JP2013500899A

JP2013500899A - 可変ピッチの羽根を有するプロペラのためのハブ

Info

Publication number: JP2013500899A
Application number: JP2012523281A
Authority: JP
Inventors: ボストン，エリツク・ジヤツク; ブリユ，ミシエル・アンドレ; ジヤブロンスキー，ロラン; ジヨリー，フイリツプ・ジエラール・エドモン
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: RU2534401C2; US8967966B2; EP2462352B1; CN102472295B; CN102472295A; RU2012108079A; WO2011015475A1; US20120134822A1; JP5542934B2; FR2948973A1; FR2948973B1; BR112012002355A2; EP2462352A1; CA2769696A1

Abstract

本発明は、タービンエンジン（特に、プロップファンタービンエンジン）の可変ピッチの羽根を有するプロペラのためのハブに関する。プロペラハブが、前記羽根を受け入れるための実質的に半径方向の円筒形のハウジング（１３６）を自身の中心軸を中心にして分布させて有している多角形リング（１３４）と、タービンエンジンのタービンのためのロータ要素（１４３）と、リングを前記ロータ要素（２４３）へと接続すべくリングに取り付けられた支持フランジとを備えている。さらにハブは、ロータ要素（１４３）に結び付けられた複数の予備保持部材（１４４）を備えており、各々の予備保持部材（１４４）が、半径方向のすき間を伴いつつリング（１３４）の外面（１４６）に対向する少なくとも１つの支持面（１４５）を有している。

Description

本発明は、アンダクテッドファン方式またはオープンロータ式のターボ機械の可変ピッチの羽根を有するプロペラのためのハブに関する。

この形式のターボ機械のファンは、典型的には、同軸外側に上流側および下流側で反対方向に回転するプロペラを備えており、各々のプロペラが、ターボ機械のナセルの外側へと実質的に放射状に延びており、ターボ機械のタービンによって回転駆動する。

各々のプロペラは、タービンのロータ要素と前記ロータ要素に固定される多角形リングとを含むハブを備えており、多角形リングが、ターボ機械の長手軸を中心にして分布した実質的に半径方向の円筒形のハウジングを有しており、これらのハウジングにプロペラの羽根が受け入れられる。

羽根は、多角形リングのハウジングにおいて回転することができ、羽根の角度ピッチをターボ機械の運転条件に応じて最適化するために、羽根の角度ピッチを調節するための適切な手段によって羽根の軸を中心にして回転駆動される。

運転時に、プロペラの羽根は、３００００ｄａＮものきわめて大きな遠心力にさらされ、これらの力が多角形リングへと伝達される。多角形リングが破損した場合、羽根が脱落して、ターボ機械のあちこちにきわめて広範囲におよぶ構造的損傷を引き起こす可能性がある。

本発明の重要な目的は、この問題に対する簡単、効果的、かつ経済的な技術的解決策を提供することにある。

本発明の主題は、上述の形式のプロペラハブであって、多角形リングの不具合に対する安全対策を取り入れてなるプロペラハブに関する。

この目的のために、可変ピッチの羽根を備えるターボ機械のためのプロペラハブであって、ターボ機械のタービンロータ要素と、前記ロータ要素へと取り付けられ、前記羽根を受け入れるための実質的に半径方向の円筒形のハウジングを自身の中心軸を中心にして分布させて有している多角形リングと、ロータ要素へと接続され、前記リングの開口を通ってリングを放射状に通過しており、各々が半径方向のすき間を伴いつつリングの外面に対向する少なくとも１つの支持面を有している複数の予備保持部材とを備えるハブが提案される。

多角形リングの破損または半径方向外側への変形の場合に、リングの外面が前記支持面に接触し、予備保持部材が半径方向の力を引き受け、少なくともリングの保持を確実にして、そのような不具合によって引き起こされる可能性がある損傷を制限する。

より詳しくは、各々の予備保持部材が、前記開口の各側に支持面を有する広げられた頭部を備える。

好都合には、各々の予備保持部材が、ロータ要素の相補的な溝と確実に噛み合う例えば蟻継ぎ状のベースを備える。このようにして、保持部材が、単純かつ効果的なやり方で半径方向について保持される。

前記ベースは、ロータ要素に対するベースの前記溝の方向の運動を制限するためのボルトを受け入れる少なくとも１つのオリフィスを、さらに備えることができる。別の実施形態においては、環状のストッパリングが、ロータ部材に対するベースの前記溝の方向の運動を制限するために、ベースとロータ要素との間に配置される。

本発明の詳細が、図面を参照して後述される。

アンダクテッドファン方式のターボ機械を示している。本発明の一実施形態のプロペラハブのアンダクテッドプロペラ羽根のための多角形の保持リングの斜視図を示している。図２の多角形リングの正面図であり、複数の予備保持部材を備えている。図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って得た断面図である。

最初にアンダクテッドファン方式（すなわち、オープンロータ型）のターボ機械１０を示している図１を参照すると、ターボ機械１０が、ターボ機械の内部の気体の流れの方向における上流から下流の方向へと、圧縮機１２、環状の燃焼室１４、高圧タービン１６、および逆回転する（すなわち、ターボ機械の長手軸Ａを中心にして反対の方向に回転する）２つの低圧タービン１８、２０を備えている。

これら下流のタービン１８、２０の各々は、ターボ機械のナセル２６の外側へと放射状に延びている外側プロペラ２２、２４と一緒に回転するように構成されている。このナセル２６は、実質的に円筒形であり、圧縮機１２、燃焼室１４、ならびにタービン１６、１８、および２０の周囲を軸Ａに沿って延びている。

ターボ機械に進入する空気の流れ２８が圧縮され、次いで燃焼室１４において燃料と混合されて燃やされ、その後に燃焼ガスがタービンを通過し、ターボ機械によって生み出される推力の大部分をもたらすプロペラ２２、２４を回転駆動させる。タービンから出る燃焼ガスは、推力を増すためにノズル３２を介して吐き出される（矢印３０）。

プロペラ２２、２４は、前後に同軸に配置され、ターボ機械の軸Ａを中心にして一定の間隔で分布した複数の羽根を備えている。これらの羽根は、実質的に放射状に延びており、可変ピッチ式であり、すなわちターボ機械の運転状態に応じて自身の角度位置を最適にするように、自身の軸を中心にして回転することが可能である。

各々のプロペラは、軸Ａを中心にして延びる多角形リングを備えており、そのような多角形リングが、プロペラの羽根の取り付け手段を係合させるための複数の実質的に円筒形の半径方向のハウジングを備えている。この形式の多角形リング１３４が、図２に示されている。多角形リング１３４は、円筒形の壁１５６を有する実質的に半径方向の円筒形のハウジング１３６と、リングを軽量化するためにリングに形成され、リングの中心軸Ｃを中心にして一定の間隔で分布した複数の開口１５８とを備えている。各々の開口１５８は、２つの連続する半径方向のハウジング１３６の間に位置している。

しかしながら、この形式の多角形リング１３４は、ターボ機械にとって重大な故障点を形成する。多角形リング１３４が破損し、または多角形リングのタービンとの接続部が破損した場合に、プロペラの羽根が脱落して遠心力によって飛ばされ、ターボ機械のあちこちにきわめて深刻な損傷を生じさせる可能性がある。したがって、この危険を防止するための方策が講じられなければならない。

本発明の第１の実施形態のプロペラハブが、図３に示されている。このプロペラハブにおいては、リング１３４が、図示されていない手段によってタービンロータ要素１４３へと取り付けられている。リングまたは上述の取り付け手段の破損の場合に、リング１３４またはリング１３４の脱落部の保持を確実にするために、リング１３４の円周を巡って分布した複数の予備保持部材１４４が、やはりロータ要素１４３へと取り付けられ、開口１５８を通って半径方向にリング１３４を通過し、半径方向のすき間ｄにてリング１３４の外面１４６と対向する支持面１４５を提供している。

予備保持部材１４４が、開口１５８の各側のリング１３４の外面１４６に面するこの種の支持面１４５を有するよう、軸Ｃに平行な方向に広げられた頭部を有することを、図４に見て取ることができる。

ベースにおいて、各々の予備保持部材１４４は、蟻継ぎ状のベース１４７を備えている。この蟻継ぎ状のベース１４７が、部材１４４を半径方向について保持するために、ロータ要素１４３の相補的な溝１４８と確実に噛み合う。図示の実施形態においては、溝１４８が、軸Ｃに平行な方向を向いている。しかしながら、前記半径方向に垂直な他の向きも、ターボ機械の組み立ておよび分解によって必要となる状況および空間の制約に応じて想定できる。例えば、溝が、軸Ｃを中心とする円周に対して接線方向を向いてもよい。

さらに、ベース１４７は、ロータ要素に対するベース１４７の溝１４８の方向の運動を制限または防止するためのボルト１５０を受け入れるための少なくとも１つのオリフィス１４９を備えている。図示されていない別の実施形態においては、環状のストッパリングが、ロータ要素（１４３）に対するベース（１４７）の前記溝（１４８）の方向の運動を制限するために、ベース（１４７）とロータ要素（１４３）との間に設けられる。

通常の運転においては、支持面１４５がリング１３４の外面１４６に対して半径方向のすき間ｄを有しているため、予備保持部材１４４を介してリング１３４からロータ要素１４３へと力が伝えられることがない。すべての力は、これらの通常の取り付け手段によってリング１３４からロータ要素１４３へと伝えられる。しかしながら、リング２３４および／またはリングをロータ要素１４３へと取り付けている手段の破損または大きな半径方向の変形の場合には、リング１３４の外面１４６が予備保持部材１４４の支持面１４５に接触し、予備保持部材１４４がリング１３４の少なくとも一部分の半径方向の保持力の少なくとも一部分を引き受ける。このようにして、予備保持部材１４４が、本発明のプロペラハブの破損に対する追加の安全手段を提供する。

本発明を、特定の実施形態を参照して説明したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の全体的な範囲から離れることなく、これらの例に対して種々の改良および変更を行うことができることが明らかである。したがって、本明細書および図面は、本発明を限定するものとしてよりもむしろ、本発明を例示するものとして理解されなければならない。

Claims

可変ピッチの羽根を備えるターボ機械のためのプロペラハブであって、
ターボ機械のタービンロータ要素（１４３）と、
前記ロータ要素へと取り付けられ、前記羽根を受け入れるための実質的に半径方向の円筒形のハウジング（１３６）を自身の中心軸（Ｃ）を中心にして分布させて有している多角形リング（１３４）と
を備えているハブにおいて、
ロータ要素（１４３）へと接続され、前記リング（１３４）の開口（１５８）を通ってリング（１３４）を放射状に通過しており、各々が半径方向のすき間（ｄ）を伴いつつリング（１３４）の外面（１４６）に対向する少なくとも１つの支持面（１４５）を有している複数の予備保持部材（１４４）
をさらに備えることを特徴とする、ハブ。
各々の予備保持部材（１４４）が、前記開口（１５８）の各側に支持面（１４５）を備える広げられた頭部を備えている、請求項１に記載のハブ。
各々の予備保持部材（１４４）が、ロータ要素（１４３）の相補的な溝（１４８）と確実に噛み合う蟻継ぎ状のベース（１４７）を備えている、請求項１または２に記載のハブ。
前記ベースが、ロータ要素（１４３）に対するベース（１４７）の前記溝（１４８）の方向の運動を制限するためのボルト（１５０）を受け入れる少なくとも１つのオリフィス（１４９）をさらに備えている、請求項３に記載のハブ。
環状のストッパリングが、ロータ要素（１４３）に対するベース（１４７）の前記溝（１４８）の方向の運動を制限するために、ベース（１４７）とロータ要素（１４３）との間に配置されている、請求項３に記載のハブ。
請求項１から５のいずれか一項に記載のハブと、円筒形のハウジング（１３６）に受け入れられた羽根とを備えている、プロペラ（２２、２４）。
請求項６に記載のプロペラ（２２、２４）を少なくとも１つ備えているターボ機械（１０）。
２つの反対向きに回転する請求項６に記載のプロペラ（２２、２４）を備えているターボ機械（１０）。