４，５は、３つの異なる運転状態における、サンプ加圧システムの例示的な実施形態の概略図を示す。図３，４，５において、ガスタービンエンジン１０は、エンジン上の圧縮空気源１４、ベアリングサンプ３２と共にある。
【００３５】
いくつかの実施形態では、全体として符号６０が付されているサンプ加圧システムが、エンジン上の圧縮空気源１４と、ベアリングサンプ３２との間に流体接続部６１，６３を備えている。流体接続部６１，６３は、以下の説明から明らかになる目的のために、ガスタービンエンジン１０の外部に延びている。
【００３６】
流体接続部６１の途中に、第１逆止弁６７と組み合わせで、エンジン側自動遮断弁６５が設けられている。エンジン側自動遮断弁６５の全開位置及び全閉位置を検出する第１位置センサ６５Ａ及び第２位置センサ６５Ｂが概略的に示されているさらなる実施形態では、図示していないが、弁６５，６７のいずれか一方のみを設けることができる。２つの位置センサの代わりに、位置検出器を用いることもできる。
【００３７】
圧力変換器システム６９は、サンプ加圧空洞４５に送られる空気の圧力を検出する。いくつかの実施形態では、圧力変換器システム６９は、第１圧力変換器６９Ａ、第２圧力変換器６９Ｂを並列に備え、冗長構成を形成することができる。他の実施形態において、２つより多くの圧力変換器を設けることができる。適用される安全条件がより厳しくない、より単純な実施形態では、単一の圧力変換器で十分である。
【００３８】
図３，４，５の例示的な実施形態では、サンプ加圧システム６０は、送風機７１を備えている。いくつかの実施形態では、送風機７１は、容積形送風機であってもよい。他の実施形態において、ターボ送風機、例えば遠心圧縮機又はファンが、容積形送風機の代わりに設けられてもよい。図示の例示的な実施形態では、送風機７１は、電動モータ７３、例えば交流電動モータにより回転駆動される。電動モータ７３は、速度コントローラ７５によって制御され得る。速度コントローラ７５は、可変周波数ドライバを含むことができるので、送風機７１の速度を制御することができる。速度コントローラにより、送風機７１の吐出圧を制御することができる。他の実施形態では、送風機は、固定回転速度で動作させることができ、吐出圧を調整するために、ブリード弁や、同様の構成を備えることができる。
【００３９】
加圧空気送出ダクト７７は、送風機７１を流体接続部６３に接続する。加圧送出ライン７７の途中に、送風機側自動遮断弁７８を設けることができる。逆止弁７９を、送風機側自動遮断弁７８と直列に配置することができる。他の実施形態では、図示していないが、弁７８，７９のいずれか一方のみを設けることができる。さらに、手動弁８０を、弁７９，７８と直列に配置することができる。いくつか実施形態では、弁７８の全閉位置及び全開位置をそれぞれ検出するために、第１位置センサ７８Ａ、及び第２位置センサ７８Ｂを、送風機側自動遮断弁７８と関連づけることができる。２つの位置センサは、位置検出器に置き換えることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態によれば、送風機７１の上流側に、さらに手動弁８１を設けることができ、かつ送風機７１の下流側に、圧力安全弁８３を設けることができる。
【００４１】
さらに、全体的に符号８５で示される圧縮空気供給部は、ライン８６を介して、圧力源１４とベアリングサンプ３２との間の流体接続部６３に接続され得る。圧縮空気供給部８５は、例えばガスタービンエンジン１０が設置されているプラントの、圧縮空気サービスラインであってもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、圧縮空気供給部８５と流体接続部６１，６３との間に、自動遮断／圧力制御弁８７が配置されている。逆止弁８８及び／又は手動弁８９は、さらに自動遮断弁８７と直列に配置され得る。位置センサ８７が、自動遮断／圧力制御弁８７の全閉位置を検出するために設けられ得る。いくつかの実施形態において、実際の位置を検出するために、位置検出器センサが、自動遮断／圧力制御弁８７に関連づけられてもよい。最後に、圧力安全弁９０は、ライン８６に接続され得る。いくつかの実施形態では、弁８８，８７の一方を省略することができる。
【００４３】
上記のサンプ加圧システム６０の動作を、図３，４，５を参照して、ここでより詳細に説明する。
【００４４】
図３において、ガスタービンエンジン１０は、例えばフルパワーで運転しており、エンジン上の圧縮空気源、例えば、高圧圧縮機１４が、ベアリングサンプ３２のサンプ加圧空洞４５に十分な圧力を提供する。これは矢印ｆ１で表される。矢印ｆ１は、流体接続部６１，６３に沿って、エンジン上の圧力源１４からベアリングサンプ３２に向けて循環する空気を示している。エンジン側自動遮断弁６５は開き、送風機側自動遮断弁７８、及び自動遮断／圧力制御弁８７は閉じる。送風機７１が動作していないか、又は弁８３が開いている。
【００４５】
ガスタービンエンジン１０の、エンジン上の圧力源１４によって、流体接続部６１，６３を通って送られた空気の圧力が、ベアリングサンプのサンプ加圧空洞４５を適切に加圧するのに不十分になった場合、圧縮空気補助源７１，８５のいずれか一方が動作可能となる。サンプ加圧空洞４５に送られる空気の圧力の低下は、圧力変換器システム６９によって検出される。
【００４６】
圧力変換器システム６９が、閾値を下回る空気圧の低下を検出した場合には、以下の動作を行う。エンジン側自動遮断弁６５を閉じて、送風機側自動遮断弁７８を開く。送風機７１を起動して、自動遮断／圧力制御弁８７を閉じたままにする。こうして、加圧空気は、図４において矢印ｆ２で示すように、送風機７１によって、流体接続部６３を通ってベアリングサンプ３２に送られる。送風機７１の速度は、圧力変換器システム６９によって適正な圧力値が検出されるまで、送風機の速度コントローラ７５によって制御することができる。速度コントローラ７５は、サンプ加圧空洞内に正確な圧力を提供するために、送風機の回転速度を適切な値に維持する。
【００４７】
エンジン側自動遮断弁６５を閉じることによって、送風機７１からの加圧空気がガスタービンエンジン１０に入ることが防止される。図４に示す、この運転状態では、サンプ加圧空洞４５は、一面では、サンプオイル空洞３３からサンプ加圧空洞４５に向かうオイル漏れを防止するために、他の面では高温空気がサンプ加圧空洞４５内に透過すること、及びサンプ加圧空洞４５からサンプオイル空洞３３に透過すること、並びに、結果としてサンプ加圧空洞４５を取り囲む空気、特に、ガスタービンエンジン１０の高温領域の空気が高温であることによって潤滑油がダメージを受けることを防止するために、十分な圧力条件下に維持される。
【００４８】
圧力変換器システム６９は、サンプ加圧空洞４５に向けて送られる空気の圧力を連続的に検出する。この圧力が、例えば、送風機７１の故障に起因して、オイル漏れ及び高温空気の透過を防止する効果を得るために必要な閾値を超えて低下した場合、サンプ加圧システム６０は、図５に示した動作モードに切り替えられる。送風機側自動遮断弁７８は閉じられており、エンジン側自動遮断弁６５は閉じたままであり、自動遮断／圧力制御弁８７は開かれている。こうして、圧縮空気供給部８５からの加圧空気は、ライン８６に沿って、流体接続部６３、及びベアリングサンプ３２に向けて送られる（図５の矢印ｆ３参照）。
【００４９】
したがって、本実施形態においては、圧縮空気供給部８５は、送風機７１の故障の場合に使用される安全補助供給源を提供する。
【００５０】
図６に模式的に示される、さらなる実施形態によれば、圧縮空気供給部８５が、ガスタービンエンジン１０の外部に配置される唯一の圧縮空気供給部、又はサンプ加圧システム６０の供給源であってもよい。図３，４，５の実施形態におけるものと同じ、又は対応する構成要素、部分、又は要素を示すために、図６において、同じ参照番号が用いられる。
【００５１】
圧力変換器システム６９が、ベアリングサンプに送られる空気の圧力の低下を検出すると、を開いて圧縮空気供給部８５からの加圧空気が、流体接続部６３を介してベアリングサンプに向かって流れる（矢印ｆ４）ことができるように、エンジン側自動遮断弁６５は閉じられ、自動遮断弁８７は開かれる。
【００５２】
本明細書に記載された主題の、開示された実施形態は、図面に示され、いくつかの例示的な実施形態に関連して具体的に、かつ詳細に、上記に十分に説明されたが、多くの修正、変更、及び省略が、本明細書で上述した新規の教示、原理及び概念、並びに添付の特許請求の範囲に記載された主題の利点から実質的に逸脱することなく可能であることは、当業者には明らかであろう。したがって、開示された発明の適正な範囲は、そのような修正、変更、及び省略のすべてを網羅するように、添付の特許請求の範囲の最も広い解釈によってのみ決定されるべきである。さらに、いかなるプロセス又は方法のステップの順序又は順序も、代替的な実施例に応じて変更、すなわち順序づけし直されてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ガスタービンエンジン
１２  低圧圧縮機
１４  圧縮空気源、圧力源、高圧圧縮機
１６  燃焼器
１８  高圧タービン
２０  低圧タービン
２２  第１シャフト
２４  第２シャフト
２５，２６，２７，２８  ベアリングアセンブリ
２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ  ベアリング
２９  ベアリングアセンブリ
３１Ａ，３１Ｂ  シャフト通路
３２  ベアリングサンプ
３３  サンプオイル空洞
３４  ポンプ
３５  給油ダクト
３６  潤滑油タンク
３７  オイル除去ダクト
３９  排油ポンプ
４０  フィルタ
４１，４３  第１封止部材
４２  熱交換器
４５  サンプ加圧空洞
４７  封止部材
４８，５０  第２シャフト通路
４９  封止部材
５１  ダクト
６０  サンプ加圧システム
６１  流体接続部
６３  流体接続部
６５  エンジン側自動遮断弁
６５Ａ  第１位置センサ
６５Ｂ  第２位置センサ
６７  第１逆止弁
６９  圧力変換器システム
６９Ａ  第１圧力変換器
６９Ｂ  第２圧力変換器
７１  送風機
７３  電動モータ
７５  速度コントローラ
７７  加圧空気送出ダクト
７８  送風機側自動遮断弁
７８Ａ  第１位置センサ
７８Ｂ  第２位置センサ
７９  逆止弁
８０  手動弁
８１  手動弁
８３  圧力安全弁
８５  圧縮空気供給部
８６  ライン
８７  自動遮断／圧力制御弁
８８  逆止弁
８９  手動弁
９０  圧力安全弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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