(57)【要約】【課題】冗長ポンプ特徴要素を有するタービン用ポンプを提供すること。【解決手段】ガスタービンエンジン用のポンプが提供される。ポンプは、第１の駆動シャフトに各々が剛体的に取り付けられたスプライン及び第１のギアを有する第１の駆動トラックを含む。ポンプはまた、第２の駆動シャフトに剛体的に取り付けられた第２のギアを有する第２の駆動トラックを含む。第２のギアは、第１のギアに機械的に結合される。加えて、第１の潤滑供給ポンプは、第１の駆動シャフトに機械的に結合され、第２の潤滑供給ポンプは、第２の駆動シャフトに機械的に結合される。第１及び第２の潤滑供給ポンプは、所望の量の潤滑剤をガスタービンエンジンに提供するよう協働して構成される。【選択図】      図１
2017008924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）のためのポンプ（１００）であって、
第１の駆動シャフト（１０６）、スプライン（１０８）及び第１のギア（１１０）を含み、該スプライン及び第１のギアが各々、前記第１の駆動シャフトに剛体的に取り付けられる第１の駆動トラック（１０２）と、
第２の駆動シャフト（１１２）及び第２のギア（１１４）を含み、該第２のギアが、前記第２の駆動シャフトに剛体的に取り付けられ且つ前記第１のギアに機械的に結合される、第２の駆動トラック（１０４）と、
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合された第１の潤滑供給ポンプ（１２０）と、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合された第２の潤滑供給ポンプ（１２２）と、
を備え、
前記第１の潤滑供給ポンプ及び前記第２の潤滑供給ポンプが、所望の量の潤滑剤を前記ガスタービンエンジンに提供するように協働して構成される、ポンプ（１００）。
【請求項２】
前記第１の潤滑供給ポンプが、最大で所望の量の約半分の潤滑剤を前記ガスタービンエンジンに提供するように構成され、前記第２の潤滑供給ポンプがまた、最大で所望の量の約半分の潤滑剤を前記ガスタービンエンジンに提供するように構成されている、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項３】
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合された第１の排出ポンプと、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合された第２の排出ポンプと、
を更に備え、
前記第１及び第２の排出ポンプが各々、前記ガスタービンエンジンのサンプ（３０，３２，３４，３６）と流体連通されて、該ガスタービンエンジンのサンプから所望の量の潤滑剤を取り出すように構成されている、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項４】
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合され且つ中央サンプ（３２）の第１の潤滑出口に流体接続された第１の中間排出ポンプ（１５４）と、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合され且つ中央サンプ（３２）の第２の潤滑出口に流体接続された第２の中間排出ポンプ（１５６）と、
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合され且つ補助ギアボックス（ＡＧＢ）（３６）の第１の潤滑出口に流体接続された第１のＡＧＢ排出ポンプ（１５８）と、
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合され且つ前記ＡＧＢの第２の潤滑出口に流体接続された第２のＡＧＢ排出ポンプ（１５９）と、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合され且つ前記ＡＧＢの第３の潤滑出口に流体接続された第３のＡＧＢ排出ポンプ（１６０）と、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合され且つ前記ＡＧＢの第４の潤滑出口に流体接続された第４のＡＧＢ排出ポンプ（１６１）と、
を更に備える、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項５】
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合され且つ出口（１７６）を含む第１の排出ポンプと、
前記第１の排出ポンプの出口を前記ガスタービンエンジンのタンク（４４）に流体接続する第１のリターンライン（１６８）と、
前記第１のリターンラインと流体連通して位置付けられた第１のリターンバルブ（１８０）と、
を更に備え、前記第１のリターンバルブが、前記第１のリターンラインを通る流体の流れを可能にする開放位置と、前記第１のリターンラインを通る流体の流れを遮断する閉鎖位置との間で移動可能である、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項６】
前記第１のリターンバルブは、前記第１の潤滑供給ポンプの前後の圧力差が所定閾値よりも大きいときに前記開放位置に移動可能な液圧バルブである、請求項５に記載のポンプ（１００）。
【請求項７】
前記第１の潤滑供給ポンプに流体接続されて、潤滑剤の流れを前記第１の潤滑供給ポンプから前記ガスタービンエンジンに提供する第１の潤滑供給ライン（１９８）と、
前記ガスタービンエンジンから前記第１の潤滑供給ラインを通って前記第１の潤滑供給ポンプに向けた前記潤滑剤の流れを遮断するため、前記第１の潤滑供給ラインに位置付けられる第１のチェックバルブ（１３４）と、
を更に備える、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項８】
前記第１の駆動トラックの第１の駆動シャフトが剪断セクション（１２４）を定め、前記第２の駆動トラックの第２の駆動シャフトもまた、剪断セクション（１２６）を定める、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項９】
前記第１のギアが第１のスパーギアであり、前記第２のギアが第２のスパーギアである、請求項１に記載のポンプ（１００）。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
圧縮機セクション（２０）と、
前記圧縮機セクションに機械的に結合されたタービンセクション（２８）と、
ポンプ（１００）と、
を備え、前記ポンプが、
第１の駆動シャフト（１０６）、スプライン（１０８）及び第１のギア（１１０）を含み、該スプライン及び第１のギアが各々、前記第１の駆動シャフトに剛体的に取り付けられる第１の駆動トラック（１０２）と、
第２の駆動シャフト（１１２）及び第２のギア（１１４）を含み、該第２のギアが前記第２の駆動シャフトに剛体的に取り付けられ、且つ前記第１のギアに機械的に結合される第２の駆動トラック（１０４）と、
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合された第１の潤滑供給ポンプ（１２０）と、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合された第２の潤滑供給ポンプ（１２２）と、
を備え、
前記第１の潤滑供給ポンプ及び前記第２の潤滑供給ポンプが、所望の量の潤滑剤を前記ガスタービンエンジンに提供するように協働して構成される、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１１】
前記ガスタービンエンジンの圧縮機セクション又はタービンセクションのうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に位置付けられたサンプ（３０，３２，３４，３６）と、
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合された第１の排出ポンプと、
前記第２の駆動シャフトに機械的に結合された第２の排出ポンプと、
を更に備え、前記第１及び第２の排出ポンプが各々、前記サンプと流体連通されて、該サンプから所望の量の潤滑剤を取り出すように構成されている、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１２】
前記第１の排出ポンプが、最大で所望の量の約半分の潤滑剤を前記サンプから取り出すよう構成され、前記第２の排出ポンプがまた、最大で所望の量の約半分の潤滑剤を前記サンプから取り出すよう構成されている、請求項１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１３】
前記第１の潤滑供給ポンプが、最大で所望の量の約半分の潤滑剤を前記ガスタービンエンジンに提供するように構成され、前記第２の潤滑供給ポンプがまた、最大で所望の量の約半分の潤滑剤を前記ガスタービンエンジンに提供するように構成されている、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１４】
前記圧縮機セクション又はタービンセクションのうちの少なくとも１つに位置付けられた複数のサンプ（３０，３２，３４，３６）と、
前記第１の駆動トラックの第１の駆動シャフトに機械的に結合され且つ前記複数のサンプのうちの１つに各々が流体接続されて、前記それぞれのサンプから最大で所望の量の約半分の潤滑剤を取り出すように構成される第１の複数の排出ポンプと、
前記第２の駆動トラックの第２の駆動シャフトに機械的に結合され且つ前記複数のサンプのうちの１つに各々が流体接続されて、前記それぞれのサンプから最大で所望の量の約半分の潤滑剤を取り出すように構成される第２の複数の排出ポンプと、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記第１の駆動シャフトに機械的に結合され且つ出口（１７６）を含む第１の排出ポンプと、
前記第１の排出ポンプの出口を前記ガスタービンエンジンのタンク（４４）に流体接続する第１のリターンライン（１６８）と、
前記第１のリターンラインと流体連通して位置付けられた第１のリターンバルブ（１８０）と、
を更に備え、前記第１のリターンバルブが、前記第１のリターンラインを通る流体の流れを可能にする開放位置と、前記第１のリターンラインを通る流体の流れを遮断する閉鎖位置との間で移動可能である、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１６】
前記第１のリターンバルブは、前記第１の潤滑供給ポンプの前後の圧力差が所定閾値よりも大きいときに前記開放位置に移動可能な液圧バルブである、請求項１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１７】
前記第１の潤滑供給ポンプに流体接続されて、潤滑剤の流れを前記第１の潤滑供給ポンプから前記ガスタービンエンジンに提供する第１の潤滑供給ライン（１９８）と、
前記ガスタービンエンジンから前記第１の潤滑供給ラインを通って前記第１の潤滑供給ポンプに向けた前記潤滑剤の流れを遮断するため、前記第１の潤滑供給ラインに位置付けられる第１のチェックバルブ（１３４）と、
を更に備える、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１８】
前記第１の駆動トラックの第１の駆動シャフトが剪断セクション（１２４）を定め、前記第２の駆動トラックの第２の駆動シャフトもまた、剪断セクション（１２６）を定める、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）
【請求項１９】
前記第１のギアが第１のスパーギアであり、前記第２のギアが第２のスパーギアである、請求項１０に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２０】
前記ガスタービンエンジンが、航空機ガスタービンエンジンである、請求項１０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】
本発明の主題は、全体的に、ガスタービンエンジン用ポンプに関し、より詳細には、冗長ポンプ特徴要素を有するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機ガスタービンエンジンのような特定のガスタービンエンジンは、圧縮及びタービン空力ターボ機械を支持する１又はそれ以上の回転シャフトを含む。１又はそれ以上のシャフトは、動作中に加えられる推力荷重及び半径方向荷重を支持するために軸受を必要とする。軸受は、一般にサンプと呼ばれる筐体内に収容される。ガスタービンエンジンは通常、前方サンプ、中間サンプ、及び後方サンプを有する。加えて、特定のガスタービンエンジンは、軸受を必要とする多数のギアメッシュ（噛み合い部）及びシャフトを備えた補機駆動ギアボックスを含むことになる。シャフト及びギアボックス軸受並びにギアメッシュは、作動中に連続した潤滑を必要とする。加えて、潤滑は、潤滑部位の各々から排出されて、再利用のためにポンプによって潤滑貯蔵器／オイルタンクに戻す必要がある。
【０００３】
通常は、種々の軸受及びギアメッシュに潤滑を提供するため、並びにそれぞれのサンプから潤滑を排出するためにポンプ要素が含まれる。ポンプ要素の故障は、全ての重要箇所への潤滑流が停止する結果をもたらす可能性があり、排出要素の故障は、影響を受ける部位の氾濫を生じさせる可能性がある。その結果、影響を受ける部位の氾濫は、貯蔵器における潤滑の枯渇及びその後の軸受障害及び焼き付きをもたらすことになる。かかる故障は、例えば、特に単一エンジンの航空機用途において安全性が懸念されるものとなる可能性がある。
【０００４】
従って、より堅牢なポンプが有益となるであろう。より具体的には、故障後にポンプが連続して動作することができる１又はそれ以上の冗長特徴要素を有するガスタービンエンジン用のポンプが特に有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８，２３０，８３５号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はその説明から自明なものとすることができ、或いは本発明を実施することにより知ることができる。
【０００７】
１つの例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン用のポンプが提供される。ポンプは、第１の駆動シャフト、スプライン及び第１のギアを有する第１の駆動トラックを含む。スプライン及び第１のギアは各々、第１の駆動シャフトに剛体的に取り付けられる。ポンプはまた、第２の駆動シャフト及び第２のギアを有する第２の駆動トラックを含む。第２のギアは、第２の駆動シャフトに剛体的に取り付けられ、第１のギアに機械的に結合される。ポンプはまた、第１の駆動シャフトに機械的に結合された第１の潤滑供給ポンプと、第２の駆動シャフトに機械的に結合された第２の潤滑供給ポンプと、を含む。第１の潤滑供給ポンプ及び第２の潤滑供給ポンプは、所望の量の潤滑剤をガスタービンエンジンに提供するよう協働して構成される。
【０００８】
別の例示的な実施形態において、ガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、圧縮機セクションと、該圧縮機セクションに機械的に結合されたタービンセクションと、ポンプとを含む。ポンプは、第１の駆動シャフト、スプライン及び第１のギアを有する第１の駆動トラックを備える。スプライン及び第１のギアは各々、第１の駆動シャフトに剛体的に取り付けられる。ポンプはまた、第２の駆動シャフト及び第２のギアを有する第２の駆動トラックを含む。第２のギアは、第２の駆動シャフトに剛体的に取り付けられ、また、第１のギアに機械的に結合される。ポンプはまた、第１の駆動シャフトに機械的に結合された第１の潤滑供給ポンプと、第２の駆動シャフトに機械的に結合された第２の潤滑供給ポンプとを含む。第１の潤滑供給ポンプ及び第２の潤滑供給ポンプは、所望の量の潤滑剤をガスタービンエンジンに提供するよう協働して構成される。
【０００９】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１０】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の主題の種々の実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】本開示の例示的な実施形態によるポンプの概略図。
【図３】図２の例示的なポンプ内に含められた、閉鎖位置にある本開示の例示的な実施形態による第１のリターンラインの概略図。
【図４】開放位置にある図３の例示的な第１のリターンラインの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。
【００１３】
次に、幾つかの図全体を通して同じ参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態による、ガスタービンエンジンの概略断面図である。より詳細には、図１の実施形態において、ガスタービンエンジンは、航空用ガスタービンエンジン１０であり、本明細書では「ガスタービンエンジン１０」と呼ばれる。しかしながら、図１に描かれた実施形態は、単に例証に過ぎないことを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、あらゆる好適なガスタービンエンジンに組み込むことができる。例えば、他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、あらゆる好適なターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、ターボプロップエンジン、その他に組み込むことができる。
【００１４】
図１に示すように、ガスタービンエンジン１０は、一般に長手方向中心線１２を定め、該長手方向中心線１２に沿って前方部分１６と後方部分１８との間に延びるコア１４を含む。加えて、ガスタービンエンジン１０は、直列流れ関係で、低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を有する圧縮機セクション２０と、燃焼セクション２６と、タービンセクション２８とを含む。圧縮機セクション２０とタービンセクション２８の駆動可能な接続の態様に対して、１又はそれ以上のシャフト（図示せず）を提供することができる。
【００１５】
ガスタービンエンジン１０内には、１又はそれ以上のシャフトを支持するために複数の軸受が含まれる。このような軸受及びギアは、一般に、前方サンプ３０、中間サンプ（又は「中央」サンプ）３２、及び後方サンプ３４において密閉される。加えて、図示の実施形態では、補機ギアボックス（「ＡＧＢ」）３６が設けられる。ＡＧＢ３６は、矢印３７で示されるように、１又はそれ以上のシャフトと機械的に連通することができる。ＡＧＢ３６は、複数の軸受及びギアメッシュを含み、エンジン１０及び航空機の様々な構成要素に動力を供給するのに使用される。
【００１６】
ガスタービンエンジン潤滑及び排出ポンプ１００（本明細書で「ポンプ」と呼ばれる）は、種々のシャフト、軸受、及びギアメッシュに潤滑を提供するため、並びに前方サンプ３０、中央サンプ３２、後方サンプ３４及びＡＧＢ３６から潤滑を排出するために含まれる。例えば、概略的に図示されるように、ポンプ１００は、出口ライン３８に流体接続されて、該出口ライン３８は、前方サンプ３０、ＡＧＢ３６（複数のノズル４０を通じて）、中央サンプ３２、及び後方サンプ３４における種々の軸受及びギアに潤滑を提供するよう、様々な箇所にて分割されている。加えて、ポンプ１００は、複数の排出ライン４２に流体接続されて、前方サンプ３０、中央サンプ３２，後方サンプ３４、及びＡＧＢ３６から潤滑を戻すようにする。しかしながら、種々のサンプの各々から潤滑を戻すために単一の排出ライン４２が描かれているが、他の例示的な実施形態では、その代わりに複数の排出ラインを設けることができる点は理解されたい。
【００１７】
また、図１に示されるように、ポンプ１００は、タンク４４及び熱交換器４６に流体接続される。ポンプ１００は、ライン４８を通じて排出された潤滑を熱交換器４６に提供するよう構成することができ、この熱交換器において、一定量の熱を潤滑から取り除くことができる。次いで、冷却された潤滑は、ライン５０を通じてタンク４４に提供することができる。潤滑は、ポンプ１００がライン５２を介してタンク４４からかかる潤滑を引き寄せて、この潤滑をエンジン１０の種々の構成要素に戻すようするまで、タンク４４に留まることができる。
【００１８】
図示されていないが、ガスタービンエンジン１０の作動は、例えば、圧縮機セクション２０，タービンセクション２８、燃焼セクション２６及び／又は周囲環境の様々な状況を検出する複数のセンサ（圧力及び／又は温度センサなど）によって監視することができる。加えて、コントローラは、ガスタービンエンジン１０の特定の態様を制御するために含めることができる。コントローラは、一般に、タービンエンジンを本明細書で記載されるように制御及び／又は作動させることを可能にする当該技術分野で公知の何らかのタービンエンジン制御システムとすることができる。一般に、コントローラは、ガスタービンエンジン１０を制御するためコンピュータで実現される様々な機能を実施するよう構成された１又はそれ以上のプロセッサ及び関連の１又は複数のメモリデバイスを有する何れかのコンピュータシステムを含むことができる。
【００１９】
ここで図２を参照すると、例示的なガスタービンエンジンの潤滑及び排出ポンプ（本明細書で「ポンプ」と呼ばれる）１００の概略図と、図１の例示的なガスタービンエンジン１０の概略図とが提供される。
【００２０】
図示のように、図２の例示的なポンプ１００は、一般に、第１の駆動トラック１０２及び第２の駆動トラック１０４を含む。第１の駆動トラック１０２は、軸方向Ａ１に沿って延びる第１の駆動シャフト１０６と、スプライン１０８と、第１のギア１１０とを含む。スプライン１０８は、第１の駆動シャフト１０６に剛体的に取り付けられ、ポンプ１００の作動中に第１の駆動シャフト１０６がスプライン１０８によって軸方向Ａ１の周りを回転するようになる。加えて、スプライン１０８は、１又はそれ以上のシャフトなど、ガスタービンエンジン１０のコアエンジンの１又はそれ以上の構成要素と機械的に連通することができる。第１のギア１１０はまた、第１の駆動シャフト１０６に剛体的に取り付けられる。
【００２１】
第２の駆動トラック１０４は、第１の駆動トラック１０２と同様の方式で構成される。例えば、第２の駆動トラック１０４は、軸方向Ａ２に沿って延びる第２の駆動シャフト１１２と、第２のギア１１４とを含む。第２のギア１１４は、第２の駆動シャフト１１２に剛体的に取り付けられ、また、第１の駆動トラック１０２の第１のギア１１０に機械的に結合される。従って、軸方向Ａ１の周りのスプライン１０８及び第１の駆動シャフト１０６の回転に応じて第１のギア１１０が回転し、その結果、軸方向Ａ２の周りで第２のギア１１４及び第２の駆動シャフト１１２が回転する。
【００２２】
図示の実施形態において、第１の駆動トラック１０２は、第２の駆動トラック１０４と並列に構成され、すなわち、軸方向Ａ１は軸方向Ａ２に実質的に平行である。従って、図示の実施形態では、第１のギア１１０は第１のスパーギア（平歯車）とすることができ、第２のギア１１４は、第２のスパーギアとすることができる。第１及び第２のギア１１０，１１４は、実質的に同じサイズであり、第１及び第２のギア１１０，１１４は、約１：１のギア比を定めるようになる。本明細書で使用される場合、「約」及び「実質的に」などの近似用語は、許容誤差の１０％以内にあることを意味する。加えて、図示の実施形態では、第１の駆動トラック１０２は、第１のギア１１０に隣接して位置付けられた複数の軸受１１６によって支持され、第２の駆動トラック１０４は、第２のギア１１４に隣接して位置付けられた複数の軸受１１８によって支持される。軸受１１６，１１８は、線接触軸受、ローラ軸受、又はローラ軸受と線接触軸受の組み合わせとすることができる。軸受１１６，１１８は、第１の駆動シャフト１０６及び第２の駆動シャフト１１２が、ポンプ１００の作動全体にわたって所望の位置及び向きに確実に留まるようにすることができる。
【００２３】
しかしながら、他の例示的な実施形態では、代替として、第１及び第２の駆動トラック１０２，１０４が互いに対して相対的な角度を定めることができ、及び／又は第１及び第２のギア１１０，１１４は、約１：１よりも大きいか又は小さいギア比を定めることができる点は理解されたい。また、他の例示的な実施形態において、第１及び第２の駆動トラック１０２，１０４は、追加として又は代替として、他の何れかの好適な方法で支持されてもよい点を理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、第１の駆動トラック１０２及び／又は第２の駆動トラック１０４は、軸方向Ａ１及び／又は軸方向Ａ２に沿った何れかの好適な箇所にて第１の駆動シャフト１０６及び／又は第２の駆動シャフト１１２それぞれに隣接して位置付けられた追加の軸受１１６，１１８を含むことができる。図２を更に参照すると、例示的なポンプ１００は更に、第１の駆動シャフト１０６に機械的に結合された第１の潤滑供給ポンプ１２０と、第２の駆動シャフト１１２に機械的に結合された第２の潤滑供給ポンプ１２２とを含む。ガスタービンエンジン１０及び例示的なポンプ１００の通常作動中、第１の潤滑供給ポンプ１２０及び第２の潤滑供給ポンプ１２２は、ガスタービンエンジン１０の潤滑剤の所望の量を提供するよう協働して構成される。本明細書で使用される場合、ガスタービンエンジン１０に提供される（又は以下で検討されるように、ガスタービンエンジン１０の１又はそれ以上のサンプから除去される）潤滑剤の量に関連した用語「所望の量」とは、ガスタービンエンジン１０が通常の作動モード（例えば、高出力、低出力、着陸、離陸、その他）の間に安全に作動できるようにするのに必要な潤滑剤の量を指す。例えば、第１の潤滑供給ポンプ１２０及び第２の潤滑供給ポンプ１２２は、全ての作動モードの間にガスタービンエンジン１０を作動させるのに必要とされる所定容積の潤滑剤をガスタービンエンジン１０に提供するよう協働して構成される。加えて、ガスタービンエンジン１０は、図２では明確にするためにポンプ１００内にボックスとして概略的に描かれているが、上述のように、ポンプ１００は、ガスタービンエンジン１０に潤滑剤を提供するのにあらゆる好適な箇所に位置付けることができる。例えば、特定の例示的な実施形態において、ポンプ１００は、ガスタービンエンジン１０のコア１４内に、或いは、ガスタービンエンジン１０のコア１４付近又は隣接したあらゆる好適な箇所に位置付けることができる。
【００２４】
より詳細には、図示の実施形態において、第１の潤滑供給ポンプ１２０は、ガスタービンエンジン１０の通常作動中に最大で所望の量の約半分の潤滑剤をガスタービンエンジン１０に提供するよう構成される。加えて、第２の潤滑供給ポンプ１２２もまた、ガスタービンエンジン１０の通常作動中に最大で所望の量の約半分の潤滑剤をガスタービンエンジン１０に提供するよう構成される。従って、第１の駆動トラック１０２又は第２の駆動トラック１０４の何れか一方が故障した場合でも、ポンプ１００は、依然として潤滑剤の所望の量の少なくとも一部をガスタービンエンジン１０に提供可能にすることができる。従って、図示の実施形態において、ガスタービンエンジン１０が航空用ガスタービンエンジンである場合、本発明のガスタービンエンジン１０は、ポンプ１００の第１の駆動トラック１０２又は第２の駆動トラック１０４の何れか一方が故障しても、例えば、低出力レベルで運航を継続することができる。例えば、ガスタービンエンジン１０のコントローラは、第１の駆動トラック１０２又は第２の駆動トラック１０４の何れか一方が何時故障したかを判定して、例えば、ガスタービンエンジン１０の特定の作動を制限することができる。
【００２５】
特に、例示的なポンプ１００は、第１の駆動トラック１０２又は第２の駆動トラック１０４の何れか一方が故障した場合に、ポンプ１００が潤滑剤の所望の量の少なくとも一部をガスタービンエンジン１０に継続して提供できるようにする追加の特徴要素を含む。例えば、第１の駆動トラック１０２の第１の駆動シャフト１０６は、第１の潤滑供給ポンプ１２０と第１のギア１１０及びスプライン１０８との間に位置付けられた剪断セクション１２４を含む。従って、第１の駆動シャフト１０６が故障した場合、第１の駆動シャフト１０６は剪断セクション１２４にて機能しなくなる可能性が高く、その結果、スプライン１０８及び第１のギア１１０が第２のギア１１４及び第２の駆動トラック１０４を継続して駆動することになる。同様に、第２の駆動シャフト１１２もまた、剪断セクション１２６を含む。第２の駆動シャフト１１２の剪断セクション１２６は、第２の潤滑供給ポンプ１２２と第２のギア１１４との間に位置付けられる。従って、第２の駆動シャフト１１２が故障した場合、第２の駆動シャフト１１２が剪断セクション１２６で機能しなくなる可能性が高く、その結果、第１のギア１１０及び第１の駆動トラック１０２が阻害されないようになる。すなわち、軸受１１６，１１８によって提供される支持に少なくとも部分的に起因して、それぞれの剪断セクション１２４，１２６での第１の駆動シャフト１０６又は第２の駆動シャフト１１２の機能不良は、残っている駆動シャフト及び駆動トラックに対して悪影響を及ぼさないことになる。図示の実施形態において、第１の駆動シャフト１０６及び第２の駆動シャフト１１２の剪断セクション１２４，１２６は各々、断面厚さが低減された領域である。しかしながら、他の例示的な実施形態では、第１及び第２の駆動シャフト１１０，１１２の剪断セクション１２４，１２６は、特定の箇所での機能不良を誘起させる他の何れかの好適な構造を有することができる。
【００２６】
加えて、図２で分かるように、ポンプ１００は一般に、第１の潤滑供給ライン１２８及び第２の潤滑供給ライン１３０を含む。第１の潤滑供給ライン１２８は、第１の潤滑供給ポンプ１２０に流体接続されて、潤滑剤の流れを第１の潤滑供給ポンプ１２０からガスタービンエンジン１０に提供する。同様に、第２の潤滑供給ライン１３０は、第２の潤滑供給ポンプ１２２に流体接続されて、潤滑剤の流れを第２の潤滑供給ポンプ１２２からガスタービンエンジン１０に提供する。図示の実施形態において、第１の潤滑供給ライン１２８及び第２の潤滑供給ライン１３０は、連結部１３２にて合流し、第１及び第２の潤滑供給ポンプ１２０，１２２からの潤滑を単一の供給ライン（図１における出口ライン３８のような）を通じてガスタービンエンジン１０に提供することができるようになる。
【００２７】
更に、図示の例示的なポンプ１００は、第１の潤滑供給ライン１２８に位置付けられた第１のチェックバルブ１３４と、第２の潤滑供給ライン１３０に位置付けられた第２のチェックバルブ１３６とを含む。第１のチェックバルブ１３４は、ガスタービンエンジン１０から第１の潤滑供給ライン１２８を通って第１の潤滑供給ポンプ１２０への潤滑剤の流れを遮断するよう構成される。同様に、第２のチェックバルブ１３６は、ガスタービンエンジン１０から第２の潤滑供給ライン１３０を通って第２の潤滑供給ポンプ１２２に向かう滑剤の流れを遮断するよう構成される。従って、第１の駆動トラック１０２又は第２の駆動トラック１０４の何れか一方が故障した場合に、依然として作動している潤滑供給ポンプは、作動していない潤滑供給ポンプの潤滑供給ラインを通じて潤滑剤をポンプで送給することがない。
【００２８】
ガスタービンエンジン１０に潤滑を提供するための潤滑供給ポンプ１２０，１２２の冗長構成に加えて、図２の例示的なポンプ１００は、ガスタービンエンジン１０から潤滑を戻すための同様の冗長構成を含む。より詳細には、図示の例示的なガスタービンエンジン１０は、例えば、ガスタービンエンジン１０（図１を参照）のコア１４の圧縮機セクション２０及び／又はタービンセクション２８において少なくとも部分的に位置付けられる複数のサンプを含む。具体的には、図１を参照して上記で検討したように、例示的なガスタービンエンジン１０は、前方サンプ３０、中間サンプ３２、後方サンプ３４及びＡＧＢ３６を含む。加えて、例示的なポンプ１００は、第１の駆動トラック１０２の第１の駆動シャフト１０６に機械的に結合された対応する第１の複数の排出ポンプと、第２の駆動トラック１０４の第２の駆動シャフト１１２に機械的に結合された対応する第２の複数の排出ポンプと、を含む。第１の複数の排出ポンプの各々は、複数のサンプ３０，３２，３４，３６のうちの１つに流体接続されて、所望の量の潤滑剤の一部をそれぞれのサンプから取り出すように構成される。同様に、第２の複数の排出ポンプの各々はまた、複数のサンプ３０，３２，３４，３６のうちの１つに流体接続されて、所望の量の潤滑剤の一部をそれぞれのサンプから取り出すように構成される。例えば、図示の実施形態において、第１の複数の排出ポンプのうちの幾つかは、それぞれのサンプから最大で所望の量の約半分の潤滑剤を取り出すよう構成され、第２の複数の排出ポンプのうちの幾つかは、それぞれのサンプから最大で所望の量の約半分の潤滑剤を取り出すよう構成される。従って、第１の複数の排出ポンプにおける幾つかの排出ポンプは、第２の複数の排出ポンプにおける対応する排出ポンプと共にそれぞれのサンプから所望の量の潤滑剤を取り出すよう構成される。
【００２９】
図２の例示的な実施形態を詳細に参照すると、例示的なポンプ１００は、第１の駆動シャフト１０６に機械的に結合された第１の前方排出ポンプ１４６と、第２の駆動シャフト１１２に機械的に結合された第２の前方排出ポンプ１４８と、を含む。第１及び第２の前方排出ポンプ１４６，１４８は各々、排出ライン２０２（図示のように、２つの別個のラインに分割され、各々が第１又は第２の前方排出ポンプ１４６，１４８の一方につながっている）を介してガスタービンエンジン１０の前方サンプ３０と流体連通しており、ガスタービンエンジン１０の前方サンプ３０から所望の量の潤滑剤を取り出すよう協働して構成される。例えば、特定の実施形態において、第１の前方排出ポンプ１４６は、前方サンプ３０から最大で所望の量の約半分の潤滑剤を取り出すよう構成され、第２の前方排出ポンプ１４８はまた、前方サンプ３０から最大で所望の量の約半分の潤滑剤を取り出すよう構成される。図示の例示的なポンプ１００はまた、図示の追加のサンプのための同様の排出ポンプを含む。例えば、例示的なポンプ１００は、第１及び第２の駆動シャフト１０６，１１２それぞれに機械的に結合された第１及び第２の後方排出ポンプ１５０，１５２と、第１及び第２の駆動シャフト１０６，１１２それぞれに機械的に結合された第１及び第２の中間排出ポンプ１５４，１５６とを含む。第１及び第２の後方排出ポンプ１５０，１５２は各々、後方サンプ３４と流体連通するよう構成され、排出ライン２０４（図示のように、これもまた２つの別個のラインに分割され、各々が第１又は第２の後方排出ポンプ１５０，１５２の一方につながっている）を介して後方サンプ３４から所望の量の潤滑剤を取り出すように協働して構成される。加えて、第１及び第２の中間排出ポンプ１５４，１５６は、それぞれの独立した排出ライン２０６，２０８を介して中間サンプ３２の第１の潤滑出口及び第２の潤滑出口それぞれと流体連通して構成される。第１及び第２の中間排出ポンプ１５４，１５６は、中間サンプ３２から所望の量の潤滑剤を取り出すよう協働して構成される。
【００３０】
更に、図示の実施形態において、例示的なポンプ１００はまた、第１の駆動シャフト１０６に取り付けられたＡＧＢ排出ポンプの第１のペア１５８，１５９と、第２の駆動シャフト１１２に取り付けられたＡＧＢ排出ポンプの第２のペア１６０，１６１とを含む。ＡＧＢ排出ポンプの第１のペア１５８，１５９は、それぞれの独立した排出ライン２１０，２１２を介してＡＧＢ３６の第１の潤滑出口及び第２の潤滑出口それぞれに流体接続される。同様に、ＡＧＢ排出ポンプの第２のペア１６０，１６１は、それぞれの独立した排出ライン２１４，２１６を介してＡＧＢ３６の第３の潤滑出口及び第４の潤滑出口それぞれに流体接続される。ＡＧＢ排出ポンプの第１のペア１５８，１５９及びＡＧＢ排出ポンプの第２のペア１６０，１６１は、ＡＧＢ３６から所望の量の潤滑剤を取り出すよう協働して構成される。
【００３１】
図示の実施形態において、４つの個々の排出ライン２１０，２１２，２１４，２１６は、４つのＡＧＢ１５８，１５９，１６０，１６１の各々と、４つのＡＧＢ潤滑出口のうちの１つとの間に延びる点は理解されたい。同様に、２つの個々の排出ライン２０６，２０８は、２つの中間排出ポンプ１５４，１５６の各々と、２つの中間サンプ潤滑出口のうちの１つとの間に延びる。複数の独立した排出ラインとＡＧＢ３６及び中間サンプ３２の潤滑出口を含めることで、種々の飛行姿勢にてＡＧＢ３６及び中間サンプ３２からの潤滑の排出を可能にすることができる。より詳細には、このような構成は、例えば、例示的なガスタービンエンジン１０を含む航空機が、上昇（すなわち、上傾斜）、降下（すなわち、下傾斜）又は巡航状態にあるときに、ＡＧＢ３６及び中間サンプ３２からの潤滑の排出を可能にすることができる。
【００３２】
第１の複数の排出ポンプの各々は、それぞれの排出ライン２０２，２０４，２０６，２１０，２１２に流体接続された入口１６２と、第１のリターンライン１６８に流体接続された出口１６６とを含む。排出ライン２０２，２０４，２０６，２１０，２１２は各々、第１の複数の排出ポンプのうちのそれぞれの排出ポンプの入口１６２をそれぞれのサンプに流体接続するよう構成されている。加えて、第１のリターンライン１６８は、第１の複数の排出ポンプのうちのそれぞれの排出ポンプの出口１６６を例示的なガスタービンエンジン１０のタンク４４に流体接続するよう構成されている。
【００３３】
同様に、第２の複数の排出ポンプの各々は、それぞれの排出ライン２０２，２０４，２０８，２１４，２１６に流体接続された入口１７２と、第２のリターンライン１７８に流体接続された出口１７６とを含む。排出ライン２０２，２０４，２０８，２１４，２１６は各々、第２の複数の排出ポンプのうちの１つの排出ポンプの入口１７２をそれぞれのサンプに流体接続するよう構成されている。加えて、第２のリターンライン１７８は、第２の複数の排出ポンプのうちの１つの排出ポンプの出口１７６をガスタービンエンジン１０のタンク４４に流体接続するよう構成されている。
【００３４】
タンク４４は、第１の複数の排出ポンプから排出された潤滑及び第２の複数の排出ポンプから排出された潤滑を受け取るよう構成される。加えて、タンク４４は、このような排出された潤滑を第１の潤滑供給ポンプ１２０及び／又は第２の潤滑供給ポンプ１２２に提供するよう構成される。簡単にするために、２つの別個のタンク４４として概略的に描かれているが、特定の例示的な実施形態において、ポンプ１００は、単一の潤滑ポンプ４４のみを含むことができる（図１を参照）。
【００３５】
上述のように、図示の例示的なポンプ１００は更に、第１の駆動トラック１０２又は第２の駆動トラック１０４のうちの一方が故障した場合に、ポンプ１００が複数のサンプから所望の量の潤滑剤のうちの少なくとも一部を取り出すことを可能にする特徴要素を含む。例えば、例示的なポンプ１００は更に、第１のリターンライン１６８と流体連通して位置付けられた第１のリターンバルブ１８０と、第２のリターンライン１７８と流体連通して位置付けられた第２のリターンバルブ１８２とを含む。第１のリターンバルブ１８０は、第１のリターンライン１６８を通る流体の流れを可能にする開放位置と、第１のリターンライン１６８を通る流体の流れを遮断する閉鎖位置との間で移動可能である。同様に、第２のリターンバルブ１８２もまた、第２のリターンライン１７８を通る流体の流れを可能にする開放位置と、第２のリターンライン１７８を通る流体の流れを遮断する閉鎖位置との間で移動可能である。
【００３６】
ここで図３及び４を更に参照すると、例示的な第１のリターンバルブ１８０の概略接近図が示される。図３は、開放位置にある例示的な第１のリターンバルブ１８０を示し、図４は、閉鎖位置にある例示的な第１のリターンバルブ１８０を示している。図示の実施形態において、第１のリターンバルブ１８０は、第１の潤滑供給ポンプ１２０の前後の圧力差が所定の閾値よりも大きいときに開放位置に移動可能なバネ荷重式液圧バルブである。上述のように、第１のリターンバルブ１８０は、開放位置（図３）にあるときに第１のリターンライン１６８を通る流体の流れを可能にし、閉鎖位置（図４）にあるときに第１のリターンライン１６８を通る流体の流れを遮断する。
【００３７】
図示の第１のリターンバルブ１８０は、一般に、入口１８４、出口１８６、第１の基準ポート１８８、第２の基準ポート１９０、及びスプール１９２を含む。入口１８４及び出口１８６は各々、ポンプ１００の第１のリターンライン１６８と流体連通している。ポンプ１００の通常作動中、潤滑剤は、第１のリターンバルブ１８０の入口１８４から第１のリターンライン１６８を通って第１のリターンバルブ１８０の出口１８６に流れる。
【００３８】
スプール１９２は、第１の位置１９４（図３）と第２の位置１９６（図４）との間で移動可能である。スプール１９２が第１の位置１９４にあるときに、第１のリターンバルブ１８０は開放位置にあり、スプール１９２が第２の位置１９６にあるときには、第１のリターンバルブ１８０は閉鎖位置にある。加えて、第１の基準ポート１８８は、第１の潤滑供給ポンプ１２０の下流側で第１の潤滑供給ライン１２８に流体接続され、第２の基準ポート１９０は、第１の潤滑供給ポンプ１２０の上流側で第１の潤滑供給ライン１９８に流体接続される。第１の基準ポート１８８での圧力（すなわち、第１の潤滑供給ライン１２８の下流側の圧力）が、第２の基準ポート１９０での圧力（すなわち、第１の潤滑供給ライン１２８の上流側の圧力）よりも高い所定量を上回るときには、スプール１９２は、第１の位置１９４（図４）に移動し、第１のリターンバルブ１８０が開放位置になる。特に、第１の潤滑供給ポンプ１２０前後の圧力差（すなわち、第１の基準ポート１８８と第２の基準ポート１９０との間の圧力差）が所定の閾値よりも高いことは、第１の潤滑供給ポンプ１２０が適切に作動していること及び第１の駆動トラック１０２が故障していないことを示している。
【００３９】
対照的に、第１の潤滑供給ポンプ１２０前後の圧力差が所定の閾値よりも小さいとき、又はより詳細には、第１の基準ポート１８８と第２の基準ポート１９０との間の圧力差が所定の閾値よりも小さいときには、第１のリターンバルブ１８０におけるスプール１９２は第２の位置１９６（図４）に移動し、第１のリターンバルブ１８０が閉鎖位置になる。上記のことは、第１の潤滑供給ポンプ１２０が適切に作動していないこと、及び第１の駆動トラック１０２の少なくとも一部が故障した可能性があることを示している。従って、このような状況においては、第１の複数の排出ポンプへの流れを直ちに止めて、依然として作動している排出ポンプがガスタービンエンジン１０の複数のサンプからの所望の量の潤滑の少なくとも一部を取り出すことを可能にすることが望ましい。
【００４０】
その上、図示のように、バルブ１８０は、付勢部材によって閉鎖位置（図４）に向けて付勢され、又はより詳細には、スプール１９２は、付勢部材によって第２の位置１９６に向けて付勢される。図示の実施形態において、付勢部材はバネである。具体的には、スプール１９２は、閉鎖位置に向けて付勢されて、例えば、第１の潤滑供給ポンプ１２０の前後の圧力差がゼロに等しいときに、第１のリターンバルブ１８０は、閉鎖位置に留まるか、又は閉鎖位置に移動するようになる。
【００４１】
その上、特定の例示的な実施形態において、第２のリターンバルブ１８２は、図３及び４に関して上記で説明された第１のリターンバルブ１８０と実質的に同じ方式で構成することができる。例えば、第１のリターンバルブ１８０及び第２のリターンバルブ１８２の各々は、第１の潤滑供給ポンプ１２０及び第２の潤滑供給ポンプ１２２それぞれの前後の圧力差に基づいて作動するバネ荷重式液圧バルブとして構成することができる。特定の例示的な実施形態において、液圧バルブ構成は、（チェックバルブのような）圧力損失の追加が生じないので、単純なチェックバルブよりも望ましい。特定の実施形態において、圧力損失の追加により、始動時にポンプ１００の１つの駆動ラインが最良ではない原因となる。しかしながら、図示の例示的な実施形態において、第１のリターンバルブ１８０及び第２のリターンバルブ１８２が各々、液圧バルブとして構成されているが、他の例示的な実施形態において、第１のリターンバルブ１８０及び第２のリターンバルブ１８２の一方又は両方は、何らかの他の好適な構成を有することができる点は理解されたい。
【００４２】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向又は軸方向中心線
１４  コア
１６  前方部分
１８  後方部分
２０  圧縮機セクション
２２  低圧圧縮機
２４  高圧圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  タービンセクション
３０  前方サンプ
３２  中央サンプ
３４  後方サンプ
３６  補機ギアボックス（ＡＧＢ）
３８  出口ライン
４０  ＡＧＢノズル
４２  排出ライン
４４  タンク
４６  熱交換器
４８  ライン
５０  ライン
５２  ライン
１００  潤滑ユニット（ポンプ）
１０２  第１の駆動トラック
１０４  第２の駆動トラック
１０６  第１の駆動シャフト
１０８  スプライン
１１０  第１段ギア
１１２  第２の駆動シャフト
１１４  第２段ギア
１１６  第１の軸受
１１８  第２の軸受
１２０  第１の潤滑供給ポンプ
１２２  第２の潤滑供給ポンプ
１２４  第１の剪断セクション
１２６  第２の剪断セクション
１２８  第１の潤滑供給ライン
１３０  第２の潤滑供給ライン
１３２  連結部
１３４  第１のチェックバルブ
１３６  第２のチェックバルブ
１３８  前方サンプ
１４６  第１の前方排出ポンプ
１４８  第２の前方排出ポンプ
１５０  第１の後方排出ポンプ
１５２  第２の後方排出ポンプ
１５４  第１の中間排出ポンプ
１５６  第２の中間排出ポンプ
１５８  ＡＧＢ排出ポンプの第１のセット
１６０  ＡＧＢ排出ポンプの第２のセット
１６２  第１の排出ポンプの入口
１６４  第１の排出ライン
１６６  第１の排出ポンプの出口
１６８  第１のリターンライン
１７０  タンク
１７２  第２の排出ポンプの入口
１７４  第２の排出ライン
１７６  第２の排出ポンプの出口
１７８  第２のリターンライン
１８０  第１のリターンバルブ
１８２  第２のリターンバルブ
１８４  入口
１８６  出口
１８８  第１の基準ポート
１９０  第２の基準ポート
１９２  スプール
１９４  スプールの第１の位置
１９６  スプールの第２の位置
１９８  第１の潤滑供給ライン
【図１】
2017008924.tif 000003
【図２】
2017008924.tif 000004
【図３】
2017008924.tif 000005
【図４】
2017008924.tif 000006
【外国語明細書】
2017008924000001.pdf