JP2017008937A - ガスタービンエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】径方向を規定するガスタービンエンジンが提供される。【解決手段】ガスタービンエンジン１０は一般にコンプレッサセクションとタービンセクションとを含み、コンプレッサセクション及びタービンセクションは共にコア空気流経路４２を画定する。また、ガスタービンエンジン１０は、コア空気流経路４２の内側に径方向Ｒに沿って位置されるサンプも含む。サンプの内圧を下げてサンプからの潤滑漏れの可能性を減らすべくサンプからの空気の流れを供給するためにエアポンプ１２４がコア空気流経路４２の内側に径方向Ｒに沿って位置される。【選択図】図３

Description

本主題は、一般に、ガスタービンエンジンのための潤滑システムに関する。

ガスタービンエンジンは、一般に、互いに流体連通状態で配置されるファン及びコアを含む。また、ガスタービンエンジンのコアは、一般に、連続的な流れ順で、コンプレッサセクション、燃焼セクション、タービンセクション、及び、排気セクションを含む。動作時、空気がファンからコンプレッサセクションの入口へと供給され、コンプレッサセクションでは、空気が燃焼セクションに達するまで１つ以上の軸流コンプレッサが空気を漸進的に圧縮する。燃焼ガスを供給するために燃焼セクション内で燃料が圧縮空気と混合されて燃焼される。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションへと経路付けられる。燃焼セクションを通じた燃焼ガスの流れは、燃焼セクションを駆動させた後、排気セクションを通過して例えば大気へと経路付けられる。特定の形態において、タービンセクションは、ガスタービンエンジンの軸方向に沿って延びるシャフトによりコンプレッサセクションに機械的に結合される。

動作中、コアエンジン及び／又はファンの様々な構成要素へ潤滑剤が供給され、それにより、そのような構成要素の寿命を延ばして、そのような構成要素から熱を除去する。潤滑剤は様々なサンプ内に集められる。例えば、特定のガスタービンエンジンは、コアエンジンの主空気流経路の内側に位置される１つ以上の前部エンジンサンプと、同様に主空気流経路の内側に位置される１つ以上の後部エンジンサンプとを含む。潤滑剤をサンプからタンクへと送出するために主空気流経路の外側に位置される排油ポンプが含まれる。

サンプを取り囲む空気圧は、潤滑剤がそのようなサンプから漏れて想定し得るリスクをエンジンにもたらす可能性を減らすために比較的高く維持される。例えば、コンプレッサセクションからの圧縮空気は、サンプを取り囲む空隙へ導入され得る。また、少なくとも特定のガスタービンエンジンは、空気流をコアエンジンの主空気流経路から軸方向中心ラインへ流出させることによってサンプの内圧を下げるための排出装置を含む。主空気流経路から流出される空気流は、軸方向中心ラインを通過する空気流を生み出すとともに、軸方向中心ライン内に負圧を生み出す。サンプは、空気−油分離器を介して、軸方向中心ラインと気流連通していてもよく、それにより、サンプ内の少なくとも一部の空気が軸方向中心ライン内へ推し進められ、その間に、サンプ内の圧力を下げつつ、排油のために油がサンプ端壁へと遠心分離される。

しかしながら、そのような形態は非効率的及び／又は非効果的となり得る。例えば、排出装置は、軸方向中心ライン内の圧力を所望の大きさだけ減少させることができない場合があり、したがって、サンプを取り囲む空隙を比較的高い圧力及び温度に維持する必要がある。また、そのような形態は、主空気流経路から空気を流出させることによってガスタービンエンジンの推進力の大きさを減少させる可能性がある。そのため、主空気流経路の内側に位置される１つ以上のサンプ内の圧力を減少させるための１つ以上の機能部を有するガスタービンエンジンが有益である。

米国特許第８９５６１０６号公報

本発明の態様及び利点は、一部が以下の説明に記載され、或いは、説明から明らかな場合があり、或いは、発明の実施によって学習される場合がある。

本開示の１つの典型的な実施形態では、径方向を規定する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コンプレッサセクションとタービンセクションとを含み、コンプレッサセクション及びタービンセクションは共にコア空気流経路を画定する。また、ガスタービンエンジンは、コア空気流経路の内側に径方向に沿って位置されるサンプ、及び、サンプからの空気の流れをコア空気流経路、バイパス空気流経路、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つへ供給するためにコア空気流経路の内側に径方向に沿って位置されるエアポンプも含む。

本開示の他の典型的な実施形態では、径方向を規定する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コンプレッサセクションとタービンセクションとを含み、コンプレッサセクション及びタービンセクションは共にコア空気流経路を画定する。ガスタービンエンジンは、コンプレッサセクション及びタービンセクションの少なくとも一部を機械的に結合するシャフトと、コア空気流経路の内側に径方向に沿って位置されるサンプとを更に含む。また、ガスタービンエンジンは、コア空気流経路の内側に径方向に沿って位置されるとともにシャフトにより駆動されるインペラを更に含む。インペラは、サンプと気流連通するとともに、コア空気流経路、バイパス空気流経路、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つと気流連通する状態で位置される。

本発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び、利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲に関連してより良く理解できるようになる。この明細書に組み入れられてこの明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示すとともに、明細書本文と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。

当業者に向けられた、本発明の最良の形態を含む、本発明の完全な且つ権能を与える開示が、添付の図を参照する明細書に記載される。

本主題の様々な実施形態に係る典型的なガスタービンエンジンの概略断面図である。 図１の典型的なガスタービンエンジンの前端の拡大概略図である。 図１の典型的なガスタービンエンジンの後端の拡大概略図である。 本開示の他の典型的な実施形態に係るガスタービンエンジンの前端の拡大概略図である。 本開示の更なる他の典型的な実施形態に係るガスタービンエンジンの前端の拡大概略図である。

ここで、発明の本実施形態について詳しく言及し、その実施形態の１つ以上の例が添付図面に示される。詳細な説明は、数値表記及び文字表記を使用して図面中の特徴を参照する。図面中及び説明中の同様の或いは類似する表記は、本発明の同様の或いは類似する部分を参照するために使用された。本明細書中で使用される用語「第１」、「第２」、及び、「第３」は、１つの構成要素を他の構成要素から区別するために置き換え可能に使用されてもよく、また、個々の構成要素の位置又は重要性を示そうとするものではない。用語「上流」及び「下流」とは、流体経路中の流体の流れに関する相対的な方向のことである。例えば、「上流」とは、流体が流れてくる方向のことであり、また、「下流」とは、流体が流れていく方向のことである。

ここで、図の全体にわたって同一の数字が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、本開示の典型的な実施形態に係るガスタービンエンジンの概略断面図である。特に、図１の実施形態に関して、ガスタービンエンジンは、本明細書中では「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。しかしながら、他の実施形態では、本開示の態様が任意の他の適したガスタービンエンジンに組み入れられてもよい。例えば、他の典型的な実施形態において、ガスタービンエンジンは、アンダクテッドターボファンエンジン、ターボプロップエンジン、及び、航空転用ガスタービンエンジン等であってもよい。

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（基準のために与えられる長手方向中心線１２と平行に延びる）及び径方向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よりも下流側に配置されるコアタービンエンジン１６とを含む。

描かれる典型的なコアタービンエンジン１６は、一般に、前端１８と後端２０との間で軸方向Ａに沿って延びる。また、コアタービンエンジン１６は、環状の入口２４を前端１８で画定する略管状の外側ケーシング又はカウル２２を含む。カウル２２は、連続的な流れ関係を成して、ブースタ又は低圧（ＬＰ）コンプレッサ２６と高圧（ＨＰ）コンプレッサ２８とを含むコンプレッサセクション、燃焼セクション３０、高圧（ＨＰ）タービン３２と低圧（ＬＰ）タービン３４とを含むタービンセクション、及び、ジェット排気ノズルセクション３６を封入する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３８は、ＨＰタービン３２をＨＰコンプレッサ２８に対して駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール４０は、ＬＰタービン３４をＬＰコンプレッサ２６に対して駆動可能に接続する。更に、コンプレッサセクション、燃焼セクション３０、タービンセクション、及び、ジェット排気ノズルセクション３６は、コアタービンエンジン１６を貫いて延びるコア空気流経路４２を共同して画定する。

描かれる実施形態において、ファンセクション１４は、複数のファンブレード４６がディスク４８に対して離間態様で結合される可変ピッチファン４４を含む。図示のように、ファンブレード４６は、ディスク４８からほぼ径方向Ｒに沿って外側に延びる。ファンブレード４６のピッチをまとめて一致して変えるように構成される適切な作動部材５０に対してファンブレード４６が作用可能に結合されていることにより、各ファンブレード４６はピッチ軸Ｐの周りでディスク４８に対して回転できる。ファンブレード４６、ディスク４８、及び、作動部材５０は、パワーギアボックス５２を横切るＬＰシャフト４０により長手方向軸１２の周りで一緒に回転することができる。パワーギアボックス５２は、ＬＰシャフト４０の回転速度をより効率的な回転ファン速度まで下げるための複数のギアを含む。

以下で更に詳しく論じられるように、典型的なターボファンエンジン１０は、コンプレッサセクション（ＬＰコンプレッサ２６及びＨＰコンプレッサ２８を含む）、タービンセクション（ＨＰタービン３２及びＬＰタービン３４を含む）、ＨＰシャフト３８、ＬＰシャフト４０、パワーギアボックス５２、作動部材５０、及び／又は、ディスク４８のうちの１つ以上に潤滑油を供給するように構成される潤滑システム（図示せず）を更に含む。潤滑油は、コアタービンエンジン１６内の１つ以上の前部及び／又は後部エンジンサンプ内に集まってもよい。また、潤滑油は、そのような構成要素の耐用年数を高めることができる、及び／又は、そのような構成要素から特定量の熱を除去できる。

図１の典型的な実施形態を更に参照すると、ディスク４８は、複数のファンブレード４６を通過するように空気流を推し進めるべく空気力学的に輪郭付けられる回転可能なフロントスピナー５４によって覆われる。また、典型的なファンセクション１４は、ファン４４及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を周方向で取り囲む環状のファンケーシング又は外側ナセル５６を含む。当業者であれば分かるように、ナセル５６は、複数の周方向で離間される出口ガイドベーン５８によって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てもよい。また、ナセル５６の下流側セクション６０は、コアタービンエンジン１６との間にバイパス空気流通路６２を画定するようにコアタービンエンジン１６の外側部分上にわたって延びてもよい。

ターボファンエンジン１０の動作中、所定量の空気６４がナセル５６の関連する入口６６及び／又はファンセクション１４を通じてターボファン１０に入る。所定量の空気６４がファンブレード４６を横切って通過すると、矢印６８により示される空気６４の第１の部分がバイパス空気流通路６２へと方向付けられ或いは経路付けられ、また、矢印７０により示される空気６４の第２の部分がコア空気流経路４２へと或いは特にＬＰコンプレッサ２６へと方向付けられ或いは経路付けられる。空気の第１の部分６８と空気の第２の部分７０との間の比率は、一般にバイパス比として知られている。空気の第２の部分７０の圧力は、その後、この空気の第２の部分がＬＰコンプレッサ２６を通じて、ＨＰコンプレッサ２８を通じて、及び、燃焼セクション３０内へと経路付けられるにつれて増大され、燃焼セクション３０では、燃焼ガス７２をもたらすべく空気の第２の部分が燃料と混合されて燃焼される。

燃焼ガス７２はＨＰタービン３２を通過して経路付けられ、ＨＰタービン３２では、燃焼ガス７２からの熱エネルギー及び／又は運動エネルギーの一部が、カウル２２に結合されるＨＰタービンステータベーン７４及びＨＰシャフト３８に結合されるＨＰタービンロータブレード７６の連続するステージを介して引き出され、したがって、ＨＰシャフト３８が回転され、それにより、ＨＰコンプレッサ２８の動作がサポートされる。その後、燃焼ガス７２がＬＰタービン３４を通過して経路付けられ、ＬＰタービン３４では、熱エネルギー及び運動エネルギーの第２の部分が、カウル２２に結合されるＬＰタービンステータベーン７８及びＬＰシャフト４０に結合されるＬＰタービンロータブレード８０の連続するステージを介して燃焼ガス７２から引き出され、したがって、ＬＰシャフト４０が回転され、それにより、ＬＰコンプレッサ２６の動作及び／又はファン４４の回転がサポートされる。

燃焼ガス７２は、その後、推進力を与えるために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３６を通過して経路付けられる。同時に、空気の第１の部分６８の圧力は、空気の第１の部分６８がバイパス空気流通路６２を通じて経路付けられるにつれてかなり増大され、その後、空気の第１の部分６８がターボファン１０のファンノズル排気セクション８２から排出され、これによっても推進力が与えられる。ＨＰタービン３２、ＬＰタービン３４、及び、ジェット排気ノズルセクション３６は、燃焼ガス７２をコアタービンエンジン１６を通じて経路付けるための高温ガス経路８４を少なくとも部分的に画定する。

ここで、図２及び図３を参照すると、図１のコアタービンエンジン１６の前端１８及び後端２０の拡大概略図がそれぞれ与えられる。特に、図２は、図１のコアタービンエンジン１６のコンプレッサセクションの概略図を与え、また、図３は、図１のコアタービンエンジン１６のタービンセクションの概略図を与える。

最初に特に図２を参照すると、ＬＰコンプレッサ２６は、一般に、入口２４を通じて与えられる空気流をコア空気流経路４２内へ押し込むために複数の固定ＬＰコンプレッサステータベーン８６と回転可能なＬＰロータブレード８８とを含む。ＨＰコンプレッサ２８は、同様に、ＬＰコンプレッサ２６から与えられる空気流を更に押し込むために複数の固定ＨＰステータベーン９０と回転可能なＨＰロータブレード９２とを含む。各ＬＰコンプレッサロータブレード８８は、ＬＰコンプレッサフレーム構造体９４を介してＬＰシャフト４０に接続される。特に、描かれる実施形態においては、ＬＰコンプレッサフレーム構造体９４がファン４４に取り付けられ、ファン４４がＬＰシャフト４０に取り付けられる。一方、各ＨＰコンプレッサロータブレード９２は、ＨＰコンプレッサフレーム構造体９６を介してＨＰシャフト３８に接続される。

また、コアタービンエンジン１６の前端１８は、サンプ、或いは特に前部エンジンサンプ９８も含む。前部エンジンサンプ９８は、コア空気流経路４２の内側に径方向Ｒに沿って位置されるとともに、所定量の潤滑油を受ける又は収集するように構成される。例えば、潤滑油は、コアタービンエンジン１６の前端１８に位置される例えばベアリング１００及び他の構成要素の寿命を延ばすために前部エンジンサンプ９８へ供給されてもよい。前部エンジンサンプ９８から前部エンジンサンプ９８を取り囲む前部空隙１０２内への潤滑漏れのリスクを減らすために、例えば様々なフレーム構造体９４、９６、ＬＰシャフト４０、及び、ＨＰシャフト３８の間に複数のシール１０４が設けられる。また、前部エンジンサンプ９８から前部空隙１０２内へのそのような潤滑漏れのリスクを更に減らすために、前部空隙１０２の空気圧は、前部エンジンサンプ９８内の空気圧に対して高められる。例えば、コンプレッサセクションからの圧縮空気が前部空隙１０２へ供給されてもよい。前部空隙１０２内の圧縮空気が複数のシール１０４を通じて前部エンジンサンプ９８内へ漏れ出し、それにより、前部エンジンサンプ９８内の任意の潤滑油がそのようなシール１０４を通じて前部空隙１０２内へ反対方向に漏れ出すことを防止してもよい。

ここで、コアタービンエンジン１６のタービンセクションを概略的に描く図３を特に参照すると、ＨＰタービン３２は、燃焼セクション３０の下流側で且つＬＰタービン３４の上流側に位置される。既に述べたように、ＨＰタービン３２は、複数の固定ＨＰタービンステータベーン７４と、複数の回転可能なＨＰタービンロータブレード７６とを含む。ＬＰタービン３４は、同様に、複数の固定ＬＰタービンステータベーン７８と、複数の回転可能なＬＰタービンロータブレード８０とを含む。ＨＰタービン３２及びＬＰタービン３４はそれぞれ、これらのタービンを通過して流れる燃焼ガス７２から更なるエネルギーを引き出すように構成される。

各ＨＰタービンロータブレード７６はフレーム構造体１０８に接続される加重ベース１０６を含み、この場合、フレーム構造体１０８はＨＰシャフト３８（図２参照）に取り付けられる。同様に、各ＬＰタービンロータブレード８０は加重ベース１１０を含む。ＬＰタービンロータブレード８０のそれぞれの加重ベース１１０は、複数のアーム１１２を介して互いに接続される。また、ＬＰタービンブレード８０のうちの少なくとも１つが延在部１１４を含み、この延在部１１４はＬＰシャフト４０に接続される。

コアタービンエンジン１６の後端２０は、第１の後部エンジンサンプ１１６及び第２の後部エンジンサンプ１１８を更に含み、それぞれのエンジンサンプは、コア空気流経路４２の内側にターボファンエンジン１０の径方向Ｒに沿って位置される。第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８はそれぞれ、潤滑油を受けて収集するように構成される。例えば、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８は、その内部に位置されるベアリング及び他の構成要素（図示せず）に供給される潤滑油を収集してもよい。

それぞれのサンプ１１６、１１８からサンプ１１６、１１８を取り囲む後部空隙１２０内へのそのような潤滑油の漏れのリスクを減らすために、例えば、ＬＰタービンロータブレード延在部１１４、ＬＰシャフト４０、及び、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８を形成する様々な他のフレーム部材の間に複数のシール１２２が設けられる。また、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８から第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８を取り囲む後部空隙１２０内へのそのような潤滑漏れのリスクを更に減らすために、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８を取り囲む後部空隙１２０の空気圧は、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８内の空気圧に対して高められる。特に、例えばコンプレッサセクションからの圧縮空気が後部空隙１２０内へ供給されてもよい。後部空隙１２０内の圧縮空気が複数のシール１２２を通じて第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８内へ漏れ出し、それにより、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８内の任意の潤滑油がそのようなシール１２２を通じて後部空隙１２０内へ漏れ出すことを防止してもよい。

ここで、図２及び図３の両方を参照すると、前部及び後部空隙１０２、１２０に対するサンプの内部圧力を更に減少させるべく、サンプのうちの１つ以上からの空気の流れをコア空気流経路４２、バイパス空気経路、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つへ供給するためにエアポンプ１２４がコア空気流経路４２の内側に径方向Ｒに沿って位置される。具体的には、描かれる実施形態において、エアポンプ１２４は、前部エンジンサンプ９８、第１の後部エンジンサンプ１１６、及び、第２の後部エンジンサンプ１１８のそれぞれと気流連通状態で位置される。また、エアポンプ１２４は、コア空気流経路４２、バイパス空気流経路、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つへ空気を排出するために、コア空気流経路４２、バイパス空気流経路、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つと更に気流連通状態にある。

コアタービンエンジン１６は、エアポンプ１２４の上流側でエアポンプ１２４により発生される空気流中に位置される空気−油分離器１２６を更に含む。描かれる実施形態においては、エアポンプ１２４がインペラとして構成され、また、エアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６の両方がＬＰシャフト４０によって駆動される。空気−油分離器１２６は、様々なサンプからエアポンプ１２４へ供給される空気流から所定量の潤滑油を除去するように構成される。空気−油分離器１２６により除去される潤滑油は、潤滑管路（図示せず）によって元の前部エンジンサンプ９８、第１の後部エンジンサンプ１１６、及び／又は、第２の後部エンジンサンプ１１８のうちの１つ以上へと経路付けられて戻される。空気−油分離器１２６は、空気流から潤滑油を除去できる任意の形態の空気−油分離器１２６であってもよい。例えば、特定の典型的な実施形態において、空気−油分離器１２６は、所定量の潤滑油を内部に捕捉するためにエアポンプ１２４により供給される空気流中に位置される回転バッフル又は他のメッシュ機能部を含んでもよい。

また、描かれる典型的なエアポンプ１２４は、１つ以上のギア１２８を介してＬＰシャフト４０により駆動され、また、同様に、空気−油分離器１２６は、１つ以上のギア１３０を介してＬＰシャフト４０により駆動される。しかしながら、他の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４及び／又は空気−油分離器１２６は、これに加えて或いは代えて、任意の他の適した態様でＬＰシャフト４０により駆動されてもよい。例えば、他の典型的な実施形態では、エアポンプ１２４及び／又は空気−油分離器１２６がＬＰシャフト４０によって直接に駆動されてもよい。これに加えて或いは代えて、エアポンプ１２４は、ＬＰシャフト４０により直接に駆動されてもよく、或いは、エアポンプ１２４をＬＰシャフト４０に機械的に結合する１つ以上のギア１２８を介してＬＰシャフト４０により駆動されてもよく、また、空気−油分離器１２６がエアポンプ１２４に機械的に結合されてもよい。

前述したように、エアポンプ１２４は複数のサンプと気流連通する。特に、図３に描かれるように、第１の後部エンジンサンプ１１６、第２の後部エンジンサンプ１１８、空気−油分離器１２６、エアポンプ１２４、及び、コア空気流経路４２は、連続流通状態に構成される。例えば、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８が気流連通するように、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８を流体接続するためにジャンパーチューブ１３２が設けられ、第２の後部エンジンサンプ１１８と空気−油分離器１２６とが気流連通するように、第２の後部エンジンサンプ１１８と空気−油分離器１２６とを流体接続するために主空気流チューブ１３４が設けられ、空気−油分離器１２６がエアポンプ１２４と気流連通するように、空気−油分離器１２６が（図示のように）エアポンプ１２４に直接に隣接して位置され、また、エアポンプ１２４とコア空気流経路４２とが気流連通するように、エアポンプ１２４をコア空気流経路４２に流体接続するために出口チューブ１３６が設けられる。

しかしながら、他の典型的な実施形態では、そのような構成要素を互いに気流連通状態で位置させるために任意の他の適した構成が設けられてもよいことが理解されるべきである。例えば、他の典型的な実施形態では、空気−油分離器１２６とエアポンプ１２４とを流体接続するために１つ以上の更なるチューブが設けられてもよい。加えて、他の実施形態では、少なくとも特定のサンプが互いに直接的な気流連通状態にあってもよい。例えば、第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８が直接に気流連通するように第１の後部エンジンサンプ１１６と第２の後部エンジンサンプ１１８との間で共有される壁に開口が形成されてもよい。また、更なる他の実施形態において、エアポンプ１２４は、コア空気流経路４２の任意の他の部分と流体連通してもよく、或いは代わりに、バイパス空気流経路又は任意の適した周辺位置と流体連通してもよい。例えば、他の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４は、コアタービンエンジン１６の排気セクションへ排気するように構成されてもよく、或いは、コア空気流経路４２を通じて例えばバイパス空気流通路６２、バイパス空気流経路、又は、周囲に導管接続されてもよい。

また、描かれる典型的な実施形態において、エアポンプ１２４は、コアタービンエンジン１６の軸方向中心ライン１３８を通じて前部エンジンサンプ９８と更に気流連通している。特に、描かれる実施形態においては、前部エンジンサンプ９８からコアタービンエンジン１６の軸方向中心ライン１３８へ向かう空気流を可能にするためにＬＰシャフト４０に開口１４０が形成される。また、軸方向中心ライン１３８が（空気−油分離器１２６を介して）エアポンプ１２４と気流連通するように、軸方向中心ライン１３８と空気−油分離器１２６とを流体接続するために副空気流チューブ１４２が設けられる。具体的には、描かれる実施形態において、コアタービンエンジン１６は、前部エンジンサンプ９８、軸方向中心ライン１３８、副空気流チューブ１４２、空気−油分離器１２６、エアポンプ１２４、出口チューブ１３６、及び、コア空気流経路４２が全て連続的な空気流通状態となるように構成される。描かれないが、特定の実施形態では、更なる空気−油分離器が開口１４０に位置されてもよい。また、他の典型的な実施形態において、前部エンジンサンプ９８は、第１及び／又は第２の後部エンジンサンプを介してエアポンプ１２４と気流連通状態にあってもよい。例えば、他の典型的な実施形態において、ＬＰシャフト４０は、第１及び第２の後部エンジンサンプのうちの対応するサンプが軸方向中心ライン１３８と気流連通するように第１及び第２の後部エンジンサンプの一方又は両方に通じる１つ以上の開口を含んでもよい。

そのような典型的な実施形態に係るエアポンプは、エンジンサンプ内の空気圧を効率的に減少させて、サンプ内に位置される任意の潤滑油が例えば１つ以上のシールを通じてコンプレッサセクション又はタービンセクションの空隙領域内へ漏れる可能性を減らしてもよい。また、そのような典型的な実施形態に係るエアポンプは、空気流をコア空気流経路からコアタービンエンジンの軸方向中心ラインへと流出させる必要なくエンジンサンプ内の空気圧を効率的に減らしてもよい。更に、エアポンプの効率を高めてエンジンサンプ内の圧力を減させる場合には、本開示の典型的な実施形態に係るエアポンプを含めることにより、エンジンサンプを取り囲む空隙をより低い圧力及びより低い温度に維持できるようにしてもよい。

図２及び図３を更に参照すると、コアタービンエンジン１６は前部排油ポンプ１４４（図２）及び後部排油ポンプ１４６（図３）を更に含み、それぞれの排油ポンプは、コア空気流経路４２の外側に位置されるカウル下領域内に径方向Ｒに沿って位置される。前部排油ポンプ１４４は、コンプレッサセクション内のコアタービンエンジン１６の前端１８付近に位置され、また、後部排油ポンプ１４６は、タービンセクション内のコアタービンエンジン１６の後端２０付近に位置される。しかしながら、他の典型的な実施形態では前部排油ポンプ１４４及び後部排油ポンプ１４６が任意の他の適した場所に位置されてもよいことが理解されるべきである。また、前部及び／又は後部排油ポンプ１４４、１４６がそれぞれ複数の排油ポンプを含んでもよい。或いは、コアタービンエンジン１６は、代わりに、任意の適した場所に位置される単一の排油ポンプのみを含んでもよい。

複数の排油ラインが前部及び後部排油ポンプ１４４、１４６を複数のサンプに流体接続する。特に、１つの前部排油ライン１４８が前部排油ポンプ１４４を前部エンジンサンプ９８に流体接続し（図２）、また、複数の後部排油ライン１５０が後部排油ポンプ１４６を第１の後部エンジンサンプ１１６及び第２の後部エンジンサンプ１１８に流体接続する。描かれるように、前部排油ライン１４８は、前部排油ポンプ１４４からコア空気流経路４２を貫いて前部エンジンサンプ９８へと延び、また、複数の後部排油ライン１５０は、後部排油ポンプ１４６からコア空気流経路４２を貫いて第１及び第２の後部エンジンサンプ１１６、１１８へと延びる。コア空気流経路４２を貫いて延びる前部及び後部排油ライン１４８、１５０を封入するべく１つ以上の支柱又は他の構造部材（図示せず）が含まれてもよい。

特に、前述したように、本開示に係るエアポンプを含むことによって、エンジンサンプを取り囲む空隙をより低い温度及び圧力に維持することができる。したがって、排油ライン及び排油ラインを封入する任意の支柱又は他の構造体は、断面サイズを減らすことができ、そのため、コア空気流経路を通過する空気流に対する空気力学的な影響を減らすことができる。このように、本開示に係るエアポンプを含むことにより、ターボファンエンジンの効率を更に高めることができる。

しかしながら、図２及び図３の典型的な実施形態が単なる一例として与えられることが理解されるべきである。例えば、他の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４は、コアタービンエンジン１６内の任意の適した場所でコア空気流経路４２の内側に位置されてもよい。例えば、特定の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４は、前部エンジンサンプ９８の前方に位置されてもよく（図４参照）、及び／又は、ＨＰシャフト３８によって直接的に或いは間接的に駆動されてもよい（図５参照）。

具体的には、ここで図４を参照すると、本開示の他の典型的な実施形態に係るコアタービンエンジン１６の前端１８の拡大概略図が与えられる。図４の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４は、エアポンプ１２４がＬＰシャフト４０により駆動されるように、前部エンジンサンプ９８の前方に位置されてＬＰシャフト４０に機械的に結合される。図４のエアポンプ１２４は、前部エンジンサンプ９８を含む複数のサンプからの空気の流れをコア空気流経路４２、バイパス空気流経路、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つへ供給するように構成される。

更に、図４の実施形態においては、エアポンプ１２４の上流側で、エアポンプ１２４により供給される空気流中に空気−油分離器１２６が設けられる。主空気流チューブ１３４が、空気−油分離器１２６から前部エンジンサンプ９８へと延びて、空気−油分離器１２６と前部エンジンサンプ９８とを流体接続し、それにより、空気−油分離器１２６（及びエアポンプ１２４）が前部エンジンサンプ９８と気流連通する。また、出口チューブ１３６がエアポンプ１２４とコア空気流経路４２とを流体接続し、それにより、エアポンプ１２４は、ＬＰコンプレッサ２６の下流側及びＨＰコンプレッサの上流側の位置でコア空気流経路４２と気流連通状態にある。しかしながら、他の実施形態において、エアポンプ１２４は、代わりに、コア空気流経路４２の任意の他の適した場所、バイパス空気流経路、又は、周辺位置と出口チューブ１３６を介して気流連通状態にあってもよい。

特に、図４の典型的な実施形態のエアポンプ１２４は、更に、軸方向中心ライン１３８を介して１つ以上の後部エンジンサンプと気流連通状態であってもよい。特に、図示のように、ＬＰシャフト４０は、前部エンジンサンプ９８が軸方向中心ライン１３８と気流連通するように開口１４０を含む。そのような実施形態に関して、ＬＰシャフト４０は、１つ以上の後部エンジンサンプも軸方向中心ライン１３８と気流連通するように、同様の開口を後端２０に更に含んでもよい。したがって、特定の典型的な実施形態では、１つ以上の後部エンジンサンプ、軸方向中心ライン１３８、前部エンジンサンプ９８、空気−油分離器１２６、エアポンプ１２４、及び、コア空気流経路４２がそれぞれ連続的な空気流通状態であってもよい。しかしながら、他の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４は、副空気流チューブを介して直接的に軸方向中心ライン１３８と気流連通状態であってもよい。

また、ここで図５を参照すると、開示の更なる他の典型的な実施形態に係るコアタービンエンジン１６の前端１８の拡大概略図が与えられる。図５の典型的な実施形態において、エアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６は、前部エンジンサンプ９８の前方に位置されるとともに、エアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６がＨＰシャフト３８により駆動されるように、ＨＰシャフト３８に機械的に結合される。図５のエアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６は、その他の点では、図４に描かれる前述した典型的なエアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６とほぼ同じ態様で構成される。しかしながら、特に、エアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６をＨＰシャフト３８に機械的に結合することにより、エアポンプ１２４及び空気−油分離器１２６における回転速度を高めることができる。

しかしながら、更なる他の典型的な実施形態では、任意の他の適した構成が設けられてもよいことが理解されるべきである。例えば、他の典型的な実施形態において、ターボファンエンジン１０は、コアタービンエンジン１６の前端１８に位置される前部エアポンプ（図４参照）、及び、コアタービンエンジン１６の後端２０に位置される後部エアポンプ（図３参照）を含んでもよい。また、本開示の態様が任意の他の適したガスタービンエンジンに組み入れられてもよいことも理解されるべきである。例えば、他の典型的な実施形態において、ガスタービンエンジンは、任意の他の適した数又は形態の前部エンジンサンプ及び／又は後部エンジンサンプを含んでもよく、また、加えて、ここで説明されて描かれないサンプを含んでもよい。例えば、他の実施形態において、ガスタービンエンジンは、補助的なギアボックスサンプ、パワーギアボックスサンプ、又は、任意の他の更なるサンプを含んでもよい。

この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む発明を開示するとともに、任意の装置又はシステムを形成して使用すること、及び、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合には、或いは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。

１０ ターボファンジェットエンジン
１２ 長手方向又は軸方向中心線
１４ ファンセクション
１６ コアタービンエンジン
１８ 前端
２０ 後端
２２ 外側ケーシング
２４ 入口
２６ 低圧コンプレッサ
２８ 高圧コンプレッサ
３０ 燃焼セクション
３２ 高圧タービン
３４ 低圧タービン
３６ ジェット排気セクション
３８ 高圧シャフト／スプール
４０ 低圧シャフト／スプール
４２ コア空気流経路
４４ ファン
４６ ブレード
４８ ディスク
５０ 作動部材
５２ パワーギアボックス
５４ ナセル
５６ ファンケーシング又はナセル
５８ 出口ガイドベーン
６０ 下流側セクション
６２ バイパス空気流通路
６４ 空気
６６ 入口
６８ 空気の第１の部分
７０ 空気の第２の部分
７２ 燃焼ガス
７４ ＨＰステータベーン
７６ ＨＰタービンロータブレード
７８ ＬＰステータベーン
８０ ＬＰタービンロータブレード
８２ ファンノズル排気セクション
８４ 高温ガス経路
８６ ＬＰコンプレッサステータベーン
８８ ＬＰコンプレッサロータブレード
９０ ＨＰコンプレッサステータベーン
９２ ＨＰコンプレッサロータブレード
９４ ＬＰコンプレッサフレーム
９６ ＨＰコンプレッサフレーム
９８ 前部エンジンサンプ
１００ ベアリング
１０２ 前部空隙
１０４ シール
１０６ ＨＰタービンの加重ベース
１０８ ＨＰタービンフレーム
１１０ ＬＰタービンの加重ベース
１１２ アーム
１１４ ＬＰタービンフレーム
１１６ 第１の後部エンジンサンプ
１１８ 第２の後部エンジンサンプ
１２０ 後部空隙
１２２ シール
１２４ エアポンプ
１２６ 空気−油分離器
１２８ エアポンプギア
１３０ 空気−油分離器ギア
１３２ ジャンパーチューブ
１３４ 主空気流チューブ
１３６ 出口チューブ
１３８ 軸方向中心ライン
１４０ 前部エンジンサンプへ通じるＬＰシャフトの開口
１４２ 副空気流チューブ
１４４ 前部排油ポンプ
１４６ 後部排油ポンプ
１４８ 前部排油ライン
１５０ 後部排油ライン

Claims (10)

1. 径方向（Ｒ）を規定するガスタービンエンジンにおいて、
   コンプレッサセクションと、
   タービンセクションであって、前記コンプレッサセクション及び前記タービンセクションが共にコア空気流経路（４２）を画定する、タービンセクションと、
   前記コア空気流経路（４２）の内側に前記径方向（Ｒ）に沿って位置されるサンプと、
   前記サンプからの空気の流れを前記コア空気流経路（４２）、バイパス空気流経路（６２）、又は、周辺位置のうちの少なくとも１つへ供給するために前記コア空気流経路（４２）の内側に前記径方向（Ｒ）に沿って位置されるエアポンプ（１２４）と、
   を備えるガスタービンエンジン。
2. 前記コンプレッサセクションの少なくとも一部と前記タービンセクションの少なくとも一部とを機械的に結合するシャフトを更に備え、前記エアポンプ（１２４）が前記シャフトにより駆動される請求項１記載のガスタービンエンジン。
3. 前記エアポンプ（１２４）がインペラである請求項１記載のガスタービンエンジン。
4. 前記エアポンプ（１２４）の上流側で前記エアポンプ（１２４）により発生される空気流中に位置される空気−油分離器（１２６）を更に備える請求項１記載のガスタービンエンジン。
5. 前記コンプレッサセクションの少なくとも一部と前記タービンセクションの少なくとも一部とを機械的に結合するシャフトを更に備え、前記エアポンプ（１２４）及び前記空気−油分離器（１２６）がそれぞれ前記シャフトにより駆動される請求項４記載のガスタービンエンジン。
6. 前記サンプが前記ガスタービンエンジンの前部エンジンサンプ（９８）である請求項１記載のガスタービンエンジン。
7. 前記サンプが前記ガスタービンエンジンの後部エンジンサンプである請求項１記載のガスタービンエンジン。
8. 前記エアポンプ（１２４）が前記後部エンジンサンプ付近に位置され、前記ガスタービンエンジンは、
   前記ガスタービンエンジンの軸方向中心ライン（１３８）を介して前記エアポンプ（１２４）と気流連通する前部エンジンサンプ（９８）、
   を更に備える請求項７記載のガスタービンエンジン。
9. 前記サンプが第１の後部エンジンサンプ（１１６）であり、前記ガスタービンエンジンは、
   第２の後部エンジンサンプ（１１８）であって、前記第１の後部エンジンサンプ（１１６）が前記第２の後部エンジンサンプ（１１８）と気流連通し、前記第２の後部エンジンサンプ（１１８）が前記エアポンプ（１２４）と気流連通する、第２の後部エンジンサンプ（１１８）、
   を更に備える請求項１記載のガスタービンエンジン。
10. 前記コンプレッサセクションが低圧コンプレッサ（２６）を備え、前記タービンセクションが低圧タービン（３４）を備え、前記低圧コンプレッサ（２６）が低圧シャフト（４０）によって前記低圧タービン（３４）に駆動可能に接続され、前記エアポンプ（１２４）が前記低圧シャフト（４０）により駆動される請求項１記載のガスタービンエンジン。