JP2017194159A - 可変スクイーズフィルム・ダンパのためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なるレベルの制振を与えるように調整することができる制御可能なダンパを提供すること。
【解決手段】 ダンパ組立体（１４０；４００；５００）は、半径方向外側表面（２０８）を含む軸受組立体（１３８）を含む。ハウジング（２１４）は、軸受組立体を囲み、半径方向外側表面に面した半径方向内側表面（２１８）を含む。半径方向外側及び内側表面は、それらの間に複数の環（２２０）を定める。ダンパ組立体は、複数の環と流体連通状態で結合した、複数の環の各環に流体（２５０；２５４）を送給するように構成された複数の流体供給部（２４０；２４４）をさらに含む。複数の流体供給部の各流体供給部は、それぞれの環内の流体を独立して制御する。
【選択図】 図３

Description

本開示の分野は、一般にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン内の可変スクイーズフィルム・ダンパに関する。

ガスタービンエンジンは、典型的には、ロータシャフトなどの回転構成要素に対する制振を可能にして振動を低減及び制御する、スクイーズフィルム・ダンパを含む。少なくとも幾つかの公知のスクイーズフィルム・ダンパは、転がり要素軸受支持シャフトの外側レースなどの軸受支持部材を含み、これが軸受支持部材の半径方向運動を制限する環状ハウジングチャンバ内に嵌合されている。外側レースの外側表面と対向する軸受ハウジングの内側表面との間に環状フィルム空間が定められ、その中にダンパオイルを導入することができるようになっている。シャフト及びその軸受の振動及び／又は半径方向運動は、制振目的の環状フィルム空間内のダンパオイル内に流体力学的力を発生させる。

公知のスクイーズフィルム・ダンパシステムにおいて、制振は、一般に、エンジン始動条件時及びエンジン巡航動作条件時に不変である。しかしながら、ガスタービンエンジンは、典型的には、湾曲ロータ始動時などのエンジン始動条件時の方が、過度の制振がエンジン効率を低下させる可能性がある正常なガスタービンエンジン巡航条件時よりも、大きい制振量を必要とする。

米国特許第８８３４０９５号明細書

１つの態様において、ダンパ組立体が提供される。ダンパ組立体は、半径方向外側表面を含む軸受組立体を含む。ハウジングは、軸受組立体を囲み、半径方向外側表面に面した半径方向内側表面を含む。半径方向外側及び内側表面は、それらの間に複数の環を定める。ダンパ組立体は、複数の環と流体連通状態で結合した、複数の環の各環に流体を送給するように構成された複数の流体供給部をさらに含む。複数の流体供給部の各流体供給部は、それぞれの環内の流体を独立して制御する。

別の態様において、ダンパ組立体が提供される。ダンパ組立体は、半径方向外側表面を含む円周方向軸受組立体を含む。ハウジングは、軸受組立体を少なくとも部分的に取り囲む半径方向内側表面を含む。ノッチが、半径方向外側表面及び半径方向内側表面の少なくとも一方の内部に定められ、そこから半径方向に延びている。ノッチと、半径方向外側及び内側表面とが、それらの間に環を定める。ダンパシールが、軸受組立体及びハウジングの少なくとも一方に結合し、それぞれのノッチ内に配置される。ダンパシールは、ノッチ内で半径方向に位置決めできるように構成され、その内部で環の容積を定める。ダンパ組立体は、環と流体連通状態で結合した、環に流体を送給するように構成された流体供給部をさらに含む。

さらに別の態様において、ターボファンエンジンを制振する方法が提供される。ターボファンエンジンは、ダンパ組立体に結合した回転可能なシャフトを含む。ダンパ組立体は、半径方向外側表面を含む軸受組立体を含む。ハウジングは、軸受組立体を少なくとも部分的に取り囲み、半径方向外側表面に面した半径方向内側表面を含む。半径方向外側及び内側表面は、それらの間に複数の環を定める。ダンパ組立体は、複数の環に流体連通状態で結合した複数の流体供給部をさらに含む。本方法は、流体の第１の流れを複数の流体供給部の第１の流体供給部から複数の環の第１の環に選択的に送ることを含む。本方法はまた、流体の第２の流れを複数の流体供給部の第２の流体供給部から複数の環の第２の環に選択的に送ることも含む。

本開示のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。

本開示の例示的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図。 図１に示すターボファンエンジンからの例示的な制振システムの断面図。 図２に示す制振システムの概略図。 図１に示すターボファンエンジンと共に用いることができる別の例示的な制振システムの概略図。 図１に示すターボファンエンジンと共に用いることができる、さらなる例示的な制振システムの概略図。 図１に示すターボファンエンジンと共に用いることができる付加的な例示的な制振システムの概略図。

別途指示されていない限り、本開示で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を例証するものとする。これらの特徴は、本開示の１又はそれ以上の実施形態を含む幅広い種類のシステムに適用可能であると考えられる。従って、図面は、本明細書で開示される実施形態の実施に必要とされる当業者には公知の従来の全ての特徴を含むことを意図するものではない。

以下の明細書及び請求項において幾つかの用語を参照するが、これらは以下の意味を有すると定義される。

単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、前後関係から別段の明確な指示がない限り、複数形態を含む。

「随意」又は「場合により」とは、それに続いて記載されている事象又は状況が起こってもよいし起こらなくてもよいことを意味し、その記載はその事象が起こる場合と起こらない場合を含む。

本明細書及び請求項全体を通じてここで使用される近似表現は、関連する基本的機能の変更をもたらすことなく、許容範囲内で変わることのできるあらゆる定量的表現を修飾するのに適用することができる。従って、「約」、「およそ」及び「実質的に」などの１又は複数の用語により修飾される値は、指定される厳密な値に限定されるものではない。少なくとも一部の事例において、近似表現は、値を測定する計器の精度に対応するものとすることができる。ここで、並びに本明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、範囲限定は、組み合わせること及び／又は相互交換することができ、このような範囲は識別され、文脈又は文言から別段の指示がない限りそれに包含される全ての下位範囲を含む。

本明細書で説明するような可変スクイーズフィルム・ダンパの実施形態は、異なるレベルの制振を与えるように調整することができる制御可能なダンパを提供し、エンジン性能の改善を促進する。詳細には、本明細書で説明する制振組立体及び方法は、エンジンの動作モードに応じて、制振を増大又は低減することを可能にする。制振組立体は、内側ハウジング表面と外側軸受表面との間に定められた、加圧された制振流体を受け入れる複数の環を含む。複数の環と流体連通状態で結合された複数の流体供給部は、内部の加圧流体を独立に制御する。制振量の増大を必要とするエンジン動作時、２つ又はそれ以上の流体供給部が各々それぞれの環内の流体を加圧する。制振量の低減を必要とするエンジン動作時、１つの流体供給部のみがそれぞれの環内の流体を加圧するか、又は、いずれの流体供給部もそれぞれの流体を加圧しない。代替的な実施形態において、制振組立体は、単一の環を含み、その中に可動ピストンが配置され、環の容積が制御されるようになっている。環の容積を減少させることは、制振組立体内の制振を増大させ、環の容積を増大することは、制振組立体内の制振を低減する。現在のエンジン動作条件に対して制振を調節することは、エンジン性能を高め、例えば、エンジン始動条件時の制振を増大することは、より短いエア・モータリング時間（ａｉｒ ｍｏｔｏｒｉｎｇ ｔｉｍｅｓ）を可能にし、高エンジン速度時の制振を低減することは、エンジン馬力を高める。

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。例示的な実施形態において、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１１０であり、本明細書では「ターボファンエンジン１１０」と呼ぶ。図１に示すように、ターボファンエンジン１１０は、軸線方向Ａ（基準のために与えられる長手方向中心線１１２に対して平行に延びる）及び半径方向Ｒ（長手方向中心線１１２に対して垂直に延びる）を定める。一般に、ターボファンエンジン１１０は、ファンケース組立体１１４と、ファンケース組立体１１４の下流に配置されたコアガスタービンエンジン１１６とを含む。

コアガスタービンエンジン１１６は、環状入口１２０を定める実質的に管状の外側ケーシング１１８を含む。外側ケーシング１１８は、直列流関係で、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機１２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機１２４を含む圧縮機セクションと、燃焼セクション１２６と、高圧（ＨＰ）タービン１２８及び低圧（ＬＰ）タービン１３０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１３２とを収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール１３４は、ＨＰタービン１２８をＨＰ圧縮機１２４に駆動接続する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール１３６は、ＬＰタービン１３０をＬＰ圧縮機１２２に駆動接続する。各シャフト１３４及び１３６は、制振システム１４０を有する複数の軸受組立体１３８によって支持される。圧縮機セクション、燃焼セクション１２６、タービンセクション、及び排気ノズルセクション１３２は、一緒にコア空気流路１３７を定める。

例示的な実施形態において、ファンケース組立体１１４は、ディスク１４６に離間様式で結合した複数のファンブレード１４４を有するファン１４２を含む。図示したように、ファンブレード１４４は、ディスク１４６から概ね半径方向Ｒに沿って外方に延びる。ファンブレード１４４及びディスク１４６は、ＬＰシャフト１３６によって長手方向中心線１１２のまわりで一緒に回転可能である。

図１の例示的な実施形態をさらに参照すると、ディスク１４６は、複数のファンブレード１４４を通る空気流を促進するように空力的に輪郭付けられた回転可能な前方ハブ１４８によって覆われている。さらに、例示的なファンケース組立体１１４は、ファン１４２及び／又はコアガスタービンエンジン１１６の少なくとも一部分を円周方向に取り囲む環状ファンケーシング又は外側ナセル１５０を含む。ナセル１５０は、出口ガイドベーン組立体１５２によってコアガスタービンエンジン１１６に対して支持されるように構成することができることを認識されたい。さらに、ナセル１５０の下流セクション１５４は、コアガスタービンエンジン１１６の外側部分の上に延びることができ、それらの間にバイパス空気流通路１５６を定めるようになっている。

ターボファンエンジン１１０の動作時、ある量の空気１５８が、ナセル１５０の関連付けられた入口１６０及び／又はファンケース組立体１１４を通って、ターボファン１１０に入る。空気１５８がファンブレード１４４を横切って通過するとき、矢印１６２によって示される空気１５８の第１の部分は、バイパス空気流通路１５６内へ方向付けられ又は送られ、矢印１６４で示される空気１５８の第２の部分は、コア空気流路１３７内へ、又はより詳細にはブースタ圧縮機１２２内へ方向付けられ又は送られる。空気の第１の部分１６２と空気の第２の部分１６４との間の比率は、一般にバイパス比として知られる。空気の第２の部分１６４の圧力は、次いでＨＰ圧縮機１２４を通って送られるにつれて増大して、燃焼セクション１２６に入り、そこで燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガス１６６をもたらす。

燃焼ガス１６６は、ＨＰタービン１２８を通って送られ、そこで、熱及び／又は運動エネルギーの一部が、外側ケーシング１１８に結合されたＨＰタービンステータベーン１６８とＨＰシャフト又はスプール１３４に結合されたＨＰタービンロータブレード１７０との逐次的な段を介して燃焼ガス１６６から抽出され、したがってＨＰシャフト又はスプール１３４の回転が生じ、それによりＨＰ圧縮機１２４の動作を支持する。燃焼ガス１６６は、次にＬＰタービン１３０を通って送られ、そこで熱及び運動エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１１８に結合されたＬＰタービンステータベーン１７２とＬＰシャフト又はスプール１３６に結合されたＬＰタービンロータブレード１７４との逐次的な段を介して燃焼ガス１６６から抽出され、したがってＬＰシャフト又はスプール１３６の回転が生じ、それによりブースタ圧縮機１２２の動作及び／又はファン１３８の回転を支持する。燃焼ガス１６６は、その後、コアガスタービンエンジン１１６のジェット排気ノズルセクション１３２を通って送られ、推進推力をもたらす。同時に、空気の第１の部分１６２の圧力は、ターボファンエンジン１１０のファンノズル排気セクション１７６から排気される前に、空気の第１の部分１６２が出口ガイドベーン組立体１５２を通ることを含めてバイパス空気流通路１５６を通って送られるときに実質的に増大し、これもまた推進推力をもたらす。ＨＰタービン１２８、ＬＰタービン１３０、及びジェット排気ノズルセクション１３２は、コアガスタービンエンジン１１６を通して燃焼ガス１６６を送るための高温ガス路１７８を少なくとも部分的に定める。

動作時、各シャフト１３４及び／又は１３６は、一般に中心線１１２のまわりで回転する。しかしながら、限定されないが、湾曲ロータの始動及び／又は不均衡な荷重といったある種の動作条件時、シャフト１３４及び／又は１３６は、偏心又は軌道運動を受け、それが振動及びたわみを誘発し、これが他のターボファンエンジン１１０位置に伝搬又は移動する場合がある。例示的な実施形態において、制振システム１４０は、シャフト１３４及び／又は１３６の軸受位置に設けられ、回転するシャフト１３４及び／又は１３６によって引き起こされるターボファンエンジン１１０内の振動及びたわみ荷重を低減させる。代替的な実施形態において、制振システム１４０は、回転するシャフト１３４及び／又は１３６に沿った任意の位置に配置することができる。

しかしながら、図１に描かれた例示的なターボファンエンジン１１０は、単なる例示に過ぎないこと、及び、他の例示的な実施形態において、ターボファンエンジン１１０は、他のあらゆる適切な構成を有することができることを認識されたい。さらに他の例示的な実施形態において、本開示の態様は、他のいずれかの適切なガスタービンエンジンに組み込むことができることもまた認識されたい。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、ターボプロップエンジン、コアエンジン、補助動力ユニット、及び試験装置に組み込むことができる。

図２は、ターボファンエンジン１１０（図１に示す）からの制振システム１４０の断面図である。図３は、図２に示す制振システム１４０の略図である。例示的な実施形態において、制振システム１４０は、スクイーズフィルム・ダンパである。図２及び図３に示すように、ＨＰシャフト１３４又はＬＰシャフト１３６などのシャフト２００は、軸受組立体１３８によって回転可能に支持される。詳細には、軸受組立体１３８は、外側レース２０２と、内側レース２０４と、それらの間の複数のころ要素２０６とを含む、従来のころ軸受として示されている。外側レース２０２は、シャフト２００を円周方向に囲み、半径方向外側表面２０８を含む。半径方向外側表面２０８は、図３に示すように複数の表面セクション２１０及び２１２を含む。シャフト２００は、内側レース２０４によって円周方向に回転可能に支持される。代替的な実施形態において、軸受組立体１３８は、制振システム１４０を本明細書で説明するように機能させることが可能な他のいずれかの軸受である。

制振システム１４０は、軸受組立体１３８を円周方向に囲むハウジング２１４を含む。詳細には、ハウジング２１４は、固定フレーム構造体２１６から延びており、ハウジング２１４が回転しないようになっている。ハウジング２１４は、半径方向外側表面２０８に面した半径方向内側表面２１８を含む。内側ハウジング表面２１８及び外側レース表面２０８は、シールリング２２２によって分離された、オイル又は他のいずれかの適切な制振媒体などの半加圧非圧縮性制振流体を収容する複数の環２２０を定める。例示的な実施形態において、第１の環２２４は、内側ハウジング表面２１８と、シールリング２２２間の第１の表面セクション２１０とによって定められる。第１の環２２４は、第１の表面セクション２１０の長さ２２８と、内側ハウジング表面２１８から第１の表面セクション２１０までの距離２３０とによって定められる、容積２２６を有する。さらに、第２の環２３２は、内側ハウジング表面２１８と、シールリング２２２間の第２の表面セクション２１２とによって定められる。第２の環２３２は、第２の表面セクション２１２の長さ２３６と、内側ハウジング表面２１８から第２の表面セクション２１２までの距離２３８とによって定められる、容積２３４を有する。

例示的な実施形態において、第１の環の容積２２６は、第２の環の容積２３４と実質的に等しくない。すなわち、長さ２２８は、長さ２３６と実質的に等しくなく、距離２３０は、距離２３８と実質的に等しくない。代替的な実施形態において、第１及び第２の環の容積２２６及び２３４は、制振システム１４０を本明細書で説明するように機能させることが可能な他のいずれかの寸法を有する。

制振システム１４０は、ハウジング２１４内の入口２４２を介して第１の環２２４と流体連通状態で結合した第１の流体供給部２４０と、入口２４６を介して第２の環２３２と流体連通状態で結合した第２の流体供給部２４４とをさらに含む。圧力遮断弁２４８は、第１の環２２４内で第１の流体供給部２４０からの第１の流体２５０の圧力を制御し、圧力遮断弁２５２は、第２の環２３２内で第２の流体供給部２４４からの第２の流体２５４の圧力を制御する。例示的な実施形態において、弁２４８及び２５２は、オン／オフ弁であるが、調節弁を用いることもできる。代替的な実施形態において、第１及び第２の流体２５０及び２５４の圧力は、第１及び第２の流体供給部２４０及び２４４に動作可能に結合したコントローラ２５６によって制御される。

動作時、軸受組立体１３８の外側レース２０２は、ハウジング２１４に対して回転することが制限され、回転は、内側レース２０４及びシャフト２００に制限されるようになっているが、軸受組立体１３８全体及びそのシャフト２００は、振動及びシャフト２００内の動荷重に応答して、ハウジング２１４内で半径方向及び軌道方向に自由に運動する。シャフト２００荷重時、流体２５０及び２５４は、軸受組立体１３８及びシャフト２００が半径方向に移動するときに加圧され、流体２５０及び２５４は、環２２４及び２３４内で自由に運動して、エンジン１１０に対する制振を与える。

例示的な実施形態において、各流体供給部２４０及び２４４は、独立に作動する。例えば、エンジン１１０の動作の第１相の間、例えばエンジン１１０がより低い毎分回転数（ＲＰＭ）で動作し、シャフト２００がより大きい荷重を誘発するロータ始動条件時には、両方の流体供給部２４０及び２４４を一緒に作動させて、制振を増大させる。各環２２４及び２３２内のそれぞれの流体２５０及び２５４は、弁２４８及び２５２及び／又はコントローラ２５６を介して加圧され、それによりオイルフィルムを形成し、シャフト２００内の荷重を制振する。次いで、エンジン１１０の動作の第２相の間、例えばエンジン１１０がより高いＲＰＭで動作する巡航速度時には、第１の流体供給部２４０のみを作動させる一方で、第２の流体供給部２４４はオフにされる。第１の環２２４内の第１の流体２５０のみが加圧され、それにより制振を低減する。高ＲＰＭ動作時、シャフト２００によって誘発される荷重は、一般に、より低いので、そのため、より少ない制振しか必要とせず、エンジン性能を向上させる。代替的な実施形態において、第１及び第２の流体供給部２４０及び２４４の両方をオフにして、制振を与えないようにすることができる。

別の例において、各流体供給部２４０及び２４４は、熱電対２５８によって測定された流体２５０及び２５４の温度に基づいて、独立に作動する。詳細には、より低温のオイル流体は、より高い粘性を有し、これは、より高温のオイル流体よりも大きい制振を導く。例えば、より低温動作条件下のエンジン始動条件において、第１の流体２５０は、制振を増大させる温度を有するので、したがって第１の流体供給部２４０のみを作動させる。第１の流体供給部２４０がより高温で動作している巡航エンジン速度時、第１の流体供給部２４０をオフにして、第２の流体供給部２４４のみを作動させることができ、又は、制振が必要ない場合には、両方の流体供給部２４０及び２４４を遮断することができる。代替的な実施形態において、制振システム１４０は、制振システム１４０を本明細書で説明するように機能させることが可能な他のいずれかのパラメータを介して制御することができる。

制振システム１４０内の各流体供給部２４０及び２４４毎の制振量は、各容積２２６及び２３４をそれぞれ配分することによって制御可能である。例えば、長さ２２８及び／又は長さ２３６を長くすること又は短くすることができる。さらに、制振は、各流体２５０及び２５４の加圧を調節することによってさらに制御可能である。例示的な実施形態において、流体２５０及び２５４は、実質的に等しい媒体である。代替的な実施形態において、流体２５０及び２５４は、実質的に等しくない媒体であり、例えば、第１の流体２５０は、第２の流体２５４のオイル重量と実質的に等しくない重量を有するオイルである。

図２及び図３は、２つの環２２４及び２３２を有する制振システム１４０を示し、そのため、両方の流体供給部２４０及び２４４が作動しているか、一方の流体供給部２４０又は２４４のみが作動しているか、又はどちらの流体供給部２４０及び２４４も作動していないか、それらのいずれかになる。代替的な実施形態において、制振システム１４０は、制振を制御することができる任意の数、例えば限定しないが４、６又は１０個の環／流体供給部を有することができる。

図４は、ターボファンエンジン１１０（図１に示す）と共に用いることができる、別の例示的な制振システム４００の概略図である。この例示的な実施形態において、制振システム４００は、軸受組立体４０８の外側レース４０６の半径方向外側表面４０４を円周方向に囲むハウジング４０２を含む。ハウジング４０２は、外側レース表面４０４に対向する半径方向内側表面４１０を含む。内側ハウジング表面４１０及び外側レース表面４０４は、シールリング２２２によって分離された、制振流体を収容する複数の環４１２、４１４、及び４１６を定める。第１の環４１２は、第１の表面セクション４２２の長さ４２０と、内側ハウジング表面４１０から第１の表面セクション４２２までの距離４２４とによって定められる、容積４１８を有する。第２の環４１４は、第２の表面セクション４３０の長さ４２８と、内側ハウジング表面４１０から第２の表面セクション４３０までの距離４３２とによって定められる、容積４２６を有する。第３の環４１６は、第３の表面セクション４３８の長さ４３６と、内側ハウジング表面４１０から第３の表面セクション４３８までの距離４４０とによって定められる、容積４３４を有する。

この例示的な実施形態において、第１の環の容積４１８は、第３の環の容積４３４と実質的に等しい。すなわち、長さ４２０は、長さ４３６と実質的に等しく、距離４２４は、距離４４０と実質的に等しい。第２の環の容積４２６は、第１の環の容積４１８又は第３の環の容積４３４のいずれとも実質的に等しくない。すなわち、長さ４２８は、長さ４２０又は長さ４３６のいずれとも実質的に等しくなく、距離４３２は、距離４２４又は距離４４０のいずれとも実質的に等しくない。

制振システム４００は、ハウジング４０２内の入口４４４及び４４６を介して第１の環４１２及び第３の環４１６と流体連通状態で結合した、第１の流体供給部４４２をさらに含む。第２の流体供給部４４８は、入口４５０を介して第２の環４１４と流体連通状態で結合する。圧力遮断弁４５２は、第１の環４１２及び第３の環４１６内で流体供給部４４２からの第１の流体４５４の圧力を制御する。圧力遮断弁４５６は、第２の環４１４内で第２の流体供給部４４８からの第２の流体４５８の圧力を制御する。代替的な実施形態において、第１及び第２の流体４５４及び４５８の圧力は、第１及び第２の流体供給部４４２及び４４８に動作可能に結合したコントローラ２５６によって制御される。

この例示的な実施形態において、各流体供給部４４２及び４４８は、独立に作動する。第１の流体４５４は、第１の流体供給部４４２から第１及び第３の環４１２及び４１６の両方の中で加圧され、第２の流体４５８は、第２の流体供給部４４８から第２の環４１４の中で加圧され、ロータシャフト２００（図２に示す）を制振する。ターボファンエンジン１１０の動作時、低エンジンＲＰＭにおける制振の増大のために両方の流体供給部４４２及び４４８が加圧され、高エンジンＲＰＭにおける制振の低減のために流体供給部４４２又は４４８の一方のみが加圧される。

図５は、ターボファンエンジン１１０（図１に示す）と共に用いることができる、さらなる例示的な制振システム５００の概略図である。この例示的な実施形態において、制振システム５００は、軸受組立体５０８の外側レース５０６の半径方向外側表面５０４を円周方向に囲むハウジング５０２を含む。ハウジング５０２は、外側レース表面５０４に対向する半径方向内側表面５１０を含む。内側ハウジング表面５１０及び外側レース表面５０４は、シールリング２２２によって分離された、制振流体を収容する複数の環５１２、５１４、及び５１６を定める。第１の環５１２は、第１の表面セクション５２２の長さ５２０と、内側ハウジング表面５１０から第１の表面セクション５２２までの距離５２４とによって定められる、容積５１８を有する。第２の環５１４は、第２の表面セクション５３０の長さ５２８と、内側ハウジング表面５１０から第２の表面セクション５３０までの距離５３２とによって定められる、容積５２６を有する。第３の環５１６は、第３の表面セクション５３８の長さ５３６と、内側ハウジング表面５１０から第３の表面セクション５３８までの距離５４０とによって定められる、容積５３４を有する。

この例示的な実施形態において、第１の環の容積５１８は、第２の環の容積５２６と実質的に等しくなく、第２の環の容積５２６は、第３の環の容積５３４と実質的に等しくない。すなわち、長さ５２０は、長さ５２８と実質的に等しくなく、長さ５２８は、長さ５３６と実質的に等しくない。加えて、距離５１２は、距離５３２と実質的に等しくなく、距離５３２は、距離５４０と実質的に等しくない。

制振システム５００は、ハウジング５０２内の入口５４４を介して第１の環５１２と流体連通状態で結合した、第１の流体供給部５４２をさらに含む。第２の流体供給部５４６は、入口５４８を介して第２の環５１４と流体連通状態で結合する。第３の流体供給部５５０は、入口５５２を介して第３の環５１６と流体連通状態で結合する。圧力遮断弁５５４は、第１の環５１２内で第１の流体供給部５４２からの第１の流体５５６の圧力を制御する。圧力遮断弁５５８は、第２の環５１４内で第２の流体供給部５４６からの第２の流体５６０の圧力を制御する。圧力遮断弁５６２は、第３の環５１６内で第３の流体供給部５５０からの第３の流体５６４の圧力を制御する。代替的な実施形態において、第１、第２、及び第３の流体５５６、５６０、及び５６４の圧力は、各流体供給部５４２、５４６、及び５５０に動作可能に結合したコントローラ２５６によって制御される。

この例示的な実施形態において、各流体供給部５４２、５４６、及び５５０は、独立に作動する。第１の流体５５６は、第１の流体供給部５４２から第１の環５１２内で加圧され、第２の流体５６０は、第２の流体供給部５４６から第２の環５１４の中で加圧され、第３の流体５６４は、第３の流体供給部５５０から第３の環５１６の中で加圧され、ロータシャフト２００（図２に示す）を制振する。ターボファンエンジン１１０の動作時、低エンジンＲＰＭにおける制振の増大ために、３つの流体供給部５４２、５４６、及び５５０全てが加圧され、一方、中程度のエンジンＲＰＭにおける制振のために、２つの流体供給部、例えば第１及び第２の供給部５４２及び５４６が加圧され、高エンジンＲＰＭにおける制振の低減ために、１つの流体供給部のみ、例えば５４６が加圧される。

図６は、ターボファンエンジン１１０（図１に示す）と共に用いることができる、付加的な例示的な制振システム６００の概略図である。この例示的な実施形態において、制振システム６００は、軸受組立体６０８の外側レース６０６の半径方向外側表面６０４を円周方向に囲むハウジング６０２を含む。ハウジング６０２は、外側レース表面６０４に対向する半径方向内側表面６１０を含む。内側ハウジング表面６１０及び外側レース表面６０４は、制振流体を収容する環６１２を定める。内側ハウジング表面６１０は、矩形ノッチ６１４を含み、その中にダンパシール６１６が配置される。例示的な実施形態において、ダンパシール６１６は、ノッチ６１４内で半径方向に可動のピストンであり、それにより環６１２の可変の容積６１８を定める。代替的な実施形態におい、ダンパシール６１６は、本明細書で説明するように容積６１８を定めることを可能にする、膨張シールリングなどの、他のいずれかのシールである。容積６１８は、表面セクション６２２の長さ６２０と、内側ハウジング表面６１０から表面セクション６２２までの距離６２４とによって定められる。さらに、容積６１８は、ダンパシール６１６を半径方向外方に距離６２６だけ移動させてノッチ６１４内の環６１２を延ばすことによって、拡張することができる。代替的な実施形態において、ノッチ６１４は、外側軸受表面６０４内に配置することができる。制振システム６００は、ハウジング６０２内の入口６３０を介して環６１２と流体連通状態で結合した流体供給部６２８をさらに含み、流体６３４を環６１２に供給する。圧力遮断弁６３２は、環６１２内で流体供給部６２８からの流体６３４の圧力を制御する。代替的な実施形態において、流体の圧力は、流体供給部６２８に動作可能に結合したコントローラ２５６によって制御される。

この例示的な実施形態において、制振は、環の容積６１８を調整することによって制御され、ロータシャフト２００（図２に示す）を制振する。詳細には、容積６１８が減少したときに制振が増大し、容積６１８が増大したときに制振が低減する。例えば、ターボファンエンジン１１０の動作時、低エンジンＲＰＭにおいては、外側レース表面６０４に向かうダンパシール６１６によって容積６１８を減少させ、それにより制振を増大させ、一方、高エンジンＲＰＭにおいては、ダンパシール６１６を外側レース表面６０４から遠ざかる方向に移動させることによって容積６１８を増大させ、それにより制振を低減させる。
上述の可変スクイーズフィルム・ダンパの実施形態は、異なるレベルの制振を与えるように調整することができる制御可能なダンパを提供し、エンジン性能の改善を促進する。詳細には、本明細書で説明する制振組立体及び方法は、エンジンの動作モードに応じて、制振を増大又は低減することを可能にする。制振組立体は、内側ハウジング表面と外側軸受表面との間に定められた、加圧制振流体を受け入れる複数の環を含む。複数の環と流体連通状態で結合された複数の流体供給部は、その中の加圧流体を独立に制御する。制振量の増大を必要とするエンジン動作時、２つ又はそれ以上の流体供給部が、各々それぞれの環内の流体を加圧する。制振量の低減を必要とするエンジン動作時、１つの流体供給部のみがそれぞれの環内の流体を加圧するか、又は、いずれの流体供給部もそれぞれの流体を加圧しない。代替的な実施形態において、制振組立体は、単一の環を含み、その中に可動ピストンが配置され、環の容積が制御されるようになっている。環の容積を減少させることは、制振組立体内の制振を増大させ、環の容積を増大することは、制振組立体内の制振を低減する。現在のエンジン動作条件に対して制振を調節することは、エンジン性能を高め、例えば、エンジン始動条件時の制振を増大することは、より短いエア・モータリング時間を可能にし、高エンジン速度時の制振を低減することは、エンジン馬力を高める。

本明細書で説明した方法、システム、及び装置の例示的な技術的効果は、（ａ）所定のエンジン動作条件時の制振を増大すること、（ｂ）他の所定のエンジン動作条件時の制振を低減すること、（ｃ）エンジン性能を高めること、（ｄ）エンジン始動条件時のエア・モータリング時間を減らすこと、及び（ｅ）高エンジン速度条件時のエンジン馬力を高めること、のうちの少なくとも１つを含む。

可変スクイーズフィルム・ダンパのための方法、システム、及び装置の例示的な実施形態は、本明細書で説明した特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムの構成要素及び／又は方法のステップは、本明細書で説明する他の構成要素及び／又はステップとは独立して別個に利用することができる。例えば、本方法は、制振組立体を必要とする他のシステム及び関連した方法との組合せで用いることもでき、本明細書で説明するようなシステム及び方法による実施のみに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、回転可能なシャフトを制振することによる利益を受けることができる他の多くの用途、装置、及びシステムとの関連で実装及び利用することができる。

本開示の種々の実施形態の特定の特徴は、一部の図面において示され、他の図面では示されていないが、これは、便宜上のことに過ぎない。本開示の原理によれば、図面のあらゆる特徴は、他のいずれかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び／又は特許請求することができる。

本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明の実施形態を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作し且つ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行うことを可能にもする。本開示の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、又は請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
半径方向外側表面を備えた軸受組立体と、
上記軸受組立体を囲み、上記半径方向外側表面に面した半径方向内側表面を備え、上記半径方向外側及び内側表面がそれらの間に複数の環を定める、ハウジングと、
上記複数の環と流体連通状態で結合した、上記複数の環の各環に流体を送給するように構成された複数の流体供給部と、
を備え、上記複数の流体供給部の各流体供給部が、上記それぞれの環内の上記流体を独立して制御する、
ダンパ組立体。
［実施態様２］
上記複数の環が、上記複数の流体供給部の第１の流体供給部に流体連通状態で結合した第１の環と、上記複数の流体供給部の第２の流体供給部に流体連通状態で結合した第２の環とを含み、上記第１の環の容積が、上記第２の環の容積と等しくない、実施態様１に記載の組立体。
［実施態様３］
上記複数の環が、上記複数の流体供給部の第１の流体供給部に流体連通状態で結合した第１の環と、上記複数の流体供給部の第２の流体供給部に流体連通状態で結合した第２の環と、上記第１の流体供給部に流体連通状態で結合した第３の環とを含み、上記第１の環の容積が、上記第３の環の容積と等しく、上記第１の環及び第３の環の上記容積が、上記第２の環の容積と等しくない、実施態様１に記載の組立体。
［実施態様４］
上記複数の環が、上記複数の流体供給部の第１の流体供給部に流体連通状態で結合した第１の環と、上記複数の流体供給部の第２の流体供給部に流体連通状態で結合した第２の環と、上記複数の流体供給部の第３の流体供給部に流体連通状態で結合した第３の環とを含み、上記第１の環の容積が、上記第２の環の容積と等しくなく、上記第２の環の容積が、上記第３の環の容積と等しくなく、上記第３の環の容積が、上記第１の環の容積と等しくない、実施態様１に記載の組立体。
［実施態様５］
上記複数の流体供給部の各流体供給部が、上記それぞれの環内の上記流体を制御するように構成された遮断弁を備えた、実施態様１に記載の組立体。
［実施態様６］
上記軸受組立体が、回転可能なシャフトに結合し、上記遮断弁の各々が、コントローラに動作可能に結合し、上記コントローラが、上記シャフトの回転速度に基づいて上記遮断弁の各々を作動するように構成された、実施態様５に記載の組立体。
［実施態様７］
上記複数の流体供給部の各流体供給部が、コントローラに動作可能に結合した調節弁を備え、上記コントローラが、上記調節弁を用いて上記それぞれの環内の上記流体を制御するように構成された、実施態様１に記載の組立体。
［実施態様８］
上記流体の温度を測定するように構成された熱電対をさらに備え、上記複数の流体供給部の各流体供給部が、上記温度の測定に基づいて上記それぞれの環内の上記流体を制御する、実施態様１に記載の組立体。
［実施態様９］
半径方向外側表面を備えた円周方向軸受組立体と、
上記軸受組立体を少なくとも部分的に取り囲む半径方向内側表面を備えたハウジングと、
上記半径方向外側表面及び上記半径方向内側表面の少なくとも一方の内部に定められてそこから半径方向に延びるノッチであって、上記ノッチと上記半径方向外側及び内側表面とがそれらの間に環を定める、ノッチと、
上記軸受組立体及び上記ハウジングの少なくとも一方に結合した、上記それぞれのノッチ内に配置されたダンパシールであって、上記ノッチ内で半径方向に位置決めできるように構成され、その内部で上記環の容積を定める、ダンパシールと、
上記環と流体連通状態で結合し、上記環に流体を送給するように構成された流体供給部と
を備えた、ダンパ組立体。
［実施態様１０］
上記流体供給部が、上記環内の流体を制御するように構成された遮断弁を備えた、実施態様９に記載の組立体。
［実施態様１１］
上記軸受組立体が、回転可能なシャフトに結合し、上記遮断弁の各々が、コントローラに動作可能に結合し、上記コントローラが、上記シャフトの回転速度に基づいて上記遮断弁の各々を作動するように構成された、実施態様１０に記載の組立体。
［実施態様１２］
上記流体供給部が、コントローラに動作可能に結合した調節弁を備え、上記コントローラが、上記調節弁を用いて上記環内の上記流体を制御するように構成された、実施態様９に記載の組立体。
［実施態様１３］
上記流体の温度を測定するように構成された熱電対をさらに備え、上記流体供給部が、上記温度の測定に基づいて上記環内の上記流体を制御する、実施態様９に記載の組立体。
［実施態様１４］
ターボファンエンジンを制振する方法であって、上記ターボファンエンジンは、ダンパ組立体に結合した回転可能なシャフトを含み、上記ダンパ組立体は、半径方向外側表面を含む軸受組立体と、上記軸受組立体を少なくとも部分的に取り囲むハウジングであって、上記半径方向外側表面に面した半径方向内側表面を含み、上記半径方向外側及び内側表面がそれらの間に複数の環を定めるハウジングと、上記複数の環に流体連通状態で結合した複数の流体供給部と、を含み、上記方法は、
流体の第１の流れを上記複数の流体供給部の第１の流体供給部から上記複数の環の第１の環に選択的に送るステップと、
流体の第２の流れを上記複数の流体供給部の第２の流体供給部から上記複数の環の第２の環に選択的に送るステップと、
を含む、方法。
［実施態様１５］
上記第２の流体供給部を選択的にオフにするステップをさらに含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１６］
上記流体の第１の流れを上記第１の流体供給部から選択的に送るステップ及び上記流体の第２の流れを上記第２の流体供給部から選択的に送るステップの少なくとも一方が、上記回転可能なシャフトの回転速度を用いて決定される、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１７］
上記流体の第１の流れを上記第１の流体供給部から選択的に送るステップ及び上記流体の第２の流れを上記第２の流体供給部から選択的に送るステップの少なくとも一方が、上記流体の温度によって決定される、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１８］
流体の第３の流れを上記複数の流体供給部の第３の流体供給部から上記複数の環の第３の環に選択的に送るステップをさらに含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１９］
上記流体の第１の流れを上記第１の流体供給部から選択的に送るステップが、流体を上記第１の流体供給部から上記複数の環の第３の環に選択的に流すステップをさらに含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様２０］
上記流体の第１の流れを上記第１の流体供給部から選択的に送るステップ及び上記流体の第２の流れ上記第２の流体供給部からを選択的に送るステップの少なくとも一方が、遮断弁及び調節弁の少なくとも１つを通して制御される、実施態様１４に記載の方法。

１１０：ターボファンエンジン
１１２：長手方向中心線
１１４：ファンケース組立体
１１６：コアガスタービンエンジン
１１８：外側ケーシング
１２０：環状入口
１２２：低圧圧縮機
１２４：高圧圧縮機
１２６：燃焼セクション
１２８：高圧タービン
１３０：低圧タービン
１３２：ジェット排気ノズルセクション
１３４：高圧シャフト
１３６：低圧シャフト
１３７：コア空気流路
１３８：軸受組立体
１４０：制振システム
１４２：ファン
１４４：ファンブレード
１４６：ディスク
１４８：前方ハブ
１５０：外側ナセル
１５２：出口ガイドベーン組立体
１５４：下流セクション
１５６：バイパス空気流通路
１５８：空気
１６０：入口
１６２：第１の空気部分
１６４：第２の空気部分
１６６：燃焼ガス
１６８：ＨＰタービンステータベーン
１７０：ＨＰタービンロータブレード
１７２：ＬＰタービンステータベーン
１７４：ＬＰタービンロータブレード
１７６：ファンノズル排気セクション
１７８：高温ガス路
２００：シャフト
２０２：外側レース
２０４：内側レース
２０６：ころ要素
２０８：外側表面
２１０：第１の表面セクション
２１２：第２の表面セクション
２１４：ハウジング
２１６：フレーム
２１８：内側表面
２２０：環
２２２：シールリング
２２４：第１の環
２２６：容積
２２８：長さ
２３０：距離
２３２：第２の環
２３４：容積
２３６：長さ
２３８：距離
２４０：第１の流体供給部
２４２：入口
２４４：第２の流体供給部
２４６：入口
２４８：第１の弁
２５０：第１の流体
２５２：第２の弁
２５４：第２の流体
２５６：コントローラ
２５８：熱電対
４００：制振システム
４０２：ハウジング
４０４：外側表面
４０６：外側レース
４０８：軸受組立体
４１０：内側表面
４１２：第１の環
４１４：第２の環
４１６：第３の環
４１８：容積
４２０：長さ
４２２：第１の表面セクション
４２４：距離
４２６：容積
４２８：長さ
４３０：第２の表面セクション
４３２：距離
４３４：容積
４３６：長さ
４３８：第３の表面セクション
４４０：距離
４４２：第１の流体供給部
４４４：入口
４４６：入口
４４８：第２の流体供給部
４５０：入口
４５２：第１の弁
４５４：第１の流体
４５６：第２の弁
４５８：第２の流体
５００：制振システム
５０２：ハウジング
５０４：外側表面
５０６：外側レース
５０８：軸受組立体
５１０：内側表面
５１２：第１の環
５１４：第２の環
５１６：第３の環
５１８：容積
５２０：長さ
５２２：第１の表面セクション
５２４：距離
５２６：容積
５２８：長さ
５３０：第２の表面セクション
５３２：距離
５３４：容積
５３６：長さ
５３８：第３の表面セクション
５４０：距離
５４２：第１の流体供給部
５４４：入口
５４６：第２の流体供給部
５４８：入口
５５０：第３の流体供給部
５５２：入口
５５４：第１の弁
５５６：第１の流体
５５８：第２の弁
５６０：第２の流体
５６２：第３の弁
５６４：第３の流体
６００：制振システム
６０２：ハウジング
６０４：外側表面
６０６：外側レース
６０８：軸受組立体
６１０：内側表面
６１２：環
６１４：ノッチ
６１６：ダンパシール
６１８：容積
６２０：長さ
６２２：表面セクション
６２４：距離
６２６：距離
６２８：流体供給部
６３０：入口
６３２：弁
６３４：流体

Claims (15)

1. 半径方向外側表面（２０８）を備えた軸受組立体（１３８）と、
   前記軸受組立体を囲み、前記半径方向外側表面に面した半径方向内側表面（２１８）を備え、前記半径方向外側及び内側表面がそれらの間に複数の環（２２０）を定める、ハウジング（２１４）と、
   前記複数の環と流体連通状態で結合した、前記複数の環の各環に流体（２５０；２５４）を送給するように構成された複数の流体供給部（２４０；２４４）と、
   を備え、前記複数の流体供給部の各流体供給部が、前記それぞれの環内の前記流体を独立して制御する、
   ダンパ組立体（１４０；４００；５００）。
2. 前記複数の環が、前記複数の流体供給部の第１の流体供給部（２４０）に流体連通状態で結合した第１の環（２２４）と、前記複数の流体供給部の第２の流体供給部（２４４）に流体連通状態で結合した第２の環（２３２）とを含み、前記第１の環の容積（２２６）が、前記第２の環の容積（２３４）と等しくない、請求項１に記載の組立体（１４０）。
3. 前記複数の流体供給部の各流体供給部が、前記それぞれの環内の前記流体を制御するように構成された遮断弁（２４８；２５２）を備えた、請求項１に記載の組立体（１４０）。
4. 前記軸受組立体が、回転可能なシャフト（１３４；１３６）に結合し、前記遮断弁の各々が、コントローラ（２５６）に動作可能に結合し、前記コントローラが、前記シャフトの回転速度に基づいて前記遮断弁の各々を作動するように構成された、請求項３に記載の組立体（１４０）。
5. 前記複数の流体供給部の各流体供給部が、コントローラ（２５６）に動作可能に結合した調節弁（２４８；２５２）を備え、前記コントローラが、前記調節弁を用いて前記それぞれの環内の前記流体を制御するように構成された、請求項１に記載の組立体（１４０）。
6. 前記流体の温度を測定するように構成された熱電対（２５８）をさらに備え、前記複数の流体供給部の各流体供給部が、前記温度の測定に基づいて前記それぞれの環内の前記流体を制御する、請求項１に記載の組立体（１４０）。
7. 前記複数の環が、前記複数の流体供給部の第１の流体供給部（４４２）に流体連通状態で結合した第１の環（４１２）と、前記複数の流体供給部の第２の流体供給部（４４８）に流体連通状態で結合した第２の環（４１４）と、前記第１の流体供給部に流体連通状態で結合した第３の環（４１６）とを含み、前記第１の環の容積（４１８）が、前記第３の環の容積（４３４）と等しく、前記第１の環及び第３の環の前記容積が、前記第２の環の容積（４２６）と等しくない、請求項１に記載の組立体（４００）。
8. 前記複数の流体供給部の各流体供給部が、前記それぞれの環内の前記流体を制御するように構成された遮断弁（４５２；４５６）を備えた、請求項７に記載の組立体（４００）。
9. 前記複数の環が、前記複数の流体供給部の第１の流体供給部（５４２）に流体連通状態で結合した第１の環（５１２）と、前記複数の流体供給部の第２の流体供給部（５４６）に流体連通状態で結合した第２の環（５１４）と、前記複数の流体供給部の第３の流体供給部（５５０）に流体連通状態で結合した第３の環（５１６）とを含み、前記第１の環の容積（５１８）が、前記第２の環の容積と等しくなく、前記第２の環の容積（５２６）が、前記第３の環の容積と等しくなく、前記第３の環の容積（５３４）が、前記第１の環の容積と等しくない、請求項１に記載の組立体（５００）。
10. 前記複数の流体供給部の各流体供給部が、前記それぞれの環内の前記流体を制御するように構成された遮断弁（５５４；５５８；５６２）を備えた、請求項９に記載の組立体（５００）。
11. 半径方向外側表面（６０４）を備えた円周方向軸受組立体（６０８）と、
    前記軸受組立体を少なくとも部分的に取り囲む半径方向内側表面（６１０）を備えたハウジング（６０２）と、
    前記半径方向外側表面及び前記半径方向内側表面の少なくとも一方の内部に定められてそこから半径方向に延びるノッチ（６１４）であって、前記ノッチと前記半径方向外側及び内側表面とがそれらの間に環（６１２）を定める、ノッチと、
    前記軸受組立体及び前記ハウジングの少なくとも一方に結合した、前記それぞれのノッチ内に配置されたダンパシール（６１６）であって、前記ノッチ内で半径方向に位置決めできるように構成され、その内部で前記環の容積（６１８）を定める、ダンパシールと、
    前記環と流体連通状態で結合し、前記環に流体（６３４）を送給するように構成された流体供給部（６２８）と
    を備えた、ダンパ組立体（６００）。
12. 前記流体供給部が、前記環内の流体を制御するように構成された遮断弁（６３２）を備えた、請求項１１に記載の組立体。
13. 前記軸受組立体が、回転可能なシャフト（１３４；１３６）に結合し、前記遮断弁の各々が、コントローラ（２５６）に動作可能に結合し、前記コントローラが、前記シャフトの回転速度に基づいて前記遮断弁の各々を作動するように構成された、請求項１２に記載の組立体。
14. 前記流体供給部が、コントローラ（２５６）に動作可能に結合した調節弁（６３２）を備え、前記コントローラが、前記調節弁を用いて前記環内の前記流体を制御するように構成された、請求項１１に記載の組立体。
15. 前記流体の温度を測定するように構成された熱電対（２５８）をさらに備え、前記流体供給部が、前記温度の測定に基づいて前記環内の前記流体を制御する、請求項１１に記載の組立体。