JP2008232146A - ロータディスク - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ機械のプラットフォームとディスクとの動力学的問題に対して簡単で経済的、かつ効率的な解決策を提供することである。
【解決手段】中にブレード根元部（２０）が保持される空洞（１４）によって境界を定められるリブ（１６）に固定されたブレード間プラットフォーム（４４）と、ディスク（３２）の空洞（１４）のフランクとブレード根元部（２０）との間に装着された保護ライナー（３０）を含むターボ機械のロータディスク（３２）であって、保護ライナー（３０）は、それらがディスク（３２）のリブ（１６）上に並行して固定し放射状に保持することができるようにＣ形状の断面を有し、ディスク（３２）のリブ（１６）上にプラットフォーム（４４）を固定する手段を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空機ターボジェットエンジンなどのターボ機械のファンロータディスクに関する。

知られている技術において、ロータディスクはその周縁に交互に空洞とリブが形成され、各々根元部に接続されたエアフォイル部から形成されてディスクに属する空洞に軸状に係合し、放射状に保持された複数のブレードを支持する。プラットフォームは、ディスクのリブ上に形成された対応する放射状ラグに接続された放射状ラグによってブレード間に固定される。

プラットフォームをディスクのリブ上に装着したり、リブから取り除く際に関与する動力学は、プラットフォームのラグ中のオリフィスがディスクのラグに設けられたペグまたはロッドに係合するようにプラットフォームがリブに沿って並行に動くことである。

ターボ機械において、プラットフォームの側縁部は、ディスクに向かう寄生的な空気の流れを防止するためにブレードのエアフォイル部分に十分近くなければならない。ファンのエアフォイル部分は湾曲した輪郭を有し、これはプラットフォームの側縁部も湾曲していなければならないことを意味する。しかし、固定および取り外しの動力学のため、プラットフォームの縁部とエアフォイル部分との間にはいくらかのクリアランスが存在する必要があり、これはディスクに向かう空気の漏れを発生させる。このクリアランスは、プラットフォームの軸状端部で特に大きい。したがって、ディスク全体にブレード／プラットフォームのクリアランスを形成することは、ターボ機械の全体的な効率の低下を招く。

従来技術において、解決策はプラットフォームとブレードとの間の封止の回復に焦点がおかれた。しかし、このような技術は追加の部品の組み込みを含み、ターボ機械を重くする。

本発明の特別の目的は、これらのさまざまな問題に対して簡単で経済的、かつ効率的な解決策を提供することである。

この目的のために、本発明は、ディスクの空洞中に保持された根元部を有するブレードと、ブレード根元部が装着される空洞によって境界が定められるリブに固定されたブレード間プラットフォームとをその周縁部に含み、保護ライナーがディスクの空洞のフランクとブレード根元部との間に装着されるターボ機械のファンロータディスクであって、保護ライナーが、ディスクのリブ上にそれらを並行に固定して放射状に保持することができるようにＣ形状断面を有し、ディスクのリブ上にプラットフォームを固定する手段を形成するディスクを提案する。

知られている技術において、ライナーは空洞の内部壁への摩擦に対してブレード根元部を保護するために用いられる。通常、ライナーはブレード根元部およびディスクよりも摩耗に対する抵抗性の高い材料から製造される。

本発明によれば、ライナーは、固定手段を用いてブレード間プラットフォームをロータディスクのリブ上の位置に放射状に保持することによって追加の機能を行う。したがって、プラットフォームを軸状に挿入する必要がなく、固定はライナーによって得られるので、本発明はブレードとプラットフォームとの間のクリアランスを低減することを可能にする。したがって、プラットフォームの側縁部は、ブレードエアフォイル部分の湾曲に完全に一致することができる。

本発明の他の特徴によれば、ディスク上のプラットフォームはディスクのリブに対して押圧された根元部を含み、これらの根元部はライナーの切欠きまたは開口部に係合して保持される。

好ましい実施形態において、ライナーは、それらが自由な位置とそれらがプラットフォームの根元部を保持する位置との間でリブ上を並行に動くことができ、ディスクの上流面上に装着された環状部品によってその保持位置で不動化され、ディスクの空洞中にブレード根元部を軸状に保持する。

保護ライナーの並行動きを用いるこの固定システムは、プラットフォームを最小のクリアランスでディスクのリブ上に装着することを可能にする。

本発明の他の特徴によれば、プラットフォームの根元部は放射状の直立部および放射状の直立部から上流方向に伸びる軸状リムを含む。保護ライナーが固定された位置にあるとき、軸状リムは保護ライナーの内部にあり、したがって、プラットフォームをディスクのリブ上の位置に保持することができる。

有利には、ディスクの空洞とリブおよび保護ライナーは螺旋状輪郭を有する。

いくつかのターボ機械の構成において、ロータブレード根元部はディスクの軸に所定角度を有するディスクの空洞に装着される。したがって、ブレードがディスクの空洞に装着されるとき、ブレード根元部の両側にブレードを放射状に保持するリブは厚さが異なり、これはブレード根元部を早期に摩耗させ得る。ディスクの空洞とリブに螺旋状輪郭を用いることによって、ブレード根元部の各側をディスクの長さ全体で一定の厚さを保つことが可能になり、ライナーは螺旋状輪郭を有するのでそれらはリブ上に固定することができる。

プラットフォームは、有利にはディスク上に放射状に並行に装着される。

本発明はまた、航空機ターボジェットエンジンなどのターボ機械に関し、上述の種類のディスクを含む。

さらに、本発明はターボ機械のブレード根元部のための保護ライナーに関し、Ｃ形状の断面を有し、Ｃ部の足に接続するその壁に形成された切欠きまたは開口部を含む。保護ライナーは螺旋状輪郭を有することができる。

本発明の他の利点および特徴は、添付図面を参照して例示に限定されることなく与えられる以下の説明を読み取ることによって明らかになるであろう。

最初に図１を参照すれば、これは従来技術によるブレード１２を支持するターボ機械のディスク１０の部分を示している。ディスク１０は、その周縁に交互に空洞１４とディスク１０の長さ全体にわたって長手方向に伸びるリブ１６を含む。ブレード根元部２０に接続されたエアフォイル部分１８から形成されるロータブレード１２は、ディスク１０の空洞１４に係合して放射状に保持される。プラットフォーム２２は、ディスク１０のリブ１６上に配置され、プラットフォーム２２の縁部２４は連続的なブレード１２のエアフォイル部分１８に十分近く配置され、ディスク１０に向かう空気の流れが防止される。プラットフォーム２２は、内方向に伸びる放射状ラグによってディスク１０のリブ１６の外方向に伸びる放射状ラグ２６の上に固定される。ディスク１０のラグ２６に挿入されたロッド２８とプラットフォーム２２のラグは、プラットフォーム２２をリブ１６上に放射状に保持する。プラットフォーム２２の固定と取り外しの動力学は、リブ１６の中心軸に沿うプラットフォーム２２の動きによってラグをロッド２８上に合わせることである。ここで、エアフォイル部分１８は湾曲しているので、プラットフォーム２２がリブ１６の中心軸の周りを動くことができるように、プラットフォーム２２の縁部２４とエアフォイル部分１８との間にはいくらかのクリアランスを有する必要がある。このクリアランスは３ｍｍ程度であり、プラットフォーム２２の軸状端部で最大である。したがって、空気はプラットフォーム２２とブレード１２との間を循環することができ、ターボ機械の性能を低下させる。

本発明は、ディスク１０のリブ１６上のプラットフォームの装着に関わる動力学を変更することによって、およびプラットフォームをディスク上に固定する保護ライナーを使用することによって、プラットフォームの縁部２４とブレード１２のエアフォイル部分１８との間のクリアランスの低減を可能にする。

従来技術において、ライナーはこれらのブレード根元部とディスクの空洞１４のフランクとの間の摩擦から空洞１４に係合されたブレード根元部２０を保護するために用いられる。リブ１６とブレード根元部２０との間の保護ライナーなどの要素の中間位置は、その摩耗に対する抵抗がブレード根元部２０およびディスク１０の摩耗抵抗よりも低く、ブレード根元部２０の保護が可能になる。

図２は、本発明によるディスク３２のリブ１６上に並行に係合した本発明による保護ライナー３０を概略的に描いており、その一部だけを見ることができる。保護ライナー３０はＣ形状の断面を有し、軸状に係合してリブ１６上に放射状に保持することが可能である。保護ライナー３０の中心部分３４はディスクのリブ１６の部分にわたって伸び、実質上放射状の直立部３６によってライナー３０の側縁部３８に接続され、ディスク３２の長さ全体にわたって伸びる。空洞１４の内部に位置する側縁部３８は、リブの部分に当接し保護ライナー３０を放射状に保持する。中心部分３４はディスク３２のリブ１６の周縁外部表面に実質上平行であり、その軸状端部４０はディスク３２の軸に垂直な面に実質上平行である。

本発明による保護ライナー３０は、ブレード根元部２０の損傷を防止するだけでなく、プラットフォームの位置固定手段を形成することによって、ディスク３２のリブ１６上にプラットフォームを保持する。それを行うために、ライナー３０の中心部分３４はその軸状端部に開口部４２と切欠き４０を含む。

図３は本発明によるプラットフォーム４４を示し、内方向に放射状に伸びる根元部４６を含み、この根元部は放射状直立部４８および軸状リム５０から形成される。

ディスク３２のリブ１６上に配置されたプラットフォーム４４は保護ライナー３０をディスク３２のリブ１６上に並行して挿入することによって位置が固定される。ライナー３０は、プラットフォーム４４の根元部４６が矢印Ａの方向へ放射状の並行した動きによって保護ライナー３０の切欠き４０および開口部４２中に挿入することができる位置までディスク３２のリブ１６に沿って動かされる。図３に示したプラットフォーム４４は軸状に偏向した２つの根元部４６を含み、保護ライナー３０を通して挿入した後、ディスク３２のリブ１６上に着座する。次いで、保護ライナー３０は、軸状リム５０が保護ライナー３０の中心部分３４によって放射状に保持されるように、リブ１６上を矢印Ｂの方向に並行に動かされ、したがって、プラットフォーム４４をディスク３２上に放射状に固定する。実際に、運転中、プラットフォーム４４は遠心力の効果を受け、放射状に転位して、保護ライナーの中心部分３４に当接する軸状リム５０によって停止される。

プラットフォーム４４を放射状に挿入することは、プラットフォーム４４の縁部の湾曲をエアフォイル部分１８の湾曲に完全に一致させることができ、プラットフォーム４４とブレード１２との間のクリアランスがより小さいことを意味する。

図面に描かれた保護ライナー３０の実施形態において、ライナー３０の側部上流端部は、ライナー３０がプラットフォーム４４を固定する位置にあるとき、ディスク３２の上流面に対して突起５２を形成する。これらの突起５２は、ブレード根元部２０および保護ライナー３０の軸状保持のためにディスク３２の上流面に装着された、図示されない環状部品と協働することが意図される。

図４に描かれた本発明の好ましい実施形態において、空洞１４とリブ１６は保護ライナー３０とともに螺旋状輪郭を有する。この輪郭は、空洞１４がディスク３２の軸に対して角度を作るとき、ディスク３２の長さ全体に一定の厚さｅ１を保つことを可能にし、空洞１４とリブ１６はディスク３２の円筒状輪郭に従うので、この厚さは実質上ｅ２に等しい。したがって、この種の輪郭はブレード根元部２０の摩耗を低減することができる。

ブレードが緩んだ場合、保護ライナー３０はリミット停止として働くこともでき、あるいは、接触によってプラットフォーム４４の放出を招くことがあるので、変形してプラットフォーム４４と緩んだブレード１２との間のそのような接触を防止することができる。

保護ライナー３０は、プラットフォーム４４が必要とする根元部４６の数に応じて様々な数の切欠き４２および開口部を有することができる。

保護ライナーは金属から製造され、０．１〜数ミリメートルの範囲の厚さを有する。

従来技術によるブレードとプラットフォームを支持するディスクの部分的斜視図である。 本発明によるディスクのリブ上に固定された保護ライナーの概略的斜視図である。 ディスクのリブ上に固定された本発明によるブレード間プラットフォームの概略的側面図である。 図３のディスクの左側から見た概略図である。

符号の説明

１０ ディスク
１２ ブレード
１４ 空洞
１６ リブ
１８ エアフォイル部分
２０ ブレード根元部
２２ プラットフォーム
２４ 縁部
２６ ラグ
２８ ロッド
３０ 保護ライナー
３２ ロータディスク
３４ 中心部分
３６、４８ 直立部
３８ 側縁部
４０ 切欠き
４２ 開口部
４４ ブレード間プラットフォーム
４６ 根元部
５０ 軸状リム
５２ 突起

Claims (9)

1. 周縁に、ディスクの空洞に保持された根元部を有するブレードと、その中にブレード根元部が装着される空洞によって境界を定められるリブに固定されたブレード間プラットフォームとを含み、ディスクの空洞のフランクとブレード根元部との間に保護ライナーが装着されるターボ機械のファンロータディスクであって、保護ライナーが、ディスクのリブ上にそれらを並行に固定して放射状に保持することができるようにＣ形状断面を有し、ディスクのリブ上にプラットフォームを固定する手段を形成する、ディスク。
2. プラットフォームが、ディスクのリブに対して押圧された根元部を含み、これらの根元部がライナー中の切欠きまたは開口部に係合して保持される、請求項１に記載のディスク。
3. ライナーが、それらの自由である位置とそれらのプラットフォームの根元部を保持する位置との間にリブ上を並行に動くことができ、ディスクの空洞中にブレード根元部を軸状に保持するためにディスクの上流面上に装着された環状部品によってその保持位置に不動化される、請求項２に記載のディスク。
4. プラットフォームの根元部が、放射状直立部と放射状直立部から上流方向に伸びる軸状リムを含む、請求項２に記載のディスク。
5. ディスクの空洞およびリブと保護ライナーが、螺旋状輪郭を有する、請求項１に記載のディスク。
6. プラットフォームが、放射状に並行してディスク上に装着される、請求項１に記載のディスク。
7. 航空機ターボジェットまたはターボプロップエンジンなどのターボ機械であって、請求項１に記載のファンロータディスクを含むターボ機械。
8. ファンのブレード根元部のための保護ライナーであって、ライナーがＣ形状の断面を有し、Ｃ部の足に接続するその壁に形成された切欠きまたは開口部を含む、ライナー。
9. ライナーが螺旋状輪郭を有する、請求項８に記載のライナー。

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