(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシールエアコアを画定するギアボックスハウジングと、
前記少なくとも１つのシールエアコアを通してシールエアを通流させる前記ギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ圧縮機と、
を備えることを特徴とするガスタービンエンジンのアクセサリギアボックスシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのシールエアコアが、アクセサリシャフトシールにおいて終端をなすことを特徴とする請求項１に記載のアクセサリギアボックスシステム。
【請求項３】
前記アクセサリシャフトシールを通して配設されたアクセサリシャフトをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のアクセサリギアボックスシステム。
【請求項４】
前記アクセサリギアボックスハウジングが、少なくとも１つのアクセサリに動力を供給する歯車列を有することを特徴とする請求項１に記載のアクセサリギアボックスシステム。
【請求項５】
前記アクセサリ圧縮機が、前記歯車列により駆動されることを特徴とする請求項４に記載のアクセサリギアボックスシステム。
【請求項６】
軸を中心に画定されたエンジンフレーム部と、
前記軸に沿って回転可能に取付けられたエンジンスプールと、
前記フレーム部に取付けられ、前記エンジンスプールによって駆動されるアクセサリギアボックスと、
を備え、
前記アクセサリギアボックスは、
少なくとも１つのシールエアコアを画定するギアボックスハウジングと、
前記少なくとも１つのシールエアコアを通してシールエアを通流させる前記ギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ圧縮機と、
を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記少なくとも１つのシールエアコアが、アクセサリシャフトシールにおいて終端をなすことを特徴とする請求項６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
前記アクセサリシャフトシールを通して配設されたアクセサリシャフトをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
前記ギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ構成部品をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】
前記アクセサリ構成部品が、前記アクセサリシャフトによって駆動されることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記エンジンフレーム部が、ファンケースからなることを特徴とする請求項６に記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】
アクセサリギアボックスにシールエアを供給する方法であって、
アクセサリギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ圧縮機でシールエアを圧縮することと、
前記アクセサリギアボックスハウジング内の少なくとも１つのシールエアコアを通して前記シールエアを、前記アクセサリギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリシャフトシールに導くことと、
を含むことを特徴とするシールエア供給方法。
【請求項１３】
前記アクセサリギアボックスハウジング内の空気からシールエアを圧縮することを特徴とする請求項１２に記載のシールエア供給方法。
【請求項１４】
環境空気からシールエアを圧縮することを特徴とする請求項１２に記載のシールエア供給方法。
【請求項１５】
前記アクセサリギアボックスハウジング内に設けられた歯車列で前記アクセサリ圧縮機を駆動することをさらに含む請求項１２に記載のシールエア供給方法。
【請求項１６】
電動機で前記アクセサリ圧縮機を駆動することをさらに含む請求項１２に記載のシールエア供給方法。
【請求項１７】
ガスタービンエンジンで前記歯車列を駆動することをさらに含む請求項１２に記載のシールエア供給方法。
【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に関し、特に、ガスタービンエンジンのアクセサリギアボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、発電機、燃料ポンプ、オイルポンプ、油圧ポンプなど（これに限定されない）のアクセサリ（付属品）システムを駆動するように機械的に駆動されるアクセサリギアボックスを有する。軍事用および民間用航空機の電力要求により、航空機内の電気システム数が増加するにつれて、アクセサリギアボックスに対する要求が増加し続けている。
【０００３】
従来のガスタービンエンジン用アクセサリギアボックスは、エンジンケース部に取付けられたギアボックスハウジングを用いる。ラビリンスシールによって圧縮された空気は、通常、アクセサリギアボックスハウジング内の圧力を維持し、かつアクセサリシステムを駆動するアクセサリシャフトの周囲からオイルが漏出しないように用いられる。エンジンからの抽気（ブリードエア）は、ギアボックスハウジング内に組み込まれたパイプコアを通ってアクセサリシャフトラビリンスシールにシールエアとして導かれる。
【０００４】
抽気は、シールエアが所定の温度（約３５０°Ｆ、１７７℃）以下となるように、通常、エンジンセクションから供給され、通常アルミニウム製のギアボックスハウジングおよびラビリンスシールに影響が及ばないようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような抽気によってエンジン効率が低下する場合や上記の温度で利用できない場合がある。シールコアの経路が高圧領域に位置するため、相対的に高温の抽気に対応するように要求される構造的な調整によってギアボックスハウジングの重量が増加してしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な実施例によるアクセサリギアボックスシステムは、少なくとも１つのシールエアコアを画定するギアボックスハウジングと、少なくとも１つのシールエアコアを通してシールエア流を通流させるギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ圧縮機と、を備える。
【０００７】
本発明の例示的な実施例によるガスタービンエンジンは、軸を中心に画定されたエンジンフレーム部と、軸に沿って回転可能に取付けられたエンジンスプールと、フレーム部に取付けられ、エンジンスプールによって駆動されるアクセサリギアボックスと、を備え、アクセサリギアボックスは、少なくとも１つのシールエアコアを画定するギアボックスハウジングと、少なくとも１つのシールエアコアを通してシールエア流を通流させるギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ圧縮機と、を備える。
【０００８】
本発明の例示的な実施例によるアクセサリギアボックスにシールエアを供給する方法は、アクセサリギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリ圧縮機でシールエアを圧縮することと、アクセサリギアボックスハウジング内の少なくとも１つのシールエアコアを通してシールエアをアクセサリギアボックスハウジングに取付けられたアクセサリシャフトシールに導くことと、を含む。
【０００９】
当業者であれば、以下に記す発明を実施するための形態から本発明の種々の特徴および利点を理解することができよう。実施形態に付随する図面の簡単な説明を以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に用いられる例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２Ａ】アクセサリギアボックスシステムの概略図。
【図２Ｂ】アクセサリギアボックスハウジングの概略図。
【図２Ｃ】図２Ｂのアクセサリギアボックスハウジングの一部分内における複数のシールエアコアの概略図。
【図３】少なくとも１つのシールエアコアに関連するアクセサリシャフトシールの概略的な部分断面図。
【図４】図２Ａの線４−４に沿ったアクセサリギアボックスシステムの断面図。
【図５】本発明に用いられるアクセサリ圧縮機の例示的な一実施例を示す概略図。
【図６】本発明に用いられるアクセサリ圧縮機の他の実施例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１にガスタービンエンジン１０の概略図を示す。空気Ａは、前方に配設されたファン１４からガスタービンエンジン１０へと流入し、その後、２つの空気流、すなわち、コア空気１６およびバイパス空気１８に分流する。コア空気１６は、低圧圧縮機２０および高圧圧縮機２２によって連続的に加圧され、次いで、燃焼器２４において燃料と混合されて燃焼する。コア空気１６は、排気燃焼ガス２６として燃焼器２４から流出して、高圧タービン２８および低圧タービン３０において連続的に膨張し、その後、エンジン１０から排出される。排気燃焼ガス２６およびバイパス空気１８により、前方への推力スラストが生じる。低圧タービン３０は、長手方向の中心軸３６を中心に回転する低ロータスプール３４を介して低圧圧縮機２０を駆動し、高圧タービン２８は、高ロータスプール３８を介して高圧圧縮機２２を駆動する。図示した実施例では、２つの圧縮機２０，２２および２つのタービン２８，３０を示しているが、これに限定されず、他のエンジン構成であってもよいことを理解されたい。
【００１２】
一つの実施例では、高ロータスプール３８は、外部に装着されたアクセサリギアボックスシステム４０を遠隔駆動する。タワーシャフト４２は、軸３６の近傍において、第１の傘歯車セット４４Ａを介して高ロータスプール３８と係合して、アングルギアボックス（ａｎｇｌｅ  ｇｅａｒｂｏｘ）４６内の第２の傘歯車セット４４Ｂを介して半径方向外側に動力を伝達する。次いで、動力は、レイシャフト（副軸）４８を介してアクセサリギアボックス５０に伝えられる。アクセサリギアボックス５０は、少なくとも１つのアクセサリ６２に動力を供給する歯車列５１を備える。
【００１３】
アクセサリギアボックス５０は、エンジン重量に対する付加を最小とし、かつ複雑性を低減させるように、エンジンフレーム部分Ｆ（本実施例ではファンフレーム部分として図示する）に取り付けられる。他の実施例として、種々のギアボックスシステム、取付位置および取付形態を用いてもよいことを理解されたい。
【００１４】
図２Ａを参照すると、アクセサリギアボックス５０は、アクセサリギアボックスハウジング５２を備え、ハウジング５２は、アクセサリ圧縮機（ａｃｃｅｓｓｏｒｙ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）５４と連通する複数のシールエアコア５２Ｃを有する。複数のシールエアコア５２Ｃ（図２Ｂ、２Ｃにも図示）は、アクセサリギアボックスハウジング５２に組み込まれている。
【００１５】
図３を参照すると、アクセサリギアボックスハウジング５２において、アクセサリシャフトシール５６Ａ〜５６Ｃからオイルが漏出しないように、シールエアが用いられる。アクセサリ圧縮機５４からのシールエアＳは、複数のシールエアコア５２Ｃを通流し、各、アクセサリシャフトシール５６Ａ〜５６Ｃの外側部分５８まで流れる（図３）。つまり、アクセサリ圧縮機５４によって生じるシールエアＳは、シールエアコア５２Ｃを介して各アクセサリシャフトシール５６Ａ〜５６Ｃと連通する。
【００１６】
各アクセサリシャフトシール５６Ａ〜５６Ｃにおいて、シールエアＳは、外側部分５８まで流れ、回転可能に支持された各アクセサリシャフト６０に沿って軸方向に流れる。シールエアＳ１は、アクセサリシャフト６０によって駆動されるアクセサリ６２（概略的に示す）に向かって流れ、アクセサリギアボックスハウジング５２内へのちりの流入を防ぐ。シールエアＳ２は、アクセサリギアボックスハウジング５２の内部へと流れ、アクセサリギアボックスハウジング５２内のオイルを保持する。
【００１７】
図４を参照すると、アクセサリ圧縮機５４は、駆動シャフト６３を介し、アクセサリギアボックス５０によって直接駆動される。別の実施例として、電動機などの他の駆動システムによってアクセサリ圧縮機５４に動力を供給してもよい。アクセサリ圧縮機５４により、アクセサリシャフトシール５６Ａ〜５６Ｃへのエンジン抽気の必要性およびそれに伴う劣化が排除される。
【００１８】
アクセサリギアボックスハウジング５２の内部は、通常、局所的な周囲より高い圧力で作動する。ギアボックス内部の圧力は、離陸時において、通常、局所的な周囲より約１０ＰＳＩ（重量ポンド毎平方インチ、約６８９５０Ｐａ）高い。この圧力は、アクセサリシャフトシール５６Ａ〜５６Ｃによってシールされる。アクセサリギアボックスハウジング５２にシールを適切に付与するために、アクセサリ圧縮機５４は、アクセサリギアボックスハウジング５２の内部から空気を吸引し、この空気を僅かに圧縮するだけでギアボックスの内部圧力より高くなるようにしている。すなわち、アクセサリギアボックスハウジング５２の内部空気は、局所的な圧力より高くなっており、したがって、アクセサリ圧縮機５４がアクセサリギアボックスハウジング５２内部空気を僅かに圧縮することにより効果的なシールが付与される。効果的なシールを付与するためには、通常、ギアボックス内部の圧力より約２ＰＳＩ（約１３７９０Ｐａ）高い。別の実施例として、アクセサリ圧縮機５４は、周囲と連通していてもよい。周囲は、アクセサリギアボックスハウジング５２内よりも相対的に圧力が低いため、アクセサリ圧縮機５４には、やや高い能力が要求される。
【００１９】
図５を参照すると、アクセサリ圧縮機５４は、液体リング型アクセサリ圧縮機（ｌｉｑｕｉｄ  ｒｉｎｇ  ａｃｃｅｓｓｏｒｙ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）とすることができる。ハウジング６４内でオフセットしているインペラ６５は、回転して、複数のインペラフィン６６とハウジング６４との間の空間に空気を捕捉する。インペラ６２が回転すると、空気が各フィン６６の間の空間に捕捉される。捕捉された空気は、インペラ６２とハウジング６４との間で圧縮機され、管状のオイル６８によりシールされる。空気がインペラ６２により圧縮される際、アクセサリ圧縮機５４の一方の側における入口ポート７０が圧縮のために空気を吸引し、次いで他方の側における出口ポート７２から排気するように、インペラ中心に向かう方向かつ離れる方向への流体面の動きにより、滑り接触することなく、空気が吸引および排気される。
【００２０】
図６を参照すると、別の実施例として、アクセサリ圧縮機５４’をスライドベーン型アクセサリ圧縮機（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｖａｎｅ  ａｃｃｅｓｓｏｒｙ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）としてもよい。ベーン８２は、ロータ８４におけるスロット８３内で半径方向内側および外側にスライドする。ロータ８４は、ハウジング８６内で中心から外れて位置している。ロータ８４が回転すると、ベーン８２はハウジング８６に対してスライドする。ロータ８４が中心から外れて位置するため、ベーン８２間の空気の量が回転の半分にわたって増加し、回転の残りの半分にわたって減少するように、ベーン８２がロータ８４に対して移動する。入口ポート８８は、最大空気量の位置にあり、出口ポート９０は、最小空気量の位置にある。入口ポート８８は、アクセサリ圧縮機５４’の一方の側に位置して圧縮のために空気を吸引し、他方の側に位置する出口ポート９０から空気が排気される。
【００２１】
液体リング型アクセサリ圧縮機は、摩耗を最小限にし、スライドベーン型アクセサリ圧縮機は、熱効率が優れている。温度上昇（断熱圧縮および効率損失）およびギアボックス内部への伝熱もまた相対的に低いように、アクセサリ圧縮機の圧力上昇は相対的に低い。シールエア流は、約２５０°Ｆ（約１２１℃）（通常時）であり、高温の日は、約３００°Ｆ（約１４７℃）を容易に維持する。そのような相対的に低いシールエアの温度によってギアボックスハウジングの材料の耐用年数が延びる。
【００２２】
図示した実施例により、特定の構成要素の構成を開示したが、他の構成であってもよいことを理解されたい。
【００２３】
特定のステップの順序で、図示、説明し、クレイムしているが、特に明示しない限り、ステップはどのような順序でもよく、別々であっても、また組み合わされても、本発明の利点を得ることを理解されたい。
【００２４】
上記の記載は、例示的なものに過ぎず、これに限定されない。種々の変更形態および修正形態が可能である。本発明の特定の実施例を例示的に示したが、当業者であれば、修正形態が本発明の範囲に属することを理解されよう。したがって、本発明の内容および範囲を決定するために、以下の特許請求の範囲を検討されたい。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ガスタービンエンジン
１４  ファン
１６  コア空気
１８  バイパス空気
２０  低圧圧縮機
２２  高圧圧縮機
２４  燃焼器
２６  排気燃焼ガス
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３４  低ロータスプール
３６  軸
３８  高ロータスプール
４０  アクセサリギアボックスシステム
４２  タワーシャフト
４４Ａ  第１の傘歯車セット
４４Ｂ  第２の傘歯車セット
４６  アングルギアボックス
４８  レイシャフト
５０  アクセサリギアボックス
５１  歯車列
５２  アクセサリギアボックスハウジング
５２Ｃ  シールエアコア
５４  アクセサリ圧縮機
５６Ａ〜５６Ｃ  アクセサリシャフトシール
５８  外側部分
６０  アクセサリシャフト
６２  アクセサリ
６３  駆動シャフト
６５  インペラ
６４  ハウジング
６６  インペラフィン
６８  オイル
７０  入口ポート
７２  出口ポート
８２  ベーン
８３  スロット
８４  ロータ
８６  ハウジング
８８  入口ポート
９０  出口ポート
Ｆ  エンジンフレーム部分
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
0004688940.tif 000006
【図４】
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【図５】
0004688940.tif 000008
【図６】
0004688940.tif 000009