JP2013524098A - ターボ機械用整流器 - Google Patents

Abstract

本発明は、ターボ機械（１）用整流器（２）であって、内側シェルリング（６）および前記内側シェルリング（６）を囲む外側シェルリング（５）であって、そのうち少なくとも一方が第１のオリフィス（１３）を有する前記内側シェルリング（６）および外側シェルリング（５）と、少なくとも２つの整流翼（９）であって、それぞれが少なくとも１つの第１の端部（１０）に前記第１のオリフィス（１３）に面して位置決めされる第２のオリフィス（１４）を有する取り付けプラットフォーム（１１）を備え、前記第１のオリフィス（１３）と前記第２のオリフィス（１４）に挿入される少なくとも１つの第１の取り付け手段（１５）によって、前記内側シェルリング（６）または外側シェルリング（５）の少なくとも一方と組み合わされる少なくとも２つの翼（９）とを備える整流器（２）に関する。前記整流器（２）はさらに、前記少なくとも１つの第１の取り付け手段（１５）を覆う被覆プラットフォーム（１６）を備える。本発明の整流器は、航空エンジンが備えるターボ機械に適用されるのが特に有利である。

Description

本発明は、ターボ機械用、特に、複流ターボジェット用の整流器に関する。

航空機推進のための複流ターボジェットは、一般に、環状空気流を送る上流側ファンを備える。この環状空気流は、環状中間ハブによって、ファンを駆動するモータに供給される一次流と大気中に放出されると同時にターボジェットの推力の大部分を生成する二次流とに分割される。ファンは、外側に二次流を形成するファンケースに収容される。

このファンの下流側では、ファンケースと中間ハブとの間に、上流側から下流側に向かって整流翼が位置決めされて、モータの軸および中間ハブをファンケースと一体化することができる構造アームにおける二次流を整流する。

欧州特許出願公開第１９０８９２３号明細書に記載されている一実施形態によれば、整流翼は、一般に、取り付けプラットフォーム、翼、および翼根元部を備える。ファンケースは、取り付けプラットフォームを受承するように内壁に配置される周囲溝を含む。取り付けプラットフォームは、２つのねじを使用して溝内で保持される。これらの取り付けねじは、それぞれ翼のフランクの両側でプラットフォームにねじ込まれる。翼の根元部は、下端部が中間ハブに設けられた開口部に係合することで保持される。

中間ハブとファンケースとによって形成される二次ストリームのプロファイルを維持するために、ねじ頭を受承するのに適した座ぐりが取り付けプラットフォームに形成される。より詳細には、これらの座ぐりにより、ねじ頭が二次ストリーム内で終端するのを避けることができる。二次ストリームのプロファイルを再構成するために、ねじ頭と座ぐりはエラストマーで覆われる。

このタイプの実施形態の不利点は、時間が経過すると、エラストマーが剥がれて、座ぐりおよびねじ頭に余裕が生じてしまうことである。ねじ頭が二次ストリーム内に侵入しなくても、二次流は座ぐりに取り込まれて空気力学的擾乱を生じる。

また、構造アームは、それぞれの端部に、開口部を備える取り付けプラットフォームを備える。一方の端部は、ねじによってファンケースと一体化され、他方の端部は、ねじによって中間ハブと一体化される。

整流翼と同様に、中間ハブとファンケースとによって形成される二次ストリームのプロファイルを維持するために、ねじ頭を受承するのに適した座ぐりが取り付けプラットフォームに形成される。二次ストリームのプロファイルを再構成するために、ねじ頭と座ぐりはエラストマーで覆われる。

整流翼と同じように、時間が経過すると、エラストマーが剥がれて、座ぐりおよびねじ頭に余裕が生じてしまう。この時、二次流は座ぐりに取り込まれて空気力学的擾乱を生じることになる。

モータの軸内の二次流を整流するために整流器を使用し、中間ハブをファンケースと一体化するために構造アームを使用することで、ターボジェットがかなりの重量になる。

欧州特許出願公開第１９０８９２３号明細書

本発明は、先行技術における上述の問題の解決策を提案する。本発明の目的は、一方では、ストリームを空気力学的プロファイルにすることで空力特性が経時的に変化しないようにする整流器を提供し、他方では、重量が低減されたターボ機械を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明は、
内側シェルリングおよび前記内側シェルリングを囲む外側シェルリングであって、そのうち少なくとも一方が第１のオリフィスを有する前記内側シェルリングおよび外側シェルリングと、
少なくとも２つの整流翼であって、それぞれ少なくとも同じ第１の端部に、前記第１のオリフィスに面して位置決めされる第２のオリフィスを有する取り付けプラットフォームを備え、前記第１のオリフィスと前記第２のオリフィスに挿入される少なくとも１つの取り付け手段によって、前記内側シェルリングまたは外側シェルリングの少なくとも一方と組み合わされる少なくとも前記２つの翼と、
を備えるターボ機械用整流器に関する。

前記整流器は、前記少なくとも１つの取り付け手段を覆う被覆プラットフォームをさらに備える。

被覆プラットフォームを備えることにより、本発明のターボ機械用整流器のいずれの要素も、整流器を支える気流の流れストリーム内で終端することはない。一方、本発明により、流れのプロファイルは維持されて、完全に平滑になる。

また、各々の翼は、第１の端部が内側シェルリングと一体になり、第２の端部が外側シェルリングと一体になるので、先行技術のターボ機械が備える構造アームは必要でなくなる。したがって、この整流器を装備したターボ機械の重量は低減される。さらに、構造アームがないことで組立が容易になる。

前段落で述べた主な特徴以外に、本発明のターボ機械用整流器は、別個にあるいは全ての技術的に実現可能な組み合わせに応じて考えられる以下の１つまたは複数のさらなる特徴を有することができる。その特徴とは、
−前記被覆プラットフォームは、
空気が循環する高さに位置する被覆面を形成する上面と、
前記被覆プラットフォームを確実に保持する前記少なくとも１つの第１の取り付け手段と協働するのに適した少なくとも１つのスロットを備える取り付け面を形成する下面とを備えること、
−前記被覆プラットフォームは、前記被覆プラットフォームの上流側端部に位置するラグを備え、前記ラグは、前記内側シェルリングまたは前記外側シェルリングの一体要素に含まれる溝に挿入されること、
−前記第２の取り付け手段は前記溝内に位置決めされ、前記第２の取り付け手段は前記ラグを受承すること、
−前記第２の取り付け手段は、ボスを有すること、
−前記第１の取り付け手段は、ねじであること、
−前記被覆プラットフォームは、複合材料製であること、
−前記整流器は、前記内側シェルリングおよび外側シェルリングに対して半径方向に配置される複数の翼を備えること、
である。

さらに、本発明は、上述の実施形態のうちの少なくとも１つの整流器を備えるターボ機械に関する。

また、本発明は、上述の実施形態のうちの少なくとも１つの整流器の組立方法に関する。前記組立方法は、
前記少なくとも２つのブレードの前記取り付けプラットフォームの前記第２のオリフィスを前記第１のオリフィスに面して位置決めするステップと、
前記少なくとも１つの第１の取り付け手段を使用して、前記取り付けプラットフォームを前記内側シェルリングまたは外側シェルリングの少なくとも一方で保持するステップと、
前記被覆プラットフォームの前記ラグを前記リングの前記溝に挿入するステップと、
前記少なくとも１つの取り付け手段を使用して、前記少なくとも１つの第１のシェルリングまたは第２のシェルリング、前記取り付けプラットフォーム、および前記被覆プラットフォームを一体化するステップと、
を含む。

また、本発明の組立方法は、前記挿入ステップの前に、前記第２の取り付け手段の位置決めステップを含む場合もある。

本発明の他の特徴および利点は、付属の添付図面を参照して、具体例として、かつ非限定的に説明した以下の記述から明らかになるであろう。

本発明の整流器を備えるターボ機械の図である。 本発明の整流器が備える翼の一部を示す図である。 本発明の整流器が備える被覆プラットフォームを示す図である。 図３に示された被覆プラットフォームが本発明の整流器に取り付けられる様子を示した図である。 本発明の整流器の２つの要素の組立部分を示す図である。 図５に示された２つの要素が組み立てられる様子を示した図である。 本発明の整流器の複数の要素の組立部分を示す図である。 図７の組み立てられた要素を示す図である。 本発明の整流器の組立方法のさまざまなステップを示す図である。

明確にするために、本発明を理解するのに必要な要素のみが縮尺比を考慮せずに略式に図示されている。また、それぞれの図に示されている同一要素は同じ参照番号を有する。

以下の説明では、空気はターボジェット（またはターボ機械）の上流側を通って入り込み、ターボジェットの下流側に向かって進むことに留意されたい。各々の要素は、参照番号「Ｘ」で示されており、上流側は後に単一引用符が付与された「Ｘ」で示され、下流側は後に二重引用符が付与された「Ｘ」で示されている。

図１は、複流ターボジェット１を示す図である。この複流ターボジェット１は、特に、本発明の整流器２を備える。ターボジェット１はさらにモータ３を備え、モータ３の前にファン４が配置されており、このモータ３は、外側シェルリング５（図示されている例では、ファンケースを形成する）によって取り囲まれている。内側シェルリング６（図示されている例では、中間環状ハブを形成する）は、モータ３の周囲および外側シェルリング５の内部に配置される。この複流ターボジェット１の内部では、ファン４によって送られた流入空気流は、低圧圧縮機７（圧縮機翼はモータ３と内側シェルリング６との間に配置される）を通過する一次流Ｆ１と、内側シェルリング６と外側シェルリング５との間を通過する二次流Ｆ２とに分割される。二次ストリーム８は、内側シェルリング６と外側シェルリング５との間に位置する環状空間によって形成される。整流器２が備える整流翼９は、内側シェルリング６と外側シェルリング５との間に配置される。これらの整流翼９は、上流側９’と下流側９’’とを備える。

動作時に、ファン４は、ファン４を駆動するモータ３に供給する中央の一次環状部分と、大気中に排出されると同時にターボジェット１の推力の大部分を供給する外側の二次環状部分とを有する環状空気流を送る。

本発明の整流器２によれば、整流翼９は、第１の端部１０および第２の端部１２に取り付けプラットフォーム１１を備える。各々の取り付けプラットフォーム１１は、上流側１１’と下流側１１’’とを備える。

図２は、整流翼９の一部を示す図である。翼９は、内側シェルリング６に取り付けられる。内側シェルリング６は、複数の第１の半径方向オリフィス１３を有する。

より詳細には、翼９は、第１の端部１０に取り付けプラットフォーム１１を備える。この取り付けプラットフォーム１１は、４つの第２のオリフィス１４（そのうちの２つのみ図示されている）を有する。この実施形態によれば、取り付けプラットフォーム１１は、翼９のフランクの両側に、２つの第２のオリフィス１４を有する。

第２のオリフィス１４は、取り付けプラットフォーム１１を内側シェルリング６に一体化することができるように第１のオリフィス１３に面して位置決めされる。このために、第１の取り付け手段１５が、取り付けプラットフォーム１１を内側シェルリング６に一体化するのに使用される。

この例の場合、以下の説明では、第１の取り付け手段１５は、ねじである。

さらに、翼９は、第２の端部１２に、上述の取り付けプラットフォーム１１と同じ取り付けプラットフォーム１１を備え、第２の端部１２は同様に外側シェルリング５に一体化される。

有利には、翼９を内側シェルリング６および外側シェルリング５に一体化することで、整流翼９に２つの機能をもたらすことができる。

第１の機能は、すでに周知であるが、ファン４によりターボジェット１のモータ３の軸に送られる二次流を整流することである。

第２の機能は、新しい機能であり、内側シェルリング６を外側シェルリング５に一体化することである。これは、予め構造アームによって果たされる機能である。

有利には、この実施形態によれば、先行技術のターボジェットが備える構造アームは必要でなくなる。したがって、本発明は、重量が低減されたターボジェット１を提供する。

また、構造アームは必要でなくなるので、コストも低減され、組立が容易になる。

しかし、ねじ頭１５は取り付けプラットフォーム１１から突出し、外側シェルリング５および内側シェルリング６によって形成される二次ストリーム８は変化する。ねじ頭１５は、二次ストリーム８内を循環する空気流を妨げる危険性がある。

この不利点を克服するために、図３に示されるように、整流器２は被覆プラットフォーム１６を備える。

被覆プラットフォーム１６は、
二次ストリーム８のプロファイルに沿うような形状を有する被覆面１７を形成する上面と、
被覆プラットフォーム１６の上流側端部１６’に位置するラグ１８と、
接続アーム２０によって被覆面１７の下面２１に接続される取り付け面１９を形成する下面と、
を備える。取り付け面１９は、被覆プラットフォーム１６を確実に保持するねじ１５と協働するのに適した少なくとも１つのスロット２２（１つのみが図示されている）を備える。

図４に示されるように、本発明の整流器２はさらに、内側シェルリング６と一体の要素２３と、外側シェルリング５と一体の要素２３（図示せず）を備える。この第１の要素２３は、特に、ラグ１８を受承するのに適した周囲溝２４を備える。要素２３は、内側シェルリング６の上流側端部６’に位置決めされる。要素２３（図示しない）も同様に、外側シェルリング５の上流側端部５’に位置決めされる。

図５は、溝２４を示している。ラグ１８を受承する第２の取り付け手段２５は溝２４内に位置決めされることに留意されたい。図５に示されている例では、この第２の取り付け手段２５は、変形可能な材料の非常に薄いシート（フォイルとしても周知である）である。第２の取り付け手段２５は、溝２４とラグ１８との間の遊びを無くすために、ラグ１８を溝２４内に挿入したときに変形するのに適したボスを有する。

図６は、被覆プラットフォーム１６の上流側端部１６’を示す図である。この上流側端部１６’はねじ１５を覆う。図８は、被覆プラットフォーム１６の下流側端部１６’’を示しており、下流側端部１６’’は、各々が翼９を一体化する手段である２つのねじ１５を覆う。取り付けプラットフォーム１１の下流側端部１１’’に位置決めされる各々のねじ１５は、スロット２２に挿入され、その後第２のオリフィス１４に挿入されて、第２のオリフィス１４に面して位置する第１のオリフィス１３にねじ留めされる。

本発明の整流器２は、内側シェルリング６および外側シェルリング５に対して半径方向に位置決めされた複数の整流翼９と、２つの隣接する翼９間に各々位置決めされる複数の被覆プラットフォーム１６とを備える。

したがって、各々の被覆プラットフォーム１６は、位置決めされると、二次ストリーム８のプロファイルの一部を形成する。

本発明の整流器２の組立方法を、図９および図１〜図８に関して説明する。

説明を明確にするために、一要素２３は内側シェルリング６と一体であり、一要素２３は外側シェルリング５と一体であるものとする。

組立方法は、翼９の取り付けプラットフォーム１１の第２のオリフィス１４を第１のオリフィス１３に面して位置決めする第１の位置決めステップ１０１を含む。図示されている例では、翼９の第１の端部１０に位置する各々の取り付けプラットフォーム１１の第２のオリフィス１４は、内側シェルリング６の第１のオリフィス１３に面して位置決めされる。翼９の第２の端部１２に位置する各々の取り付けプラットフォーム１１の第２のオリフィス１４は、外側シェルリング５の第２のオリフィス１４に面して位置決めされる。

第２のステップは、少なくとも１つの取り付け手段１５を使用して、取り付けプラットフォーム１１を内側シェルリング６または外側シェルリング５の少なくとも一方で保持するステップ１０２である。より詳細には、ねじ１５は、取り付けプラットフォーム１１の上流側端部１１’に位置する第２のオリフィス１４に挿入されて、第１のオリフィス１２にねじ留めされる。一方、取り付けプラットフォーム１１の下流側端部１１’’に位置する第２のオリフィス１４に挿入されるねじ１５は、次の段階で挿入されることになる。

この保持ステップ１０２により、
翼９の第１の端部１０に位置する取り付けプラットフォーム１１の上流側端部１１’を内側シェルリング６と一体化することができ、さらに、
翼９の第２の端部１２に位置する取り付けプラットフォーム１１の上流側端部１１’を外側シェルリング５と一体化することができる。

第３のステップは、各々の被覆プラットフォーム１６のラグ１８を、内側シェルリング６または外側シェルリング５に取り付けられる要素２３の溝２４内に挿入するステップ１０３である。被覆プラットフォーム１６は、溝２４に挿入できるように、上流側に向かって傾斜している。

組立方法の第４のステップは、内側シェルリング６、取り付けプラットフォーム１１、および被覆プラットフォーム１６を一体化するステップ１０４である。この一体化は、取り付け手段１５を使用して行われる。そのためには、ねじ１５は、被覆プラットフォーム１６が備えるスロット２２に面して位置決めされる。その後、これらのねじ１５は第２のオリフィス１４に挿入されて、第１のオリフィス１３にねじ留めされる。ねじ１５がねじ留めされると、ねじ頭１５が取り付け面１９上で固定されることにより、被覆プラットフォーム１６の下流側が傾斜される。この被覆プラットフォーム１６が十分に傾斜されると、二次ストリーム８のプロファイルが完全に再構成される。

挿入の第３ステップ１０３の前に行われる補足ステップは、第２の取り付け手段２５を溝２４とラグ１８との間に位置決めするステップ１０５である。したがって、ラグ１８が溝２４に挿入されると、変形可能な金属板で形成された第２の取り付け手段２５が溝２４とラグ１８とを埋設式に接続することができる。

本発明の整流器は、航空エンジンが備えるターボ機械に適用されるのが特に有利である。

当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに、特に、被覆プラットフォーム１６の形状に関して、本発明の整流器のさまざまな変形形態を提示することができることは理解されたい。

Claims (11)

1. ストリーム（８）を形成する、内側シェルリング（６）および前記内側シェルリング（６）を囲む外側シェルリング（５）であって、そのうち少なくとも一方が第１のオリフィス（１３）を有する内側シェルリング（６）および外側シェルリング（５）と、
   少なくとも２つの整流翼（９）であって、それぞれが少なくとも１つの第１の端部（１０）に前記第１のオリフィス（１３）に面して位置決めされる第２のオリフィス（１４）を有する取り付けプラットフォーム（１１）を備え、前記第１のオリフィス（１３）と前記第２のオリフィス（１４）に挿入される少なくとも１つの第１の取り付け手段（１５）によって、前記内側シェルリング（６）または外側シェルリング（５）の少なくとも一方と組み合わされる少なくとも２つの翼（９）と、
   を備えるターボ機械用整流器（２）であって、
   前記少なくとも１つの第１の取り付け手段（１５）を覆う被覆プラットフォーム（１６）であって、空気が循環する高さに、前記ストリーム（８）のプロファイルに沿うような形状を有する被覆面（１７）を形成する上面を備える被覆プラットフォーム（１６）を備えることを特徴とする、整流器（２）。
2. 前記被覆プラットフォーム（１６）が、前記被覆プラットフォーム（１６）を確実に保持する前記少なくとも１つの第１の取り付け手段（１５）と協働するのに適した少なくとも１つのスロット（２２）を備える取り付け面（１９）を形成する下面を備えることを特徴とする、請求項１に記載の整流器（２）。
3. 前記被覆プラットフォーム（１６）が、前記被覆プラットフォーム（１６）の上流側端部（１６´）に位置するラグ（１８）であって、前記内側シェルリング（６）または前記外側シェルリング（５）と一体の要素（２３）に含まれる溝（２４）に挿入されるラグ（１８）を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の整流器（２）。
4. 前記ラグ（１８）を受承する第２の取り付け手段（２５）が、前記溝（２４）に位置決めされることを特徴とする、請求項３に記載の整流器（２）。
5. 前記第２の取り付け手段（２５）が、ボスを有することを特徴とする、請求項４に記載の整流器（２）。
6. 前記第１の取り付け手段（１５）が、ねじであることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の整流器（２）。
7. 前記被覆プラットフォーム（１６）が、複合材料製であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の整流器（２）。
8. 前記内側シェルリング（６）および外側シェルリング（５）に半径方向に配置される複数の翼（９）を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の整流器（２）。
9. 請求項１から８の少なくとも１項に記載の整流器（２）を備えることを特徴とする、ターボ機械（１）。
10. 請求項３から９のいずれか１項に記載の整流器（２）をターボ機械に組み合わせる組立方法であって、
    前記少なくとも２つのブレード（９）の前記取り付けプラットフォーム（１１）の前記第２のオリフィス（１４）を前記第１のオリフィス（１３）に面して位置決めするステップ（１０１）と、
    前記少なくとも１つの第１の取り付け手段（１５）を使用して、前記取り付けプラットフォーム（１１）を前記内側シェルリング（６）または外側シェルリング（５）の少なくとも一方で保持するステップ（１０２）と、
    前記被覆プラットフォーム（１６）の前記ラグ（１８）を前記リング（２３）の前記溝（２４）に挿入するステップ（１０３）と、
    前記少なくとも１つの取り付け手段（１５）を使用して、前記少なくとも１つの前記第１のシェルリング（６）または第２のシェルリング（５）、前記取り付けプラットフォーム（１１）、および前記被覆プラットフォーム（１６）を一体化するステップ（１０４）と、
    を含む、組立方法。
11. 前記挿入ステップ（１０３）の前に、第２の取り付け手段（１５）を位置決めするステップ（１０５）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の組立方法。

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