(57)【要約】      （修正有）【課題】ストラットおよびハブ内の圧縮空気が、漏れると、ロータ空洞温度に悪影響を及ぼすので、漏れないようにする。【解決手段】スプーリマニホールド５２は、２つ以上の間隔を置いて配置されたキャップ６０と、出口６４を含むキャップ６０の各々と、ジャンパ管アセンブリ７０によって、流体連通して互いに接続された少なくとも１対６１のキャップ６０と、ジャンパ管７２の反対側の遠位の第１および第２の端部７８，８０に、それぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリ７４，７６を有するジャンパ管７２を含むジャンパ管アセンブリ７０とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の間隔を置いて配置されたキャップ（６０）と、
出口（６４）を含む前記キャップ（６０）の各々と、
ジャンパ管アセンブリ（７０）によって流体連通して互いに接続された少なくとも１対（６１）の前記キャップ（６０）と、
ジャンパ管（７２）の反対側の遠位の第１および第２の端部（７８，８０）にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリ（７４，７６）を有する前記ジャンパ管（７２）を含む前記ジャンパ管アセンブリ（７０）とを備えるスプーリマニホールド（５２）。
【請求項２】
前記第１および第２のスプーリ（７４，７６）それぞれの座ぐり（８２）内に溶接された前記第１および第２の端部（７８，８０）と、
前記少なくとも一対（６１）の前記キャップ（６０）の第１および第２のキャップの孔（８６）で第１および第２のスリーブ（８４，９８）内にそれぞれ圧入された第１および第２のスプーリ（７４，７６）の球状スプーリ端部（８３）と、
リテーナクリップ（９１）で前記孔（８６）に保持される前記第１および第２のスリーブ（８４，９８）とをさらに備える請求項１に記載のスプーリマニホールド（５２）。
【請求項３】
前記少なくとも一対（６１）の前記キャップ（６０）の前記第１のキャップの出口孔（８６）内に圧入された前記第１のスリーブ（８４）と、前記少なくとも一対（６１）の前記キャップ（６０）の前記第２のキャップの入口孔（９６）内に圧入された前記第２のスリーブ（９８）それぞれをさらに備える請求項２に記載のスプーリマニホールド（５２）。
【請求項４】
前記少なくとも一対（６１）の前記キャップ（６０）の前記第１のキャップの入口（６６）と、流体連通して前記入口（６６）に接続されたダクト（３２）をさらに備える請求項３に記載のスプーリマニホールド（５２）。
【請求項５】
３つの間隔を置いて配置されたキャップ（６０）と、
２つのポートキャップ（６８）から間隔を置いて配置され、２つのポートキャップ（６８）との間に配置されたディストリビュータキャップ（６２）を含む前記３つのキャップ（６０）と、
出口（６４）を含む前記キャップ（６０）の各々と、
ジャンパ管アセンブリ（７０）によって流体連通して前記ディストリビュータキャップ（６２）に接続された前記ポートキャップ（６８）の各々と、
前記ジャンパ管（７２）の反対側の遠位の第１および第２の端部（７８，８０）にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリ（７４，７６）を有するジャンパ管（７２）を含む前記ジャンパ管アセンブリ（７０）とを備えるスプーリマニホールド（５２）。
【請求項６】
前記第１および第２のスプーリ（７４，７６）ぞれぞれの座ぐり（８２）内に溶接された前記第１および第２の端部（７８，８０）と、
前記ポートキャップ（６８）の入口孔（９６）で第２のスリーブ（９８）内に圧入された前記第２のスプーリ（７６）の球状スプーリ端部（８３）と、
前記ディストリビュータキャップ（６２）の出口孔（８６）で第１のスリーブ（８４）内に圧入された前記第１のスプーリ（７４）の球状スプーリ端部（８３）と、
リテーナクリップ（９１）で前記出口および入口孔（８６，９６）に保持される前記第１および第２のスリーブ（８４，９８）とを備える請求項５に記載のスプーリマニホールド（５２）。
【請求項７】
前記ディストリビュータキャップ（６２）の時計回りおよび反時計回りの出口ポート（１１６，１１８）にそれぞれ接続された前記ジャンパ管（７２）を含む時計回りおよび反時計回りに延びるジャンパ管（１１２，１１４）によって流体連通して前記ディストリビュータキャップ（６２）に接続された時計回りおよび反時計回りのポートキャップ（６８）を含む前記ポートキャップ（６８）と、
前記時計回りおよび反時計回りのジャンパ管（１１２，１１４）の各々の前記反対側の遠位の第１および第２の端部（７８，８０）の各々にそれぞれ取り付けられた前記第１および第２のスプーリ（７４，７６）とをさらに備える請求項６に記載のスプーリマニホールド（５２）。
【請求項８】
流体連通して前記ディストリビュータキャップ（６２）の入口（６６）に接続されたダクト（３２）をさらに備える請求項７に記載のスプーリマニホールド（５２）。
【請求項９】
前記エンジン（１０）の中心軸線（８）を囲む環状外側ケーシング（３８）と、
前記環状外側ケーシング（３８）の対応するケーシングポート（４８）と流体供給連通するキャップ出口（６４）を有する３つの間隔を置いて配置されたキャップ（６０）を含むスプーリマニホールド（５２）と、
２つのポートキャップ（６８）から間隔を置いて配置され、２つのポートキャップ（６８）の間に配置されたディストリビュータキャップ（６２）を含む前記３つのキャップ（６０）と、
ジャンパ管アセンブリ（７０）によって流体連通して前記ディストリビュータキャップ（６２）に接続された前記ポートキャップ（６８）の各々と、
前記ジャンパ管（７２）の反対側の遠位の第１および第２の端部（７８，８０）にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリ（７４，７６）を有するジャンパ管（７２）を含む前記ジャンパ管アセンブリ（７０）と、
前記第１および第２のスプーリ（７４，７６）ぞれぞれの座ぐり（８２）内に溶接された前記第１および第２の端部（７８，８０）と、
前記ポートキャップ（６８）の入口孔（９６）で第２のスリーブ（９８）内に圧入された前記第２のスプーリ（７６）の球状スプーリ端部（８３）と、
前記ディストリビュータキャップ（６２）の出口孔（８６）で第１のスリーブ（８４）内に圧入された前記第１のスプーリ（７４）の球状スプーリ端部（８３）と、
リテーナクリップ（９１）で前記出口および入口孔（８６，９６）に保持される前記第１および第２のスリーブ（８４，９８）と、
流体供給連通して前記ディストリビュータキャップ（６２）の入口（６６）に接続された抽気ダクト（３２）と
流体供給連通して前記抽気ダクト（３２）に接続された高圧圧縮機（１８）とを備えるガスタービンエンジン（１０）アセンブリ。
【請求項１０】
前記ケーシング（３８）から径方向内側に間隔を置いて配置された環状ハブ（４２）を含む環状タービンフレーム（３６）と、
前記環状外側ケーシング（３８）に前記ケーシングポート（４８）を含むストラットポート（４８）を有する複数の周方向に間隔を置いて配置された中空ストラット（４４）と、
前記ケーシング（３８）と前記ハブ（４２）との間に径方向に延びる前記ストラット（４４）とをさらに備える請求項９に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気マニホールドに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンのタービン冷却空気マニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、軸受によって支持され、次いで環状フレームによって支持される１つ以上のロータシャフトを含む。フレームは、環状ハブから径方向外側に間隔を置いて配置された環状ケーシングを含み、それらの間を延びる複数の周方向に間隔を置いて配置されたストラットを有する。ストラットは、共通の鋳込みでケーシングおよびハブと一体滴に形成するか、たとえば、適切にそれらにボルト止めすることができる。軸受は、フレームによってハブ内で支持される。
【０００３】
ストラットは、圧縮冷却空気が通過してハブ内に導かれ得るように中空である。圧縮空気は、ハブ中の孔を通して高圧および低圧タービンに対してロータパージをもたらす。空気はまた、後方高圧ロータ軸受を支持するストラット内に収納されるサービスラインおよび管に加えて、ストラットおよびハブに対しても冷却を施す。ストラットおよびハブ内の圧縮空気が、漏れにより失われないようにすることが重要である。もし漏れが起これば、ロータ空洞温度に悪影響を及ぼすであろう。
【０００４】
圧縮冷却空気は、空気マニホールドシステムによってストラットに供給される。空気マニホールドシステムは通常、中空フレームストラットへの径方向外側入口を覆うキャップに至る供給ダクトを含むマニホールドに圧縮機からの抽気を搬送するための抽気供給パイプまたはダクトを含む３つまたは４つ以上のマニホールドアセンブリを含む。従来技術のマニホールドは、溶接されてエンジンケーシングに堅固に取り付けられた管で形成されている。また、ピストンリングシール（またはシーリング）を有するジャンパ管も使用されている。堅固に取り付けられたマニホールドは重く、高価であり、高サイクル疲労および取り付けの問題を有する傾向にある。ピストンリング設計を有するジャンパ管は、摩耗耐久性の問題、低下した偏角性能、および漏れの増加がある傾向にある。したがって、これらの問題を低減および／または排除するマニホールドおよびマニホールドアセンブリを有することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
スプーリマニホールドは、２つ以上の間隔を置いて配置されたキャップと、出口を含むキャップの各々と、ジャンパ管アセンブリによって流体連通して互いに接続された少なくとも一対のキャップとを含み、ジャンパ管アセンブリは、ジャンパ管の反対側の遠位の第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリを有するジャンパ管を含む。第１および第２の端部は、第１および第２のスプーリそれぞれの座ぐり内に溶接することができ、第１および第２のスプーリの球状スプーリ端部は、少なくとも一対のキャップの第１および第２のキャップの孔で第１および第２のスリーブ内にそれぞれ圧入することができ、第１および第２のスリーブは、リテーナクリップで孔に保持することができる。
【０００６】
第１のスリーブは、少なくとも一対のキャップの第１のキャップの出口孔内に圧入することができ、第２のスリーブは、少なくとも一対のキャップの第２のキャップの入口孔内にそれぞれ圧入することができる。
【０００７】
少なくとも一対のキャップの第１のキャップは、入口を含むことができ、ダクトは、流体連通して入口に接続することができる。
【０００８】
スプーリマニホールドの一実施形態は、２つのポートキャップから間隔を置いて配置され、２つのポートキャップの間に配置されたディストリビュータキャップを含む３つの間隔を置いて配置されたキャップを含む。キャップの各々は、出口を含み、ポートキャップの各々は、ジャンパ管アセンブリによって流体連通してディストリビュータキャップに接続され、ジャンパ管アセンブリは、ジャンパ管の反対側の遠位の第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリを有するジャンパ管を含む。第１および第２の端部は、第１および第２のスプーリそれぞれの座ぐり内に溶接することができ、第２のスプーリの球状スプーリ端部は、ポートキャップの入口孔で第２のスリーブ内に圧入することができ、第１のスプーリの球状スプーリ端部は、ディストリビュータキャップの出口孔で第１のスリーブ内に圧入することができ、第１および第２のスリーブは、リテーナクリップで出口および入口孔に保持することができる。ダクトは、流体連通してディストリビュータキャップの入口に接続することができる。
【０００９】
ポートキャップは、ディストリビュータキャップの時計回りおよび反時計回りの出口ポートにそれぞれ接続された時計回りおよび反時計回りに延びるジャンパ管によって流体連通してディストリビュータキャップに接続された時計回りおよび反時計回りのポートキャップを含むことができる。第１および第２のスプーリは、時計回りおよび反時計回りのジャンパ管の各々の反対側の遠位の第１および第２の端部の各々にそれぞれ取り付けられる。
【００１０】
ガスタービンエンジンアセンブリは、エンジンの中心軸線を囲む環状外側ケーシングと、環状外側ケーシングの対応するケーシングポートと流体供給連通するキャップ出口を有する３つの間隔を置いて配置されたキャップを含むスプーリマニホールドとを含む。３つのキャップは、２つのポートキャップから間隔を置いて配置され、２つのポートキャップの間に配置されたディストリビュータキャップを含み、ポートキャップの各々は、ジャンパ管アセンブリによって流体連結してディストリビュータキャップに接続され、ジャンパ管アセンブリは、ジャンパ管の反対側の遠位の第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリを有するジャンパ管を含む。高圧圧縮機は、流体供給連通して抽気ダクトに接続することができる。
【００１１】
ガスタービンエンジンアセンブリはさらに、ケーシングから径方向内側に間隔を置いて配置された環状ハブを含む環状タービンフレームと、環状外側ケーシングにケーシングポートを含むストラットポートを有する複数の周方向に間隔を置いて配置された中空ストラットと、ケーシングとハブとの間に径方向に延びるストラットとを含むことができる。
【００１２】
好ましい例示的な実施形態に従って、本発明を添付の図面と共に以下の詳細な説明により具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スプーリマニホールドを有する圧縮機抽気マニホールドアセンブリを含む、例示的な航空機ターボファンガスタービンエンジンの断面図である。
【図２】図１に示すスプーリマニホールドによって供給される中空ストラットの断面図である。
【図３】図１に示すマニホールドアセンブリの前方から後方を見た軸方向視図である。
【図４】図３に示すスプーリマニホールドの１つの斜視図である。
【図５】図４に示すスプーリマニホールドの一部切欠斜視図である。
【図６】図５に示すスプーリの切欠斜視図である。
【図７】図５に示すスプーリマニホールドのスプーリ、ジャンパ管、およびディストリビュータキャップの分解図である。
【図８】図５に示すスプーリマニホールドのスプーリ、ジャンパ管、およびポートキャップの切欠斜視図である。
【図９】図４に示すスプーリマニホールドの前方から後方を見た一部切欠斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に概略的に示すエンジン１０の中心軸線８の周りを囲む例示的なターボファンガスタービンエンジン１０は、周囲空気１４を受けるファン１２と、低圧またはブースタ圧縮機１６と、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８と、燃料とＨＰＣ１８によって加圧された空気１４を混合して高圧タービン（ＨＰＴ）２４を通って下流に流れる燃焼ガス２２を生成する燃焼器２０と、燃焼ガス２２がエンジン１０から排出される低圧タービン（ＬＰＴ）２６とを含む。第１のシャフト、すなわち高圧シャフト２８は、ＨＰＴ２４をＨＰＣ１８に接合し、第２のシャフト、すなわち低圧シャフト３０は、ＬＰＴ２６をファン１２と低圧圧縮機１６の両方に接合する。マニホールドアセンブリ５０は、ＨＰＣ１８と流体連通する抽気ダクト３２を含み、圧縮空気の一部を内部で抽気してエンジンの構成要素を冷却およびパージするために使用される。この抽気３４はまた、本明細書において冷却空気と呼ばれることもある。
【００１５】
図１〜２を参照すると、抽気３４は、マニホールドアセンブリ５０によってＨＰＴ２４とＬＰＴ２６との間の環状タービン中心フレーム３６に導かれる。タービンフレーム３６は、エンジン１０の中心軸線８の周りを囲む環状外側ケーシング３８を含む。フレーム３６はまた、ケーシング３８から径方向内側に間隔を置いて配置された環状ハブ４２と、ケーシング３８とハブ４２との間に径方向に延び、かつそれらに接合された複数の周方向に間隔を置いて配置された中空ストラット４４とを含む。
【００１６】
図２〜４を参照すると、各ストラット４４の径方向外側端部は、支持パッド４６に適切ボルト止めされ、次いでケーシング３８に適切にボルト止めされてその内部でそれぞれのケーシングまたはストラットポート４８と流体連通する。ストラットポート４８の各々は、マニホールドアセンブリ５０のスプーリマニホールド５２によって抽気ダクト３２と流体連通する。冷却空気３４は、スプーリマニホールド５２からケーシング３８に取り付けられたスプーリマニホールド５２の直線状または周方向に間隔を置いて配置されたキャップ６０を通ってストラットポート４８内に流れ、ストラット４４の径方向下側を通ってハブ４２から流出する。ストラット４４はまた、従来知られているようなエンジン１０の中心領域に潤滑油を搬送および返却する従来のサービスパイプ５４を含むことができる。
【００１７】
図３〜５を参照すると、スプーリマニホールド５２は、キャップ６０の１つであるディストリビュータキャップ６２を含み、第４の段のような圧縮機の段に繋がる抽気ダクト３２に接続された入口６６を有する。キャップ６０の各々は、抽気ダクト３２からの抽気３４がストラットポート４８に供給、分配、または流れてキャップ６０がボルト止めされるストラット４４を通るための出口６４を含む。キャップ６０の隣接する対６１は、ジャンパ管アセンブリ７０によって流体連通して接続される。キャップ６０はまた、スプーリマニホールド５２の１つ以上のポートキャップ６８を含むことができる。ポートキャップ６８は、ジャンパ管アセンブリ７０によってディストリビュータキャップ６２に接続される。ディストリビュータキャップ６２は、ジャンパ管アセンブリ７０が接続されるキャップ出口ポート６３を含む。ポートキャップ６８は、ジャンパ管アセンブリ７０が接続されるキャップ入口ポート６５を含む。
【００１８】
図５〜７を参照すると、ジャンパ管アセンブリ７０の各々は、ジャンパ管７２の反対側の遠位の第１および第２の端部７８，８０の各々にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリ７４，７６を有するジャンパ管７２を含む。図６および図７に示す例示的なジャンパ管７２は、ディストリビュータキャップ６２のキャップ出口ポート６３に接続される。ジャンパ管７２の第１の端部７８は、例示的な第１のスプーリ７４の座ぐり８２に溶接される。第１のスプーリ７４の球状スプーリ端部８３は、ディストリビュータキャップ６２の第１のスリーブ８４内に圧入される。第１のスリーブ８４は、第１および第２のプレスフィット８８，９０によって示すようにディストリビュータキャップ６２の出口孔８６内に圧入され、リテーナクリップ９１でその内部に保持される。
【００１９】
図５および図８を参照すると、第２のスプーリ７６の球状スプーリ端部８３は、同様に例示的なポートキャップ６８に接続される。ジャンパ管７２の第２の端部８０は、例示的な第１のスプーリ７４の座ぐり８２内に溶接される。第１のスプーリ７４の球状スプーリ端部８３は、例示的なポートキャップ６８の第２のスリーブ９８内に圧入される。第２のスリーブ９８は、第１および第２のプレスフィット８８，９０によって示すようにポートキャップ６８の入口孔９６内に圧入され、リテーナクリップ９１でその内部に保持される。
【００２０】
図３〜８に示すスプーリマニホールド５２の例示的な実施形態は、ディストリビュータキャップ６２を含み、第４の段のような圧縮機の段に繋がる抽気ダクト３２に接続された入口６６を有する。図９を参照すると、スプーリマニホールド５２は、ディストリビュータキャップ６２の時計回りおよび反時計回りの出口ポート１１６，１１８にそれぞれ接続された時計回りおよび反時計回りに延びるジャンパ管１１２，１１４を有するものとして説明することができる。時計回りおよび反時計回りのジャンパ管１１２，１１４の各々は、時計回りおよび反時計回りのジャンパ管１１２，１１４の反対側の遠位の第１および第２の端部７８，８０の各々にそれぞれ取り付けられた第１および第２のスプーリ７４，７６を含む。時計回りおよび反時計回りのジャンパ管１１２，１１４の各々は、第２のスプーリ７６の座ぐり８２内に溶接された第２の端部８０を含む。第２のスプーリ７６の球状スプーリ端部８３は、ディストリビュータキャップ６２の時計回りおよび反時計回りの出口孔１２４，１２６それぞれの時計回りおよび反時計回りのスリーブ１２０，１２２内に圧入される。時計回りおよび反時計回りのスリーブ１２０，１２２は、第１および第２のプレスフィット８８，９０によって示すように時計回りおよび反時計回りの出口孔１２４，１２６内に圧入され、リテーナクリップ９１でその内部に保持される。
【００２１】
本明細書において、好ましいと考えられ、本発明の例示的な実施形態であると考えられるものが述べられたが、本発明の他の変更形態は、本明細書の教示から当業者には明らかであるはずであり、したがって、本発明の真の趣旨および範囲内に入るすべてのこうした変更形態が、添付の特許請求の範囲において保証されることが望ましい。
【００２２】
したがって、米国特許文章によって保証されることが望まれるものは、以下の特許請求の範囲において規定され、区別される発明である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ターボファンガスタービンエンジン
１２  ファン
１４  周囲空気
１６  低圧またはブースタ圧縮機
１８  高圧圧縮機（ＨＰＣ）
２０  燃焼器
２２  燃焼ガス
２４  高圧タービン（ＨＰＴ）
２６  低圧タービン（ＬＰＴ）
２８  高圧シャフト
３０  低圧シャフト
３２  抽気ダクト
３４  抽気、冷却空気
３６  環状タービン中心フレーム
３８  環状外側ケーシング
４２  環状ハブ
４４  中空ストラット
４６  支持パッド
４８  ケーシングまたはストラットポート
５０  マニホールドアセンブリ
５２  スプーリマニホールド
５４  従来のサービスパイプ
６０  キャップ
６１  隣接する対
６２  ディストリビュータキャップ
６３  キャップ出口ポート
６４  出口
６５  キャップ入口ポート
６６  入口
６８  ポートキャップ
７０  ジャンパ管アセンブリ
７２  ジャンパ管
７４  第１のスプーリ
７６  第２のスプーリ
７８  第１の端部
８０  第２の端部
８２  座ぐり
８３  球状スプーリ端部
８４  第１のスリーブ
８６  出口孔
８８  第１のプレスフィット
９０  第２のプレスフィット
９１  リテーナクリップ
９６  入口孔
９８  第２のスリーブ
１１２  時計回りに延びるジャンパ管
１１４  反時計回りに延びるジャンパ管
１１６  時計回りの出口ポート
１１８  反時計回りの出口ポート
１２０  時計回りのスリーブ
１２２  反時計回りのスリーブ
１２４  時計回りの出口孔
１２６  反時計回りの出口孔
【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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【図７】
2017072126.tif 000009
【図８】
2017072126.tif 000010
【図９】
2017072126.tif 000011
【外国語明細書】
2017072126000001.pdf