JP5087696B2 - ガスタービンエンジン用の燃料ポンプ送りシステム - Google Patents

Description

本願は、変化するシステム条件に応じて別々の仕方でサーボギアおよびメインギアが協同して作動する、改善された燃料ポンプ送りシステムに関する。

ガスタービンエンジンは既知であり、一般に、空気を圧縮して燃焼室に供給する圧縮機を備えている。圧縮空気は、燃焼室で燃料と混合されて燃焼され、燃焼生成物が、タービンロータを渡って下流へと通過し、ロータを駆動して出力を生成する。

ガスタービンエンジンに含まれるさまざまな別々の特徴がある。ほんの一例として、圧縮機は、システム条件に応じて入射角を変更するように作動される可変ベーンを備えることがある。ベーンの入射角を変更するアクチュエータには、サーボギアポンプからの液圧流体が供給される。

さらに、メインギアポンプが、燃料を燃焼室に供給するために使用される。ガスタービンエンジンでは燃料は上述したように、補機アクチュエータ内の液圧流体として使用可能であることが知られている。

既知のシステムでは、サーボギアポンプの作動には、初期の作動条件で特に高い流量が必要とされる。しかしながら、より定常の状態での作動ではサーボギアポンプは、必ずしも補機アクチュエータにそれほど多量の流体を送る必要はない。

一方、燃料を燃焼室に供給するメインギアポンプは作動始動時には、必ずしもそれほど大きな流量を必要としない。メインギアポンプの必要流量は、エンジン作動が継続する間に増加する。

従って、サーボギアポンプの下流のラインに「最低圧力弁」を設けることが知られている。サーボギアポンプの圧力が上昇した後で、弁が開き、次いで、サーボギアポンプからの燃料が、燃焼室に供給されているメインギアポンプからの燃料を補うことができる。

ガスタービンエンジンに付随する補機の数および複雑さが増加するにつれ、適切な燃料を各アクチュエータに供給するのに必要なサーボギアポンプの大きさもまた増大する。

ガスタービンエンジン用の燃料供給システムは、ガスタービンエンジンの第１の使用部に燃料を供給する第１のポンプと、ガスタービンエンジンの第２の使用部に燃料を供給する第２のポンプとを備える。弁によって、第１のポンプからの流れが第１の使用部に供給されるが、また、第２のポンプの下流の圧力が上昇するまで第２のポンプからの燃料流を補うように第１のポンプからの流れの一部が送られる。次いで弁によって、第１のポンプからの流れを補うように第２のポンプからの流れが第１の使用部へと流れる。

本発明のこれらと他の特徴は、下記の説明と図面から最もよく理解可能であり、以下は、図面の簡単な説明である。

ガスタービンエンジン用の従来技術の燃料ポンプ送りシステムの概略図である。 初期の条件における燃料供給システムの概略図である。 定常状態の条件における燃料供給システムの概略図である。

図１は、航空機で使用されるとともにガスタービンエンジン４０に燃料を供給する従来技術の燃料ポンプ送りシステム２０を示す。図示のように、燃料タンク２２が、メインギアポンプ２６およびサーボギアポンプ２４のそれぞれに燃料を供給する。ギアポンプが開示されているとはいえ、本発明は他の種類のポンプにも拡張可能である。メインギアポンプ２６の下流に、ガスタービンエンジン４０に、特にその燃焼室に繋がるライン３８がある。

サーボギアポンプ２４は、燃料をフィルタ３０に供給し、次いで、補機アクチュエータ２８と連通可能である。補機アクチュエータ２８は、任意の数の部材とすることも可能であり、ほんの一例としては、ガスタービンエンジン４０内の圧縮機セクションで使用される可変ベーンアクチュエータとすることができる。

別のライン３４がフィルタ３０から最低圧力弁３２に繋がる。最低圧力弁３２は、ライン３４からライン３６への流れを阻止するか、あるいはその流れを許可する。

初期のシステム条件では、ライン３４で生じる圧力は、補機アクチュエータ２８で多量の流体流が必要となるので比較的低いものとなる。従って、最低圧力弁３２に組み込まれたばねが、ライン３４からライン３６への流れを阻止する。この時点では、メイン燃料ポンプ２６からライン３８へ供給される燃料だけが、ガスタービンエンジン４０へ供給される燃料になる。

しかしながら、いったんサーボギアポンプ２４が、その燃料を補機アクチュエータ２８に十分に供給すると、次いで、ライン３４の圧力が上昇し、弁３２が開き、ライン３４からの流れが、ライン３６を介してライン３８からの流れを補うことができる。従って、より定常の状態での条件では、ガスタービンエンジン４０に供給されている燃料は、少なくとも一部がサーボギアポンプ２４からであり、またメインギアポンプ２６からである。

図２は、燃料供給システム５０を示す。燃料供給システム５０には弁５２が組み込まれている。フィルタ３０の下流のライン５１が、ポート２５１を介して室５３と連通しており、圧力が、弁スプール５４に対するばね力１５６（一般に付勢力とも呼ばれる）に抗するように作用する。図示のように、弁スプール５４は、中間溝６２を有する。

弁５２の弁ハウジング４９内のハウジング溝またはポート５６の下流のライン５８が、メインギアポンプ２６の下流のメイン燃料流ライン７２を補う。

図２の位置は、燃料が大量に補機アクチュエータ２８に供給される必要がある初期の条件を示す。特に、補機アクチュエータ２８に供給される燃料は一般に液圧流体として使用され、燃焼されないことを理解されたい。一方、ガスタービンエンジン４０に供給される燃料は、燃焼セクションでほとんどが燃焼される。

図２に示される位置では、弁スプール５４は、室５３からポート５６を通るライン５８への流れを阻止する。従って、この条件では、ガスタービンエンジン４０に供給される燃料は、ライン６０の端部にあるポート１６１から中間溝６２へ、そしてハウジング溝またはポート７０へ、次いで、ライン７２へと流れるだけである。

しかしながら、中間溝６２はまた、燃料をライン６０からハウジング溝またはポート６４へと連通させるようにも位置する。この燃料はライン１５３へと流れ、補機アクチュエータ２８へ供給されているサーボギアポンプ２４の下流の流れを補う。従って、初期のシステム条件では、補機アクチュエータ２８は、サーボギアポンプ２４からだけでなく、メインギアポンプ２６からも燃料を受け取る。

流体はまた依然として、メインギアポンプ２６によってライン７２へ移動され、この初期の条件での燃焼に燃料を供給するのに十分である。

最終的に補機アクチュエータ２８は所望の位置に移動し、補機アクチュエータ２８に供給するのに必要とされる量が低減する。この時点で、ライン５１での、室５３へと供給される圧力が上昇する。次いで弁スプール５４が、図３に示すような位置に移動する。図３の位置では、中間スプール溝６２がライン６０を主にポート７０へ、そしてライン７２へと連通させる。中間スプール溝６２からの流れはもはやポート６４と連通せず、従って、メインギアポンプ２６はもはやサーボギアポンプ２４を補わない。

図３の位置では、室５３はポート５６と連通する。従って、サーボギアポンプ２４によって移動されている燃料は今や、ハウジング溝５６からライン５８へと流れ、次いで、ガスタービンエンジン４０に供給されているライン７２の燃料流と混合することで、メインギアポンプ２６を補う。

本発明の実施例を開示したが、当業者ならば、特定の変更が本発明の範囲に含まれるであろうことを理解するであろう。それゆえ、本発明の真の範囲および内容を決定するには添付の特許請求の範囲を検討する必要がある。

Claims (12)

1. ガスタービンエンジンの第１の使用部に燃料を供給する第１のポンプと、
   ガスタービンエンジンの第２の使用部に燃料を供給する第２のポンプと、
   第１のポンプからの流れを第１の使用部に供給する弁であって、第２のポンプの下流の圧力が上昇するまで第２のポンプからの燃料流を補うように第１のポンプからの流れの一部を送り、次いで、第１のポンプからの流れを補うように第２のポンプからの流れを第１の使用部へと流す、弁と、
   を備えることを特徴とする、ガスタービンエンジン用の燃料供給システム。
2. 弁は、弁ハウジングを備えており、弁ハウジングは、第１のポンプを第１の使用部および第２の使用部と連通させるポートを備えており、また、弁ハウジングは、第２のポンプを第１の使用部と連通させるポートを備えていることを特徴とする請求項１記載の燃料供給システム。
3. 弁は、第２のポンプの下流の圧力に抗して弁スプールを付勢する付勢力を有しており、弁スプールは、第２の使用部への第２のポンプからの流れを第１のポンプからの流れで補うように位置し、また、第１のポンプからの流れを第１の使用部に供給するように位置し、また、弁スプールに対する付勢力に打ち勝つのに十分に第２のポンプの下流の圧力が上昇するまで、第２のポンプからの流れが第１の使用部へ流れるのを阻止するように位置することを特徴とする請求項２記載の燃料供給システム。
4. 付勢力は、機械的ばね力であることを特徴とする請求項３記載の燃料供給システム。
5. 第１および第２のポンプは、ギアポンプであることを特徴とする請求項１記載の燃料供給システム。
6. ガスタービンエンジンに付随する補機用の少なくとも１つのアクチュエータと、
   燃焼室と、
   燃焼室に燃料を供給する第１のポンプと、
   少なくとも１つのアクチュエータに燃料を供給する第２のポンプと、
   第１のポンプからの流れを燃焼室に供給する弁であって、また、第２のポンプの下流の圧力が上昇するまで少なくとも１つのアクチュエータへの第２のポンプからの燃料流を補うように第１のポンプからの流れの一部を送り、次いで、第１のポンプからの流れを補うように第２のポンプからの流れを燃焼室へと流す弁と、
   を備えることを特徴とするガスタービンエンジン。
7. 弁は、弁ハウジングを備えており、弁ハウジングは、第１のポンプを燃焼室および少なくとも１つのアクチュエータと連通させるポートを備えており、また、弁ハウジングは、第２のポンプを燃焼室と連通させるポートを備えていることを特徴とする請求項６記載のガスタービンエンジン。
8. 弁は、第２のポンプの下流の圧力に抗して弁スプールを付勢する付勢力を有しており、弁スプールは、少なくとも１つのアクチュエータへの第２のポンプからの流れを第１のポンプからの流れで補うように位置し、また、第１のポンプからの流れを燃焼室に供給するように位置し、また、弁スプールに対する付勢力に打ち勝つのに十分に第２のポンプの下流の圧力が上昇するまで、第２のポンプからの流れが燃焼室へ流れるのを阻止するように位置することを特徴とする請求項７記載のガスタービンエンジン。
9. 付勢力は、機械的ばね力であることを特徴とする請求項８記載のガスタービンエンジン。
10. 第１および第２のポンプは、ギアポンプであることを特徴とする請求項６記載のガスタービンエンジン。
11. ガスタービンエンジン内の燃料ポンプ送りシステムに組み込むための弁であって、第１のポンプに接続される第１のポートと、第２のポンプに接続される第２のポートとを備える弁ハウジングを有しており、弁ハウジングは、弁スプールの中間溝を介して第１のポンプを、第２のポンプの下流の位置に接続されることになる第１のハウジング溝と選択的に連通させ、弁ハウジングはさらに、第１のポンプを下流の使用部と連通させる第３のハウジング溝と組み合わされることになる接続部に第２のポートを接続する第２のハウジング溝を備えており、弁スプールは、第２のポートから第２のハウジング溝への流れを阻止する第１の位置に付勢力によって付勢されており、第２のポートの圧力は、第２のポートが第２のハウジング溝と連通するようになる第２の位置に弁スプールを駆動するように付勢力に打ち勝ち、そして、弁スプールが第２の位置になると、弁スプールは、第１のポートから第１のハウジング溝への流れを阻止することを特徴とする弁。
12. 付勢力は、機械ばねによって与えられることを特徴とする請求項１１記載の弁。

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