(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔（３６）を通して空気（３９）を通気する潤滑オイル溜め（３）を有し、空気が前記通気孔（３６）の出口において出口圧力を生じるガスタービンエンジン（２００）を運転する方法であって、
（ａ）該エンジン（２００）をアイドル状態で作動させる段階と、
（ｂ）前記出口圧力を低下させる段階と、
（ｃ）前記通気孔（３６）を通る流量が下限値を超えた場合に、前記（ｂ）項の低下させる段階を終了させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記（ｂ）項の低下させる段階は、前記通気孔（３６）に接続されたエダクタ（５０）へ圧縮機吐出抽気を導き、それによって空気を前記通気孔（３６）を通して吸い出す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ａ）潤滑オイル溜め（３）を密封するシール（２４）を横切る空気流量（３３）を確認する段階と、
（ｂ）該空気流量（３３）を所定の最小値を越えた状態に維持する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
（ａ）ガスタービンエンジン（２００）において、エダクタ（５０）を潤滑オイル溜め（３）の通気孔（３６）と流体連通状態に維持する段階と、
（ｂ）前記エダクタ（５０）を使用して、前記通気孔（３６）を通る流体流量を所定の最小値を越えた状態に維持する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
（ａ）その中に流量絞り（８５）を有するエダクタ（５０）を潤滑オイル溜め（３）の通気孔（３６）と流体連通状態に維持する段階と、
（ｂ）エンジン速度が下限値より低い場合には、空気の噴流（５３）を前記エダクタ（５０）内へ噴射して前記通気孔（３６）を通る流量を増大させて、前記オイル溜め（３）の圧力を低下させる段階と、
（ｃ）エンジン速度が閾値を越えている場合には、
（ｉ）前記空気の噴流（５３）を終了させる段階と、
（ｉｉ）前記流量絞り（８５）を利用して前記通気孔（３６）を通る流量を制限する段階と、
を含むことを特徴とするガスタービンエンジンを運転する方法。
【請求項６】
（ａ）ガスタービンエンジン（２００）と、
（ｂ）通気孔（３６）を有する、前記エンジン（２００）内の潤滑オイル溜め（３）と、
（ｃ）該オイル溜め（３）を加圧するための加圧チャンバ（６）と、
（ｄ）前記通気孔（３６）と流体連通しているエダクタ（５０）と、
（ｅ）前記エンジン（２００）の圧縮機から加圧空気を受け、該加圧空気を前記エダクタ（５０）へ供給するための手段（６３）と、
（ｆ）加圧空気の前記エダクタ（５０）への供給を作動及び作動停止させるためのバルブ手段（６３）と、
（ｇ）前記加圧チャンバ（６）内の圧力が、所定の量だけ閾値よりも低く低下しているかどうかを確認し、もしそうであれば、前記バルブ手段（６３）により前記エダクタ（５０）へ加圧空気を供給させ、それによって前記オイル溜め（３）内の圧力を低下させるための圧力センサ（６０）と、
を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンにおける、（１）低出力時におけるオイル溜めのシールを通しての漏洩と、（２）高出力時におけるオイル溜めの通気システムを通しての漏洩とに起因する潤滑オイルの損失を減少させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、ガスタービンエンジンにおけるオイル溜めシステムの簡易概略図である。要素３は、軸受け用オイル溜めチャンバ又はキャビティと呼ばれる、普通のオイルで濡らされたチャンバを示し、要素６は、オイル溜め加圧チャンバと呼ばれる、普通の第２の異なるチャンバを示す。
【０００３】
オイル９はノズル１２によって軸受け１５へ供給され、該軸受け１５を潤滑及び冷却する。軸受け１５で使用された後、オイルは、オイル溜めチャンバ３の底部へ重力で排油され、その後、矢印１８で示すように、排出システム（図示せず）によって排出される。排出されたオイルは、冷却され、濾過されて、オイル流れ９に戻される。
【０００４】
風の影響及び飛散により、オイル溜めチャンバ３内に含まれている一部のオイルは、通常、オイル溜め加圧チャンバ６内へ漏洩しがちである。この漏洩を阻止するために、回転シャフト２７に支持された多くの回転シール２４が、オイル溜めチャンバ３を加圧チャンバ６から隔離する。シール２４は、オイルの移動を完全に阻止するものではないので、シール２４を横切る空気流を発生させて、オイルの移動を更に抑制する。
【０００５】
この空気流を発生させるために、点線矢印３０で示す流入空気により加圧チャンバ６を加圧する。この空気は、シールを横切る正の圧力差に基づき、点線矢印３３で示すようにシール２４を通り抜けて流動させられる。この加圧空気の速度が、シール２４から飛散するオイルをオイル溜めチャンバ３内に保持させ、加圧チャンバ６中へのオイルの移動を減少させる働きをする。
【０００６】
今やオイル溜めチャンバ３内にある加圧空気は、その後、点線矢印３９で示すように、空気／オイル分離装置（図示せず）を通った後にオイル溜め通気孔３６を通って流出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
発明者の見るところでは、このやり方は、従来にも増して大きな推力を発生するように設計されている最新式のガスタービンエンジンにおいては必ずしも最適ではない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの形態においては、オイル溜めチャンバ内の圧力が、エンジンのアイドル時に人為的に低下されてシールを横切る正の圧力差を増大させ、それによってシールを横切る空気流速度を増大させる。本発明の別の形態においては、オイル溜めチャンバから流出する流量が、高出力運転時には人為的に抑制されて、オイル溜めチャンバの出口に配置された、図２の狭窄部（絞り）８５を通る流量を減少させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明者が見るところ、９０，０００ポンドの推力級である比較的大きなガスタービンエンジンで使用される場合には、図１のシステムには２つの問題がある。第１の問題は、アイドル速度においては、オイル溜め加圧キャビティ６とオイル溜めチャンバ３との間の圧力差が小さ過ぎて、シール２４を横切る充分な空気流速度を形成できないことである。従って、シール２４を横切るオイル漏洩が起こる可能性がある。即ち、オイルは、シール２４を横切って点線矢印３３と反対の方向に漏洩する。
【００１０】
第２の問題は、高出力運転時に、通気孔３６を通って、多くのオイルが失われることである。この後者の損失は、様々な要因の組み合わせが原因で発生するものと推測される。
【００１１】
第１の要因は、シール２４が従来からあるこれらのタイプのシールに比較して大きな直径のものであり、従って、密封される必要がある断面積が大きくなっていることである。この断面積が大きいことから、オイル溜め３内に向かってより大きな流れが形成され、従って通気孔３６を通る流量がより大きくなる。
【００１２】
第２の要因は、シール２４がより大きくなると、有する隙間もより大きくなることである。つまり、図１における間隔３７に相当する間隔が、更に大きくなる。隙間が大きくなることは、一般的に漏洩も大きくなることを意味する。
【００１３】
第３の要因は、シール２４を横切る圧力差が、従来の場合におけるよりも大きくなる可能性があることである。第４の要因は、シール２４領域の温度が高くなっていることである。
【００１４】
全体像を言うと、本発明の１つの形態は、（１）アイドル時におけるシール２４を横切る漏洩と、（２）高出力時における通気孔３６を通る漏洩との両方を軽減する。そうするために、本発明は、（１）アイドル運転時には、チャンバ３を空気吸引して小さな圧力にして、チャンバ３とチャンバ６との間の圧力差を人為的に増大させ、また、（２）高出力運転時には、通気孔３６を通る流量を制限する。
【００１５】
これは、図１に示すシステムの作動とは対照的であり、図１のシステムでは、アイドル運転時にはチャンバ３とチャンバ６との間に所定の圧力差が存在し、この圧力差は、エンジン出力が増大するに従って増大し、それによって通気孔３６を通る流量が増大する。
【００１６】
図２は、本発明の１つの形態を概略的な形で示す。空気噴流エジェクタとも呼ばれるエダクタ５０が、該エダクタがない場合に見られる筈の圧力よりも低い圧力をオイル溜めチャンバ３内に作り出す。エダクタ５０は、ノズル５５によって供給される空気の噴流５３によって作動する。ノズル５５は、圧縮機の抽気（図２には図示しないが、図４に図示されており、後で説明する）から加圧空気を受ける。
【００１７】
エダクタ一般は、当該技術では知られている。それらの作動は、以下の２つの原理によって理解することができ、この２つの原理は実際には、単一の更に基本的な原理についての２つの異なる表現であろう。１つの原理について言えば、エダクタ５０は、領域５８にある空気を噴流５３内へ引き込み、それによって引き込んだ空気を領域５８から取り除く。取り除くことによって、この取り除かれた空気に置き換わるために、オイル溜めチャンバ３からオイル溜め通気孔３６を通る別の空気の流れが生じる。他方の原理について言えば、この噴流５３は、ベルヌーイの定理に基づき、領域５８に低い静圧を発生させ、この低い静圧が、オイル溜めチャンバ３からのオイル溜め通気孔３６を通る空気の流れを生じさせる。
【００１８】
従って、エダクタ５０は、オイル溜めチャンバ３から空気を取り除くことによって、オイル溜めチャンバ３内に正常値よりも低い圧力を作り出し、それによって、第２チャンバ６からオイル溜めチャンバ３に向かう圧力差を増大させる。この増大した圧力差が、シール２４を横切る空気流速度を増大させ、それによってオイルがシール２４に入るのを、従ってオイル溜めチャンバ３から漏洩するのを一層効果的に防止することになる。
【００１９】
ゲージ型の圧力センサ６０が、圧力差を計測する。圧力差が特定の閾値より低く低下した場合、センサ６０は、噴流５３を開始するバルブ６３を開き、エダクタ５０を作動状態にする。その圧力差が下限値を越えて上昇すると、センサ６０はバルブ６３を閉じ、それによってエダクタ５０の作動を終了させる。
【００２０】
この閾値と下限値とは同じ値にすることができ、そうすることによって単一設定点型の作動となる。若しくは、それら値は異なっても差し支えなく、その場合には、ヒステリシス又は不感帯型が導入されることになる。
【００２１】
先の作動モードは、エンジンのアイドル速度において使用される。航空機の巡航運転時のような高出力状態の下では、圧力差が上述の下限値を越えているので、エダクタ５０は、不作動のままである。しかしながら、上記従来の技術の項で指摘したように、これら高出力状態の下では、オイル溜め通気孔３６を通る過剰な空気流が、該通気孔３６を通過する空気流中にオイルを同伴することなどにより、望ましくないオイル消費量を生じさせるものと考えられる。
【００２２】
このオイル消費量を抑制するために、オイル溜め通気孔３６から流出する空気に対して出口通路の絞りをもたらすように、エダクタ５０の混合スロートが設計されている。
【００２３】
エダクタ５０は、狭窄部８５によって示される流量制限絞りを形成するように設計されている。この絞りは、バルブ６３が閉じられている場合における高出力運転時に、エダクタ５０を通る空気流量を制限する。
【００２４】
従って、本発明の１つの形態は、２つの鏡像型の作動を行うものとして見ることもできる。地上におけるアイドル時のような低いエンジン速度においては、オイル溜めチャンバ３内の圧力は、人為的に低下させられる。つまり、通常は、そのチャンバ３内の圧力は、約０．１０ｐｓｉｇ(ポンド／平方インチゲージ: 0.7kPa)と、即ちである。本発明は、この圧力を負の値であるマイナス約０．５ｐｓｉｇ(3.4kPa)とに低下させる。この低下は、エダクタ５０によって引き起こされる、空気の能動的な吸い出しによって達成される。この圧力を低下させることが、加圧チャンバ６からオイル溜めチャンバ３へシール２４を横切って流れる空気を増大させる。
【００２５】
正常巡航エンジン速度及びそれ以上の速度におけるのような高出力運転時には、本発明は、絞り８５によって通気孔３６を通る流れを人為的に制限する。この絞りは、該絞り８５が無かった場合に生じた筈の圧力を越えて、オイル溜めチャンバ３内の圧力の増大を生じさせることになる。
【００２６】
通常は、巡航高度においては、オイル溜めチャンバ３内の圧力は、約３．０ｐｓｉｇ(20.7kPa)となる筈である。本発明は、エダクタ５０を通る流れを制限することによって、オイル溜め通気孔３６の出口に加えられたその圧力を増大させる。
【００２７】
このことを別の面で述べると、エダクタ中に絞り８５が無かったとしたならば、今説明した条件下では、通気孔３６を通る流量は、例えばＸポンド／秒の値を持つ筈である。本発明の１つの形態の下では、今やその流量がＸの８５パーセントに制限される。
【００２８】
本発明の１つの実施形態が、比較的小さい断面の通気孔３６を備えるように設計された既存のエンジンに対して適用された。断面が小さいので、今述べたように比較的高いパーセンテージである８５パーセントが必要とされた。そうは言うものの、通気孔３６の断面がもっと大きいように、エンジンを再設計することもできる。そのような場合には、必要とされる圧力差は、７０パーセント又はそれ以下の範囲にある流量を含む、８５パーセントよりも低い質量流量によって得ることができる。
【００２９】
図３は、本発明の１つの形態によって行われるプロセスを示すフローチャートである。ブロック１００は、エダクタが、ガスタービンエンジンにおけるオイル溜めからの通気孔と組み合わせて支持されていることを示す。図２のエダクタ５０は、そのようなエダクタの１例を示す。図３におけるブロック１０５は、エダクタの供給圧力が検出されることを示し、また、ブロック１１０は、圧力が最小値よりも低く低下した場合に、バルブ６３を開き、それによってエダクタ５０を作動状態にすることによって、通気孔３６を通る空気流量が増大されることを示す。
【００３０】
ブロック１１５は、航空機の巡航運転のような高出力運転時に、通気孔を通る空気流量が、通常生じる筈の量よりも少なく制限されることを示す。ブロック１１０は、この時不動作である。即ち、バルブ６３は閉じられ、エダクタ５０は停止されている。
【００３１】
上記の説明は、圧力に焦点を合わせている。即ち、図２の圧力センサ６０は、エダクタ５０を作動及び停止させるのに使用される。エダクタ５０は、作動状態にある場合、領域５８における圧力を低下させる。
【００３２】
しかしながら、本発明の別の観点として、空気流量に焦点を合わせることができる。センサ６０によって示される圧力差は、シール２４を横切る空気流量の測定値を提供する。領域５８における圧力を低下させることは、その空気流量を増大させる働きをする。
【００３３】
１つの全運転モードにおいて、図３におけるブロック１０５及び１１０は、シール２４を通り抜けてオイル溜めチャンバ３内へと漏洩する空気流量を所定の最小値レベルに維持するものとして特徴付けることができる。
【００３４】
顕著な特徴を説明することにする。図１は、通気孔３６を通る正常の流量を示す。本発明は、高出力運転又は巡航運転時におけるこの流量を、絞り８５によって人為的に変更する。流量は、人為的に減少される。
【００３５】
また、図１における通気孔３６を通る正常な流量は、アイドル時にオイル溜め３内に正常圧力を作り出す。本発明は、この圧力をエダクタ５０によって人為的に低下させ、それによってシール２４を横切る漏洩を増大させる。
【００３６】
図４は、本発明の１つの形態を示す。一般的なガスタービンエンジン２００は、航空機２１０のナセル２０５に取り付けられる。ブロック２１５は、図２に表される装置を示す。図４における圧縮機抽気２２０は、図２におけるバルブ６３に対して加圧空気を供給し、該バルブ６３は図２におけるエダクタ５０を作動させるが、図４においては、個別には示されていない。
【００３７】
一つの観点から、本発明は、通気孔３６を通る流量を計算できるパラメータを計測する。つまり、連続性の原理によって、図２におけるシール２４を横切る流量の全て又は殆ど全ては、通気孔３６を通って流出しなければならない。シール２４を横切る圧力差を計測することは、該圧力差がシール２４を横切る流量を示すので、通気孔３６を通る流量をも推定することを可能にする。
【００３８】
従って、事実、本発明は、エダクタ５０の助けなしでシールを横切る流量が、必要最小値を越えているかどうかを判断する。もし越えていなければ、本発明はエダクタ５０を作動させて、その流量を最小値を越えた状態に維持する。逆に、計測したパラメータが、助けを借りない流量が一定の値を越えていることを示す場合には、必要がないので本発明はエダクタ５０を作動停止させる。
【００３９】
更に、ベルヌーイの定理に基づいて、通気孔３６を通る正常流れが、図２における領域５８において、通気孔の出口における静圧の低下を引き起こすと言うことができる。つまり、理論的には、流れ自体が、出口圧力の低下を引き起こす。本発明は、エダクタによってその圧力を更に低下させるものである。
【００４０】
本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、多くの代替及び変更を行うことが可能である。特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術のオイル溜めシステムを示す図。
【図２】  本発明の１つの形態を示す図。
【図３】  本発明の１つの形態によって行われるプロセスを示すフローチャート。
【図４】  本発明の別の形態を示す図。
【符号の説明】
３  オイル溜めチャンバ
６  加圧チャンバ
１５  軸受け
２４  シール
３０  加圧空気
３６  通気孔
５０  エダクタ
５３  噴流
５５  ノズル
６０  圧力センサ
６３  バルブ
８５  絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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