JP2017025913A

JP2017025913A - ガスタービンエンジンのフレームアセンブリ

Info

Publication number: JP2017025913A
Application number: JP2016138085A
Authority: JP
Inventors: ブランドン・ウェイン・ミラー; Wayne Miller Brandon; リチャード・シュミット; Richard Schmidt; ダニエル・アラン・ニアーガース; Alan Niergarth Daniel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN106401754B; CA2936674A1; CN106401754A; BR102016015945A2; US9932858B2; EP3124752A1; US20170030220A1

Abstract

【課題】圧縮器セクションの圧縮器をタービンセクションのタービンに連結するシャフトを含むガスタービンエンジンを提供する。
【解決手段】少なくとも２つの軸受けを含む後方軸受けアセンブリが、後方油溜１３０内に少なくとも部分的に配置され、タービンセクション内のシャフトを支持する。後方油溜１３０は、タービンセクションのタービン中央フレーム１３６の少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受け、そのような潤滑剤を後方軸受けアセンブリの少なくとも２つの軸受けに提供するように構成される。
【選択図】図４

Description

本主題は、概してガスタービンエンジンに関し、特に、特定のフレーム構成を有するガスタービンエンジンに関する

ガスタービンエンジンは、一般に、互いに流体連通して配置されたファンおよびコアを含む。ガスタービンエンジンのコアは、一般に、直流フローの順で、圧縮器セクション、燃焼セクション、タービンセクション、および排気セクションを含む。複数シャフトのガスタービンエンジンでは、圧縮器セクションは、高圧圧縮器（ＨＰ圧縮器）および低圧圧縮器（ＬＰ圧縮器）を含むことができ、タービンセクションは、同様に、高圧タービン（ＨＰタービン）および低圧タービン（ＬＰタービン）を含むことができる。このような構成では、ＨＰ圧縮器は、高圧シャフト（ＨＰシャフト）を介してＨＰタービンと連結され、ＬＰ圧縮器は、低圧シャフト（ＬＰシャフト）を介してＬＰタービンと連結される。

動作中、ファンの上の空気の少なくとも一部分がコアの入口に提供される。このような空気の部分は、燃焼セクションに達するまでにＬＰ圧縮器およびＨＰ圧縮器により徐々に圧縮される。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼されて、燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、燃焼セクションからＨＰタービンおよびＬＰタービンを通って導かれる。タービンセクションを通る燃焼ガスの流れは、ＨＰタービンおよびＬＰタービンを駆動し、それぞれのタービンは、ＨＰシャフトおよびＬＰシャフトを介してＨＰ圧縮器およびＬＰ圧縮器の対応する圧縮器を駆動する。燃焼ガスは、次いで、排気セクションを通って、例えば大気中に導かれる。

ＬＰ圧縮器の駆動に加えて、ＬＰシャフトは、加えてファンギアボックスを介してファンを駆動することができる。ギアボックスは、より高い効率のために、ＬＰシャフトがファンに対してより速い速度で回転することを可能にする。しかし、ファンの所望の回転速度を達成するための比較的速い速度でのＬＰシャフトの回転は、ＬＰシャフトの不安定性をもたらし得る。ＬＰシャフトの直径を大きくすることによりＬＰシャフトの安定性を高めるオプションは、径方向の空間上の制約により制限される。

よって、比較的速い速度でＬＰシャフトを回転させながらＬＰシャフトの安定性を高めるための１つ以上の構成要素を有するガスタービンエンジンが有用であろう。具体的に、ＬＰシャフトの直径を実質的に大きくする必要なしにＬＰシャフトの安定性を高めるための１つ以上の構成要素を有するガスタービンエンジンが特に有益であろう。

米国特許第８９１９１３３号明細書

本発明の態様および利点は、以下の説明中に部分的に述べられており、または説明から明らかであり得、または本発明の実践を通して習得され得る。

本開示の例示的な一実施形態において、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、１つ以上の圧縮器を含む圧縮器セクションと、圧縮器セクションの下流に位置するタービンセクションと、を含む。タービンセクションは、１つ以上のタービン、タービン中央フレーム、およびタービン後部フレームを含む。ガスタービンエンジンは、圧縮器セクションの１つ以上の圧縮器の少なくとも１つをタービンセクションの１つ以上のタービンの少なくとも１つに機械的に連結するシャフトも含む。ガスタービンエンジンは、後方油溜内に配置された少なくとも２つの軸受けを含み、タービンセクション内のシャフトを支持する、後方軸受けアセンブリも含む。後方油溜は、タービン中央フレームの少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受け、そのような潤滑油を後方軸受けアセンブリの少なくとも２つの軸受けに提供するように構成される。

本開示の例示的な別の実施形態において、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、低圧圧縮器を含む圧縮器セクションと、圧縮器セクションの下流に位置するタービンセクションと、を含む。タービンセクションは、低圧タービン、低圧タービンの前方に配置された少なくとも一部分を有するタービン中央フレーム、および低圧タービンの後方に配置された少なくとも一部分を有するタービン後部フレームを含む。ガスタービンエンジンは、低圧圧縮器を低圧タービンに機械的に連結する低圧シャフトと、後方油溜内に少なくとも部分的に配置された後方軸受けアセンブリと、も含む。後方軸受けアセンブリは、タービンセクション内に配置され、第１の軸受けおよび第２の軸受けを含み、後方軸受けアセンブリの第１および第２の軸受けは、タービン中央フレームの少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受けるように構成される。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様ならびに利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、より良く理解されるであろう。添付の図面は、本明細書の一部分に組み込まれ、一部分を構成しており、本発明の実施形態を例示し、説明とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。

当業者を対象とする本発明の十分かつ実施可能な開示が、そのベストモードを含めて、添付の図を参照する本明細書に述べられる。

本主題の各種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。図１の例示的なガスタービンエンジンにおけるコアの前方端の概略断面図である。図１の例示的なガスタービンエンジンのコアのＬＰ圧縮器の概略拡大断面図である。図１の例示的なガスタービンエンジンにおけるコアの後方端の概略拡大断面図である。

つぎに本発明の本実施形態を詳細に参照し、それらの１つ以上の例を添付の図面に例示する。詳細な説明は、図面中の特徴を参照するために数字および文字の識別子を使用する。本発明の同一または同様の部分を参照するために、同一または同様の識別子が図面および説明で使用されている。本明細書で使用されるとき、「第１の」、「第２の」および「第３の」という用語は、１つの構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用され得、個々の構成要素の位置または重要性を表すことを意図していない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路中の流体流に関する相対的な方向を意味する。例えば、「上流」は、流体が流れて来る方向を意味し、「下流」は、流体が流れて行く方向を意味する。

つぎに図面を参照すると、図を通して同一の数字が同じ要素を示しており、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。特に、図１の実施形態の場合、ガスタービンエンジンは、本明細書では「ターボファンエンジン１０」と称される、高バイパスターボファンジェットエンジン１０である。図１に示されるように、ターボファンエンジン１０は、軸線方向Ａ（参考のために提供される長手方向中心線１２と平行に延びる）および径方向Ｒを規定する。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４と、ファンセクション１４の下流に配されたコアタービンエンジン１６と、を含む。

描写される例示的なコアタービンエンジン１６は、一般に、環状入口２０を規定する実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８は、直流フローの関係で、ブースタすなわち低圧（ＬＰ）圧縮器２２および高圧（ＨＰ）圧縮器２４を含む圧縮器セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクションと、ジェット排気ノズルセクション３２と、を包む。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮器２４に駆動的に接続する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮器２２に駆動的に接続する。圧縮器セクション、燃焼セクション２６、タービンセクション、およびノズルセクション３２は、一緒にコア空気流路３７を規定する。

描写される実施形態の場合、ファンセクション１４は、離間した様式でディスク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。描写されるように、ファンブレード４０は、ディスク４２から概ね径方向Ｒに沿って外向きに延びる。各ファンブレード４０は、ファンブレード４０のピッチを一斉に集合的に変化させるように構成された適当な作動部材４４に動作的に連結されるおかげで、ピッチ軸線Ｐを中心としてディスク４２に対して回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、および作動部材４４は、出力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６により長手方向軸線１２を中心として一緒に回転可能である。出力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６に対するファン３８の回転速度をより効率的な回転ファン速度に調節するための複数のギアを含む。

図１の例示的な実施形態を続けて参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通る空気流を促すために空気力学的に輪郭形成された回転可能な前面ハブ４８によりカバーされる。加えて、例示的なファンセクション１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部分の周面を囲む、環状ファンケーシングまたは外側ナセル５０を含む。ナセル５０は、周面に沿って離間した複数の出口ガイドベーン５２により、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され得ることを理解されたい。その上、ナセル５０の下流セクション５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分の上に延びて、それらの間にバイパス空気流通路５６を規定し得る。

ターボファンエンジン１０の動作中、ナセル５０および／またはファンセクション１４の付随する入口６０を通って、ある体積の空気５８がターボファン１０に進入する。ある体積の空気５８がファンブレード４０を横切って通るときに、矢印６２により示されるように空気５８の第１の部分がバイパス空気流通路５６内に導かれるか向けられ、矢印６４により示されるように空気５８の第２の部分がコア空気流路３７内に、より具体的にはＬＰ圧縮器２２内に、導かれるか向けられる。第１の部分の空気６２と第２の部分の空気６４との比は、バイパス比としてよく知られている。第２の部分の空気６４は、次いで、高圧（ＨＰ）圧縮器２４を通って燃焼セクション２６内に導かれるときに圧力が高められ、そこでは、燃料と混合され燃焼されて燃焼ガス６６をもたらす。

燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って導かれ、そこでは、燃焼ガス６６による熱的および／または動的エネルギーの一部分が、外側ケーシング１８に連結される連続ステージのＨＰタービンステータベーン６８と、ＨＰシャフトまたはスプール３４に連結されるＨＰタービンロータブレード７０とを介して抽出され、よってＨＰシャフトまたはスプール３４を回転させ、それによりＨＰ圧縮器２４の動作をサポートする。燃焼ガス６６は、次いで、ＬＰタービン３０を通って導かれ、そこでは、熱的および動的エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１８に連結される連続ステージのＬＰタービンステータベーン７２と、ＬＰシャフトまたはスプール３６に連結されるＬＰタービンロータブレード７４とを介して燃焼ガス６６から抽出され、よってＬＰシャフトまたはスプール３６を回転させ、それによりＬＰ圧縮器２２の動作および／またはファン３８の回転をサポートする。

燃焼ガス６６は、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズルセクション３２を通って連続的に導かれて推進力をもたらす。同時に、第１の部分の空気６２は、ターボファン１０のファンノズル排気セクション７６から排気される前にバイパス空気流通路５６を通って導かれるときに、圧力が実質的に高められ、推進力ももたらす。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズルセクション３２は、燃焼ガス６６をコアタービンエンジン１６を介して向けるための高温ガス路７８を少なくとも部分的に規定する。

しかし、図１に描写される例示的なターボファンエンジン１０は、例にすぎず、他の例示的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、任意の他の適当な構成を有してもよいことを理解されたい。さらに他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、任意の他の適当なガスタービンエンジンに組み込まれてもよいことも理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、例えばターボシャフトエンジン、ターボプロップエンジン、ターボコアエンジン、ターボジェットエンジンなどに組み込まれてもよい。

つぎに図２を参照すると、図１のターボファンエンジン１０における前方端の概略断面図が提供される。具体的に、図１は、ファンセクション１４の一部分および圧縮器セクションのＬＰ圧縮器２２の概略断面図を提供する。

上で議論され図２に描写されるように、ファンセクション１４は、一般に、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。より具体的に、各ファンブレード４０は、基部でトラニオン機構８０に連結され、トラニオン機構８０は、ディスク４２に取り付けられる。トラニオン機構８０は、それぞれのファンブレード４０のピッチ軸線Ｐを中心とする、それぞれのファンブレード４０の回転を促す。加えて、各トラニオン機構８０は、ファンブレード４０のそれぞれのピッチを一斉に変化させるための作動部材４４により動作可能である。

さらに、可変ピッチファン３８は、出力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６により長手方向軸線１２を中心として回転可能である。具体的に、ディスク４２は、１つ以上のフレーム部材および釣合い器８２を介してファンセクション１４のファンロータ８４に取り付けられる。ファンセクション１４のファンロータ８４は、ギアボックス４６を介してＬＰシャフト３６に接続される。

ファンセクション１４は、加えて、前面ハブ４８（例えば、複数のファンブレード４０とともに回転可能である）および固定ファンフレーム８６を含む。ファンフレーム８６は、コア１６のコア空気流路３７を介してコア１６の外側ケーシング１８に接続される。描写される実施形態の場合、コア１６は、コア１６の外側ケーシング１８とファンフレーム８６との間の構造的支持をそれぞれにもたらす、前方ベーン８８およびストラット９０を含む。加えて、ＬＰ圧縮器２２は入口ガイドベーン９２を含む。入口ガイドベーン９２は、径方向Ｒと実質的に平行に延びる軸線を中心として回転可能であるように可変入口ガイドベーンとして構成され得る。前方ベーン８８、ストラット９０、および入口ガイドベーン９２は、加えて、例えば、圧縮器セクションの効率を高めるために、コア空気流路３７に設けられたファン３８の上の部分の空気の流れを調整し向けるように構成され得る。

ファンフレーム８６は、１つ以上の軸受けを介してファン３８の各種回転構成要素を支持する。具体的に、描写される実施形態の場合、ファンフレーム８６は、前方ファン軸受け９４および後方ファン軸受け９６を介してファン３８の各種回転構成要素を支持する。描写される実施形態の場合、前方ファン軸受け９４は、ローラ軸受けとして構成され、後方ファン軸受け９６は、円錐軸受けとして構成される。しかし、他の例示的な実施形態において、前方ファン軸受け９４または後方ファン軸受け９６の一方または両方は、代わりに、例えば、ローラ軸受け、ボール軸受け、または任意の他の適当な軸受けとして構成されてもよい。加えて、さらに他の例示的な実施形態において、１つ以上の追加の軸受けが含まれてもよい。

図２を続けて参照すると、圧縮器セクション内には、ＬＰシャフト３６を支持するための前方軸受けアセンブリが設けられる。描写される実施形態の場合、前方軸受けアセンブリは、第１の軸受けおよび第２の軸受けを含む。第１の軸受けは、ボール軸受け９８として構成され第２の軸受けの前方に配置され、第２の軸受けは、円筒ローラ軸受けなどのローラ軸受け１００として構成される。前方軸受けアセンブリのボール軸受け９８およびローラ軸受け１００は、それぞれＬＰ圧縮器軸受け支持コーン１０２に対してＬＰシャフト３６を支持する。ボール軸受け９８およびローラ軸受け１００は、任意の適当な材料で形成され得る。例えば、少なくとも幾つかの例示的な実施形態において、ボール軸受け９８および／またはローラ軸受け１００は、ステンレス鋼などの適当な金属材料で形成されてもよい。代わりに、しかし他の例示的な実施形態において、ボール軸受け９８および／またはローラ軸受け１００の一方または両方は、適当なセラミック材料で形成された１つ以上の構成要素を含んでもよい。

とりわけ、前方軸受けアセンブリ内に２つの軸受けを含み、その上、ローラ軸受け１００の前方にボール軸受け９８を配置することは、ＬＰシャフト３６の頑丈な支持を可能にし得る。例えば、ボール軸受け９８は、径方向Ｒに沿う力および軸線方向Ａに沿う力を吸収するように構成され得る。よって、ボール軸受け９８は、スラスト軸受けとも称され得る。対照的に、ローラ軸受け１００は、径方向Ｒに沿う力のみを吸収可能であり得る。よって、ローラ軸受け１００の前方にボール軸受け９８を配置し、軸線方向Ａに沿って２つの軸受けを互いに離間させることによって、前方軸受けアセンブリは、ＬＰシャフト３６に対する支持を高め得る。

描写される実施形態の場合、ＬＰ圧縮器軸受け支持コーン１０２は、ターボファンエンジン１０のファンフレーム８６に直接取り付けられる。前方軸受けアセンブリと併せて、ファンフレーム８６に対するＬＰ圧縮器軸受け支持コーン１０２の直接取付けは、例えばＬＰシャフト３６の欠陥時におけるコア１６の過速度状態を防止しながらＬＰ圧縮器２２および／またはＬＰタービン３０の軸線上の回転を維持することを支援し得る。過速度は、一般に、コア１６の１つ以上の構成要素の、それぞれの設計上の制限を超す速度での回転を意味し、例えば、回転構成要素が接続されるシャフトの欠陥にもかかわらず回転構成要素が軸線を中心として連続的に回転できる、幾つかの実施形態において問題となり得る。具体的に、本実施形態では、ＬＰシャフト３６が前方軸受けアセンブリの前方で、例えば、前方軸受けアセンブリとギアボックス４６の間で故障した場合、ＬＰ圧縮器軸受け支持コーン１０２は、ファンフレーム８６に取り付けられたままとなり、ＬＰ圧縮器２２は、ＬＰタービン３０に取り付けられたままとなる。よって、ＬＰ圧縮器２２は、ターボファンエンジン１０を安全に停止させるのに十分な抗力をもたらす。代わりに、しかし、ＬＰシャフト３６が前方軸受けアセンブリの後方で故障した場合、ＬＰタービン３０内の湾曲ベーン１０４（図４を参照）が、隣接するステータベーンおよび／またはロータブレードと衝突して、ターボシャフトエンジン１０を安全に減速させる。

しかし、他の例示的な実施形態において、ＬＰ圧縮器軸受け支持コーン１０２は、加えてまたは代わりに、ＬＰ圧縮器２２とＨＰ圧縮器２４の間に延び、圧縮器前面フレームと時折称される、圧縮器フレーム１０７に取り付けられてもよいことを理解されたい。圧縮器フレーム１０７は、ＬＰ圧縮器２２とＨＰ圧縮器２４の間にコア空気流路３７を少なくとも部分的に規定する、コア１６の固定フレーム部材である。

つぎに図３も参照すると、前方軸受けアセンブリおよびＬＰ圧縮器２２の拡大概略図が提供される。述べられるように、前方軸受けアセンブリの第１の軸受けは、ボール軸受け９８として構成され、前方軸受けアセンブリの第２の軸受けは、ローラ軸受け１００として構成される。二重軸受けアセンブリは、ＬＰ圧縮器２２内のＬＰシャフト３６のより高い安定性およびより大きな支持をもたらす。とりわけ、二重軸受け構成をより良好に収容するために、ＬＰ圧縮器２２は、ディスクドラムＬＰ圧縮器として構成される。特に、ＬＰ圧縮器２２は、基部１１０でＬＰ圧縮器ディスクドラム１０６に取り付けられた１つ以上のステージの回転可能なブレード１０８を含む。ＬＰ圧縮器ディスクドラム１０６は、各種ステージのＬＰ圧縮器ブレード１０８のための複数の取付けスロットを有する環状ドラムとして本質的に構成され得る。ＬＰ圧縮器２２内のＬＰ圧縮器ディスクドラム１０６の利用は、二重軸受け、前方軸受けのアセンブリが利用され得るように、より軽くより小型のＬＰ圧縮器２２の構成をもたらし得る。

加えて、描写される前方軸受けアセンブリは、ＬＰシャフト３６のための緩衝機構を含む。具体的に、ボール軸受け９８は、ＬＰシャフト３６の動的安定性を高めるためにスクイーズ膜緩衝装置１１２を含む。スクイーズ膜緩衝装置１１２は、ボール軸受け９８の径方向外側の軌道輪と、それが取り付けられるＬＰ圧縮器軸受け支持コーン１０２の一部分との間に規定されたキャビティ１１４内に位置する潤滑油の薄膜で形成され得る。潤滑油の薄膜は、１０００分の約１００インチ（０．１００インチ）未満の厚さであり得る。例えば、スクイーズ膜緩衝装置１１２は、１０００分の約７５インチ（０．０７５インチ）未満の厚さ、１０００分の約５０インチ（０．０５０インチ）未満の厚さ、１０００分の約２０インチ（０．０２０インチ）未満の厚さであってもよい。例えば、幾つかの例示的な実施形態において、潤滑油の薄膜は、１０００分の凡そ１５インチ（０．０１５インチ）の厚さであってもよい。本明細書で使用されるとき、「約」または「凡そ」などの近似の用語は、１０％の許容誤差内であることを意味することを理解されたい。描写される実施形態の場合、スクイーズ膜緩衝装置１１２を形成するキャビティ１１４への潤滑油の流れは、潤滑油サプライ（示されていない）と流体連通しているノズル１１６により提供され得る。

しかし、図２および図３に描写される例示的な実施形態は、例としてのみ提供されており、他の例示的な実施形態において、任意の他の適当な構成が提供されてもよ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、ファン３８は、任意の他の適当な様式で（例えば、固定ピッチファン、非ギア式ファンなどとして）構成されてもよく、さらに、任意の他の適当なファンフレーム構成を使用して支持されてもよい。加えて、描写される例示的な実施形態の場合、前方軸受けアセンブリは、ローラ軸受け１００の前方に配置されたボール軸受け９８を含むが、他の例示的な実施形態において、２つの軸受けの構成が逆であってもよい。代わりに、ローラ軸受け１００は、軸線方向および径方向の力に耐えるための任意の他の適当な軸受け（例えば、１つ以上の円錐ローラ軸受け）であってもよい。また代わりに、他の例示的な実施形態において、前方軸受けアセンブリ内に単一の軸受けが設けられてもよい。

その上、他の例示的な実施形態において、任意の他の適当なＬＰ圧縮器２２の構成が利用されてもよいことも理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態において、各種ステージのＬＰ圧縮器ブレード１０８は、（描写されるＬＰ圧縮器ディスクドラム１０６とは反対の）対応するロータに取り付けられてもよく、ロータは、任意の適当な様式でＬＰシャフト３６に取り付けられてもよい。

図２および図３を続けて参照すると、前方軸受けアセンブリは、前方油溜１１８内およびコア１６の圧縮器セクション内に少なくとも部分的に配置される。前方油溜１１８は、１つ以上の潤滑油供給ライン（示されていない）から潤滑油を受けるように構成されてもよい。

つぎに図４を参照すると、図１の例示的なターボファンエンジン１０におけるコア１６の後方端の拡大概略図が提供される。具体的に、図４は、タービンセクション内のＬＰシャフト３６を支持する後方軸受けアセンブリの拡大概略図を提供する。

上で簡潔に議論されたように、ＬＰタービン３０は、一般に、基部１２４でそれぞれのロータ１２６にそれぞれ取り付けられた各種ステージのロータブレード７４を含む。加えて、各種ステージのステータベーン７２は、隣接ステージのロータブレード７４同士の間に配置される。ＬＰタービン３０内の複数のロータ１２６は、互いに接続され、ＬＰタービン３０内の複数のロータ１２６の回転がＬＰシャフト３６を回転させる（対応してＬＰ圧縮器２２も回転させる）ように、ＬＰシャフト３６にも接続される。具体的に、ＬＰタービン接続部材１２８は、各種ＬＰタービンロータ１２６をＬＰシャフト３６に取り付ける。ＬＰタービン接続部材１２８は、複数のＬＰタービンロータ１２６の１つと一体に形成されてもよく、代わりに、複数のＬＰタービンロータの１つに任意の適当な様式で取り付けられてもよい。加えてまたは代わりに、ＬＰタービン接続部材１２８は、ＬＰシャフト３６に任意の適当な様式で取り付けられてもよく、代わりに、ＬＰシャフト３６と一体に形成されてもよい。

後方軸受けアセンブリは、後方油溜１３０内に少なくとも部分的に配置され、述べられたように、タービンセクション内のＬＰシャフト３６を支持する。描写される後方軸受けアセンブリは、一般に、第１のＬＰタービン軸受け１３２および第２のＬＰタービン軸受け１３４を含む。第１のＬＰタービン軸受け１３２は、ＬＰタービン３０とＬＰシャフト３６の間に延びるＬＰタービン接続部材１２８の前方に配置され、第２のＬＰタービン軸受け１３４は、ＬＰタービン３０とＬＰシャフト３６の間に延びるＬＰタービン接続部材１２８の後方に配置される。加えて、第１および第２のＬＰタービン軸受け１３２、１３４は、それぞれボール軸受けとして描写される。しかし、他の例示的な実施形態において、第１および第２のＬＰタービン軸受け１３２、１３４の一方または両方は、代わりに任意の他の適当な軸受けとして構成されてもよい。例えば、他の例示的な実施形態において、第１および第２のＬＰタービン軸受け１３２、１３４の一方または両方は、例えば、円筒ローラ軸受け、円錐ローラ軸受けなどとして構成されてもよい。

図４の例示的な実施形態を続いて参照すると、第１のＬＰタービン軸受け１３２は、タービン中央フレーム１３６を介してＬＰシャフト３６を支持するように構成され、第２のＬＰタービン軸受け１３４は、タービン後部フレーム１３８を介してＬＰシャフト３６を支持するように構成される。特に、第１のＬＰタービン軸受け１３２は、ＬＰシャフト３６をタービン中央フレーム１３６に回転可能に取り付け、第２のＬＰタービン軸受け１３４は、ＬＰシャフト３６をタービン後部フレーム１３８に回転可能に取り付ける。このような構成は、ターボファンエンジン１０の動作中にＬＰシャフト３６がより安定すること可能にし得る。例えば、このような構成は、ＬＰシャフト３６の所望の安定性を維持しながらＬＰシャフト３６の回転速度を速くすることを可能にし得る。

図４の実施形態の場合、後方軸受けアセンブリおよび後方油溜１３０は、タービン中央フレーム１３６の少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受けるように構成される。具体的に、潤滑油サプライは、潤滑油ポンプ（示されていない）に流体的に接続された潤滑油供給ライン１３９を含む。加えて、描写される例示的な後方油溜１３０は、潤滑油サプライから、特に潤滑油供給ライン１３９から潤滑油を受けるための開口１４０を規定する。

潤滑油が後方軸受けアセンブリに提供されることを確実にするために、開口１４０を通って潤滑油供給ライン１３９から流れる潤滑油を後方軸受けアセンブリの少なくとも一部分に噴霧するためのインデューサ１４２が開口１４０に近接して配置される。具体的に、描写される実施形態の場合、インデューサ１４２は、開口１４０を通って流れる潤滑油を第１のＬＰタービン軸受け１３２に噴霧するように構成された回転パドル式インデューサとして構成される。回転パドル式インデューサは、潤滑剤の流れにより生じる回転によって、軸線方向Ａと実質的に平行な軸線を中心として回転可能であり得る。しかし、他の例示的な実施形態において、「スクリュー」式のインデューサなどの任意の他の適当な形態のインデューサ１４２が使用されてもよく、代わりに、インデューサ１４２が含まれなくてもよい。

潤滑油は、第１のＬＰタービン軸受け１３２から第２のＬＰタービン軸受け１３４に流れてもよい。このような流れを可能にするために、１つ以上のキャビティ（示されていない）がＬＰタービン接続部材１２８を通って規定されてもよい。第２のＬＰタービン軸受け１３４から、後方油溜１３０は、除去のために潤滑油が前方端に流れ溜まるように構成される。特に、描写される実施形態の場合、後方油溜１３０は、径方向Ｒに沿う外側壁１４６を含む。描写される実施形態の場合、外側壁１４６は、各種フレーム部材の各種アームで形成される。具体的に、外側壁１４６は、タービン後部フレーム１３８のアーム１４８、ＬＰタービン接続部材１２８のアーム１５０の対、およびタービン中央フレーム１３６のアーム１５２で形成される。とりわけ、アーム１４８、１５０、１５２のそれぞれは、後方油溜１３０内の潤滑油を維持するためのシールを含む。

加えて、描写されるように、後方油溜１３０の例示的な外側壁１４６は、外側壁１４６の後方端１５４で長手方向中心線１２に向かって傾斜する。特に、後方油溜１３０の外側壁１４６は、後方端１５４から前方を見るときに長手方向中心線１２に対して０よりも大きな角度を規定し得る。例えば、幾つかの実施形態において、後方油溜１３０の外側壁１４６は、長手方向中心線１２に対して約１０度よりも大きいか約１０度に等しい角度を規定してもよい。このような構成は、後方油溜１３０内において潤滑油の所望の流れプロファイルを生じることを支援し得、ＬＰタービン３０の後方端に向かってより長いロータブレード７４を支持するために、ＬＰタービン３０がＬＰタービン３０の後方端に向かってより大きなロータ１２６を含むことも可能にし得る。

とりわけ、後方油溜１３０の外側壁１４６の前方端１５８に近接して後方油溜出口１５６が配置される。後方油溜出口１５６は、後方油溜１３０内から潤滑油を廃油するための廃油ポンプ（示されていない）に流体的に接続され得る。具体的に、描写される実施形態の場合、廃油ポンプから、タービン中央フレーム１３６を少なくとも部分的に通って、後方油溜１３０内へ廃油ライン１６０が延びる。廃油ライン１６０の末端は、後方油溜１３０内から潤滑油を廃油するための後方油溜出口１５６を規定する。

図４に描写される例示的な実施形態では、タービン後部フレーム１３８は、「乾燥した」タービン後部フレーム１３８として構成され得る。特に、タービン後部フレーム１３８は、それを通って延びる潤滑油供給ラインまたは潤滑油廃油ラインを有しなくてもよい。代わりに、潤滑油サプライは、ＬＰシャフト３６自体を通って流れてもよく、潤滑油の廃油は、タービン中央フレーム１３６を通って延びてもよい。

圧縮器セクションのＬＰ圧縮器をタービンセクションのＬＰタービンに機械的に連結するＬＰシャフトを通って後方油溜に潤滑油を導くガスタービンエンジンは、そのような油溜に潤滑油を提供するための、より効率的な手段を提供し得る。加えて、このような構成は、ガスタービンエンジンの後方フレームを通る潤滑油供給ラインまたは潤滑油廃油ラインを潜在的に制限することを必要とせずに、ＬＰシャフトを支持する軸受け対に十分な潤滑油を提供することを可能にし得る。よって、このような構成は、上記タービン後方フレームの重量および複雑さを小さくし得、ガスタービンエンジンの効率を潜在的に高め得る。

この明細書は、ベストモードを含めて、本発明を開示するために、ならびに、任意の装置もしくはシステムの製作および使用、組み込まれた任意の方法の実施を含めて、当業者が本発明を実践することも可能にするために例示を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により規定されており、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言とは相違しない構成要素を含む場合、または、特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、請求の範囲内であることが意図される。
［実施態様１］
１つ以上の圧縮器（２２、２４）を含む圧縮器セクションと、
前記圧縮器セクションの下流に位置するタービンセクションであって、１つ以上のタービン（２８、３０）、タービン中央フレーム（１３６）、およびタービン後部フレーム（１３８）を含む、タービンセクションと、
前記圧縮器セクションの前記１つ以上の圧縮器（２２、２４）の少なくとも１つを前記タービンセクションの前記１つ以上のタービン（２８、３０）の少なくとも１つに機械的に連結するシャフト（３４、３６）と、
後方油溜（１３０）内に配置された少なくとも２つの軸受け（１３２、１３４）を含み、前記タービンセクション内の前記シャフト（３４、３６）を支持する、後方軸受けアセンブリであって、前記後方油溜（１３０）が、前記タービン中央フレーム（１３６）の少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受け、そのような潤滑油を前記後方軸受けアセンブリの前記少なくとも２つの軸受け（１３２、１３４）に提供するように構成される、後方軸受けアセンブリと、
を備えるガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２］
廃油ライン（１６０）が、前記後方油溜（１３０）内から潤滑油を廃油するために、廃油ポンプから前記タービン中央フレーム（１３６）を少なくとも部分的に通って前記後方油溜（１３０）に延びる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様３］
前記タービン後部フレーム（１３８）が、前記タービン後部フレーム（１３８）を通って延びる潤滑油供給ライン（１３９）または潤滑油廃油ライン（１６０）を有しない、乾燥したタービン後部フレーム（１３８）として構成される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様４］
前記圧縮器セクションの前記１つ以上の圧縮器（２２、２４）が低圧圧縮器（２２）を含み、前記タービンセクションの前記１つ以上のタービン（２８、３０）が低圧タービン（３０）を含み、前記シャフト（３４、３６）が、前記低圧圧縮器（２２）を前記低圧タービン（３０）に機械的に連結する低圧シャフト（３６）である、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様５］
前記後方軸受けアセンブリが、第１の低圧タービン軸受け（１３２）および第２の低圧タービン軸受け（１３４）を含み、前記第１の低圧タービン軸受け（１３２）が、前記低圧タービン（３０）と前記低圧シャフト（３６）の間に延びる接続部材（１２８）の前方に配置され、前記第２の低圧タービン軸受け（１３４）が、前記低圧タービン（３０）と前記低圧シャフト（３６）の間に延びる前記接続部材（１２８）の後方に配置される、実施態様４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様６］
前記ガスタービンエンジン（１０）が、長手方向中心線（１２）および径方向（Ｒ）を規定し、前記後方油溜（１３０）が、前記径方向（Ｒ）に沿う外側壁（１４６）を含み、前記後方油溜（１３０）の前記外側壁（１４６）が、前記外側壁（１４６）の後方端（１５４）で前記長手方向中心線（１２）に向かって傾斜する、実施態様４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様７］
前記後方油溜（１３０）が、廃油ポンプに流体的に接続された油溜出口（１５６）を規定し、前記油溜出口（１５６）が、前記外側壁（１４６）の前方端（１５８）に近接して配置される、実施態様４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様８］
前記後方油溜（１３０）が、前記潤滑油サプライから潤滑油を受けるための開口（１４０）を規定する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様９］
前記後方油溜（１３０）により規定された前記開口（１４０）に近接して配置され、前記開口（１４０）を通って流れる潤滑油を前記後方軸受けアセンブリの少なくとも一部分に噴霧するためのインデューサ（１４２）をさらに備える、実施態様８に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１０］
前記インデューサ（１４２）が回転パドル式インデューサである、実施態様９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１１］
前記圧縮器セクション内の前記シャフト（３４、３６）を支持するために前方油溜（１１８）内に少なくとも部分的に配置された前方軸受けアセンブリをさらに備え、前記前方軸受けアセンブリが、第２の軸受け（１００）から離間した第１の軸受け（９８）を含み、前記第１の軸受け（９８）がボール軸受け（９８）であり、前記第２の軸受け（１００）がローラ軸受け（１００）であり、前記第１の軸受け（９８）が、前記第２の軸受け（１００）の前方に配置される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１２］
前記第１の軸受け（９８）が、動的安定性を高めるためにスクイーズ膜緩衝装置（１１２）を含む、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１３］
前記前方軸受けアセンブリの前記第１および第２の軸受け（９８、１００）が、低圧圧縮器軸受け支持コーン（１０２）に対して前記シャフト（３４、３６）を支持し、前記低圧圧縮器軸受け支持コーン（１０２）が、前記ガスタービンエンジン（１０）のファンフレーム（８６）に取り付けられる、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１４］
前記圧縮器セクションの前記１つ以上の圧縮器（２２、２４）が低圧圧縮器（２２）を含み、前記シャフト（３４、３６）が、前記低圧圧縮器（２２）に機械的に連結された低圧シャフト（３６）であり、前記低圧圧縮器が、ＬＰ圧縮器ディスクドラム（１０６）に取り付けられた、１つ以上のステージの回転可能なブレード（１０８）を含む、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１５］
低圧圧縮器（２２）を含む圧縮器セクションと、
前記圧縮器セクションの下流に位置し、低圧タービン（３０）、前記低圧タービン（３０）の前方に配置された少なくとも一部分を有するタービン中央フレーム（１３６）、および前記低圧タービン（３０）の後方に配置された少なくとも一部分を有するタービン後部フレーム（１３８）を含む、タービンセクションと、
前記低圧圧縮器（２２）を前記低圧タービン（３０）に機械的に連結する低圧シャフト（３６）と、
後方油溜（１３０）内に少なくとも部分的に配置された後方軸受けアセンブリであって、前記後方軸受けアセンブリが、前記タービンセクション内に配置され、第１の軸受け（１３２）および第２の軸受け（１３４）で構成され、前記後方軸受けアセンブリの前記第１および第２の軸受け（１３２、１３４）が、前記タービン中央フレーム（１３６）の少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受けるように構成される、後方軸受けアセンブリと、
を備えるガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１６］
廃油ライン（１６０）が、前記後方油溜（１３０）内から潤滑油を廃油するために廃油ポンプから前記タービン中央フレーム（１３６）を少なくとも部分的に通って前記後方油溜（１３０）に延び、前記タービン後部フレーム（１３８）が、前記タービン後部フレーム（１３８）を通って延びる潤滑油供給ライン（１３９）または潤滑油廃油ライン（１６０）を有しない乾燥したタービン後部フレーム（１３８）として構成される、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
前記後方軸受けアセンブリの前記第１および第２の軸受け（１３２、１３４）が、前記低圧シャフト（３６）と前記低圧タービン（３０）の間に延びる接続部材（１２８）の両側に配置される、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
ローラ軸受け（１００）の前方に配置されたボール軸受け（９８）で構成され、前記圧縮器セクション内の前記低圧シャフト（３６）を支持するための前方軸受けアセンブリをさらに備え、前記前方軸受けアセンブリが、前方油溜（１１８）に少なくとも部分的に配置される、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
前記前方軸受けアセンブリの前記ボール軸受け（９８）が、動的安定性を高めるためにスクイーズ膜緩衝装置（１１２）を含む、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
前記前方軸受けアセンブリの前記ボール軸受け（９８）および前記ローラ軸受け（１００）が、低圧圧縮器軸受け支持コーン（１０２）に対して前記低圧シャフト（３６）を支持し、前記低圧圧縮器軸受け支持コーン（１０２）が、前記ガスタービンエンジン（１０）のファンフレーム（８６）に取り付けられる、実施態様１５に記載のガスタービンエンジン。

１０ターボファンジェットエンジン、ターボシャフトエンジン、ターボファン
１２長手方向の軸線または中心線
１４ファンセクション
１６コアタービンエンジン、コア
１８外側ケーシング
２０入口
２２低圧圧縮器
２４高圧圧縮器
２６燃焼セクション
２８高圧タービン
３０低圧タービン
３２ジェット排気ノズルセクション
３４高圧シャフト／スプール
３６低圧シャフト／スプール
３７コア空気流路
３８ファン
４０ブレード
４２ディスク
４４作動部材
４６出力ギアボックス
４８前面ハブ
５０ファンケーシングまたはナセル
５２出口ガイドベーン
５４下流セクション
５６バイパス空気流通路
５８空気
６０入口
６２第１の部分の空気
６４第２の部分の空気
６６燃焼ガス
６８ステータベーン
７０タービンロータブレード
７２ステータベーン
７４タービンロータブレード
７６ファンノズル排気セクション
７８高温ガス路
８０トラニオン機構
８２釣合い器
８４ファンロータ
８６ファンフレーム
８８前方ベーン
９０ストラット
９２入口ガイドベーン
９４前方ファン軸受け
９６後方ファン軸受け
９８前方ボール軸受け
１００後方ローラ軸受け
１０２ＬＰ圧縮器軸受け支持コーン
１０４ＬＰタービンの湾曲ベーン
１０６ＬＰ圧縮器ディスクドラム
１０７圧縮器フレーム
１０８ＬＰ圧縮器ブレード
１１０ＬＰ圧縮器ブレード基部
１１２スクイーズ膜緩衝装置
１１４キャビティ
１１６ノズル
１１８前方油溜
１２０前方開口
１２２ＬＰシャフトキャビティ
１２４ロータブレードの基部
１２６ＬＰタービンロータ
１２８ＬＰタービン接続部材
１３０後方油溜
１３２第１のＬＰタービン軸受け
１３４第２のＬＰタービン軸受け
１３６タービン中央フレーム
１３８タービン後部フレーム
１４０後方開口
１４２インデューサ
１４６外側壁
１４８タービン後部フレームのアーム
１５０ＬＰタービン接続部材のアーム
１５２タービン中央フレームのアーム
１５４外側壁の後方端
１５６後方油溜出口
１５８外側壁の前方端
１６０廃油ライン

Claims

１つ以上の圧縮器（２２、２４）を含む圧縮器セクションと、
前記圧縮器セクションの下流に位置するタービンセクションであって、１つ以上のタービン（２８、３０）、タービン中央フレーム（１３６）、およびタービン後部フレーム（１３８）を含む、タービンセクションと、
前記圧縮器セクションの前記１つ以上の圧縮器（２２、２４）の少なくとも１つを前記タービンセクションの前記１つ以上のタービン（２８、３０）の少なくとも１つに機械的に連結するシャフト（３４、３６）と、
後方油溜（１３０）内に配置された少なくとも２つの軸受け（１３２、１３４）を含み、前記タービンセクション内の前記シャフト（３４、３６）を支持する、後方軸受けアセンブリであって、前記後方油溜（１３０）が、前記タービン中央フレーム（１３６）の少なくとも一部分を通って延びる潤滑油サプライから潤滑油を受け、そのような潤滑油を前記後方軸受けアセンブリの前記少なくとも２つの軸受け（１３２、１３４）に提供するように構成される、後方軸受けアセンブリと、
を備えるガスタービンエンジン（１０）。
廃油ライン（１６０）が、前記後方油溜（１３０）内から潤滑油を廃油するために、廃油ポンプから前記タービン中央フレーム（１３６）を少なくとも部分的に通って前記後方油溜（１３０）に延びる、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記タービン後部フレーム（１３８）が、前記タービン後部フレーム（１３８）を通って延びる潤滑油供給ライン（１３９）または潤滑油廃油ライン（１６０）を有しない、乾燥したタービン後部フレーム（１３８）として構成される、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記圧縮器セクションの前記１つ以上の圧縮器（２２、２４）が低圧圧縮器（２２）を含み、前記タービンセクションの前記１つ以上のタービン（２８、３０）が低圧タービン（３０）を含み、前記シャフト（３４、３６）が、前記低圧圧縮器（２２）を前記低圧タービン（３０）に機械的に連結する低圧シャフト（３６）である、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記後方軸受けアセンブリが、第１の低圧タービン軸受け（１３２）および第２の低圧タービン軸受け（１３４）を含み、前記第１の低圧タービン軸受け（１３２）が、前記低圧タービン（３０）と前記低圧シャフト（３６）の間に延びる接続部材（１２８）の前方に配置され、前記第２の低圧タービン軸受け（１３４）が、前記低圧タービン（３０）と前記低圧シャフト（３６）の間に延びる前記接続部材（１２８）の後方に配置される、請求項４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記ガスタービンエンジン（１０）が、長手方向中心線（１２）および径方向（Ｒ）を規定し、前記後方油溜（１３０）が、前記径方向（Ｒ）に沿う外側壁（１４６）を含み、前記後方油溜（１３０）の前記外側壁（１４６）が、前記外側壁（１４６）の後方端（１５４）で前記長手方向中心線（１２）に向かって傾斜する、請求項４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記後方油溜（１３０）が、前記潤滑油サプライから潤滑油を受けるための開口（１４０）を規定する、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記圧縮器セクション内の前記シャフト（３４、３６）を支持するために前方油溜（１１８）内に少なくとも部分的に配置された前方軸受けアセンブリをさらに備え、前記前方軸受けアセンブリが、第２の軸受け（１００）から離間した第１の軸受け（９８）を含み、前記第１の軸受け（９８）がボール軸受け（９８）であり、前記第２の軸受け（１００）がローラ軸受け（１００）であり、前記第１の軸受け（９８）が、前記第２の軸受け（１００）の前方に配置される、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記前方軸受けアセンブリの前記第１および第２の軸受け（９８、１００）が、低圧圧縮器軸受け支持コーン（１０２）に対して前記シャフト（３４、３６）を支持し、前記低圧圧縮器軸受け支持コーン（１０２）が、前記ガスタービンエンジン（１０）のファンフレーム（８６）に取り付けられる、請求項８に記載のガスタービンエンジン（１０）。
前記圧縮器セクションの前記１つ以上の圧縮器（２２、２４）が低圧圧縮器（２２）を含み、前記シャフト（３４、３６）が、前記低圧圧縮器（２２）に機械的に連結された低圧シャフト（３６）であり、前記低圧圧縮器が、ＬＰ圧縮器ディスクドラム（１０６）に取り付けられた、１つ以上のステージの回転可能なブレード（１０８）を含む、請求項８に記載のガスタービンエンジン（１０）。