JPH0472052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ガスタービンパワープラントに係
り、更に詳細にはその燃料ポンプシステムに係
る。

背景技術 ガスタービンエンジンの技術分野に於てよく知
られている如く、燃料計量制御装置及びエンジン
の可変ジオメトリーアクチユエータへ燃料を供給
すべく、互いに直列的に装着された遠心ブースト
段（ポンプ）と高圧ギヤ段（ポンプ）とを航空機
の燃料ポンプシステムに使用することが一般に行
われている。他の典型的な航空機の設備に於て
は、燃料計量制御装置及び可変ジオメトリーアク
チユエータへ独立に燃料を供給すべく互いに並列
的に作動する二つの互いに独立したポンプが使用
されている。

また遠心ポンプは流量容量が同一であるよく知
られた定容積型のポンプよりも計量且小型であ
り、しかも耐久性に優れているので、定容積型の
ポンプに対する種々の改良を与えることがよく知
られている。またパワープラントは燃料が供給さ
れるシステムが非作動状態になつた場合にも乾燥
状態にて運転し得るものである。例えば遠心ポン
プはエンジン用航空機に使用されることがあるオ
ーグメンタやアフターバーナとの関連で従来より
使用されている。

しかし遠心ポンプはエンジンの始動時に燃料制
御装置を作動させるに十分な圧力を発生すること
ができないので、エンジンの主燃料流を供給する
ために遠心ポンプが使用される場合には、ギヤ型
又はベーン型の定容積段が必ず組込まれている。
かくして典型的な設備に於てエンジンが遠心ポン
プを作動させるに十分な速度、例えばアイドル状
態になるとすぐに定容積段の作動が停止される。
従つて次にエンジンの始動又は再移動が行われる
までベーンポンプ又はギヤポンプの連結が解除さ
れ、非作動状態に維持される。また設備によつて
は連結の解除はクラツチ構造体により行われ、ま
た他の設備に於ては連結の解除はベーン後退シス
テムによつて行われる。何れのシステムが使用さ
れようとも、かかるシステムは複雑であるばかり
でなく、一般に燃料ポンプシステムの総重量を増
大させてしまう。

本発明は、高速遠心ポンプに於ける二つの重大
な問題、即ち高速遠心ポンプが航空機の上昇運
転中に発生することがある如きポンプ入口の上流
側に於て溶解していた空気が燃料中に解放された
場合に生じる二層蒸気／液体流を受け入れること
が十分にはできないこと、遠心ポンプはエンジ
ンのクランキング時に燃料計量制御装置及び可変
ジオメトリーアクチユエータの要件を充足するに
十分な圧力を発生することができず、従つて定容
積型の始動段及び自動係合解除機構を組込む必要
があるという問題を解決せんとするものである。
また定容積段は不用意に燃料の供給不良が生じた
後にもポンプのリプライミングを可能ならしめる
べく、ドライリフトの能力を有するものでなけれ
ばならない。始動段は始動燃料流を与えるに十分
なほど大きなものでなければならず、これにより
燃料ポンプシステムの重量が増大され、また自動
係合解除機構により燃料ポンプシステム全体の信
頼性が低下される。

本発明によれば、燃料ポンプシステムは燃料計
量制御装置へ燃料を供給する高速遠心主段と、エ
ンジンの可変ジオメトリーアクチユエータ及び燃
料計量制御装置のサーボへ燃料を供給する小型の
ギヤ型液圧段と、遠心主段及びギヤ型液圧段へブ
ースト圧を供給する低速遠心段とを含んでいる。

本発明に従つて遠心ポンプを使用することによ
り従来より公知のポンプに於ける欠点が以下の如
く解決される。

１ 高速遠心手段はかかる構成に固有の重量及び
耐久性の利点を保有し、しかもエンジン始動燃
料流を与えることができる。何故ならば、高速
遠心手段は燃料計量制御装置のサーボ及びエン
ジンの可変ジオメトリーアクチユエータを作動
させるに必要な高圧を発生する必要がないから
である。

２ 低速遠心ブースト段は設置されたエンジンの
蒸気／液体要件を充足するに十分な追加の二層
流処理能力を与える。高速遠心段は自ら程良い
蒸気／液体条件を受け入れることができるの
で、低速遠心ブースト段は従来のギヤポンプに
必要とされていた大きさよりも小さい。

３ ギヤ型液圧段は燃料計量制御装置のサーボ及
びエンジンの可変ジオメトリーアクチユエータ
を作動させるに必要な高燃料圧を与える。しか
しかかる目的で必要とされる燃料流はエンジン
のバーナに必要とされる燃料流よりも少なく、
ギヤ段は本発明が組込まれない場合にエンジン
の始動に必要とされる定容積型段より小型且計
量である。また液圧段はポンプ内又は下流側の
計量又は駆動制御システムに設けられたベント
弁により、燃料ポンプシステムのリプライミン
グに必要とされるドライリフト能力を与える。

本発明の燃料ポンプシステムに於ては、主燃料
計量システムのみのための高速遠心ポンプが使用
されているので、遠心ブースト段及びギヤ型液圧
段は高速遠心手段よりも低速度にて作動する。こ
れら三つの段を所要の速度にて駆動するに必要な
ギヤ装置はエンジンのギヤボツクス内又は組合せ
ポンプ組立体の何れかに配置されよい。ギヤ装置
がポンプ組立体内に配置される場合には、ギヤ装
置はギヤボツクスよりのエンジンオイルにて又は
ポンプを通過する燃料にて潤滑されてよい。

発明の開示 本発明の目的は、航空機を推進駆動するガスタ
ービンイパワープラントのため改良された燃料ポ
ンプシステムを提供することである。本発明の一
つの特徴は、エンジンのバーナへ燃料を供給する
燃料供給弁へ燃料を直接供給する高速遠心燃料ポ
ンプを使用することである。燃料計量アクチユエ
ータ及び可変ジオメトアクチユエータを作動させ
るに必要な燃料圧は、バーナへ燃料を供給する高
速遠心ポンプではなく定容積ポンプにより与えら
れる。本発明の更に他の一つの特徴は、エンジン
の蒸気／液体要件を充足するよう追加の二層流処
理能力を与えるべく、ブースト段として低速遠心
ポンプを使用することである。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 添付の図に示されている如く、本発明の燃料ポ
ンプシステムは主として、エンジンのバーナへ燃
料を供給し、またエンジンの可変ジオメトリー及
びサーボ駆動される弁を作動するためのサーボ圧
を供給するために使用される。かかるシステムの
細部の例については、本願出願人であるユナイテ
ツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨンの一つ
のデビジヨンであるPratt ＆ Whitney
Aircraftにより製造されているJT8D、JT9D、
PWA2037エンジンの如き種々のエンジン、及び
ユナイテツド・テクノロジーズ・コーポレイシヨ
ンの一つのデビジヨンであるHamilton
Standardにより製造されているJFC−60、JFC−
68、JFC−104の如き種々の燃料制御装置を参照
されたい。

便宜及び簡潔性のため、本発明の理解に必要な
点についてのみ開示される。符号１０が付された
ボツクスにて図示された燃料制御装置は、エンジ
ンの効率的な運転を達成し且エンジンのサージ及
び過熱条件を回避すべく、幾つかのエンジン運転
パラメータを検出し、また電子的なものであろう
と流体機械的なものであろうと複雑な計算システ
ムを介してエンジン内のバーナ（図示せず）へ燃
料を計量供給する。符号１２にて解図的に示され
た計量弁は典型的にはサーボにより駆動され、加
圧された燃料ポンプシステムよりアクチユエータ
１４により示されている如きサーボ圧を必要とす
る。更にエーロフオイル１６により解図的に示さ
れている如く、燃料制御装置は可変ステータベー
ン、可変排気ノズルの如きエンジンの可変ジオメ
トリーを調節する作用を為し、符号１８にて示さ
れている如きサーボ付きアクチユエータは加圧さ
れた流体を必要とする。

本発明によれば、エンジンのバーナへ燃料を計
量供給し、また燃料制御弁及び可変ジオメトリー
のアクチユエータを作動させるためのサーボ流体
を加圧するための燃料を供給する燃料制御装置の
ための燃料ポンプシステムは、遠心ブースト燃料
ポンプ３０と、ギヤポンプ３２と、高速遠心燃料
ポンプ３４とを含んでいる。各燃料ポンプは破線
３８により示されている如くエンジンにより駆動
されるギヤボツクス３６により、又は電気モータ
などによつて個別に駆動されるようになつてい
る。

高速遠心燃料ポンプ３４の唯一の機能は弁１２
を経てバーナへ燃料を供給することであるので、
燃料ポンプ３４がサーボ圧を供給する場合にも燃
料ポンプ３４が本発明が組込まれていない場合に
必要とされる圧力と同一の圧力を発生する必要は
ない。従来のシステムに於ては、バーナへ供給さ
れる前にサーボを駆動するに十分な圧力をシステ
ム内に発生させるべく一般に最低圧遮断弁が採用
されている。本発明によれば、燃料ポンプ３４
は、サンプ圧以上135〜300psi（9.521Kg／cm²）を
必要とする他のシステムとは対照的に、エンジン
の始動条件下に於てサンプ圧に加えて例えば
25psi（1.8Kg／cm²）を発生しさえすればよい。

以上の説明より明らかである如く、高速遠心燃
料ポンプ３４はエンジンの始動を充足するに足る
圧力及び流量を発生する。何故ならば、燃料ポン
プ３４はサーボ及び可変ジオメトリーアクチユエ
ータの圧力要件を充足する必要がないからであ
る。ギヤ段はサーボ及び可変ジオメトリーアクチ
ユエータを作動させるに必要な圧力を与える。ギ
ヤポンプはバーナの要件に適合するに必要な流量
を供給する必要はないので、従来エンジンの始動
に必要とされていた定容積型のポンプに比して小
型且計量のものであつてよい。このギヤポンプは
ベント３９による燃料のリプライミング（良く知
られた技法である）を行い得るようドライリフト
能力を与える。

低速遠心ブースト燃料ポンプ３２はその燃料ポ
ンプ及び燃料ポンプ３４が互いに共働してエンジ
ンの蒸気／液体要件を充足するよう、燃料ポンプ
３４により与えられるエンジンの蒸気／液体要件
を増大する。

従つて以上に開示されたものは以下の如き機能
を果すシステムである。

主段よりエンジンのバーナへ燃料を計量供給
すること エンジンの可変ジオメトリーアクチユエータ
を制御すること 蒸気のことを達成すべくギヤポンプを横切る
圧力上昇を制御すること ギヤ段よりギヤ段の入口へ過剰の燃料流をバ
イパスすること 必要に応じて燃料ポンプをリプライミングす
べくギヤ段の吐出口より空気を排出させること 本発明の燃料ポンプシステムは、燃料計量弁を
作動させるに必要な燃料圧及び可変ジオメトリー
アクチユエータを作動させるに必要な燃料圧がエ
ンジンのバーナへ計量供給される燃料を供給する
主燃料ポンプ段に与えられるのではなく、液圧ギ
ヤポンプ段により与えられる。このことにより特
にエンジンの始動時に於て主燃料ポンプ段が発生
しなければならない圧力レベルが低減され、これ
により遠心段がエンジンの始動燃料流を与えるこ
とができるようになる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実
施例が可能であることは当業者にとつて明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

添付の図は本発明が組込まれた主要な流体回路
を示す解図である。 １０……燃料制御装置、１２……計量弁、１３
……エンジン、１４……アクチユエータ、１６…
…エーロフオイル、１８……アクチユエータ、３
０……遠心ブースト燃料ポンプ、３２……ギヤポ
ンプ、３４……高速遠心燃料ポンプ、３６……ギ
ヤボツクス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料供給源及びパワープラントのための燃料
   計量弁及び可変ジオメトリーを有し前記燃料計量
   弁及び前記可変ジオメトリーのためのサーボ駆動
   機構を含むガスタービンパワープラントのための
   燃料ポンプシステムであつて、前記サーボ作動機
   構及びエンジンの作動流体媒体のための加圧され
   た燃料を供給する燃料ポンプシステムにして、前
   記パワープラントの作動流体媒体として前記パワ
   ープラントへ供給されるよう燃料を前記燃料計量
   弁へ供給する機能のみを果す遠心ポンプと、前記
   燃料計量弁及び前記可変ジオメトリーのための前
   記サーボ駆動機構へ加圧された燃料を供給する機
   能のみを果す定容積ポンプと、前記パワープラン
   トの或る予め定められた運転条件中に前記定容積
   ポンプ及び前記遠心ポンプにより供給される圧力
   を増大すべく前記定容積ポンプ及び前記遠心ポン
   プを流体的に連通接続するブーストポンプ手段と
   を含み、前記ブーストポンプ手段及び前記遠心ポ
   ンプの組合せ容量が前記パワープラントの運転包
   囲線全体に亙り前記パワープラントの蒸気／液体
   比要件を充足するに十分であることを特徴とする
   燃料ポンプシステム。