(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの過速度を防止するように、燃料ヘッドメータ調整弁及び正常燃料遮断弁（４４）を含むガスタービンエンジン（１０）を組立てる方法であって、
燃料装置インタフェースが前記ガスタービンエンジンから発せられ入力される電気的及び機械的過速度信号（７２、７４、７６）を受けるように、前記エンジンへ燃料装置インタフェース（３６）を連結する段階と、
受けた前記過速度信号に応答してエンジン燃料流を停止するように前記燃料装置インタフェースを構成する段階と、
を含み、
燃料装置インタフェース（３６）を連結する前記段階が、該燃料装置インタフェースを前記燃料ヘッドメータ調整弁及び前記正常燃料遮断弁に連結する段階をさらに含み、
燃料装置インタフェース（３６）を構成する前記段階が、該燃料装置インタフェースが前記過速度信号（７２、７４、７６）の結果として起動する時に、前記燃料ヘッドメータ調整弁及び前記正常燃料遮断弁（４４）へのエンジン燃料流を阻止するように前記燃料装置インタフェースを構成する段階をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
燃料装置インタフェース（３６）を連結する前記段階が、該燃料装置インタフェースを機械的速度センサ（１１０）に連結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３】
ロータと燃料ヘッドメータ調整弁と正常燃料遮断弁（４４）とを備えるガスタービンエンジン（１０）の燃料装置インタフェース（３６）であって、
該インタフェースは、前記エンジンから発せられる電気的及び機械的過速度信号（７２、７４、７６）を受けるように構成されており、
該インタフェースは、前記燃料ヘッドメータ調整弁及び前記正常燃料遮断弁に連結されており、
該インタフェースは、受けた前記過速度信号に応答して、前記ロータが過速度するのを防止するためにエンジン燃料流を停止するように構成されており、さらに、
該インタフェースは、該燃料装置インタフェースが前記過速度信号（７２、７４、７６）の結果として起動する時に、前記燃料ヘッドメータ調整弁及び前記正常燃料遮断弁（４４）へのエンジン燃料流を阻止するように構成されていることを特徴とする燃料装置インタフェース（３６）。
【請求項４】
機械式速度センサ（１１０）からの信号（７２、７４、７６）を受けるようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項３に記載の燃料装置インタフェース（３６）。
【請求項５】
ロータと、
該ロータを動作させるためにエンジンに燃料を供給するように構成され、エンジン燃料遮断弁（４４）及び燃料計量弁圧力調整弁を含む燃料供給装置と、
該燃料供給装置に連結され、前記エンジン燃料遮断弁（４４）及び燃料計量弁圧力調整弁に連結され、前記エンジンから発せられる複数の電気的及び機械的過速度信号（７２、７４、７６）を受けるように構成され、かつ受けた前記過速度信号に応答して、前記ロータが過速度するのを防止するためにエンジン燃料流を停止するようにさらに構成されている燃料装置インタフェース（３６）と、
を含み、
前記インタフェースは、該燃料装置インタフェースが前記過速度信号（７２、７４、７６）の結果として起動する時に、前記燃料ヘッドメータ調整弁及び前記正常燃料遮断弁（４４）へのエンジン燃料流を阻止するように構成されていることを特徴とするガスタービンエンジン（１０）。
【請求項６】
前記燃料装置インタフェース（３６）が、機械式速度センサ（１１０）からの信号（７２、７４、７６）を受けるようにさらに構成されていることを特徴とする、請求項５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にはガスタービンエンジンロータに関し、より具体的には、ロータの過速度を防止するために使用される燃料装置インタフェースに関する。
【０００２】
【発明の背景】
ガスタービンエンジンは、一般的にロータの過速度を防止する過速度防止装置を備える。一般的に、過速度防止装置は、ロータ速度を臨界ロータ速度以下に保持するか、あるいは電気信号により燃料流を遮断する。公知の防止装置の１つの形式は、機械式速度センサから過速度信号を受ける。機械式速度センサは、速度する遠心おもり感知装置を含み、この遠心おもり感知装置は、構造上の損傷を起こす限界以下であっても、正常作動最大速度以上でロータが速度することを受けて過速度状態を表示する。遠心おもり感知装置は油圧的にバイパス弁に連結されており、例えば遠心おもりが遠心力で外向きに押されると、バイパス弁が作動して燃料計量弁を横切る圧力差を一定値に減少させる。従って、エンジンへの燃料流量は計量弁の流路面積により制御される。
【０００３】
他の形式の公知の過速度防止装置は、過速度信号情報を電子式制御センサから受ける。追加の機械式制御センサが、エンジンの燃料流圧力の関数として過速度状態を引き出す。そのような装置は、エンジン速度が正常最大値を超えた場合、急速に燃料を遮断し、その結果エンジンを停止させる。
【０００４】
防止装置は重複していないため、過速度防止装置の構成は防止装置が電気式あるいは機械式制御装置のどちらから信号を受けるかにより変化する。多種の装置構成があるために、防止装置が過速度状態に反応するまでの経過時間は、過速度状態を検知するために使用される感知装置の形式及び防止装置に関連した感知装置センサの位置により変化する。
【０００５】
【発明の概要】
例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンの燃料装置インタフェースはロータが過速度するのを防止し、電気式あるいは機械式の過速度感知装置のいずれかから過速度信号を受ける。例示的な実施形態では、エンジンは燃料装置インタフェースを含み、燃料装置インタフェースは、燃料遮断シャトル弁、燃料遮断弁、燃料バイパス弁、複数の切換弁、航空機制御遮断弁、及び独立した速度感知装置を含む。燃料遮断シャトル弁は、燃料バイパス弁及び燃料遮断弁への燃料流を制御し、また切換弁に連結される。独立した感知装置及び航空機制御遮断弁は切換弁に連結される。航空機制御弁及び遮断シャトル弁は、並行重複燃料遮断装置を提供し、その各々が正常エンジン作動のために採用されている切換弁を使用する。
【０００６】
燃料装置インタフェースは、動作中、過速度状態が独立した感知装置により感知された時に、ロータが過速度するのを防止するためにエンジンへの燃料流を停止する遮断シャトル弁を含む。燃料装置インタフェースは切換弁を使用するため、過速度感知装置が燃料装置インタフェース遮断シャトル弁に物理的に近接しているにもかかわらず、燃料装置インタフェースの中で急速な信号切換が可能になる。さらに、過速度装置に利用される優先順位論理は、燃料装置インタフェースが過速度状態中に起動する時に、燃料流は過速度信号が解除された時にのみ開始できることを規定する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はガスタービンエンジン１０の概略図であり、ガスタービンエンジン１０は、低圧圧縮機１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を含む。エンジン１０はまた、高圧タービン１８、及び低圧タービン２０を含む。圧縮機１２及びタービン２０は、第１のロータ軸２４により連結され、圧縮機１４及びタービン１８は第２のロータ軸２６により連結される。１つの実施形態では、エンジン１０はオハイオ州シンシナチのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｉｒｃｒａｆｔ  Ｅｎｇｉｎｅｓから入手されるＧＥ９０エンジンである。
【０００８】
動作中、空気は低圧圧縮機１２を通って流れ、加圧空気が低圧圧縮機１２から高圧圧縮機１４に供給される。加圧空気は次いで燃焼器１６に送られ、燃焼器１６からの空気流がタービン１８、２０を駆動する。
【０００９】
図２は、燃料装置インタフェース３６を含むエンジン１０の一部の概略図である。図３は、燃料装置インタフェース３６と共に使用することができる優先順位論理表３８の例示的な実施形態である。燃料装置インタフェース３６は、独立した速度感知装置４０が正常エンジン作動限界を超えたと判断した時に、タービン１８、２０などのエンジンロータが過速度することを防止し、エンジン１０の正常作動をもたらす。
【００１０】
燃料装置インタフェース３６は、燃料遮断弁４４、燃料バイパス弁４６、燃料遮断シャトル弁４８、及び複数の切換弁５０を含む。燃料装置インタフェースは、エンジン１０に燃料を供給し、そこで燃料は空気と混合され着火されて、タービン１８、２０（図１に示す）などのロータを駆動するために使用される高温燃焼ガスを発生する。１つの実施形態では、燃料バイパス弁４６は燃料ヘッドメータ調整弁である。遮断シャトル弁４８は、燃料バイパス弁４６及び燃料遮断弁４４と流体連通状態で接続され、「オン」位置あるいは「オフ」位置のいずれかに動いて燃料バイパス弁４６及び燃料遮断弁４４をそれぞれ通る燃料流を制御する。
【００１１】
燃料装置インタフェース３６はまた、燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４を含む複数の燃料回路６０を含む。遮断シャトル弁４８は燃料回路６０と流体連通状態で接続される。遮断シャトル弁４８を通る燃料供給回路６２及び燃料還流圧力回路６４を通して供給される燃料流は、遮断シャトル弁４８を「オン」あるいは「オフ」位置のどちらで作動するように切換えるかによって変化する。
【００１２】
遮断シャトル弁４８は切換弁５０と連結され、優先順位論理表３８に規定される論理に基づいて、切換弁５０から信号６６を受ける。さらに詳細には、遮断弁４８は、その中で所定のエンジン作動に関して、「ＨＩ」信号は「オン」と予め定められ、「ＬＯ」信号は「オフ」と予め定められている第１切換弁６７から「ＨＩ／ＬＯ」信号６６を受ける。「オン」及び「オフ」は、切換弁５０から受ける「ＨＩ／ＬＯ」信号６６に応答した燃料バイパス弁４６の位置と同時に、遮断弁４８、燃料遮断弁４４、及び燃料バイパス弁４６の燃料回路６０間の接続の組み合わせに基づき引き起こされる。
【００１３】
第１切換弁６７は第２切換弁６８に連結され、切換弁５０は切換弁５０からの出力のために入力される２つの圧力信号の最も低い方を選択する圧力感知装置である。図２に示す例示的な実施形態では、切換弁５０は遮断シャトル弁４８の制御のための３つの信号源からの選択信号６６を優先させる。さらに詳細には、切換弁５０は航空機制御遮断弁７０、速度感知装置４０、及び燃料計量システム（図示せず）からの入力を受ける。１つの好ましい実施形態では、航空機制御遮断弁７０は電気油圧式弁である。
【００１４】
燃料計量システムは、切換弁５０に燃料計量弁インタロック信号７２を伝達する。燃料計量装置、速度感知装置４０、及び航空機制御遮断弁７０は、それぞれ「ＨＩ／ＬＯ」信号７２、７４、７６を伝達し、そして切換弁５０が最も低い方の圧力を選択するので、燃料計量装置、速度感知装置４０、あるいは航空機制御遮断弁７０の何れもが、遮断シャトル弁４８の「オフ」位置を命令する「ＬＯ」信号を伝達することができる。逆の場合には、３つの信号入力７２、７４、７６は全て、遮断シャトル弁４８の「オン」位置を命令する「ＨＩ」でなければならない。
【００１５】
航空機制御遮断弁７０は、燃料回路６０及び切換弁５０に連結される。さらに詳細には、航空機制御遮断弁７０は燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４に連結され、航空機制御遮断弁７０が作動することにより、第２切換弁６８に「ＨＩ／ＬＯ」信号７６を与える。第１切換弁６７は、信号７６及び燃料計量弁インタロック信号７２のうちで最も低い圧力を選択し、信号８０を第１切換弁６７に伝達する。
【００１６】
速度感知装置４０は、切換弁５０及び燃料回路６０に連結された電気油圧式弁９０を含む。さらに詳細には、速度感知装置４０は燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４に連結され、弁９０が作動することにより、第１切換弁６７に「ＨＯ／ＬＯ」信号７４を与える。第１切換弁６７は、第２切換弁６８により伝達される信号８０及び電気油圧式弁９０により伝達される信号７４のうちの最も低い圧力を選択し、信号６６を遮断シャトル弁４８に伝達する。速度感知装置４０はまた、エンジン制御装置に連結される（図示せず）。１つの実施形態では、速度感知装置４０は、オハイオ州シンシナチのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｉｒｃｒａｆｔ  Ｅｎｇｉｎｅｓから入手される、完全デジタル式電子制御装置（ＦＡＤＥＣ）として知られているエンジン制御装置に連結される。
【００１７】
運転中、燃料装置インタフェース３６は、過速度状態に起因してエンジン燃料流を遮断するための外部信号が、エンジン燃料遮断弁４４及び燃料バイパス弁４６へ入力されることを可能にする。さらに詳細には、燃料装置インタフェース３６は、燃料遮断弁４４を閉じることによりエンジン１０へのエンジン燃料流を停止し、一方、燃料バイパス弁４６は、速度感知装置４０が過速度状態を感知するか、あるいは「ＬＯ」燃料計量弁インタロック信号７２を受けるか、あるいは航空機制御遮断弁７０から伝達される「ＬＯ」信号７６を受けた時に、エンジン１０への計量された燃料を停止するために開かれる。
【００１８】
速度感知装置の電気油圧式弁９０は、エンジン制御装置により制御され、予め定められたロータ速度を超えているという信号の時に、図２に示すように、閉じた状態になる。その結果、遮断シャトル弁４８は、エンジン１０への燃料流を停止し、ロータが過速度するのを防止する。
【００１９】
燃料装置インタフェース３６は、燃料ヘッドメータ調整弁すなわち燃料バイパス弁４６及び正常燃料遮断弁４４の両方に作用するので、ロータ過速度防止は、正常なエンジン運転に使用される燃料計量装置５０を用いて、並行重複燃料遮断装置によって行われる。
【００２０】
優先順位論理表３８は、そのもとで、速度感知装置４０（「過速度信号」）、航空機制御遮断弁７０（「航空機信号」）、及び遮断シャトル弁４８（「正常エンジン制御信号」）に影響をあたえる多種の信号の組合わせに照して、エンジン燃料流を与えることができる条件を示している。さらに詳細には、優先順位論理表３８は、速度感知装置４０からの過速度指示７４を受けた結果として、燃料装置インタフェース３６が起動する場合に、過速度信号が取り除かれた時にのみ燃料流を開始できることを規定している。
【００２１】
図４は燃料装置インタフェース１００の別の実施形態の概略図である。燃料装置インタフェース１００は、図２に示す燃料装置インタフェース３６と実質的に同じであり、燃料装置インタフェース３６の構成部品と同じ燃料装置インタフェース１００の構成部品は、図２で使用した同じ参照番号を用いて図４で特定されている。燃料装置インタフェース１００は、切換弁５０及び燃料回路６０と連結された速度感知装置１０２を含む。さらに詳細には、速度感知装置１０２は燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４と連結されており、それにより速度感知装置１０２は、それぞれ燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４の部分で燃料流を制限あるいは停止することができる。速度感知装置１０２は、予め定められた速度を越えた時に開く機械式速度センサ１１０に連結される。機械式速度センサ１１０は当技術では知られており、過速度状態において閉じた状態で示されている。
【００２２】
図５は燃料装置インタフェース２００の別の実施形態の概略図である。燃料装置インタフェース２００は燃料装置インタフェース３６（図２に示す）と実質的に同じであり、速度感知装置２０２を含む。速度感知装置２０２は切換弁５０及び燃料回路６０に連結される。さらに詳細には、速度感知装置２０２は、燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４に連結され、それにより速度感知装置２０２は、それぞれ燃料供給圧力回路６２及び燃料還流圧力回路６４の部分で燃料流を制限あるいは停止することができる。
【００２３】
速度感知装置２０２は、感知弁２１０、感知絞り２１２、及び主燃料ポンプ２１４を含む。感知絞り２１２は、主燃料ポンプ２１４が発生する圧力から過速度情報を引き出す。感知絞り２１２は主燃料ポンプ２１４の下流に位置し、主燃料ポンプ２１４から出る総ポンプ燃料流量を受ける。総ポンプ燃料流量はエンジン速度と比例するので、感知絞り２１２により引き出される感知圧力はエンジンロータの速度と共に増加する。感知弁２１０は、感知絞り２１２により引き出された過速度情報に基づいて過速度が生じている時に閉じる。感知弁２１０は、過速度状態にある図５において閉じた状態で示されている。
【００２４】
上述の燃料装置インタフェースは、対費用効果が良く、高い正確性を持つ。燃料装置インタフェースは、独立した速度感知装置が正常ロータ動作限界を超えたと判断した時に、ロータ過速度が起こることを防止するために急速燃料遮断を可能にする。インタフェースは、電子式あるいは機械式速度センサから発せられる過速度信号に適応する。その結果、燃料装置インタフェースは、対費用効果が良く信頼性のある方法で、ロータの過速度を防止する。
【００２５】
本発明を様々な特定の実施形態について説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲の変更形態で実施できることは、当業者には明らかであろう。
【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】  燃料装置インタフェースを含む、図１に示すエンジンの一部の概略図。
【図３】  図２に示す燃料装置インタフェースと共に使用される優先順位論理表。
【図４】  図２に示す燃料装置インタフェースの別の実施形態の概略図。
【図５】  図２に示す燃料装置インタフェースのさらに別の実施形態の概略図。
【符号の説明】
３６  燃料装置インタフェース
４０  速度感知装置
４４  燃料遮断弁
４６  燃料バイパス弁
４８  燃料遮断シャトル弁
５０  切換弁
６０  燃料回路
６２  燃料供給圧力回路
６４  燃料還流圧力回路
６７、６８  切換弁
７０  航空機制御遮断弁
９０  電気油圧式弁
【図１】
0004128345.tif 000002
【図２】
0004128345.tif 000003
【図３】
0004128345.tif 000004
【図４】
0004128345.tif 000005
【図５】
0004128345.tif 000006