(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口（１３０）を備える第１本体部分（１００）、及び第２本体部分（１０２）を含むオリフィスプレート組立体（８２）を用いて、ガスタービンエンジン軸受組立体（７０）の軸受荷重を調整する方法であって、
前記軸受組立体と流体連通させて前記オリフィスプレート組立体を前記ガスタービンエンジン（１０）に結合する段階と、
前記オリフィスプレート組立体の第１本体部分開口を通して空気を供給する段階と、
前記第２本体部分が前記第１本体部分に対して摺動するように前記オリフィスプレート組立体の第２本体部分を第１本体部分に結合し、前記オリフィスプレートの第１本体部分開口を通して流れる空気の量を調整する段階と、
を含み、
前記第１本体部分（１００）は整合用開口（１４４）を含み、前記第２本体部分（１０２）は整合用開口（１７４）を含んでおり、前記方法はさらに、
前記第１本体部分及び前記第２本体部分の整合用開口を通して固締具（１４８）を挿入して、前記第２本体部分を前記第１本体部分に対して所定の位置に固定する段階
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１本体部分（１００）は、上部表面（１０４）、下部表面（１０６）、及び前記上部表面から前記下部表面に向かって延びる溝部（１０８）を含んでおり、前記オリフィスプレート組立体の第２本体部分（１０２）を前記第１本体部分に結合する前記段階は、エンジン（１０）停止後に前記第２本体部分を前記第１本体部分に対して摺動させて、前記オリフィスプレートの第１本体部分開口（１３０）を通して流れる空気の量を変える段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２本体部分（１０２）は、複数の目盛り線（２００）を備える上部表面（１６０）、及び下部表面（１６２）を含んでおり、前記オリフィスプレート組立体の第２本体部分を前記第１本体部分（１００）に結合する前記段階は、前記目盛り線を用いて前記第１本体部分に対して前記第２本体部分を整合させる段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２本体部分（１０２）は、上部表面（１６０）、及び下部表面（１６２）を含んでおり、前記オリフィスプレート組立体の第２本体部分を前記第１本体部分（１００）に結合する前記段階は、前記第２本体部分の上部表面が前記第１本体部分の上部表面（１０４）とほぼ同一平面になるように、前記第２本体部分を前記第１本体部分の内部に挿入する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
軸受組立体（７０）を備えるガスタービンエンジン（１０）用の装置であって、
該装置は、第１本体部分（１００）及び第２本体部分（１０２）を含むオリフィスプレート小組立体（８２）を含んでおり、
前記第１本体部分はそれを貫通して延びる開口（１３０）を含み、前記オリフィスプレート小組立体の第２本体部分（１０２）は、それを通して固締具（１４８）を受け入れる形状にされた整合用開口（１７４）を含み、前記第２本体部分は前記第１本体部分に対して摺動できる形状にされ、前記第１本体部分開口を通って流れる流体の量を調整し、前記軸受組立体の軸受荷重を制御することを特徴とする装置。
【請求項６】
軸受組立体（７０）を備えるガスタービンエンジン（１０）用の装置であって、
該装置は、第１本体部分（１００）及び第２本体部分（１０２）を含むオリフィスプレート小組立体（８２）を含んでおり、
前記オリフィスプレート小組立体の第１本体部分（１００）は第１整合用開口（１４４）を含み、前記オリフィスプレート小組立体の第２本体部分（１０２）は第２整合用開口（１７４）を含み、前記第１整合用開口及び前記第２整合用開口は、それを通して固締具（１４８）を受け入れ、前記第２本体部分を前記第１本体部分に固定する形状にされており、
前記第１本体部分はそれを貫通して延びる開口（１３０）を含み、前記第２本体部分は前記第１本体部分に対して摺動できる形状にされ、前記第１本体部分開口を通って流れる流体の量を調整し、前記軸受組立体の軸受荷重を制御することを特徴とする装置。
【請求項７】
前記オリフィスプレート小組立体の第１本体部分（１００）は、その中に前記第２本体部分（１０２）を受け入れる寸法に作られた溝部（１０８）を含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記オリフィスプレート小組立体の第２本体部分（１０２）は、前記オリフィスプレート小組立体の第２本体部分を前記第１本体部分（１００）に対して整合できる形状にされた複数の目盛り線（２００）を含み、前記第２本体部分は、エンジン（１０）停止後に前記第１本体部分に対して再配置される形状にされ、前記第１本体部分開口（１３０）を通って流れる流体の量を調整し、前記軸受組立体（７０）の軸受荷重を制御することを特徴とする、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか１項に記載の装置を備えるガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一般的に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軸受組立体の内部の軸受荷重を調整するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンは、高圧圧縮機、燃焼器、及び高圧タービンを含む。高圧圧縮機は、ロータ及び複数の段を含む。ロータは、内レース、外レース、及び内レースと外レースの間の複数の回転要素を含む複数の軸受組立体で支持される。エンジン運転中に軸受荷重を所定の限界内に維持することは、軸受組立体の有効寿命を延ばすのを助ける。
【０００３】
軸受荷重を調整するために、少なくとも一部の既知のガスタービンエンジンは、圧縮機抽出空気を用いる。抽出空気は、オリフィスプレート組立体を含む供給ラインを介して送られる。オリフィスプレート組立体は、多部品組立体であり、各オリフィスプレート組立体は、オリフィスプレート組立体を通る空気流の量を制限する任意の大きさの開口を含み、従って空気供給源からの圧力／流量を調整する。
【特許文献１】
米国特許６，０３６，４３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンの運転中に、エンジンパラメータが、軸受荷重が所定の限界を超えていることを示すと、エンジンの運転は停止されて、オリフィスプレート組立体は、異なる大きさの開口を有する別のオリフィスプレート組立体と取り替えられる。各オリフィスプレート組立体は、別々の寸法に作られているので、プレートの大量在庫が保たれる。多部品オリフィスプレート組立体の複雑さのために、オリフィスプレート組立体を交換することは、しばしば時間と費用のかかる処理となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン用のオリフィスプレート組立体は、ガスタービンエンジン内の軸受組立体の有効寿命を延ばすのを助ける。各オリフィスプレート組立体は、エンジンの内部でエンジン空気供給源と流体連通して結合され、その各々は、第１本体部分及び第２本体部分を含む。第１本体部分は、溝部及び流れ開口を含む。溝部は、第２本体部分が第１本体部分に対して摺動することができるように、第２本体部分を受け入れる寸法に作られる。より具体的には、第２本体部分は、第１本体部分流れ開口の幾らかの部分あるいは全ての部分を覆うように位置決めされる。
【０００６】
エンジン運転中に、測定されたパラメータが、軸受荷重が所定のの限界に達しつつあるということを示すと、オリフィスプレート組立体は、エンジンを停止した後に調整されて、空気圧力及び流量を調整して軸受荷重を限界内に維持するようにする。より具体的には、オリフィスプレート組立体を調整するには、第２本体部分は、第１本体部分から弛められて、第１本体部分に対して再配置される。第２本体部分が再配置されると、第1本体部分流れ開口を通る流れの断面積が変更される。軸受荷重が所定の限界内に再設定されると、第２本体部分は第１本体部分に再固定される。その結果、オリフィスプレート組立体は、高い信頼性と対費用効果のよい方法で軸受組立体の有効寿命を延ばすのを促進する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、直列に接続された、少なくとも１つの圧縮機１２、燃焼器1６、高圧タービン１８、低圧タービン２０、入口２２、及び吐き出しノズル２４を含むガスタービンエンジン１０の概略図である。１つの実施形態において、エンジン１０は、オハイオ州シンシナチのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＬＭ２５００＋エンジンである。圧縮機１２及びタービン１８は、第１の軸２６により結合される。エンジン１０は、また中心線対称軸３２を含む。
【０００８】
運転中、空気は圧縮機１２を通してエンジン入口２２中に流れ込み、加圧される。加圧された空気は、次いで燃焼器１６に送られて、燃焼器中で空気は燃料と混合され点火される。燃焼器１６からの空気流は、回転タービン１８及び２０を駆動し、吐出ノズル２４を通してガスタービンエンジン１０を流出する。
【０００９】
図２は、ガスタービンエンジン１０の１部の断面図である。圧縮機１４は、複数の段５０を含み、各段は動翼５２の列及び静翼５６の列を含む。動翼５２は、円周方向に間隔を置いて配置され、また一般的にロータ軸２６に接続されるロータスプール付きディスク５８により支持される。動翼５２及び静翼５６は、エンジン中心軸線３２に関して同軸である。円周方向に間隔を置いて配置される静翼５６の列は、各隣接する動翼５２の列の間で延びて、環状の外方エンジンケーシング６２で支持される。
【００１０】
圧縮機抽気は、圧縮機１４の中間段６６の高圧圧縮機１４から取り出されて用いられ、エンジンフレーム７２に結合された軸受組立体７０の軸受荷重を調整する。１つの実施形態において、＃４Ｂスラスト軸受組立体の軸受荷重は、高圧圧縮機取出し圧縮機空気７８用いて調整される。別の実施形態においては、＃７Ｂスラスト軸受組立体の軸受荷重は、段１３の高圧圧縮機抽気７６を用いて調整される。
【００１１】
より具体的には、複数の空気供給ライン８０が、様々な段の圧縮機１４に流体連通して結合され、流体流れを供給するために用いられて、軸受組立体７０及び＃７Ｂ軸受組立体の軸受荷重を制御する。各空気供給ライン８０は、オリフィスプレート組立体８２を含む。オリフィスプレート組立体８２は、以下により詳細に述べるが、調整可能であり、またエンジン停止後に調整されて、圧縮機１４からの供給ライン８０を通る圧力／流量を調節することが可能である。
【００１２】
例示的な実施形態において、軸受組立体７０は、ロータ軸２６及び支持フレーム７２が半径方向の境界となっている、シールされた環状の隔室９０の内部に取り付けられている。軸受組立体７０は、対になったレース９１、複数の回転要素９２、及びケージ９４を含む。より具体的には、対になったレース９１は、外レース９６、及び外レース９６から半径方向内方にある内レース９８を含む。各回転要素９２は、内レース９８と外レース９６の間にあり、内レース及び外レースとそれぞれ回転接触する。また、回転要素９２は、ケージ９４により円周方向に間隔を置いて配置される。
【００１３】
運転中に、エンジン１０は、供給ライン８０を通って供給される高圧圧縮機取出し空気７８及び高圧圧縮機抽気７６を用いて軸受荷重を制御する。より具体的には、軸受荷重は、有効軸受寿命を延ばすのを促進するために所定の限界の間に維持される。オリフィスプレート組立体８２は、圧縮機供給源７８及び７６からの圧力／流量を調整する。より具体的には、エンジン運転中に測定されたパラメータが、軸受荷重が所定の限界に達しつつあることを示すと、オリフィスプレート組立体８２は、エンジン停止後に調整されて軸受荷重を制御することができる。
【００１４】
図３は、ガスタービンエンジン１０（図１及び図２に示す）に用いることができるオリフィスプレート組立体８２の平面図である。図４は、オリフィスプレート組立体８２の側面図である。オリフィスプレート組立体８２は、第１本体部分１００及び第２本体部分１０２を含む。第１本体部分１００は、上部表面１０４、下部表面１０６、及び溝部１０８を含み、かつそれぞれ上部表面１０４と下部表面１０６の間で測定された厚さ１１０を有する。第１本体部分１００はまた、１対の側壁１１６及び１１８で接続された入口側面１１２及び後側面１１４を含む。対称軸１１９が、第１本体部分の入口側面１１２から後側面１１４まで延びる。
【００１５】
第１本体部分の溝部１０８は、その中に第２本体部分１０２を受け入れる寸法に作られる。より具体的には、溝部１０８は、第１本体部分１００中に第１本体部分の上部表面１０４から第１本体部分の下部表面１０６に向かって距離１２０だけ延びる。溝部の厚さ１２０は、第１本体部分の厚さ１１０より小さい。また、溝部１０８は、第１本体部分１００の幅１２４より小さい幅１２２を有する。さらに、溝部１０８はまた、第１本体部分の入口側面１１２から長さ１２６だけ第１本体部分の後側面１１４に向かって内方に延びる。溝部の長さ１２６は、それぞれ入口側面１１２と後側面１１４の間で測定された第１本体部分１００の長さ１２８よりも小さい。
【００１６】
第１本体部分１００はまた、流れ開口１３０及び複数の取付け孔１３２を含む。流れ開口１３０は、第１本体部分の上部表面１０４から下部表面１０６まで延びる。より具体的には、流れ開口１３０は、溝部１０８内で第１本体部分１００に対して同軸に配置される。流れ開口１３０の幅１３３は、溝部の幅１２２より小さく、また流れ開口１３０の長さ１３４は、溝部の長さ１２６より小さい。１つの実施形態において、流れ開口１３０は、ほぼ矩形の断面輪郭を有する。別の実施形態において、流れ開口１３０は、矩形でない断面輪郭を有する。
【００１７】
第１本体部分の取付け孔１３２は、第１本体部分１００を貫通して第１本体部分の上部表面１０４から下部表面１０６まで延びる。各取付け孔１３２は、それを通して固締具（図示せず）を受けれ、各オリフィスプレート組立体８２をエンジン１０（図１及び図２に示す）に固定する寸法に作られた直径１４０を有する。より具体的には、取付け孔１３２は、第１本体部分の溝部１０８と側壁１１６及び１１８との間で第１本体部分１００を貫通して延びる。
【００１８】
第１本体部分１００はまた、整合用開口１４４を含む。整合用開口１４４は、溝部１０８の内部で流れ開口１３０と第１本体部分の入口側面１１２との間にある。整合用開口１４４は、第１本体部分の上部表面１０４から下部表面１０６まで第１本体部分１００を貫通して延び、かつそれを通して整合固締具１４８を受け入れる寸法に作られた直径１４６を有する。整合固締具１４８は、オリフィスプレート組立体の第２本体部分１０２を第１本体部分１００に対して所定の位置に固定する。１つの実施形態において、整合固締具１４８は、ねじが切られたボルトと締め付けナットである。
【００１９】
オリフィスプレート組立体の第２本体部分１０２は、上部表面１６０及び下部表面１６２を含み、それぞれ上部表面１６０と下部表面１６２との間で測定された厚さ１６４を有する。第２本体部分の厚さ１６４は、第１本体部分の厚さ１１０より小さい。１つの実施形態において、オリフィスプレート組立体の第２本体部分の厚さ１６４は、第１本体部分の溝部の厚さ１２０にほぼ等しい。
【００２０】
オリフィス第２本体部分１０２はまた、１対の側壁１７０及び１７２で接続された入口側面１６６及び後側面１６８と、整合用スロット開口１７４を含む。第２本体部分１０２はまた、第２本体部分の入口側面１６６から後側面１６８に延びる対称軸１７６を含む。第２本体部分の対称軸１７６は、第１本体部分の対称軸１１９とほぼ同一直線上にある。
【００２１】
オリフィス第２本体部分１０２は、オリフィス第１本体部分の幅１２４より小さい、側壁１７０と１７２の間で測定された幅１８０を有する。第２本体部分の幅１８０は、第２本体部分１０２が摺動可能に接触して第１本体部分の溝部１０８内に受け入れられるように、第１本体部分の溝部の幅１２２よりわずかに小さい。１つの実施形態において、オリフィス第２本体部分の長さ１８２は、第１本体部分の溝部の長さ１２６にほぼ等しい。従って、第１本体部分の溝部１０８は、第２本体部分の上部表面１６０が第１本体部分の上部表面１０４とほぼ同一の平面になるように、第２本体部分１０２を受け入れる寸法に作られる。さらに、第１本体部分の溝部１０８は、その中で第２本体部分１０２が第１本体部分１００に対して摺動することを可能にする。
【００２２】
オリフィス第２本体部分の整合用スロット開口１７４は、対称軸１７６に対して同軸に整合される。整合用スロット開口１７４は、第１本体部分の整合用開口の直径１４６にほぼ等しい幅１８６を有する。従って、オリフィス第２本体部分の整合用スロット開口１７４は、それを通して整合用固締具１４８を受け入れる大きさに作られる。整合用スロット開口１７４は、入口端１９０と後端１９２の間で測定された長さ１８８を有する。
【００２３】
整合用スロットの入口側端１９０は、第２本体部分の入口側面１６６から距離１９４にあり、また整合用スロットの後側端１９２は、第２本体部分の後側面１６８から距離１９６にある。整合用スロット開口の長さ１８８は、第１本体部分の流れ開口の長さ１３４より長い。
【００２４】
複数の目盛り線２００が、第２本体部分の側壁１７０から側壁１７２まで延びる。より具体的には、目盛り線は、第２本体部分の整合用スロット開口１７４から各それぞれの側壁１７０及び１７２まで延びて、第１本体部分１００に対して第２本体部分１０２を整合するのに用いられる参照表示を与える。１つの実施形態において、第２本体部分１０２はまた、第１本体部分１００に対して第２本体部分１０２を整合するのに用いられる参照符号（図示せず）を含む。
【００２５】
オリフィスプレート組立体８２の組立て時、固締具が第１本体部分の取付け孔１３２を通して挿し込まれ、それぞれの空気供給ライン８０(図２に示す)と流体連通させてオリフィスプレート組立体８２を固定する。より具体的には、オリフィスプレート組立体８２は、第１本体部分の流れ開口１３０が空気供給ライン８０と流体連通するように、固定される。次いで、第２本体部分１０２が第１本体部分１００に結合される。より具体的には、第２本体部分の後側面１６８が最初に第１本体部分の溝部１０８に入るように、第２本体部分１０２が第１本体部分の溝部１０８内に挿入される。次に第２本体部分１０２が、第２本体部分の上部表面１６０が第１本体部分の上部表面１０４とほぼ同一平面になるように、第１本体部分の後側面１１４の方向に摺動される。
【００２６】
第２本体部分１０２が、第１本体部分１００に対する位置に摺動されて、第２本体部分の目盛り線２００によって示される所望の位置になると、第１本体部分の流れ開口１３０の１部分２１０が、第２本体部分１０２により覆われることが可能となる。部分２１０は、第１本体部分１００に対する第２本体部分１０２の相対的位置により無限に変更でき決めることができる。より具体的には、第２本体部分の整合用スロット開口の長さ１８８により、ほぼ０パーセントからほぼ１００パーセントまでの任意の流れ開口１３０の割合が第２本体部分１０２で覆われるように、位第２本体部分を置決めすることが可能になる。
【００２７】
第１本体部分の流れ開口１３０の所望の割合が、第２本体部分１０２により覆われると、整合固締具１４８が第１本体部分の整合用開口１４４及び第２本体部分の整合用スロット開口１７４を通して挿入される。次いで、整合固締具１４８は締め付けられて、第２本体部分１０２を第１本体部分１００に対して所定の位置に固定する。
【００２８】
エンジンの運転中、エンジン運転中に測定されたパラメータが、軸受荷重が所定の限界に達しつつあることを示したとき、オリフィスプレート組立体がエンジン停止後に調整され、軸受荷重を限界内に維持するように圧力／流量を調整し、軸受組立体の有効寿命を延ばすのを助ける。より具体的には、整合用固締具１４８は、弛められて、オリフィスプレート組立体の第２本体部分１０２は、第１本体部分の流れ開口１３０を通る流れ断面積が適当な軸受荷重を確実に維持することができるように、第１本体部分１００に対して再配置される。第２本体部分１０２が、第１本体部分１００に対して摺動されるので、オリフィスの整合は無限に変えることができる。その上に、オリフィスプレート組立体８２は可変調整可能であるので、オリフィスプレート組立体８２を用いて、軸受荷重をエンジン１０の有効寿命の間の性能パラメータ及び軸受荷重の変化に合わせて微調整することができる。
【００２９】
ガスタービンエンジン用の前述のオリフィスプレート組立体は、対費用効果がよく、しかも高い信頼性がある。オリフィスプレート組立体は、第１本体部分内に受け入れられる第２本体部分を含む。第２本体部分の位置は、軸受荷重を調整するために第１本体部分に対して無限に変えることができる。さらに、オリフィスプレート組立体は、エンジン停止後に調整されることができる。従って、オリフィスプレート組立体は、対費用効果のよいかつ信頼性のある方法でエンジン軸受組立体の有効寿命を延ばすのに寄与する。
【００３０】
本発明を、様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更形態で実施され得ることが当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガスタービンエンジンの概略図。
【図２】  図１に示すガスタービンエンジンの１部の断面図。
【図３】  図２に示すガスタービンエンジンに用いられるオリフィスプレート組立体の平面図。
【図４】  図２に示すオリフィスプレート組立体の側面図。
【符号の説明】
８２  オリフィスプレート組立体
１００  オリフィスプレート組立体の第１本体部分
１０２  オリフィスプレート組立体の第２本体部分
１０８  第１本体部分の溝部
１３０  第１本体部分の開口
１４４  第１本体部分の整合用開口
１４８  固締具
１７４  第２本体部分の整合用開口
２００  第２本体部分の上部表面の複数の目盛り線
【図１】
0004111709.tif 000002
【図２】
0004111709.tif 000003
【図３】
0004111709.tif 000004
【図４】
0004111709.tif 000005