JP2010159674A - ファンブレードのアセンブリ及びそのダンパのアセンブリ、ファンブレードダンパ及びダンパの較正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンブレードアセンブリの部品の摩耗を制限し、簡便且つ再現可能な方法でダンパの重量を較正する。
【解決手段】本発明は、ファン及びファンブレードダンパを有するターボジェットのファンブレードアセンブリに関し、ファンブレードは、根元部及びプラットフォームを備え、ファンブレードダンパは、プラットフォームの下側面に形成されたハウジング内に取り付けられるのに適しており、上記ハウジングは、ブレード根元部に垂直な上流側面を備える。ダンパは、第１の部分がハウジングの上流側面に平行であり且つ第２の部分が上記上流側面に対して傾斜している前縁を備える。本発明はまた、ファンブレードダンパ及び上記ダンパの較正方法に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ターボジェット、特にフロントファンを有するターボジェットの分野に関する。

ツインスプールターボジェットは、機能的には、ガスの流れ方向における上流から下流にかけて、ケーシング内のファンと、コンプレッサと、燃焼チャンバと、タービンと、排気ノズルとを備える。低圧及び高圧の２つのスプールは、互いに独立して回転し、同軸である。ターボジェットは、高圧ＨＰコンプレッサの上流に低圧ＢＰコンプレッサを備えるとともに、ＢＰタービンの上流にＨＰタービンを備える。「内部」もしくは「外部」、又は、「内側」もしくは「外側」は、説明において、エンジンの軸に関して、エンジンに対して半径方向内部もしくは外部、又は、エンジンに対して半径方向内側もしくは外側を意味する。

ファンは、ブレードとともに設けられて低圧ロータトラニオンを介して低圧シャフトに固定的に取り付けられたファンディスクを備える。各ファンブレードは、エンジン内に半径方向に延在し、外側から内側にかけて、エアフォイルと、プラットフォームと、ファンディスクの溝に係合するように配置された根元部とを備える。

ブレードがファンケーシング内で回転するとき、ブレードは、振動する傾向にあり、それらの摩耗を加速して耐用年数を低減する。この摩耗を制限するために、ブレードのプラットフォームの下方に振動を吸収するためにダンパを置く慣習が知られている。

ダンパは、エンジンが回転する間にダンパがプラットフォームを押圧するように、２つの隣接するブレードに跨って、プラットフォームの下方に置かれた剛性部品である。

２つの隣接するブレード間の任意の相対的な移動は、ブレードとダンパとの接触面間に摩擦を生じさせる。この摩擦は、振動エネルギーの消散に寄与する。

ＥＰ１２９１４９２は、ブレードのプラットフォームの下方に形成されたハウジング内に保持されたダンパを教示している。接触要素は、ダンパの正確な位置決めを確実にするためにダンパの面上に配置されている。ダンパの近接した取り付けは、接触面間の面間（ｆｌａｔ−ｔｏ−ｆｌａｔ）圧力を阻止する。

そのハウジング内へのダンパの取り付けの質は、上記ダンパの製造許容誤差に依存する。ダンパの追加の厚みは、不完全な位置決めと、そのダンパを有するブレードの早期の摩耗とを生じさせる。

ダンパが取り付け工程の間に正確に位置決めされることもまた可能であるが、ダンパは、エンジンが動作しているときに移動する。

欧州特許出願公開第１２９１４９２号明細書

それらの形状により、ダンパは、ブレードの回転効果のもとに、ブレードのプラットフォームに配置されたハウジングの上流側に当接して侵入するために上流に引き出され、ハウジングの上流側においてダンパとプラットフォームとの間にピボット接触が引き起こされる。このピボットまわりのダンパの回転は、面間圧力を阻止し、ダンパ及びブレードの摩耗を生じさせる。

本発明の第１の目的は、部品の耐用年数を増加させるために部品の摩耗を制限することである。

さらに、ターボジェットの種類に応じて、ファンブレードダンパは、異なる重量を有さなければならない。所望の重量のダンパを得るために、標準重量のダンパは経験的な手法で機械加工される。この機械加工又は較正の作業は、一律な方法では実施されず、簡便且つ低コストで再現することはできない。

本発明の第２の目的は、簡便且つ再現可能な方法で、ブレードのプラットフォームに対するダンパの位置決めを変化させることなく、ダンパの重量を較正することである。

これらの目的を達成して上述した不都合を解決するために、本出願人は、ファン及びファンブレードダンパを有するターボジェットのファンブレードアセンブリであって、ファンブレードは、根元部及びプラットフォームを備え、ファンブレードダンパは、プラットフォームの下側面に形成されたハウジング内に取り付けられるのに適しており、上記ハウジングは、ブレード根元部に垂直な上流側面を備え、ダンパは、第１の部分がハウジングの上流側面に平行であり且つ第２の部分が上記上流側面に対して傾斜している前縁を備える、アセンブリを提案する。

好ましくは、上流側面に平行な部分は、ハウジングの上流側面に当接している。

さらに好ましくは、前縁の平行部分と傾斜部分との間に形成された角度は、１０°から２０°の間である。

本発明の特徴によれば、傾斜部分は、平坦面を形成している。

本発明の他の特徴によれば、傾斜部分は、局面を形成している。

さらに好ましくは、傾斜部分の尾根は、丸みを有する。

さらに好ましくは、ダンパは、その外面において、少なくとも１つの金属製の接触領域を備える。

本発明はまた、Ｘ方向軸に沿って長さが、Ｙ方向軸に沿って幅が、Ｚ方向軸に沿って高さが延在しており、第１の前部及び軸Ｘに関して多角形断面の第２の後部を、その長さ方向に備えるターボジェットのファンブレードダンパに関し、ダンパは、上側右傾斜面及び上側左傾斜面を備える上側面を備え、ダンパの第１の前部の前方に形成されている前縁は、軸Ｘに対して横方向である第１の面と、上記第１の面に対して傾斜している第２の面とを備える。

本発明はまた、ファンと重量予備部分（ｖｏｌｕｍｅ）を備えるファンブレードダンパとを有するターボジェットのファンブレードアセンブリのダンパの較正方法に関し、本方法において、
ダンパの参照重量Ｍｒｅｆが決定され、
ダンパの有効重量Ｍｅｆｆが測定され、
切り取られたダンパの重量が参照重量Ｍｒｅｆと等しくなるように重量予備部分が切り取られる。

適切には、重量予備部分は、ダンパの前端に配置されている。

本発明は、添付された図面の補助をともなってよりよく理解される。

エンジンの軸に対して横方向における、本発明に係るダンパを有するファンブレードのアセンブリの斜視図を示している。 軸方向において、輪郭で示される２つの隣接するファンブレードの下方に位置決めされた図１のダンパを上流からみた図を示している。 （Ｘ、Ｙ、Ｚ）で方向付けられた座標系における図２のダンパの斜視図を示している。 切り取り工程中の図３のダンパの上側面を示している。 図４のダンパの切り取り領域の近接図を示している。

ターボジェットは、機能的には、ガスの流れ方向における上流から下流にかけて、ケーシング内のファンと、コンプレッサと、燃焼チャンバと、タービンと、排気ノズル上流とを備える。ファンは、ブレードが取り付けられたファンディスクを備える。ブレードは、互いに隣接して、ディスクの周囲に円周方向に置かれる。

「内部」もしくは「外部」、又は、「内側」もしくは「外側」は、説明において、エンジンの軸に関して、エンジンに対して半径方向内部もしくは外部、又は、エンジンに対して半径方向内側もしくは外側を意味する。「左」又は「右」は、説明において、エンジンの左又は右を意味する。方向は、エンジンの軸に関して考慮され、上流から下流へと向けられる。

図１を参照すると、ダンパ２０は、ファンブレード１０のプラットフォーム１２の下方に収容されている。

ブレード１０は、エンジン内に半径方向に延在し、外側から内側にかけて、エアフォイル１１と、プラットフォーム１２と、ファンディスクに取り付けられるように配置された根元部１３とを備える。図２を参照すると、プラットフォーム１２は、エアフォイル１１の両側に横方向に延在し、右側プラットフォーム１２４と左側プラットフォーム１２３とからなる。図２を参照すると、右側プラットフォーム１２４は、左側プラットフォーム１２３よりも広い。

２つの隣接するブレード１０、１０’間のダンパ２０の相対的な位置決めを示す図２をさらに参照すると、ダンパ２０は、ファンディスクに対して円周方向に取り付けられた２つのブレード１０、１０’のプラットフォーム１２、１２’の下方に置かれている。第１のブレード１０のプラットフォーム１２の右側プラットフォーム１２４は、第２のブレード１０’の隣接するプラットフォーム１２’の左側プラットフォーム１２３’と接触している。

ダンパ２０は、プラットフォーム１２、１２’の下方に形成されたハウジング１４内に収容されている。ハウジング１４は、第１の右側プラットフォーム１２４の下方及び第２の左側プラットフォーム１２３’の下方にそれぞれ形成された２つの部分を備える。ハウジング１４は、ダンパ２０が上記ハウジング１４内に都合よく収容されているときにダンパ２０がプラットフォーム１２、１２’の下側面と面間接触するように配置されている。

図３を参照すると、ダンパ２０は、Ｘ方向軸に沿って長さが、Ｙ方向軸に沿って幅が、Ｚ方向軸に沿って高さが延在している。ダンパは、第１の前部２５と、第１の前部２５に対して上方にオフセットしている第２の後部２６とを、その長さ方向に備える。

前後は、Ｘ方向軸に関して定義され、軸Ｘは、前から後ろに向けられる。ダンパの底（下側部）及び上（上側部）は、Ｚ方向軸に関して定義され、軸Ｚは、底から上に向けられる。左右方向は、Ｙ方向軸に関して定義され、軸Ｙは、右から左に向けられる。

したがって、ダンパ２０がそのハウジング１４内に位置決めされるとき、軸Ｘは、エンジンの軸に略平行であり、前後方向は、それぞれ、上流及び下流方向に対応する。

前部２５及び後部２６は、それぞれ、軸Ｘに関して多角形断面を有し、第１の部分２５の断面は、軸Ｘの方向に増加している。

ダンパの非平行側面２０Ｄ、２０Ｇは、面（Ｘ、Ｚ）に対して傾斜しており、側面２０Ｄ、２０Ｇの間の距離は、後部２６に対して前部２５においてより短い。側面２０Ｄ、２０Ｇは、下側面２０Ｉを構成する面（Ｘ、Ｙ）に直交している。

上側面２０Ｓは、面（Ｘ、Ｙ）に対して傾斜しており、上側面２０Ｓと下側面２０Ｉとの間の距離は、後部２６に対して前部２５においてより短い。

ダンパ２０の上側面２０Ｓは、傾斜しており接合尾根２８によって離隔されている右上側面及び左上側面を備える。図２においてみられるように、ダンパ２０の左右上側面は、それぞれ、右側プラットフォーム１２４の下側面及び左側プラットフォーム１２３’の下側面と接触しており、接合尾根２８は、隣接するプラットフォーム１２、１２’の側プラットフォーム１２４、１２３’の間の接触領域と一致して配置されている。

前縁２１は、ダンパの第１の前部２５の前方に形成されている。前縁２１は、軸Ｘに関して第１の横断面２１Ａを備えるとともに、上記第１の面２１Ａに関して第２の傾斜面２１Ｂを備える。後縁２２はまた、後部２６の後方に形成されている。

いったんダンパ２０がハウジング１４内に位置決めされると、ハウジング１４は、プラットフォーム１２、１２’に平行に延在する。ブレードのハウジング１４は、根元部１３に垂直な上流側面１４１を備え、ダンパ２０の前縁２１は、上記側面１４１に当接する。

図３を参照すると、２つの部分２５、２６は、プラットフォーム１２、１２’に略平行である。前部２５及び後部２６は、それぞれ、それらの外面に、金属から作られてブレード１０、１０’のプラットフォーム１２、１２’の内面と接触するために配置された２つの接触要素２５１、２６１を備える。これらの金属接触要素２５１、２６１は、ブレード１０、１０’の間隙に起因する振動を吸収するのを可能とする。図４に示されるように、接触要素２５１、２６１は、略矩形である。

ダンパ２０は、主にプラスチック材料から作られる。他の合成材料が同様に適合可能であることはいうまでもない。

図３を参照すると、ダンパ２０の前部２５は、その前端において、前縁２１によってその前端で終端とされている、予備部分２７と称される重量予備部分２７を備える。

予備部分２７は、ダンパ２０の重量を較正するために切り取られるために用意されている。

ダンパ２０の製造中におけるダンパ２０の鋳造後に、ダンパ２０の前縁２１は、ダンパがそのハウジング１４内にあるときに軸Ｘを横断して上流側面１４１に平行な単一面を備える。予備部分２７は、所望の重量に較正されたダンパ２０を得るために切り取られる。

ダンパ２０は、ダンパ２０の前縁２１上に、軸Ｘに関して第１の横断面２１Ａに対応する、ハウジングの上流側面１４１に平行な部分を配置するとともに、第２の傾斜面２１Ｂに対応する、ハウジングの上流側面１４１に対する傾斜部分を配置するために、予備部分２７の前縁２１において切り取られる。

図３を参照すると、前縁２１の傾斜部分２１Ｂは、平行部分２１Ａの左にある。傾斜部分２１Ｂは、上流側面１４１と接触せず、これにより、ダンパ２０とブレード１０との間にピボット接触が引き起こされるのを阻止する。次いで、ダンパ２０は、エンジンが動作しているときにはハウジング１４内で移動することができない。

第１の例示的な実施形態：予備部分の直線的な切り取り
第１の例示的な実施形態において、図４及び図５を参照すると、予備部分２７は、直線的な様式で切り取られる又は面取りされる。傾斜部分２１Ｂと平行部分２１Ａとの間に形成される切り取り角度αは、１０°から２０°の間であり、好ましくは１４°である。

ダンパ２０の上側面を示す図５を参照すると、ユーザは、ダンパ２０の上側面について、ダンパ２０の左縁に延在する直線とダンパ２０の前縁２１の平行部分２１Ａに延在する直線との交差点に対応する仮想点ＰＶを定義する。図５に示される点ＰＶは、ダンパ２０が切り取られる前のダンパ２０の隅部に対応している。

さらに図５を参照すると、ユーザは、仮想点ＰＶまでのダンパ２０の左縁に延在する距離に対応する第１の長手方向面取り距離ＢＬを定義する。ユーザはまた、仮想点ＰＶまでのダンパ２０の前縁の平行部分に延在する距離に対応する第２の横方向面取り距離ＢＴを定義する。この場合、長手方向面取り距離ＢＬは、横方向面取り距離ＢＴよりも短い。

したがって、ダンパ２０とプラットフォーム１２との間の接触領域は、ハウジング１４の上流側面１４１において低減する。

第１の長手方向面取り距離ＢＬの長さは、３．５ｍｍから７ｍｍの間であり、好ましくは５．８ｍｍである。

第２の横方向面取り距離ＢＴの長さは、１８ｍｍから２２ｍｍの間であり、好ましくは２０．３ｍｍである。

第２の例示的な実施形態：予備部分の丸みのある切り取り
図４を参照すると、ユーザは、図４において部分的に示される半径が０．５ｍから０．６ｍの間である球形をともなうダンパ２０の交差点に沿って予備部分２７の凹状丸みのある切り取りを作る。

各切り取りについて、ユーザは、ダンパ２０の傾斜部分２１Ｂの尾根２１１の放射を作り出し、放射は、尾根２１１がミリメートルオーダー（この場合、１ｍｍ）の半径を有するように丸み付けすることによって尾根２１１を平滑にすることに本質がある。

これら全ての切り取り及び放射は、ダンパ２０がプラットフォーム１２に静止して上記部品間の接触領域を移動させ、ブレードの早期の摩耗を生じさせるのを阻止することができる。切り取りは、上流接触を制限し且つダンパの重量を較正するように行われる。

ダンパ２０の較正方法に応じて、ユーザは、そのブレードに設けられたファンディスクが平衡を保つようにダンパ２０の参照重量Ｍｒｅｆを決定する。ユーザは、製造後にダンパ２０の有効重量Ｍｅｆｆを測定する。一般に、有効重量Ｍｅｆｆは、参照重量Ｍｒｅｆよりも重い。次いで、ユーザは、切り取られたダンパ２０の重量が参照重量Ｍｒｅｆと等しくなるように重量予備部分２７を切り取る。

ダンパの切り取りは、その位置決め及び較正という２つの不都合を同時に解決するのを可能とする。

いったん切り取られると、ダンパ２０は、そのハウジング１４内に収容され、前縁２１の平行部分２１Ａは、上流側面１４１に当接し、左側面２０Ｇは、ブレード１０の根元部１３に当接し、右側面２０Ｄは、ブレード１０’の根元部１３’に当接する。ダンパ２０は、ブレード１０、１０’とファンディスクとの間に固定される。

ダンパ２０は、従来技術のものと同じ金型を用いて製造される。したがって、上記ダンパを製造するための製造ラインを変える必要がない。

有利には、同じエンジンにおいて同じブレードのセットについて、従来技術及び本発明に係るダンパを用いることが可能である。したがって、既に流通しているエンジンについて、摩耗したダンパを本発明に係るダンパに置換することが可能である。本発明の利点は、即時のものであり、エンジンの構造的な変更を必要としない。

１０、１０’ ファンブレード
１１ エアフォイル
１２、１２’ プラットフォーム
１３、１３’ 根元部
１４ ハウジング
２０ ダンパ
２０Ｄ、２０Ｇ 非平行側面
２０Ｉ 下側面
２０Ｓ 上側面
２１ 前縁
２１Ａ 第１の横断面
２１Ｂ 第２の傾斜面
２２ 後縁
２５ 第１の前部
２６ 第２の後部
２７ 重量予備部分
２８ 接合尾根
１２３、１２３’ 左側プラットフォーム
１２４ 右側プラットフォーム
１４１ 上流側面
２１１ 尾根
２５１、２６１ 接触要素
ＢＬ 第１の長手方向面取り距離
ＢＴ 第２の横方向面取り距離
Ｍｅｆｆ 有効重量
Ｍｒｅｆ 参照重量
ＰＶ 仮想点
α 切り取り角度

Claims (12)

1. ファン及びファンブレードダンパを有するターボジェットのファンブレードアセンブリであって、ファンブレードが、根元部及びプラットフォームを備え、ファンブレードダンパが、プラットフォームの下側面に形成されたハウジング内に取り付けられるのに適しており、前記ハウジングが、ブレード根元部に垂直な上流側面を備え、ダンパが、第１の部分がハウジングの上流側面に平行であり且つ第２の部分が前記上流側面に対して傾斜している前縁を備える、アセンブリ。
2. 上流側面に平行な部分が、ハウジングの上流側面に当接している、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前縁の平行部分と傾斜部分との間に形成された角度（α）が、１０°から２０°の間である、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 傾斜部分が、平坦面を形成している、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 傾斜部分が、局面を形成している、請求項１に記載のアセンブリ。
6. 傾斜部分の尾根が、丸みがある、請求項１に記載のアセンブリ。
7. ダンパが、その外面において、少なくとも１つの金属製の接触領域を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
8. Ｘ方向軸に沿って長さが、Ｙ方向軸に沿って幅が、Ｚ方向軸に沿って高さが延在しており、第１の前部及び軸Ｘに関して多角形断面の第２の後部を、その長さ方向に備え、上側右傾斜面及び上側左傾斜面を備える上側面を備え、ダンパの第１の前部の前方に形成されている前縁が、軸Ｘに対して横方向である第１の面と、前記第１の面に対して傾斜している第２の面とを備える、ターボジェットのファンブレードダンパ。
9. ファンを有するターボジェットのファンブレードとともに、請求項１に記載のアセンブリを形成するように配置されている、請求項８に記載のダンパ。
10. ファンと重量予備部分を備えるファンブレードダンパとを有するターボジェットのファンブレードアセンブリのダンパの較正方法であって、
    ダンパの参照重量Ｍｒｅｆが決定され、
    ダンパの有効重量Ｍｅｆｆが測定され、
    切り取られたダンパの重量が参照重量Ｍｒｅｆと等しくなるように重量予備部分が切り取られる、方法。
11. 重量予備部分が、ダンパの前端に配置されている、請求項１０に記載の方法。
12. ダンパが、請求項８に記載のダンパである、請求項１０に記載の方法。

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