JP2017106460A - ガスタービンエンジン・ベアリング・サンプ - Google Patents

Abstract

【課題】１つ以上のベアリングの最大の作動範囲をより十分に利用することにより、効率を高めたガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】コア・エンジン１６を有するガスタービンエンジン１０。コア・エンジンは、吸気口２０と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクション２６と、タービン・セクションと、排気部とを含む。ガスタービンエンジンは、さらに、潤滑油を含むためにコア・エンジン中に配置されたベアリング・サンプを有する。ベアリング・サンプおよび潤滑油は、少なくとも華氏約０度から華氏約５５０度の間の作動範囲を有する。【選択図】図１

Description

本発明の主題は、一般に、ガスタービンエンジン用のベアリング・サンプに関する。

ガスタービンエンジンは、一般に互いに流体連通状態にあるように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、連続する流れ順序に、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと、排気セクションとを含む。作動中、ファンに対する空気の少なくとも一部はコアの吸気口に供給される。その一部の空気は、燃焼セクションに達するまで、コンプレッサ・セクションによって漸進的に圧縮される。燃料は圧縮空気と混じり合って、燃焼セクション内で燃えて、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、タービン・セクションを通って燃焼セクションから送られ、タービン・セクション内の１台以上のタービンを駆動する。タービン・セクション内の１台以上のタービンはそれぞれのシャフトを介してコンプレッサ・セクションの１つ以上の圧縮機に連結されてもよい。その後、燃焼ガスは排気セクションを通って、例えば大気に送られる。

ガスタービンエンジンは、それに応じて、様々な種類の回転部品を含むが、それらは、通常ある形式の潤滑油を備えている。例えば、ガスタービンエンジンは、コンプレッサ・セクションにタービン・セクションを接続するシャフトの回転を支持するための１つ以上のベアリングを含む。ベアリング・サンプが、１つ以上のベアリングの周りに供給され、潤滑油を集めるために、その様な１つ以上のベアリングに供給される。

しかしながら、本開示の発明者は、その１つ以上のベアリング（当該１つ以上のベアリングの材料硬さの関数として導き出された）の最大の作動範囲と潤滑油の作動範囲の間に差異があることを発見した。従って、その１つ以上のベアリングの最大の作動範囲をより十分に利用することができるガスタービンエンジンは有用である。より詳しくは、その１つ以上のベアリングの最大の作動範囲をより十分に利用することにより、効率を高めたガスタービンエンジンが、特に有益である。

米国特許第７５６９７４０号

本発明の態様および利点は、部分的に、次の説明で述べ、または説明から自明でありえ、または、本発明の実行を通じて知り得る。

本開示の１つの例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンを説明する。ガスタービンエンジンは、吸気口と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと、排気部とを有するコア・エンジンを含む。ガスタービンエンジンは、さらに、潤滑油を含むためのコア・エンジン中に配置されたベアリング・サンプと、少なくとも華氏約０度から約華氏５５０度の間の作動範囲を有するベアリング・サンプおよび潤滑油とを含む。

本開示の別の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンを説明する。ガスタービンエンジンは、吸気口と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと、排気部とを有するコア・エンジンを含む。タービン・セクションはタービンを含む。そして、コア・エンジンはタービン内部のロータ・ボア空洞を画定する。ガスタービンエンジンは、さらに、コア・エンジン中に配置され、サンプ空洞を画定するベアリング・サンプを含む。ガスタービンエンジンは、さらに、ベアリング・サンプのサンプ空洞とコア・エンジンのロータ・ボア空洞との間に位置した多くとも１つのドレイン室を含む。

さらに本開示の別の例示的な実施形態では、コア・エンジンとファンを有するガスタービンエンジンを説明する。コア・エンジンは吸気口と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと、排気部とを含む。ガスタービンエンジンは、潤滑油を含むためにコア・エンジンの中に配置されたベアリング・サンプを有しており、ベアリング・サンプと潤滑油の作動範囲は、少なくとも華氏約０度から約華氏５５０度の間である。

本発明のこれらの、ならびに他の、特徴、態様および利点は、以下の、記載および添付する特許請求の範囲を参照してより理解されるであろう。本明細書に含まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を図示し、その説明と共に本発明の原理を説明する。

当業者を対象にした本発明の完全かつ実現可能なベストモードを含む開示は、以下の添付図面を参照して本明細書に説明されている。図面の説明は以下のとおりである：
図１は本開示の例示的な態様に従うガスタービンエンジンの概略断面図である。 図２は、本開示の別の例示的な実施形態に従うガスタービンエンジンの後端の断面図である。 図３は、さらに本開示の別の例示的な実施形態に従うガスタービンエンジンの後端の断面図である。 図４は、さらに本開示の別の例示的な実施形態に従うガスタービンエンジンの後端の断面図である。

本発明の本実施形態がここで詳細に言及され、１つ以上の例が添付の図面の中で説明される。詳細な説明では、図中の特徴を言及するために数と文字の指定をおこなう。図面と説明中の同等のまたは類似の指定は、本発明の同等または類似の部分を言及するために使用される。本明細書で、使用されるように、用語「第１」、「第２」および「第３」は、１つの部品と別の部品を区別するために交互に使用されてもよく、個々の部品の位置あるいは重要性を示すことを意図しない。

図面を参照して、図１は、本開示の例示的な実施形態に従うガスタービンエンジンの概略断面図である。ここで、図面において、同一の数字は図の全体にわたって同じ要素を示す。より詳しくは、図１の実施形態については、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、ここでは、「ターボファン・エンジン１０」と称される。図１に示されるように、ターボファン・エンジン１０は軸方向Ａ（参考までに、長手方向のセンターライン１２に対し平行に延伸する）および半径方向Ｒを画定する。一般に、ターボ・ファン１０はファン・セクション１４、およびファン・セクション１４の下流に配置されたコア・タービン・エンジン１６を含む。

一般に図示された例示的なコア・タービン・エンジン１６は、環状の吸気口２０を画定する実質的に管状の外部ケーシング１８を含む。さらに、例示的なコア・タービン・エンジン１６は、連続する流れの関係の中で、ブースターまたは低圧（ＬＰ）の圧縮機２２、および高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含むコンプレッサ・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部３２とを含み、また、外部ケーシング１８は、それらを囲む。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４は、ＨＰタービン２８とＨＰ圧縮機２４を駆動結合する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６は、ＬＰタービン３０とＬＰ圧縮機２２を駆動結合する。コンプレッサ・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部３２は、ともにコア空気流路３７を画定する。

図示された実施形態について、ファン・セクション１４は、ディスク４２と離間配置されに結合された複数のファン羽根４０を有する可変ピッチ・ファン３８を含む。図示されるように、ファン羽根４０は半径方向Ｒに沿って全体としてディスク４２から外側に延伸する。ファン羽根４０はそれぞれ、ファン羽根４０によりピッチ軸Ｐ回りにディスク４２に対して回転可能であり、ディスク４２は、ファン羽根４０のピッチを調和してまとめて変えるように構成された、好適なピッチ切換機構４４に作動可能に結合されている。ファン羽根４０、ディスク４２およびピッチ切換機構４４は、パワー・ギアボックス４６に至るＬＰシャフト３６により、長手方向軸芯１２回りに、ともに、回転可能である。パワー・ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６対するファン３８の回転速度を、より効率的な回転ファン回転速度に調節するための複数のギヤーを含む。

図１の例示的な実施形態をさらに参照して、ディスク４２は、複数のファン羽根４０を通して気流を促進するために、空気力学的になだらかなカーブを有する回転可能な前面ハブ４８によって覆われる。さらに、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の少なくとも一部を円周上に囲む、環状のファン・ケーシングまたは外部のナセル５０を含む。例示的なナセル５０はコア・タービン・エンジン１６に、複数の円周上に離間配置された後置静翼５２によって支持される。さらに、ナセル５０の下流セクション５４はバイパス空気流路５６との間を画定するように、コア・タービン・エンジン１６の外側部分上に伸びる。

ターボファン・エンジン１０の作動中に、大量の空気５８が、ナセル５０および／またはファン・セクション１４の関連する吸気口６０を介してターボ・ファン１０に入る。大量の空気５８がファン羽根４０を通過するので、アロー６２によって示されるような空気５８の第１の部分は、バイパス空気流路５６に向けられるかまたは送られる。また、アロー６４によって示されるような空気５８の第２部分は、コア空気流路３７に、あるいはより具体的にはＬＰ圧縮機２２に向けられるかまたは送られる。空気６２の第１部分と空気６４の第２部分の間の比率は、バイパス比として一般に知られている。その後、空気６４は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って、燃焼セクション２６送られるので、空気６４の第２部分の圧力は増加する。ここで、空気は燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガス６６が生成される。

燃焼ガス６６はＨＰタービン２８を通って送られる。ここで、燃焼ガス６６からの熱エネルギおよび／または運動エネルギの一部は、外部ケーシング１８に結合される連続多段のＨＰタービン静翼６８およびＨＰシャフトまたはスプール３４に結合されるＨＰタービンロータ・ブレード７０を介して抽出され、従って、ＨＰシャフトまたはスプール３４を回転させ、それにより、ＨＰ圧縮機２４の作動を助ける。その後、燃焼ガス６６はＬＰタービン３０を介して送られる。ここで、熱エネルギおよび運動エネルギの第２の部分は、外部ケーシング１８に結合される連続多段のＬＰタービン静翼７２およびＬＰシャフトまたはスプール３６に結合されるＬＰタービンロータ・ブレード７４を介して、燃焼ガス６６から抽出され、従って、ＬＰシャフトまたはスプール３６を回転させ、その結果、ＬＰ圧縮機２２の作動および／またはファン３８の回転を助ける。

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部３２を介してその後送られ、推進力を提供する。同時に、空気６２の第１部分が、ターボ・ファン１０のファン・ノズル排気セクション７６から排出される前に、空気６２の第１部分がバイパス空気流路５６を通って送られるので、空気６２の第１部分の圧力は十分に増加される。これも、推進力を提供する 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を通って燃焼ガス６６を送るための高温ガス通路７８を少なくとも部分的に画定する。

図１に図示される例示的なターボファン・エンジン１０は、翼下に据え付けられた民間航空機用エンジンとして構成される。民間航空機用エンジンは、乗客および／または積荷を輸送するためにレンタルで運行される航空機に搭載される。民間航空機用エンジンは、例えば政府規制および経済の促進要因により、軍用機エンジンで価値のある出力発生や応答性などよりも、信頼度、燃料効率、低排気ガスなどに重きを置くように要求される。さらに、図１に図示された例示的なターボファン・エンジン１０は比較的大容量の推進力を生成するように構成される。例えば、図１に図示された例示的なターボファン・エンジン１０は標準日の条件（例えば海面レベルおよび約６０°Ｆ）下で離陸の際、少なくとも約１４，０００ポンドの推進力を生成するように構成されてもよい。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はその代りに、少なくとも１８，０００ポンドの推進力、少なくとも２０，０００ポンドの推進力、少なくとも３０，０００ポンドの推進力、少なくとも４０，０００ポンドの推進力かそれ以上、を生成するように構成されてもよい。とりわけ、図示されたターボファン・エンジン１０は民間航空機用エンジンとして構成されているが、ターボファン・エンジン１０は、例えば同様サイズの軍用機用エンジンより、もっと信頼性を上げて、そのような推進力を生成するように要求されてもよい。

しかしながら、図１に図示された例示的なターボファン・エンジン１０は、例に過ぎず、他の例示的な実施形態では、ターボファン・エンジン１０には他の適切な構成もあってもよいことが理解されるべきである。さらに別の例示的な実施形態の中で、本開示の態様は他の適切なガスタービンエンジンに組み入れられ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の中で、本開示の態様は、例えばターボプロップ・エンジン、ターボシャフト・エンジン、またはターボジェットエンジンに組み入れられてもよい。

ここで、図２を参照し、本開示の例示的な実施形態に従うターボファン・エンジン１０の後端の概略断面図を説明する。具体的には、図２は、本開示の例示的な実施形態に従う例示的なターボファン・エンジン１０のコア・エンジン１６の後端を図示する。ある例示的な実施形態では、図２の例示的なターボファン・エンジン１０は図１の例示的なターボファン・エンジン１０と実質的に同様に構成されてもよい。従って、同じまたは同様の符号は同じまたは同様の部分を示す。

図示されるように、図示されるターボファン・エンジン１０のコア・エンジン１６はタービン８０を有するタービン・セクションを含む。タービン８０は、同様に、対応する複数の段のロータ羽根８４に取り付けられた、複数の段の回転可能なロータ８２を含む。ここで、ロータ８２の各々の段は、ロータ８２の個別の段をロータ８２の隣接した段に取り付ける構造アーム８６を含む。さらに、図示されるように、ロータ８２の各々は、ターボファン・エンジン１０によって画定されるロータ・ボア空洞９０内に半径方向の内部に位置したベース８８を含む。さらに、ロータ羽根８４の各段の間で、タービン８０は複数の静翼９２を含む。構造フレーム部材９４は複数の段のロータ８２に取り付けられまたそのようなロータ８２とシャフト９６を結合する。その結果、シャフト９６がタービン８０に駆動結合される。少なくともある例示的な実施形態において、タービン・セクションのタービン８０は、低圧タービン（図１のＬＰタービン３０参照）として構成されてもよいし、また、シャフト９６は低圧シャフトとして構成されてもよい（図１のＬＰシャフト３６参照）。従って、そのような例示的な実施形態において、シャフト９６は、タービン８０によるシャフト９６の回転が次には低圧圧縮機を回転させるように、低圧圧縮機（図１のＬＰ圧縮機２２参照）まで前方に伸びてもよい。

さらに、コア・エンジン１６は、シャフト９６の回転を支持するためのベアリング９８と、構造フレーム部材９４と、タービン８０とを含む。具体的には、コア・エンジン１６は、コア・エンジン１６の非回転部品に固定された静的フレーム部材１００を含む。さらに、構造フレーム部材９４は拡張部材１０２を含む。ベアリング９８は、静的フレーム部材１００が構造部材およびシャフト９６を、例えば、ベアリング９８を介して、軸方向に半径方向に支持するよう、静的フレーム部材１００と構造フレーム部材９４の延長部材１０２との間に位置する。図示されたベアリング９８は、単一のローラ・ベアリングとして構成される。しかしながら、他の例示的な実施形態において、ベアリングは、代りに、１組のローラ・ベアリング、ボール・ベアリングとローラ・ベアリング、および１組のテーパ・ローラ・ベアリングなどの複数のベアリングを含んでもよい。さらにある例示的な実施形態において、ベアリング９８は、ステンレス鋼などの金属素材から作られてもよいし、あるいは、セラミック材料などの非鉄材料から作られてもよい。

さらに、図示されるように、ターボファン・エンジン１０は、ベアリング９８へ提供される潤滑油を含むためのコア・エンジン１６に配置されたベアリング・サンプ１０４を含む。ベアリング・サンプ１０４はベアリング９８を囲み、ベアリング・サンプ空洞１０６を画定し、そして潤滑油がベアリング・サンプ空洞１０６から流出するのを防ぐために、ベアリング・シール１０８を含む。

さらに、図示された実施形態に対し、ベアリング・サンプ１０４は" 熱い" ベアリング・サンプ１０４として構成される。また、ターボファン・エンジン１０によって利用され、ベアリング９８へ提供される潤滑油は、" 高温" 潤滑油として構成される。例えば図示される実施形態に対し、ベアリング・サンプ１０４および潤滑油は、少なくとも華氏約０度（°Ｆ）から約５５０°Ｆの間の作動範囲を有する。特に図示された実施形態に対し、ベアリング・サンプ１０４および潤滑油は、少なくとも約−３０°Ｆ、から５７５°Ｆの間の作動範囲を有している。本明細書において、用語「作動範囲」は、いかなる実質的な悪化に陥ることなく、部品／物質が確実に作動し、部品／物質が連続的に露出されてもよい温度領域を言う。例えば、潤滑油の作動範囲は、潤滑油が、例えば凍結、蒸発、コークス化、又はその他にさらされることなく、露出されてもよい温度領域である。とりわけ、ある例示的な実施形態において、潤滑油は、イオン性流体潤滑油、油性潤滑油あるいはイオン性流体／油性混合潤滑油であってもよい。

イオン性流体は、大きく非対称の有機的な陽イオンと、通常無機の陰イオンから成ってもよい。イオン性流体は事実上、蒸気圧を有しなくてもよい。また、これらの化合物が、規則的な結晶の構造を形成することが困難なため、これらの化合物は比較的低い流動点（つまり、成分が液体のままである温度）を設定できる。従って、使用する際、それらの化合物は、通常大気汚染に対する危険は低く、広範囲の温度において液体である。さらに、イオン液体は通常、非可燃性で、熱的に安定している。従って、幾つかの例示的な実施形態において、潤滑油は非可燃性の潤滑油であってもよく、その潤滑油は、以下に説明されるある構造配置が可能である。

図２の例示的な実施形態にさらに参照して、ターボファン・エンジン１０は、ベアリング・サンプ１０４のサンプ空洞とコア・エンジン１６のロータ・ボア空洞９０との間に配置された多くとも１つのドレイン室をさらに含む。特に図示された実施形態に対し、多くとも１つのドレイン室は、ドレイン・シール１１２を含み、主要ドレイン空洞１１４を画定する主要ドレイン室１１０として構成される。図示されるように、ベアリング・サンプ・シール１０８は、主要ドレイン室１１０の主要ドレイン空洞１１４からベアリング・サンプ１０４のベアリング・サンプ空洞１０６を分離する。さらに、ドレイン・シール１１２は、ロータ・ボア空洞９０から主要ドレイン室１１０の主要ドレイン空洞１１４を分離する。主要ドレイン空洞１１４はターボファン・エンジン１０の作動中にサンプ空洞シール１０８を過ぎて漏れるあらゆる潤滑油を捕らえるように構成される。

さらに、図２に図示されるように、さらに図示された例示的な実施形態は、加圧空気空洞とも呼ばれる単一の冷却チャネル１１８を含む。具体的には、冷却チャネル１１８は、吸気口１２０を介して、例えばコンプレッサ・セクションからの冷却空気の流れを受けるように構成され、そして、さらに、開口部１１９を介して、主要ドレイン室１１０の空洞１１４に流体連結される。従って、図示された実施形態において、主要ドレイン室１１０と冷却チャネル１１８は組み合わせられている。冷却チャネル１１８は、ベアリング・サンプ空洞１０６とロータ・ボア空洞９０との間の熱障壁として機能しても良い。しかしながら、とりわけ、ベアリング・サンプ１０４および潤滑油が比較的高温で作動することができるので、図示されるように、追加の障壁あるいはドレイン室は、冷却チャネル１１８および主要ドレイン室１１０を除いて、ベアリング・サンプ１０４の外部に設けられていない。

さらに、ターボファン・エンジン１０は、望ましい位置に主要ドレイン空洞１１４を流体連結するドレイン管路１１６を含む。図示された実施形態において、ドレイン管路１１６は、開口部１１９および冷却チャネル１１８を介してコア・エンジン１６のコア空気流路３７に主要ドレイン空洞１１４を流体連結する。上述したように、潤滑油は不燃性の潤滑油として構成されてもよい。従って、潤滑油がコア・エンジン１６のタービン・セクション内のコア空気流路３７に存在しても、潤滑油が燃焼するという懸念は低い。そのような構成では、コア・エンジン１６は、他の場合では、ドレイン管路１１６が貫通する必要があるコア空気流路３７に亘って延伸する専用支柱を必要としない。

しかしながら、他の実施形態において、ドレイン管路１１６は、代わりに、ドレイン空洞１１４とコア・エンジン１６のコア空気流路３７の半径方向に外側の位置に、例えば、ターボファン・エンジン１０のバイパス流路５６に、周囲の位置に、あるいは他の適切な位置に流体連結されてもよいということが理解されるべきである。そのような構成では、コア・エンジン１６は、ドレイン管路１１６がそのような位置まで延びるコア空気流路３７に亘って延伸する支柱を含んでもよい。さらに、ドレイン管路１１６は、開口部１１９および冷却チャネル１１８を介して、主要ドレイン室１１４に流体連結されるよう図示されるが、他の例示的な実施形態の中では、ドレイン管路１１６は、代りに、主要ドレイン室１１４に直接流体連結されてもよい。

従って、本開示の１つ以上の実施形態に従うガスタービンエンジンは、ロータ・ボア空洞からベアリング・サンプと主要ドレイン室を分離する補足のドレイン空洞を必要としない／含まなくてもよい。さらに、比較的高い上限温度の作動範囲を有する潤滑油を利用すれば、（潤滑油はより多くの熱を受けることができるので）ベアリング・サンプを通って流れる潤滑油の量はより少なくてもよい。従って、エンジンの全体に対し要求される、下部の支持構造基盤は少なくても良い。例えば、エンジンは、潤滑油供給および／または排出ライン（図示せず）に適合するのに、コア空気流路を伸びるより小さい支柱を含んでも良い。

ここで、図３を参照して、本開示の別の例示的な実施形態に従うターボファン・エンジン１０の後端を説明する。図示されたターボファン・エンジン１０の後端は、前述したように、図２に図示された例示的なターボファン・エンジン１０と実質的に同様に構成されてもよい。従って、同じまたは同様の符号付は同じまたは同様の部分を示す。

図示されるように、図３の例示的なターボファン・エンジン１０は、通常、構造フレーム部材９４を介してシャフト９６に駆動結合されるタービン８０を有するタービン・セクションを含む。より具体的には、構造フレーム部材９４は複数の段のロータ８２の内の１つ以上に取り付けられ、各ロータ８２は、ターボファン・エンジン１０によって画定されたロータ・ボア空洞９０に配置されるベース８８を有する。さらに、シャフト９６の回転を支持するためのベアリング９８は、ベアリング・サンプ１０４内で囲まれるか、またはより具体的には、ベアリング・サンプ１０４によって画定されるベアリング・サンプ空洞１０６内に配置される。

しかしながら、とりわけ、図３の実施形態において、ベアリング・サンプ１０４のサンプ空洞とロータ・ボア空洞９０との間に配置された多くとも１つのドレイン室は、非ドレイン室として構成される。より具体的には、図３に図示されたターボファン・エンジン１０は、ベアリング・サンプ１０４のサンプ空洞とコア・エンジン１６のロータ・ボア空洞９０との間に配置されたドレイン室を含まない。従って、図示された実施形態において、ベアリング・サンプ１０４のベアリング・サンプ・シール１０８は、ロータ・ボア空洞９０からベアリング・サンプ空洞１０６を分離する。つまり、ロータ・ボア空洞９０は、サンプ・シール１０８からベアリング・サンプ空洞１０６の直接反対に配置される。さらに、図示されるように、そのような構成で、ベアリング・サンプ１０４の外壁１２２は、ベアリング・サンプ１０４によって画定されたベアリング・サンプ空洞１０６にもロータ・ボア空洞９０にも直接露出される。

図３の例示的な実施形態において、ベアリング・サンプ空洞１０６からの任意の量の潤滑油は、ターボファン・エンジン１０の作動中に、ベアリング・サンプ・シール１０８を通ってまだ流れてもよい。しかしながら、そのような潤滑油が、ドレイン室（図２参照）に流れ込み、集まる代わりに、そのような潤滑油は、ロータ・ボア空洞９０に直接流れる。そのような量の潤滑油がロータ・ボア空洞９０に溜まるのを防ぐために、複数のロータ８２の内の１つ以上は、コア・エンジン１６によって画定されたコア空気流路３７の中にロータ・ボア空洞９０中のそのような潤滑油が流れる様な１つ以上の流路１２４を含む。具体的には、図示された実施形態において、複数の流路１２４がロータ８２の構造アーム８６において画定される。

さらに、また図３に図示されるように、コア・エンジン１６はターボファン・エンジン１０の作動中に空気１２６をロータ・ボア空洞９０に供給するように構成される。ロータ・ボア空洞９０に供給される空気１２６は比較的高温で、高圧空気であってもよい。例えば、ロータ・ボア空洞９０に供給される空気１２６は、約４００°Ｆから約６００°Ｆの間の温度において、例えば高圧圧縮機から供給されてもよい。とりわけ、ロータ・ボア空洞９０に供給されるそのような空気１２６は、タービン８０の複数のロータ８２と比較して、比較的低温の空気と考えられてもよい。従って、ロータ・ボア空洞９０に提供されるそのような空気１２６は複数のロータ８２を冷却しても良い。さらに、ロータ・ボア空洞９０に提供されるそのような空気１２６は、少なくとも部分的にベアリング・サンプ１０４のサンプ空洞１０６を加圧しても良い。より具体的には、ロータ・ボア空洞９０に供給されるそのような空気１２６は、ベアリング・サンプ１０４のベアリング・サンプ空洞１０６からのシール１０８の対向側に位置する。従って、そのような空気１２６は比較的高圧空気であっても良いので、そのような構成により、ベアリング・サンプ空洞１０６のシール１０８を境にして比較的高い圧力差が生まれる。その結果、シール１０８を介して漏れる潤滑油の量は減少する。

ここで、図４を参照して、本開示のさらに別の例示的な実施形態に従うターボファン・エンジン１０の後端を説明する。図示されたターボファン・エンジン１０の後端は、前述されたように、図２および図３に図示された例示的なターボファン・エンジン１０と実質的に同様に構成されてもよい。従って、同じまたは同様の符号付は同じまたは同様の部分を示す。

図示されるように、図４の例示的なターボファン・エンジン１０は、通常、構造フレーム部材９４を介してシャフト９６に駆動結合されるタービン８０を有するタービン８０セクションを含む。より具体的には、構造フレーム部材９４は複数の段のロータ８２の内の１つ以上に取り付けられ、各ロータ８２は、コア・エンジン１６によって画定されたロータ・ボア空洞９０に配置されるベース８８を有する。さらに、シャフト９６の回転を支持するためのベアリング９８は、ベアリング・サンプ１０４内で囲まれるか、より具体的には、ベアリング・サンプ１０４によって画定されるベアリング・サンプ空洞１０６内に配置される。

しかしながら、とりわけ、図４の実施形態において、ターボファン・エンジン１０は、ベアリング・サンプ１０４のサンプ空洞とターボファン・エンジン１０のロータ・ボア空洞９０との間に配置した（図２のドレイン室１１０等）ドレイン室を含まない。さらに、図４の実施形態において、ターボファン・エンジン１０はベアリング・サンプ１０４の半径方向に外側の位置の（図２および図３の冷却チャネル１１８等）冷却チャネルを含まない。従って、図示された例示的なベアリング・サンプ１０４は、ロータ・ボア空洞９０の温度から保護されない。しかしながら、それとは関係なく、潤滑油とベアリング・サンプの１０４の作動範囲は比較的高温限界を有している。従って、ターボファン・エンジン１０は、ロータ・ボア空洞９０からベアリング・サンプ１０４を分離する冷却チャネル１１８あるいはドレイン空洞１１４のないこのような部品の作動範囲内において作動することができる。

記載したこの記述は、例を用いて、最良の形態を含むこの発明を開示して、かつ、いかなる当業者も、任意の装置またはシステムを作成し用いることおよび任意の統合された方法を実行することを含んだこの発明の実施をすることができるようにもする。特許を受けることができるこの発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の実施例を含みうる。このような他の実施例であっても、実施例が、特許請求の範囲の字義どおりの用語と異なるものではない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の字義どおりの用語と実体実質的に差異ない同等の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
ガスタービンエンジンであって、
吸気口と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと、排気部とを含むコア・エンジンと、
潤滑油を含むための、前記コア・エンジン中に配置されたベアリング・サンプであって、前記ベアリング・サンプおよび前記潤滑油は、少なくとも華氏約０度から華氏約５５０度の間の作動範囲を有するようにしてなるベアリング・サンプとを備える、ガスタービンエンジン。
［実施態様２］
前記ベアリング・サンプと前記潤滑油の前記作動範囲が少なくとも華氏約−３０度から華氏約５７５度の間にある、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様３］
前記潤滑油が非可燃性の潤滑油である、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様４］
前記潤滑油がイオン性流体潤滑油またはイオン性流体混合潤滑油である、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様５］
前記コア・エンジンが低圧シャフトを含み、前記タービン・セクションが前記低圧シャフトを駆動するための低圧タービンを含み、前記ベアリング・サンプが前記低圧シャフトの回転を支持するためのベアリングを囲む、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様６］
前記タービン・セクションがタービンを含み、前記コア・エンジンが前記タービンの内部に位置するロータ・ボア空洞を画定し、前記ベアリング・サンプがシールを含み、サンプ空洞を画定し、前記シールが前記ロータ・ボア空洞から前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞を分離する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様７］
前記コア・エンジンが前記ロータ・ボア空洞に空気を供給するように構成され、前記ロータ・ボア空洞に供給される前記空気が、前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞を少なくとも部分的に加圧する、実施態様６に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様８］
前記サンプ空洞からの任意の量の潤滑油が前記ガスタービンエンジンの作動中に前記ベアリング・サンプの前記シールを通って前記ロータ・ボア空洞に直接流れる、実施態様６に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様９］
前記タービンが前記コア・エンジンのコア空気流路から前記ロータ・ボア空洞を分離する複数のロータを含み、前記複数のロータの内の１つ以上が、前記ロータ・ボア空洞中の潤滑油が前記コア空気流路に流れ込むことを可能にするために１つ以上の流路を含む、実施態様８に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１０］
実施態様１記載のガスタービンエンジンであって、
ドレイン・シールを含み、主要ドレイン空洞を画定する主要ドレイン室をさらに含み、前記タービン・セクションがタービンを含み、前記コア・エンジンが、前記タービンの内部に位置するロータ・ボア空洞を画定し、前記ベアリング・サンプがサンプ・シールを含み、サンプ空洞を画定し、前記サンプ・シールが、前記主要ドレイン室の前記主要ドレイン空洞から前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞を分離し、前記ドレイン・シールが、前記ロータ・ボア空洞から前記主要ドレイン室の前記主要ドレイン空洞を分離する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１１］
実施態様１０記載のガスタービンエンジンであって、
前記コア・エンジンのコア空気流路に前記主要ドレイン空洞を流体連結させるドレイン管路をさらに備える、実施態様１０に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１２］
ガスタービンエンジンであって、
吸気口と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと排気部とを含むコア・エンジンであって、前記タービン・セクションはタービンを含み、前記コア・エンジンは、前記タービン内のロータ・ボア空洞を画定する、コア・エンジンと、
前記コア・エンジン中に配置され、サンプ空洞を画定するベアリング・サンプと、
前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞と前記コア・エンジンの前記ロータ・ボア空洞との間に位置する多くとも１つのドレイン室とを備える、ガスタービンエンジン。
［実施態様１３］
前記ガスタービンエンジンが、離陸時に少なくとも約１４，０００ポンドの推進力を生成するように構成された商用ガスタービンエンジンである、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１４］
前記ベアリング・サンプが潤滑油を含むように構成され、前記ベアリング・サンプと前記潤滑油は少なくとも華氏約０度から華氏約５５０度の間の作動範囲を有する、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１５］
前記コア・エンジンが低圧シャフトを含み、前記タービン・セクションが前記低圧シャフトを駆動するための低圧タービンを含み、前記ベアリング・サンプが前記低圧シャフトの回転を支持するためのベアリングを囲む、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１６］
前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞と前記コア・エンジンの前記ロータ・ボア空洞との間に位置する前記多くとも１つのドレイン室が、ドレイン・シールを含み主要ドレイン空洞を画定する主要ドレイン室であり、前記ベアリング・サンプはサンプ・シールを含み、前記サンプ・シールは、前記主要ドレイン室の前記主要ドレイン空洞から前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞を分離し、前記ドレイン・シールは、前記ロータ・ボア空洞から前記主要ドレイン室の前記主要ドレイン空洞を分離する、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１７］
実施態様１７記載のガスタービンエンジンであって、
前記主要ドレイン空洞を前記コア・エンジンのコア空気流路に流体連結するドレイン管路をさらに含む、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１８］
前記潤滑油がイオン性流体潤滑油またはイオン性流体混合潤滑油である、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１９］
前記ガスタービンエンジンが前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞と前記コア・エンジンの前記ロータ・ボア空洞との間に位置するドレイン室を含まず、前記ベアリング・サンプがシールを含み、前記シールが前記ロータ・ボア空洞から前記ベアリング・サンプの前記サンプ空洞を分離する、実施態様１２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様２０］
コア・エンジンとファンとを有し、前記コア・エンジンは、吸気口と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクションと、タービン・セクションと、排気部とを含む、ガスタービンエンジンであって、
潤滑油を含むための、前記コア・エンジン中に配置されたベアリング・サンプであって、前記ベアリング・サンプおよび前記潤滑油は、少なくとも華氏約０度から華氏約５５０度の間の作動範囲を有するようにしてなるベアリング・サンプを備える、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
１２ 長手方向または軸方向センターライン
１４ ファン・セクション
１６ コア・タービン・エンジン
１８ 外部ケーシング
２０ 吸気口
２２ 低圧圧縮機
２４ 高圧圧縮機
２６ 燃焼セクション
２８ 高圧タービン
３０ 低圧タービン
３２ ジェット排気部
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 羽根
４２ ディスク
４４ 駆動部材
４６ パワー・ギアボックス
４８ ナセル
５０ ファン・ケーシングまたはナセル
５２ 後置静翼
５４ 下流セクション
５６ バイパス空気流路
５８ 空気
６０ 吸気口
６２ 空気の第１部分
６４ 空気の第２部分
６６ 燃焼ガス
６８ 静翼
７０ タービンロータ・ブレード
７２ 静翼
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 高温ガス通路
８０ タービン
８２ ロータ
８４ ロータ羽根
８６ 構造アーム
８８ ベース
９０ ロータ・ボア空洞
９２ 静翼
９４ 構造フレーム部材
９６ シャフト
９８ ベアリング
１００ 静的フレーム部材
１０２ 拡張部材
１０４ ベアリング・サンプ
１０６ ベアリング・サンプ空洞
１０８ ベアリング・シール
１１０ 主要ドレイン室
１１２ ドレイン・シール
１１４ ドレイン空洞
１１６ ドレイン管路
１１８ 冷却チャネル
１２０ 冷却チャネルの吸気口
１２２ ベアリング・サンプの外壁
１２４ 流路

Claims (10)

1. ガスタービンエンジンであって、
   吸気口（２０）と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクション（２６）と、タービン・セクションと、排気部とを含むコア・エンジン（１６）と、
   潤滑油を含むための、前記コア・エンジン（１６）中に配置されたベアリング・サンプ（１０４）であって、前記ベアリング・サンプ（１０４）および前記潤滑油は、少なくとも、華氏約０度から華氏約５５０度の間の作動範囲を有するようにしてなるベアリング・サンプ（１０４）と
   を備える、ガスタービンエンジン。
2. 前記潤滑油がイオン性流体潤滑油またはイオン性流体混合潤滑油である、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
3. 前記コア・エンジン（１６）が低圧シャフト（３６）を含み、前記タービン・セクションが前記低圧シャフト（３６）を駆動するための低圧タービン（３０）を含み、前記ベアリング・サンプ（１０４）が前記低圧シャフト（３６）の回転を支持するためのベアリングを囲む、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
4. 前記タービン・セクションがタービンを含み、前記コア・エンジン（１６）が前記タービンの内部に位置するロータ・ボア空洞（９０）を画定し、前記ベアリング・サンプ（１０４）がシール（１０８）を含み、サンプ空洞（１０６）を画定し、前記シールが前記ロータ・ボア空洞（９０）から前記ベアリング・サンプ（１０４）の前記サンプ空洞（１０６）を分離する、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
5. 前記サンプ空洞（１０６）からの任意の量の潤滑油が前記ガスタービンエンジンの作動中に前記ベアリング・サンプ（１０４）の前記シール（１０８）を通って前記ロータ・ボア空洞（９０）に直接流れる、請求項４に記載のガスタービンエンジン。
6. 前記タービンが前記コア・エンジン（１６）のコア空気流路（３７）から前記ロータ・ボア空洞（９０）を分離する複数のロータ（８２）を含み、前記複数のロータ（８２）の内の１つ以上が、前記ロータ・ボア空洞（９０）中の潤滑油が前記コア空気流路（３７）に流れ込むことを可能にするための１つ以上の流路（１２４）を含む、請求項５に記載のガスタービンエンジン。
7. 請求項１記載のガスタービンエンジンであって、
   ドレイン・シール（１１２）を含み、主要ドレイン空洞（１１４）を画定する主要ドレイン室（１１０）を更に含み、前記タービン・セクションがタービンを含み、前記コア・エンジン（１６）が、前記タービンの内部に位置するロータ・ボア空洞（９０）を画定し、前記ベアリング・サンプ（１０４）がサンプ・シール（１０８）を含み、サンプ空洞（１０６）を画定し、前記サンプ・シール（１０８）が、前記主要ドレイン室（１１０）の前記主要ドレイン空洞（１１４）から前記ベアリング・サンプ（１０４）の前記サンプ空洞（１０６）を分離し、前記ドレイン・シール（１１２）が、前記ロータ・ボア空洞（９０）から前記主要ドレイン室（１１０）の前記主要ドレイン空洞（１１４）を分離する、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
8. ガスタービンエンジンであって、
   吸気口（２０）と、コンプレッサ・セクションと、燃焼セクション（２６）と、タービン・セクションと排気部とを含むコア・エンジン（１６）であって、前記タービン・セクションはタービンを含み、前記コア・エンジン（１６）は、前記タービン内のロータ・ボア空洞（９０）を画定する、コア・エンジンと、
   前記コア・エンジン（１６）の中で配置され、サンプ空洞（１０６）を画定するベアリング・サンプ（１０４）と、
   前記ベアリング・サンプ（１０４）の前記サンプ空洞（１０６）と前記コア・エンジン（１６）の前記ロータ・ボア空洞（９０）の間に位置する多くとも１つのドレイン室と
   を備える、ガスタービンエンジン。
9. 前記ガスタービンエンジンが、離陸時に少なくとも約１４，０００ポンドの推進力を生成するように構成された商用ガスタービンエンジンである、請求項８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が前記前記ベアリング・サンプ（１０４）の前記サンプ空洞（１０６）と前記コア・エンジン（１６）の前記ロータ・ボア空洞（９０）との間に位置したドレイン室を含まず、前記ベアリング・サンプ（１０４）がシール（１１２）を含み、前記シール（１１２）が前記ロータ・ボア空洞（９０）から前記ベアリング・サンプ（１０４）の前記サンプ空洞（１０６）を分離する、請求項８に記載のガスタービンエンジン。