JP2016217352A - タービンエンジン用の潤滑システム - Google Patents

Abstract

【課題】動力ギアボックスその他の供用部分に供給される潤滑剤の、流量および温度等のいくつかの特徴を制御できるガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン用の潤滑システムは、タンクと、循環ポンプと、熱交換器とを備える。循環ポンプは、タンクから、例えばガスタービンエンジンの動力ギアボックスへと流れる、潤滑剤の流れを生成し、熱交換器は、動力ギアボックスに供給されるこのような潤滑剤の流れから熱を除去する。この潤滑システムは、動力ギアボックスの効率性および／または耐久性を高めるために、例えば動力ギアボックスに供給される、潤滑剤の流量および／または温度を制御するために、潤滑剤の流れの中に、１つ以上の弁をさらに備える。【選択図】図２

Description

本主題は、一般に、ファンを有するガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ファンを有するガスタービンエンジン用の潤滑システムに関する。

ガスタービンエンジンは、通常、互いに流体連通して配置される、ファンおよびコアを備える。さらに、ガスタービンエンジンのコアは、通常、流れの順に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、および排気部を有する。運転時は、空気はファンから圧縮機部の入口に供給され、ここで、１つ以上の軸流圧縮機が、燃焼部に達するまで空気を徐々に圧縮する。燃料が圧縮空気と混合されて、燃焼ガスを供給するために、燃焼部内で燃やされる。燃焼ガスは、燃焼部からタービン部へと送られる。燃焼部を介した燃焼ガスの流れは、燃焼部を駆動させた後、排気部を介して、例えば大気へと送られる。特定の構成では、タービン部は、ガスタービンエンジンの軸線方向に沿って延びる１つ以上のシャフトによって、圧縮機部に機械的に連結される。

ファンは、ガスタービンエンジンのコアよりも大きい半径を有する複数のブレードを備える。ファンおよび複数のブレードは、通常、シャフトの１つによって駆動される。しかしながら、効率的な理由のため、各シャフトが回転している速度より遅い速度で回転する、ファンの複数のブレードを有することが有利な場合がある。したがって、より遅く、かつより効率的な速度でファンが回転するのを可能にするような方法で、ファンを各シャフトに機械的に連結するために、いくつかのガスタービンエンジンには、動力ギアボックスが設けられる。

ガスタービンエンジンは、コアの圧縮機およびタービン部、ならびに動力ギアボックス等の、ガスタービンエンジンの１つ以上の部分に潤滑剤を供給するための潤滑システムをさらに備える。一般的な潤滑システムは、常温で供用部分のそれぞれに供給される、潤滑剤の設定比率を有する。しかしながら、本開示の発明者は、一定の条件下では、動力ギアボックスその他の供用部分の効率を高めるために、動力ギアボックスその他の供用部分に供給される潤滑剤の量を増減させると有利な場合があることに気付いた。また、本開示の発明者は、一定の条件下では、動力ギアボックスその他の供用部分の効率をさらに高めるために、動力ギアボックスその他の供用部分に供給される潤滑剤の温度を増減させると有利な場合があることにも気付いた。

したがって、動力ギアボックスその他の供用部分に供給される潤滑剤の、流量および温度等のいくつかの特徴を制御できるガスタービンエンジンは、特に有用であろう。

米国特許第８８６９９４０号明細書

本発明の態様および利点は、以下の説明である程度述べられ、この説明から明らかとなり、あるいは本発明の実施によって知ることができる。

本開示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潤滑システムが提供される。この潤滑システムは、潤滑剤を貯蔵するように構成されたタンクと、タンクからガスタービンエンジンの部品へと流れる、潤滑剤の流れを生成するための循環ポンプとを備える。この潤滑システムは、循環ポンプによって生成された潤滑剤の流れと流体連通して、流れの入口および流れの出口を画定する弁をさらに備える。弁は、ガスタービンエンジンの部品へと流れる潤滑剤の流量を制御するために、流れの入口と流れの出口との間の可変スループットをさらに定義する。潤滑システムは、潤滑剤が部品に到達する前に潤滑剤の温度を制御するために、弁の下流の位置で、循環ポンプによって生成された潤滑剤の流れと熱連通して配置される、熱交換器をさらに備える。

本開示の別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潤滑システムが提供される。この潤滑システムは、潤滑剤を貯蔵するように構成されたタンクと、タンクからガスタービンエンジンの１つ以上の第１の部品へと流れる、第１の潤滑剤の流れを生成するための第１の循環ポンプとを備える。この潤滑システムは、タンクからガスタービンエンジンの１つ以上の第２の部品へと流れる、第２の潤滑剤の流れを生成するための第２の循環ポンプをさらに備える。第２の潤滑剤の流れは、第１の潤滑剤の流れから分離され、１つ以上の第２の部品は、１つ以上の第１の部品とは異なる。この潤滑システムは、それぞれが第２の潤滑剤の流れと流体連通する、入口および出口を画定する弁をさらに備える。弁は、１つ以上の第２の部品へと流れる、第２の潤滑剤の流れの流量を制御するために、入口と出口との間の可変スループットを定義する。

本開示のさらに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、シャフトを介して圧縮機部に機械的に連結されたタービン部と、動力ギアボックスを介してシャフトによって駆動されるファンと、潤滑システムとを備える。潤滑システムは、タンクと、タンクから動力ギアボックスまでの潤滑剤の流れを生成するための循環ポンプと、弁とを備える。弁は、循環ポンプによって生成された潤滑剤の流れと流体連通し、入口および出口を画定する。弁は、ガスタービンエンジンの動力ギアボックスへと流れる潤滑剤の流量を制御するために、入口と出口との間の可変スループットをさらに定義する。潤滑システムは、潤滑剤が動力ギアボックスに到達する前に、潤滑剤の流れの温度を制御するために、弁の下流の位置で、循環ポンプによって生成された潤滑剤の流れと熱連通して配置される熱交換器をさらに備える。

本発明のこれらその他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、および添付の特許請求の範囲を参照すれば、よりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、明細書の記載と併せて、本発明の原理を説明するために供される。

最良の態様を含み、当業者を対象とする、本発明の完全かつ実施可能な程度の開示が本明細書に記載され、以下の添付の図面を参照する。

本主題の様々な実施形態による、例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。 本開示の例示的な実施形態による潤滑システムを備える、図１の例示的なガスタービンエンジンの概略図である。 図２の例示的な潤滑システムの一部の拡大概略図である。 本開示の別の例示的な実施形態による潤滑システムを備える、図１の例示的なガスタービンエンジンの概略図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態による潤滑システムを備える、図１の例示的なガスタービンエンジンの概略図である。

ここで、本発明の実施形態を詳しく参照し、その１つ以上の例を添付の図面に示す。この詳細な説明では、図面の特徴を参照するために、数字および文字による記号表示を使用する。図面および説明の同一または類似の記号表示は、本発明の同一または類似の部分を参照するために使用されている。本明細書で用いられる「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの部品を別の部品と区別するために交換可能に使用することができ、個別の部品の位置または重要性を意味することは意図されていない。「上流」および「下流」という用語は、流体通路内の流体の流れに対する、相対的な方向のことを言う。例えば、「上流」は、ここから流体が流れる方向のことを言い、「下流」は、流体が流れてくる方向のことを言う。

ここで図面を参照すると、全図面を通して同一の数字は同一の部品を示し、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の実施形態の場合、ガスタービンエンジンは、高バイパスターボファンジェットエンジン１０であり、本明細書では「ターボファンエンジン１０」と呼ばれる。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、（参照用に示された長手方向中心線１２と平行に延びる）軸線方向Ａ、および半径方向Ｒを画定する。通常、ターボファンエンジン１０は、ファン部１４、およびファン部１４の下流に配置された、コアタービンエンジン１６を備える。

示されている例示的なコアタービンエンジン１６は、通常、環状の入口２０を画定する、ほぼ管状の外側ケーシング１８を備える。外側ケーシング１８は、流れの関係において、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮機２２、および高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機部、燃焼部２６、高圧（ＨＰ）タービン２８、および低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービン部、ならびにジェット排気ノズル部３２を備える。高圧（ＨＰ）シャフトすなわちスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動連結している。低圧（ＬＰ）シャフトすなわちスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動連結している。

示されている実施形態の場合、ファン部１４は、離間されてディスク４２に連結された複数のファンブレード４０を有する、可変ピッチファン３８を含む。示されているように、ファンブレード４０は、ほぼ半径方向Ｒに沿って、ディスク４２から外向きに延びる。各ファンブレード４０は、ファンブレード４０のピッチを一斉に変化させるように構成された、適当な作動部材４４にファンブレード４０が動作可能に連結されることによって、ピッチ軸線Ｐの周囲で、ディスク４２に対して回転することができる。ファンブレード４０、ディスク４２、および作動部材４４は、動力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって、長手方向軸線１２の周囲で共に回転可能である。動力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６の回転速度を、より効率的な回転ファン速度まで降下させる複数のギアを含む。しかしながら、他の例示的な実施形態では、ファン３８は可変ピッチファンではなく、固定ファンであってもよいことが理解されるべきである。例えば、他の例示的な実施形態では、ファンブレード４０は、各ピッチ軸線Ｐの周囲で回転するように構成されなくてもよく、ファン部１４は、作動部材４４を含んでいなくてもよい。

以下でさらに詳しく説明されるように、例示的なターボファンエンジン１０は、１つ以上の圧縮機部（ＬＰ圧縮機２２およびＨＰ圧縮機２４を含む）、タービン部（ＨＰタービン２８およびＬＰタービン３０を含む）、ＨＰスプール３４、ＬＰスプール３６、動力ギアボックス４６、作動部材４４、および／またはディスク４２に潤滑剤を供給するように構成された、潤滑システム１００（図２）をさらに備える。潤滑剤は、このような部品の耐用寿命を延ばすことができ、かつ／あるいはこのような部品から一定量の熱を除去することができる。

図１の例示的な実施形態をさらに参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通る空気流を促進するような空気力学的輪郭にされた、回転可能な前面スピナー４８で覆われている。さらに、例示的なファン部１４は、ファン３８、および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部の周囲を囲む、環状のファンケーシングまたは外側ナセル５０を有する。ナセル５０は、円周方向に離間された複数の出口ガイドベーン５２によって、コアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成できることが、当業者には理解されよう。さらに、ナセル５０の下流部５４は、これとコアタービンエンジン１６の外部との間にバイパス空気流通路５６を画定するように、コアタービンエンジン１６の外部を越えて延びていてもよい。

ターボファンエンジン１０の運転中は、空気５８が、ナセル５０および／またはファン部１４の関連する入口６０を通ってターボファンエンジン１０に入る。空気５８がファンブレード４０を通過すると、矢印６２で示す空気５８の第１の部分が、バイパス空気流通路５６の中へ導かれるかまたは送られ、矢印６４で示す空気５８の第２の部分が、ＬＰ圧縮機２２の中へ導かれるかまたは送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との比率は、通常、バイパス比として知られている。その後、空気の第２の部分６４の圧力は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って、燃焼部２６の中へ送られるにつれて増加し、ここで空気は、燃焼ガス６６を提供するために、燃料と混合されて燃やされる。

燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って送られ、燃焼ガス６６からの熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部が、外側ケーシング１８に連結されたＨＰタービン静翼６８、およびＨＰシャフトすなわちスプール３４に連結されたＨＰタービンロータブレード７０の連続する段を介して取り出されて、ＨＰシャフトすなわちスプール３４を回転させることによって、ＨＰ圧縮機２４の動作を補助する。次に、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られ、熱エネルギーおよび運動エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１８に連結されたＬＰタービン静翼７２、およびＬＰシャフトすなわちスプール３６に連結されたＬＰタービンロータブレード７４の連続する段を介して燃焼ガス６６から取り出されて、ＬＰシャフトすなわちスプール３６を回転させることによって、ＬＰ圧縮機２２の動作、および／またはファン３８の回転を補助する。

燃焼ガス６６は、その後、推進力をもたらすために、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部３２を介して送られる。同時に、空気の第１の部分６２の圧力は、同様に推進力をもたらすターボファンエンジン１０のファンノズル排気部７６から排気される前に、空気の第１の部分６２がバイパス空気流通路５６を通って送られるにつれて、実質的に増加する。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズル部３２は、コアタービンエンジン１６を介して燃焼ガス６６を導くための高温ガス経路７８を、少なくとも部分的に画定する。

示されていないが、ターボファンエンジン１０の動作は、圧力および／または温度センサ等の、いくつかのセンサで監視することができ、例えば圧縮機部、タービン部、燃焼部２６、および／または周囲環境の様々な状態を検知する。さらに、ターボファンエンジン１０のいくつかの態様を制御するために、コントローラ８０（図２に仮想線で示されている）を備えることができる。コントローラ８０は、通常は、本明細書で説明されるようにタービンエンジンが制御され、かつ／あるいはこれを運転することを可能にする、当業者に知られている任意のタービンエンジン制御システムであってもよい。通常、コントローラ８０は、ターボファンエンジン１０を制御するために、様々なコンピュータ実装機能を実行するように構成された、１つ以上のプロセッサ、および関連するメモリ装置を有する、任意のコンピュータシステムを含むことができる。例えば、コントローラ８０は、特定の航空機エンジンの制御に使用される、全デジタル電子式制御システム（ｆｕｌｌ−ａｕｔｈｏｒｉｔｙ ｄｉｇｉｔａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ、ＦＡＤＥＣ）を含むことができる。

本明細書で用いる「プロセッサ」という用語は、当該技術分野においてコンピュータに含まれるものと言われている集積回路を指すのみならず、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路その他のプログラマブル回路を指すことが理解されるべきである。さらに、メモリ装置は、通常、これに限定されないが、（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の）コンピュータ可読媒体、（フラッシュメモリ等の）コンピュータ可読不揮発性媒体、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、および／または他の適切なメモリ部品を含む、メモリ部品を備える。メモリ装置は、プロセッサによって実行されたときに所望の機能を実行する、ソフトウェアその他の制御命令を含むことができる。

ここで図２を参照すると、本開示の例示的な実施形態による潤滑システム１００を備える、図１の例示的なターボファンエンジン１０の概略図が示されている。図２に示され、かつ上述したように、例示的なターボファンエンジン１０は、ＬＰ圧縮機２２およびＨＰ圧縮機２４を含む圧縮機部、燃焼部２６、ならびにＨＰタービン２８およびＬＰタービン３０を含むタービン部を備える。ＨＰ圧縮機２４とＨＰタービン２８とは、ＨＰシャフト３４によって機械的に連結され、ＬＰ圧縮機２２は、ＬＰシャフト３６によってＬＰタービン３０に機械的に連結される。さらに、ファン３８は、動力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって回転可能である。

同様に図式的に示されているように、このような部品のいくつかは、このような部品を配置および／または位置決めするため、ならびにこのような部品の軸線方向中心線１２の周囲での回転を容易にするために、１つ以上の軸受を有する。例えば、ＬＰ圧縮機２２は、複数のＬＰ圧縮機軸受１０２を有し、ＨＰ圧縮機２４は、複数のＨＰ圧縮機軸受１０４を有し、ＨＰタービン２８は、複数のＨＰタービン軸受１０６を有し、ＬＰタービン３０は、複数のＬＰタービン軸受１０８を有し、ファン３８は、複数のファン軸受１１０を有する。さらに、示されている実施形態の場合、例示的なターボファンエンジン１０は、複数のシャフト軸受１１２を備える。しかしながら、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１０は、部品を配置および／または位置決めするため、ならびにターボファンエンジン１０の部品の回転を容易にするために、軸受の任意適当な配置および／または構成を有していてもよいことが理解されるべきである。

示されている例示的な潤滑システム１００は、ターボファンエンジン１０の１つ以上の部品に、これらの部品の各軸受を含めて、潤滑剤を供給するように構成される。本明細書で使用される「潤滑剤」という用語は、相互接触している表面同士の間の摩擦の量を低減し、生成された熱を取り除くのに適した任意の物質を言う。例えば、いくつかの例示的な実施形態において、潤滑剤とは、油性の潤滑剤を指していてもよい。

図２の例示的な潤滑システム１００は、通常、潤滑剤を貯蔵するように構成されたタンク１１４、および第１の潤滑ユニット１１６、すなわち主潤滑ユニットを含む。第１の潤滑ユニット１１６は、第１の供給ライン１１８、すなわち主供給ライン、および戻りライン１２０を介してタンク１１４と流体連通する。第１の供給ライン１１８と熱連通して配置され、任意の潤滑剤が流れるのは、第１の熱交換器１２２すなわち主熱交換器である。示されている実施形態の第１の熱交換器１２２は、第１の潤滑ユニット１１６の上流に配置され、第１の供給ライン１１８内の潤滑剤から、このような潤滑剤が第１の潤滑ユニット１１６に到達する前に、熱を除去するように構成される。しかしながら、他の例示的な実施形態では、第１の熱交換器１２２は、あるいは戻りライン１２０と熱連通して配置されてもよい。このような構成は、一般に「蓄冷タンク構成」と呼ばれる場合がある。

さらに、第１の潤滑ユニット１１６は、第１の供給ライン１１８を介して、タンク１１４からターボファンエンジン１０の１つ以上の部分までの、第１の潤滑剤の流れを生成するための第１の循環ポンプ１２４、すなわち主循環ポンプを含む。第１の循環ポンプ１２４は、第１の循環ポンプ１２４の回転速度が各シャフト３６、３４の回転速度に対応するように、ＬＰシャフト３６またはＨＰシャフト３４に機械的に連結して、ＬＰシャフト３６またはＨＰシャフト３４によって駆動させることができる。例えば、示されている実施形態では、第１の循環ポンプ１２４は、第１の熱交換器１２２を介して、タンク１１４から、ファン３８、ＬＰ圧縮機２２、ＨＰ圧縮機２４、ＨＰタービン２８、およびＬＰタービン３０までの第１の潤滑剤の流れを常温で生成するように構成される。より詳細には、第１の循環ポンプ１２４は、第１の供給ライン１１８を介して、複数のファン軸受１１０、複数のシャフト軸受１１２、複数のＬＰ圧縮機軸受１０２、複数のＨＰ圧縮機軸受１０４、複数のＨＰタービン軸受１０６、および複数のＬＰタービン軸受１０８に直接、圧縮された潤滑剤の流れ（すなわち第１の潤滑剤の流れ）を、常温で供給するように構成される。本明細書で使用される「ライン」という用語は、潤滑剤の流れを運ぶことができる、各種の流体ラインまたは導管を、幅広く指していることが理解されよう。さらに、ラインは、潤滑剤の流れを運ぶことができる、複数の流体ラインまたは導管を指すことができる。例えば、図２に示すように、第１の供給ライン１１８は、ターボファンエンジン１０の様々な部品へと延びる、複数の副供給ラインを含む。

さらに、明確にするために仮想線で示されているが、ターボファンエンジン１０は、上述の軸受、ならびに（シール、ギア等の）他の部品に供給された潤滑剤を集めるための、１つ以上の油溜めを備える。より詳細には、示されている実施形態の場合、ターボファンエンジン１０は、ファン軸受１１０、シャフト軸受１１２、および／またはＬＰ圧縮機軸受１０２に供給された潤滑剤を集めるためのエンジン油溜め１２６と、ＨＰ圧縮機軸受１０４に供給された潤滑剤を集めるための、ＨＰ圧縮機油溜め１２８と、ＨＰタービン軸受１０６に供給された潤滑剤を集めるためのＨＰタービン油溜め１３０と、ＬＰタービン軸受１０８に供給された潤滑剤を集めるためのＬＰタービン油溜め１３２とを備える。各油溜めは、複数の吸引ライン１３４（明確にするために仮想線で示す）を介して、第１の潤滑ユニット１１６と流体連通する。第１の潤滑ユニット１１６は、第１の潤滑ユニット１１６を介して潤滑剤を各油溜めから引き込み、戻りライン１２０を介してタンク１１４に戻すために、このような吸引ライン１３４に負圧をもたらす、１つ以上の吸引ポンプまたは還油ポンプ（図示せず）を含むことができる。しかしながら、本開示の他の実施形態では、ターボファンエンジン１０は、他の任意適当な数の油溜めの構成を有していてもよいことが理解されるべきである。例えば、他の例示的なターボファンエンジンは、本明細書に記載されていない別の油溜めを有している場合がある。

図２の例示的な実施形態をさらに参照すると、記載されている例示的な潤滑システム１００は、第２の潤滑ユニット１３６、すなわち専用の潤滑ユニットをさらに含む。第２の潤滑ユニット１３６は、タンク１１４から第２の供給ライン１４０を介して、第２の潤滑剤の流れを生成するための、第２の循環ポンプ１３８、すなわち専用の循環ポンプを同様に備える。より詳細には、第２の循環ポンプ１３８は、タンク１１４から第２の供給ライン１４０を介して、第２の潤滑剤の圧力を生成する。しかしながら、他の例示的な実施形態では、潤滑システム１００は、第２の潤滑ユニット１３６を含まず、代わりに第２の循環ポンプ１３８が、第１の潤滑ユニット１１６に配置されてもよいことが理解されるべきである。

しかしながら、以下で述べるように、示されている実施形態の場合、第２の潤滑剤の流れおよび第２の供給ライン１４０は、第１の潤滑剤の流れおよび第１の供給ライン１１８から分離され、第１の潤滑剤の流れおよび第１の供給ライン１１８とは異なる温度および圧力であってもよい。さらに、第２の循環ポンプ１３８によって生成された第２の潤滑剤の流れは、第２の供給ライン１４０を介して、主にターボファンエンジン１０の動力ギアボックス４６に、あるいは示されている実施形態の場合は、動力ギアボックス４６にのみ供給される。以下の説明に記載される通り、このような構成により、例えば動力ギアボックス４６およびターボファンエンジン１０の効率を高めるために、動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の特定のパラメータを制御することが可能になる。

しかしながら、他の例示的な実施形態では、第２の循環ポンプ１３８によって生成された第２の潤滑剤の流れは、さらにターボファンエンジン１０の他の部品に供給されることが理解されるべきである。例えば、他の例示的な実施形態では、第２の循環ポンプ１３８によって生成された第２の潤滑剤の流れは、さらに、例えばＨＰタービン油溜め１３０、ＬＰタービン油溜め１３２、または燃焼器油溜めに供給することができ、そのそれぞれが、潤滑剤の流れの流量および／または温度が低下していることから、利益を得ることができる。あるいは、さらに他の例示的な実施形態では、第２の循環ポンプ１３８によって生成された第２の潤滑剤の流れは、ターボファンエンジン１０の１つ以上のその他の部品にのみ供給されることが理解されるべきである。

第２の循環ポンプ１３８もまた、第２の循環ポンプ１３８の回転速度が各シャフト３６、３４の回転速度に対応するように、ＬＰシャフト３６またはＨＰシャフト３４に機械的に連結して、ＬＰシャフト３６またはＨＰシャフト３４によって駆動させることができる。したがって、別の制御機構を配置することなく、第２の循環ポンプ１３８によって動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の量は、ＬＰシャフト３６またはＨＰシャフト３４の回転速度に固定される。したがって、示されている実施形態の場合、例示的な潤滑システム１００は、第２の循環ポンプ１３８によって生成された、第２の潤滑剤の流れ、および第２の供給ライン１４０と流体連通する、流量制御弁１４２を備える。流量制御弁１４２は、第２の循環ポンプ１３８によって生成された第２の潤滑剤の流れの中で、第２の循環ポンプ１３８の下流に配置される。

ここで、図３に示す流量制御弁１４２の拡大図をさらに参照すると、示されている実施形態の場合、流量制御弁１４２は、流れの入口１４４、第１の出口１４６、および戻り出口１４８を画定する三方弁として構成されている。流量制御弁１４２は、第２の循環ポンプ１３８によって動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の量（すなわち動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の流量）を制御するために、流れの入口１４４と第１の出口１４６との間の可変スループットを定義する。例えば、流量制御弁１４２は、流れの入口１４４に供給された第２の潤滑剤の流れのほぼ全てが、続いて第１の出口１４６に供給される全開位置と、流れの入口１４４に供給された第２の潤滑剤の流れの少なくとも一部が、これに代えて戻り出口１４８に供給される、半開位置との間を移動することができる。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、流量制御弁１４２が半開位置のときは、入口１４４に供給された潤滑剤の約３０パーセントまで、約４０パーセントまで、あるいは約５０パーセントまでが、戻り出口１４８に供給されてもよい。本明細書で用いられる「約」という近似を表す用語は、１０パーセントの誤差の範囲内であることが理解されるべきである。

さらに、示されている実施形態の場合、潤滑システム１００は、戻りライン１５０を含み、戻り出口１４８が、戻りライン１５０と流体連通する。戻りライン１５０は、第２の潤滑剤の流れの一部をタンク１１４に戻すために、戻り出口１４８から直接タンク１１４へと延びる。あるいは戻りライン１５０は、主潤滑ユニット１１６を通って還油しながらタンク１１４に戻るために、戻り出口１４８からエンジンアクセサリギアボックス（ＡＧＢ）か、または別の油溜め１２６、１２８等へ延びていてもよい。

さらに図２および図３を参照すると、例示的な潤滑システム１００は、第２の熱交換器１５２、および第２の熱交換器１５２の上流に配置されたバイパス弁１５４をさらに含む。第２の熱交換器１５２、およびバイパス弁１５４は、第２の供給ライン１４０の第２の潤滑剤の流れと熱連通して配置され、その結果、このような第２の潤滑剤の流れから熱を除去する。示されている実施形態の場合、第２の熱交換器１５２は、第２の循環ポンプ１３８、および流量制御弁１４２の下流の位置にある、第２の潤滑剤の流れと熱連通して配置される。しかしながら、他の例示的な実施形態では、第２の熱交換器１５２は、これに代えて、第２の循環ポンプ１３８、および流量制御弁１４２のうちの１つまたは両方の上流に配置されてもよい。

さらに、図２および図３の実施形態の場合、バイパス弁１５４は、入口１５６、第１の出口１５８、およびバイパス出口１６０を画定する、三方バイパス弁１５４である。バイパス弁１５４は、入口１５６と第１の出口１５８との間の可変スループットを定義する。例えば、バイパス弁１５４は、入口１５６に供給された第２の潤滑剤の流れのほぼ全てが、続いて第１の出口１５８に供給される全開位置と、入口１５６に供給された第２の潤滑剤の流れの少なくとも一部が、これに代えてバイパス出口１６０に供給される、半開位置との間を移動することができる。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、バイパス弁１５４が半開位置のときは、入口１５６に供給された潤滑剤の約３０パーセントまで、約４０パーセントまで、あるいは約５０パーセントまでが、バイパス出口１６０に供給されてもよい。

したがって、示されている実施形態の場合、潤滑システム１００は、バイパスライン１６２をさらに含み、バイパスライン１６２の第１の端部１６４で、バイパス出口１６０がバイパスライン１６２と流体連通する。さらに、バイパスライン１６２は、第１の端部１６４にあるバイパス出口１６０から、第２の熱交換器１５２の下流の位置にある、反対側の第２の端部１６６で、第２の潤滑剤の流れへと延びる。

流量制御弁１４２およびバイパス弁１５４は、それぞれ、ターボファンエンジン１０のコントローラ８０と連動することができる。したがって、コントローラ８０は、動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の量（動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の圧力および流量を含む）、および動力ギアボックス４６に供給されるこのような潤滑剤の温度を制御することができる。

一定の状況において、動力ギアボックス４６に、比較的低温で、比較的多量の潤滑剤を供給することが有益な場合がある。例えば、ターボファンエンジン１０を、比較的高温の周囲状況で、大きな推進力が必要となる条件下で運転しているときは、動力ギアボックス４６に、低温で高流量の潤滑剤を供給することが望ましい場合がある。このような状況では、流量制御弁１４２は、入口１４４に供給されたほぼ全ての潤滑剤が、続いて第１の出口１４６に供給されるように、全開位置にすることができる。さらに、このような状況では、バイパス弁１５４もまた、入口１５６に供給された潤滑剤のほぼ全てが、続いて第１の出口１５８に供給されるように、全開位置にすることができる。

しかしながら、他の状況では、動力ギアボックス４６に、比較的高温で、比較的少量の潤滑剤を供給することが有益な場合がある。例えば、ターボファンエンジン１０を、比較的低温の周囲状況で、巡航状態で運転しているときは、動力ギアボックス４６に、高温で低流量の潤滑剤を供給することが望ましい場合がある。特に、潤滑剤を比較的高温で供給することにより、潤滑剤の粘性を低下させることができるため、動力ギアボックス４６のより効率的な動作が可能になる。このような状況では、流量制御弁１４２は、入口１４４に供給された潤滑剤の少なくとも一部が、続いて戻り出口１４８に供給されて、戻りライン１５０を介してタンク１１４に戻るように、半開位置にすることができる。また、このような状況では、バイパス弁１５４もまた、入口１５６に供給された潤滑剤の少なくとも一部が、続いてバイパス出口１６０に供給されるように、半開位置にすることができる。特に、このような状況では、動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の温度は、これが動力ギアボックス４６内にある部品の安全動作温度を超えないことを確実にするために、同様に制御することができる。

流量制御弁１４２およびバイパス弁１５４は、互いに単独で、選択的に動作できることは言うまでもない。したがって、さらに他の状況では、比較的低温で比較的少量の潤滑剤を、動力ギアボックス４６に提供することができ、あるいは、比較的高温で比較的多量の潤滑剤を、動力ギアボックス４６に提供することができる。

流量制御弁１４２およびバイパス弁１５４は、任意適当な３ポート弁を含むことができる。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、流量制御弁１４２およびバイパス弁１５４のうちの１つ、またはその両方が、三方ボール弁を含んでいてもよい。これに加えて、またはこれに代えて、流量制御弁１４２およびバイパス弁１５４のうちの１つ、またはその両方が、それぞれ、入口１４４、１５６と、出口１４８、１５８との間に可変スループットをもたらすことができる、他の任意適当な構造を含んでいてもよい。

あるいは、他の例示的な実施形態において、例示的な潤滑システム１００は、動力ギアボックス４６へと流れる潤滑剤の流量、および／または動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の温度を制御するための、他の任意適当な構成を有していてもよいことが理解されるべきである。

例えば、ここで図４を参照すると、例示的な潤滑システム１００が、本開示の別の例示的な実施形態に従って示されている。図４に示す例示的な潤滑システム１００は、図２に示して上述した、例示的な潤滑システム１００とほぼ同じように構成することができる。しかしながら、図４の例示的な実施形態の場合、流量制御弁１４２は、第２の潤滑ユニット１３６、および第２の循環ポンプ１３８の上流の位置で、第２の循環ポンプ１３８によって生成された第２の潤滑剤の流れの中に配置される。このような構成では、流量制御弁１４２は三方弁でなくてもよく、例示的な潤滑システム１００は、流量制御弁１４２およびタンク１１４に流体連結する、別の戻りライン１５０を含んでいなくてもよい。その代わりに、流量制御弁１４２は、入口と出口との間の可変スループットを定義する、任意適当な弁であってもよい。

あるいは、さらにここで図５を参照すると、例示的な潤滑システム１００が、本開示のさらに別の例示的な実施形態に従って示されている。示されているように、図５の例示的な実施形態の場合、例示的な潤滑システム１００は、第２の潤滑ユニット１３６、または第２の循環ポンプ１３８を含んでいない。その代わりに、（第１の潤滑ユニット１１６の）第１の循環ポンプ１２４によって生成された第１の潤滑剤の流れは、動力ギアボックス４６に専用の潤滑剤の流れを供給するために、第１の循環ポンプ１２４の下流の接合部１７０で分割される。接合部１７０で、第１の供給ライン１１８の第１の潤滑剤の流れは、第１の潤滑剤の流れと、（第２の供給ライン１４０を介して動力ギアボックス４６に提供される）第２の潤滑剤の流れとに分割される。

示されているように、第２の潤滑剤の流れ、および第２の供給ライン１４０は、ターボファンエンジン１０の動力ギアボックス４６に直接潤滑剤を供給するように構成される。このような例示的な実施形態では、流量制御弁１４２およびバイパス弁１５４は、接合部１７０の下流の第２の潤滑剤の流れに流体連通して配置される。

しかしながら、さらに他の例示的な実施形態が、他の任意適当な構成を含んでもよい。例えば、図５をさらに参照すると、他の例示的な実施形態では、流量制御弁１４２は、代わりに接合部１７０に配置されてもよく、ここで第１の潤滑剤の流れは、残りの第１の潤滑剤の流れと、第２の潤滑剤の流れとに分割される。このような例示的な実施形態では、流量制御弁１４２は、第１の供給ライン１１８と流体連通する入口、同様に第１の供給ライン１１８と流体連通する第１の出口、および第２の供給ライン１４０と流体連通する第２の出口を画定することができる。このような流量制御弁１４２は、動力ギアボックス４６に供給される潤滑剤の量を制御するために、入口と第２の出口との間の可変スループットを定義することができる。

ここに記載された説明は、最良の態様を含む本発明を開示するため、また、任意の装置またはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み合わせられた方法の実行を含み、当業者が本発明を実施できるようにするために例を用いる。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言とごくわずかしか異ならない同等の構成要素を含む場合は、特許請求の範囲内であることが意図される。

１０ ターボファンジェットエンジン
１２ 長手方向中心線、軸線方向中心線、長手方向軸線
１４ ファン部
１６ コアタービンエンジン
１８ 外側ケーシング
２０ 入口
２２ 低圧（ＬＰ）圧縮機
２４ 高圧（ＨＰ）圧縮機
２６ 燃焼部
２８ 高圧（ＨＰ）タービン
３０ 低圧（ＬＰ）タービン
３２ ジェット排気ノズル部
３４ 高圧（ＨＰ）シャフト、高圧（ＨＰ）スプール
３６ 低圧（ＬＰ）シャフト、低圧（ＬＰ）スプール
３８ 可変ピッチファン
４０ ファンブレード
４２ ディスク
４４ 作動部材
４６ 動力ギアボックス
４８ 前面スピナー
５０ 外側ナセル
５２ 出口ガイドベーン
５４ 下流部
５６ バイパス空気流通路
５８ 空気
６０ 入口
６２ 空気の第１の部分
６４ 空気の第２の部分
６６ 燃焼ガス
６８ ＨＰタービン静翼
７０ ＨＰタービンロータブレード
７２ ＬＰタービン静翼
７４ ＬＰタービンロータブレード
７６ ファンノズル排気部
７８ 高温ガス経路
８０ コントローラ
１００ 潤滑システム
１０２ ＬＰ圧縮機軸受
１０４ ＨＰ圧縮機軸受
１０６ ＨＰタービン軸受
１０８ ＬＰタービン軸受
１１０ ファン軸受
１１２ シャフト軸受
１１４ タンク
１１６ 第１の潤滑ユニット
１１８ 第１の供給ライン
１２０ 戻りライン
１２２ 第１の熱交換器
１２４ 第１の循環ポンプ
１２６ エンジン油溜め
１２８ 圧縮機油溜め
１３０ ＨＰタービン油溜め
１３２ ＬＰタービン油溜め
１３４ 吸引ライン
１３６ 第２の潤滑ユニット
１３８ 第２の循環ポンプ
１４０ 第２の供給ライン
１４２ 流量制御弁
１４４ 入口
１４６ 第１の出口
１４８ 第２の出口、戻り出口
１５０ 戻りライン
１５２ 第２の熱交換器
１５４ バイパス弁
１５６ 入口
１５８ 第１の出口
１６０ 第２の出口、バイパス出口
１６２ バイパスライン
１６４ バイパスラインの第１の端部
１６６ バイパスラインの第２の端部
１７０ 接合部
Ａ 軸線方向
Ｐ ピッチ軸線
Ｒ 半径方向

Claims (20)

1. ガスタービンエンジン（１０）用の潤滑システム（１００）であって、
   潤滑剤を貯蔵するように構成されたタンク（１１４）と、
   前記タンクから、前記ガスタービンエンジンの部品までの潤滑剤の流れを生成するための循環ポンプ（１３８）と、
   前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れと流体連通して、流れの入口（１４４、１５６）および流れの出口（１４６、１４８）を画定する弁（１４２）であって、前記弁は、前記ガスタービンエンジンの前記部品へと流れる前記潤滑剤の流量を制御するために、前記流れの入口と前記流れの出口との間の可変スループットをさらに定義する、弁と、
   前記潤滑剤が前記部品に到達する前に前記潤滑剤の温度を制御するために、前記弁の下流の位置で、前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れと熱連通して配置される熱交換器（１５２）とを備える、潤滑システム。
2. 前記弁が、前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れの中で、前記循環ポンプの下流に配置される、請求項１に記載の潤滑システム。
3. 前記循環ポンプが、前記タンクから前記ガスタービンエンジンの動力ギアボックス（４６）までの潤滑剤の流れを生成する、請求項１に記載の潤滑システム。
4. 前記循環ポンプが、前記ガスタービンエンジンのシャフト（３４、３６）によって駆動される、請求項１に記載の潤滑システム。
5. 前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れと流体連通し、入口（１５６）、第１の出口（１５８）、および第２の出口（１６０）を画定する熱交換バイパス弁（１５４）であって、前記第２の出口が、バイパスライン（１６２）と流体連通し、前記バイパスラインが、前記第２の出口と、前記熱交換器の下流の位置で、前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れとの間に延びる、熱交換バイパス弁をさらに備える、請求項１に記載の潤滑システム。
6. 前記循環ポンプが、前記部品専用の循環ポンプであり、前記潤滑システムが、
   前記タンクから、前記ガスタービンエンジンの１つ以上の圧縮機部、および前記ガスタービンエンジンのタービン部へと流れる潤滑剤の流れを生成するための主循環ポンプ（１２４）をさらに備える、請求項１に記載の潤滑システム。
7. 前記主循環ポンプの上流の位置で、前記主循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れと熱連通して配置される、主熱交換器（１２２）をさらに備える、
   請求項６に記載の潤滑システム。
8. 前記弁が、前記ガスタービンエンジンのコントローラ（８０）と連動する、請求項１に記載の潤滑システム。
9. 前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れが、前記循環ポンプの下流で第１の流路と第２の流路とに分割され、前記第２の流路が、前記ガスタービンエンジンの前記部品に前記潤滑剤の流れを供給するように構成され、前記弁が、前記第２の流路と流体連通する、請求項１に記載の潤滑システム。
10. 前記循環ポンプが、前記タンクから、前記第１の流路を通って、前記ガスタービンエンジンの１つ以上の圧縮機部、および前記ガスタービンエンジンのタービン部までの潤滑剤の流れを生成するようにさらに構成される、請求項９に記載の潤滑システム。
11. ガスタービンエンジン（１０）用の潤滑システム（１００）であって、
    潤滑剤を貯蔵するように構成されたタンク（１１４）と、
    前記タンクから、前記ガスタービンエンジンの１つ以上の第１の部品までの、第１の潤滑剤の流れを生成するための第１の循環ポンプ（１２４）と、
    前記タンクから、前記ガスタービンエンジンの１つ以上の第２の部品までの、第２の潤滑剤の流れを生成するための第２の循環ポンプ（１３８）であって、前記第２の潤滑剤の流れは、前記第１の潤滑剤の流れから分離され、前記１つ以上の第２の部品は、前記１つ以上の第１の部品とは異なる、第２の循環ポンプと、
    それぞれが前記第２の潤滑剤の流れと流体連通する、入口（１４４）および出口（１４６）を画定する弁（１４２）であって、前記弁は、前記１つ以上の第２の部品へと流れる、前記第２の潤滑剤の流れの流量を制御するために、前記入口と前記出口との間の可変スループットを定義する、弁とを備える、潤滑システム。
12. 前記第２の循環ポンプが、前記タンクから前記ガスタービンエンジンの動力ギアボックス（４６）までの、前記第２の潤滑剤の流れを生成するように構成される、請求項１１に記載の潤滑システム。
13. 前記弁が、前記第２の循環ポンプによって生成された前記第２の潤滑剤の流れの中で、前記第２の循環ポンプの下流に配置される、請求項１１に記載の潤滑システム。
14. 前記弁が、戻りライン（１５０）と流体連通する戻り出口（１４８）をさらに画定し、前記第２の潤滑剤の流れの一部を前記タンクに戻すための前記戻りラインが、前記弁の前記戻り出口から前記タンクまで延びる、請求項１３に記載の潤滑システム。
15. 前記第２の潤滑剤の流れから熱を除去するために、前記第２の潤滑剤の流れと熱連通する熱交換器（１５２）をさらに備える、請求項１１に記載の潤滑システム。
16. 入口（１５６）、第１の出口（１５８）、および第２の出口（１６０）を画定する、前記第２の潤滑剤の流れと流体連通する熱交換バイパス弁（１５４）であって、前記第２の出口が、バイパスライン（１６２）と流体連通し、前記バイパスラインが、前記第２の出口と、前記熱交換器の下流の位置にある、前記第２の潤滑剤の流れとの間に延びる、熱交換バイパス弁をさらに備える、請求項１５に記載の潤滑システム。
17. 前記熱交換器が、前記第２の循環ポンプの下流の位置にある、前記第２の潤滑剤の流れと熱連通する、請求項１５に記載の潤滑システム。
18. 前記第１の循環ポンプおよび前記第２の循環ポンプが、それぞれ前記ガスタービンエンジンのシャフト（３４、３６）によって駆動される、請求項１１に記載の潤滑システム。
19. ガスタービンエンジン（１０）であって、
    シャフト（３４、３６）を介して、圧縮機部に機械的に連結されたタービン部と、
    動力ギアボックス（４６）を介して、前記シャフトによって駆動されるファン（３８）と、
    潤滑システム（１００）であって、
    タンク（１１４）と、
    前記タンクから前記動力ギアボックスまでの、潤滑剤の流れを生成するための循環ポンプ（１３８）と、
    前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れと流体連通して、入口（１４４）および出口（１４６）を画定する弁（１４２）であって、前記弁は、前記ガスタービンエンジンの前記動力ギアボックスへと流れる前記潤滑剤の流量を制御するために、前記入口と前記出口との間の可変スループットを定義する、弁と、
    前記潤滑剤が前記動力ギアボックスに到達する前に前記潤滑剤の流れの温度を制御するために、前記弁の下流の位置で、前記循環ポンプによって生成された前記潤滑剤の流れと熱連通して配置される熱交換器（１５２）とを有する、
    潤滑システムとを備える、
    ガスタービンエンジン。
20. 前記循環ポンプが、前記動力ギアボックス専用の循環ポンプであり、前記潤滑システムが、
    前記タンクから、前記ガスタービンエンジンの１つ以上の圧縮機部、および前記ガスタービンエンジンのタービン部までの潤滑剤の流れを生成するための、主循環ポンプ（１２４）をさらに備える、請求項１９に記載のガスタービンエンジン。