JP2009079593A - ターボ機械ブレード用のシム - Google Patents

Abstract

【課題】シムの前後逆取り付けによる損傷、それによる交換の欠点を軽減すること。
【解決手段】本発明は、ターボ機械ブレード用の、上記ブレード根元部をカバーするシム（１１０）は、ブレード根元部の支承面をカバーする２つの枝部（１１４）と、これらの枝部（１１４）を相互に接続する基部（１１２）と、その一端（１１０ａ）に、ブレード根元部に対してシムを保持するようにブレード根元部と接触するのに適した少なくとも１つの保持要素（１１６）とを備える。シムは、その他端（１１０ｂ）に、基部（１１２）から枝部（１１４）の反対方向に突出した少なくとも１つのフールプルーフ要素（１４０）をさらに備える。ターボ機械ロータアセンブリは、そのようなシム（１１０）を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ターボ機械ブレード用のシムに関する。地上又は航空用途であろうとなかろうと、任意のタイプのターボ機械に適用できるものであり、特に航空用ターボジェットに適用されることが多い。

より明確には、本発明は、ブレード根元部を囲んでいるシムに関し、シムは、ブレード根元部の支承面をカバーする２つの枝部と、２つの枝部を相互に接続する基部と、シムの一端に配置されてブレード根元部に対してシムを保持するようにブレード根元部と接触するのに適した少なくとも１つの保持要素とを備えるタイプのものである。

本出願において、軸方向とは、ブレードの回転軸に対して平行な方向として定義される。さらに、部品の上流及び下流側とは、ブレード間を通過するガスの通常の流れ方向に対するものとして定義される。

上述したタイプのシムとして知られている例は、図１に図示される。シム１０は、２つの枝部１４と、２つの枝部１４を相互に接続する基部１２とを備える。シム１０はまた、その端部１０ａの一方に、保持舌部１６を備える。保持舌部１６は、基部１２のエッジ１２ａから突出し、枝部１４の間に延在するように折り曲げられている。

図２は、航空機のターボジェットのファンモジュールの一部を形成する知られているロータアセンブリ２０を示す部分分解図である。アセンブリ２０は、その外周部に凹部又はスロット２２を有するロータディスク２１を備え、各凹部２２について、その根元部２６を介して凹部２２に締結されたブレード２５と、図１に図示される種類のシム１０と、スペーサ２８と、ラッチ３０とを備える。図３において、ロータアセンブリ２０は、組み立てられた状態で示される。

アセンブリ２０を組み立てるには、まず、シム１０が、ブレードの上流側から矢印Ｆ（図２参照）に沿って滑らされてブレード根元部２６に取り付けられる。したがって、シムの枝部１４がそれぞれブレード根元部の支承面２６ａをカバーした状態で、シム１０は、ブレード根元部２６を囲む。ブレード根元部２６の支承面２６ａ及び凹部２２の支承面２２ａは、アセンブリ２０の回転中に遠心力の影響で互いに当接するブレード根元部２６及び凹部２２（すなわち、ディスク２１）の面である。

その後、シム１０を支えるブレード根元部２６は、凹部２２に差し込まれる。ブレード２５は、その下流側において、ターボジェットの低圧コンプレッサにおけるドラムの壁部２７に当接する（図３参照）。

次に、ラッチ３０は、シム１０の保持舌部１６に対してブレード根元部２６の前方に配設される。

最後に、スペーサ２８は、シム１０と凹部２２の底部２２ｂとの間に滑り込まされる。次に、ラッチ３０は、保持舌部１６がラッチ３０とブレード根元部２６との間に保持されることによってブレード根元部２６に対するシム１０のいかなる軸方向移動をも防止するように、スペーサ２８の上流側リム２８ａとブレード根元部２６との間に保持される。

シム１０は、ブレード２５とロータディスク２１との間の中間部品である。シム１０は、ブレード２５の根元部２６をカバーする一種の靴下を形成し、ブレード根元部２６とディスクロータ２１との間の間隙を埋める役目を果たす。この間隙は、当初から（すなわち、ブレード２５及びディスク２１の設計時から）存在し得るが、修理中にディスク２１が機械的に補修される結果生じるものが主である。

以下に述べる欠点は、従来技術のシム１０に頻繁に生じるものである。シム１０は、その形状及び弾性が原因で、前後逆に誤って取り付けられることがある。すなわち、シム１０は、ブレード２５の前部（すなわち上流側端部）ではなく、後部（すなわち下流側端部）から係合されることがある。このような状況下で、保持舌部１６は、ブレード根元部２６から下流に位置し、ラッチ３０とブレード根元部との間において保持されない。次に、シム１０は、保持舌部１６によって保持されず、軸方向に移動可能となる。シム１０の前後逆取り付けは、シム１０がディスクを不適切に支えてしまうことに起因して（より明確には、シムとディスクとの間の接触面の低減に起因して）ディスク２１が損傷し、それにより、結局はディスク２１の交換が必要となる。

本発明の目的は、この欠点を軽減することである。

この目的は、ブレード根元部を囲む、ターボ機械ブレード用のシムであって、ブレード根元部の支承面をカバーする２つの枝部と、これらの枝部を相互に接続する基部と、その一端においてブレード根元部に対してシムを保持するようにブレード根元部と接触するのに適した少なくとも１つの保持要素とを備え、その他端に、基部から枝部の反対方向に突出した少なくとも１つのフールプルーフ要素をさらに備えることを特徴とする、シムによって達成される。

本発明のシムは、その外周に凹部があるロータディスクと、上記凹部に根元部を介して締結されたブレードと、スペーサとをさらに備えるターボ機械ロータアセンブリの部品を形成するように設計されている。各スペーサは、シムの基部と凹部の底部との間に配設されている。

上記フールプルーフ要素は、ロータアセンブリの組み立て中にシムが前後逆に取り付けられたことを確認することを可能とする、シムに組み込まれた簡便な手段を備える。シムが前後逆にブレード根元部に取り付けられた場合、フールプルーフ要素は、スペーサがシムの基部と凹部の底部との間を摺動するのを防止する。

実施形態において、フールプルーフ要素は、基部のエッジから突出し、枝部の反対方向に折り曲げられた舌部である。通常、この舌部は、基部に略垂直な面に折り曲げられている。この実施形態は、簡便で安価であるという利点を有する。

他の実施形態において、フールプルーフ要素は、枝部から離れる方向に向いた基部の面上に配置された突起物である。一例として、この突起物は、基部を変形させることにより、基部上に他の部品を締結することにより、又は、基部における舌部を切り取ってこの舌部を枝部から離して折り曲げることにより、形成される。

当然のことながら、フールプルーフ要素は、他の方法によって作ることもでき、シムが前後逆にブレード根元部に取り付けられた際には、スペーサがシムの基部と凹部の底部との間を摺動するのを防止し、シムが正しく取り付けられた際には、逆にスペーサの摺動を可能とするフールプルーフ要素を提供する。

実施形態において、保持要素は、枝部の一方の又は基部のエッジから突出し、枝部の間に位置するように折り曲げられた舌部である。通常、この舌部は、基部に略垂直な面に折り曲げられている。

第１の実施形態においては、シムは、その基部から突出する舌部を１つだけ有する。第２の実施形態においては、シムには、その２つの枝部からそれぞれ突出する２つの舌部があり、これらの舌部は、任意に他の部品によって相互に接続され、上記部品は、舌部が開かれるのを防止するものである。

当然のことながら、保持要素は、異なるように作ることもでき、ブレード根元部に対してシムを保持するように、ブレード根元部と接触するのに適した保持要素を提供する。特に、保持要素は、枝部の傍の基部面上に配置された突起物、枝部間に延在する部品、又は、肩部等であってもよい。

本発明及びその利点は、本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読むことにより、より深い理解が可能である。説明は、添付の図面を参照する。

図１から図３は、上述されており、従来技術を示している。

図１から図３と図４から図６との間で類似する要素及び要素部分は、１００を加算した同じ参照符号によって識別される。

図４のシム１１０の一例は、その端部１１０ｂにフールプルーフ舌部１４０がある点が図１のシムとは異なる。このフールプルーフ舌部１４０は、シム１１０における基部１１２のエッジ１１２ｂから延在し、シム１１０の枝部１１４から離して折り曲げられている。したがって、図１において、フールプルーフ舌部１４０は、枝部１１４が基部１１２よりも上方に位置する際に、シム１１０の基部１１２の下方に突出している。端部１１０ｂ及びエッジ１１２ｂは、保持舌部１１６を支持する端部１１０ａ及びエッジ１１２ａの反対側にあることが観察されるべきである。この例において、フールプルーフ舌部１４０は、エッジ１１２ｂの長さの半分以上にわたって延在している。

図５のロータアセンブリ１２０は、そのシム１１０の利点が図２及び図３とは異なる。

ロータアセンブリ１２０は、図２及び図３の上述したアセンブリと類似の方法で組み立てられる。特に、シム１１０は、保持舌部１１６がブレード根元部１２６に当接するまでブレード１２５の根元部１２６に係合している。その後、ブレード根元部１２６及びブレード根元部を囲むシム１１０は、ロータディスク１２１における凹部と係合している。次に、ラッチ１３０は、シム１１０の保持舌部１１６に対してブレード根元部１２６の前方に配設される。最後に、スペーサ１２８は、シムの基部１１２と凹部の底部１２２ｂとの間に滑り込まされる。ロータアセンブリ１２０が組み立てられた状態において、保持舌部１１６がブレード根元部１２６とラッチ１３０（それ自体がスペーサ１２８の上流側リム１２８ａによって保持されている）との間に保持されることから、ブレード根元部１２６に対するシム１１０のいかなる軸方向移動をも防止される。

シム１１０は、ブレード根元部１２６の前部（すなわち上流側端部）から滑り込まされる場合には、正しく（すなわち適切に）ブレード根元部１２６に取り付けられる。図５において、シム１１０は、正しく取り付けられている。逆に、シム１１０は、ブレード根元部１２６の後部（すなわち下流側端部）から係合される場合には、前後逆に（すなわち誤って）ブレード根元部に１２６に取り付けられる。図６において、シム１１０は、前後逆に取り付けられている。

図６を参照して、シムが正しく取り付けられないと、フールプルーフ舌部１４０は、スペーサ１２８を受けるために、シムの基部１１２と凹部の底１２２ｂとの間で、シム１１０の下方に配置されたハウジング１４４まで吸気オリフィス１４２を横切って延在する。したがって、フールプルーフ舌部１４０は、スペーサ１２８がオリフィス１４２を介して挿入されるのを防止する。したがって、フールプルーフ舌部１４０は、図６に示されるように、スペーサ１２８に対する当接部を形成する。極端には、スペーサ１２８が強制的に挿入されると、フールプルーフ舌部１４０は変形し、スペーサ１２８はハウジング１４４内に少し侵入するが、完全に侵入するのは防止される。一般に、シム１１０は、比較的剛性のある材料から作られ、フールプルーフ舌部１４０は、容易に変形しない。

逆に、図５に示されるように、シムが正しく取り付けられると、スペーサ１２８は、シムの基部１２２と凹部の底部１２２ｂとの間を容易に摺動する。スペーサ１２８が適所にある際に、フールプルーフ舌部１４０は、スペーサ１２８の下流側端部１２８ｂをカバーする。

シム１１０は、厚みが薄い（例えば０．３５ミリメートル）金属板又は金属合金（例えば商品名Ｉｎｃｏｎｅ（登録商標）ｌ７１８で販売される合金）を切り取って折り曲げることによって作られてもよい。

フールプルーフ舌部１４０は、簡便で安価なフールプルーフ解決策を構成するように、シムの他の部分と同時に切り取って成形されてもよい。

シムの知られている例の斜視図である。 図１のシムを含むロータアセンブリの知られている例の部分分解図である。 組み立てられた状態の、図２のロータアセンブリを示す軸方向断面図である。 本発明におけるシムの一例の斜視図である。 図４のシムを含む、組み立てられた状態のロータアセンブリの軸方向部分断面図である。 図５に類似する図であり、シムが前後逆に取り付けられた様子を示す図である。

符号の説明

１１０ シム
１１０ａ、１１０ｂ 端部
１１２ 基部
１１２ａ、１１２ｂ エッジ
１１４ 枝部
１１６ 保持舌部
１２０ ロータアセンブリ
１２１ ロータディスク
１２２ｂ 底部
１２５ ブレード
１２６ ブレード根元部
１２７ 壁部
１２８ スペーサ
１２８ａ 上流側リム
１２８ｂ 下流側端部
１３０ ラッチ
１４０ フールプルーフ舌部
１４２ 吸気オリフィス
１４４ ハウジング

Claims (6)

1. ブレード（１２５）の根元部（１２６）を囲むターボ機械ブレード用のシムにして、ブレード根元部の支承面をカバーする２つの枝部（１１４）と、これらの枝部（１１４）を相互に接続する基部（１１２）と、シム（１１０）の一端（１１０ａ）に配置されてブレード根元部に対してシムを保持するようにブレード根元部（１２６）と接触するのに適した少なくとも１つの保持要素とを備えるシムであって、その他端（１１０ｂ）に、基部（１１２）から枝部（１１４）の反対方向に突出する少なくとも１つのフールプルーフ要素をさらに備えることを特徴とする、シム。
2. フールプルーフ要素が、基部（１１２）のエッジ（１１２ｂ）から突出し、枝部（１１４）の反対方向に折り曲げられた舌部（１４０）である、請求項１に記載のシム。
3. フールプルーフ要素が、枝部（１１４）から離れる方向に向いた基部（１１２）の面上に配置された突起物である、請求項１に記載のシム。
4. 保持要素が、枝部（１１４）の一方の又は基部（１１２）のエッジ（１１２ａ）から突出し、枝部（１１４）の間に位置するように折り曲げられた舌部（１１６）である、請求項１から３のいずれか一項に記載のシム。
5. 外周に凹部（１２２）があるロータディスク（１２１）と、前記凹部に根元部（１２６）を介して締結されたブレード（１２５）と、請求項１から４のいずれか一項に記載のシム（１１０）とを備え、各スペーサ（１２８）がシム（１１０）の基部（１１２）と凹部（１２２）の底部との間に配設されている、ターボ機械ロータアセンブリ。
6. 請求項５に記載のロータアセンブリ（１２０）を含む、ターボ機械。

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