JP2016540924A - 特にタービンエンジン用のファン - Google Patents

Abstract

本発明は、特にジェットエンジンなどの小型タービンエンジン用のファンにであって、ファンブレード（１０）の前縁部の半径方向内側端部の吸気セクション（２６）の内側境界の直径を、ファンブレードの外側端部が通過する円の直径で除して得られる、０．２５から０．２７の値を有する比率に相当するハブ比を有するファンに関する。

Description

本発明は、特にターボジェットなどのタービンエンジン用のファンに対する特定の寸法決定を得ることに関する。

本発明は、実際上の技術的挑戦であり、ビジネス航空分野に適合するように外部寸法が設計されたタービンエンジンに関するとき、特に関連性が高い。一般的に、このような比較的小型のタービンエンジンは、総質量に密接に関係した、ビジネスジェットのような航空機に取り付けるように適合された寸法を有するために、タービンエンジンの上流セクションの直径によって画定される９００ｍｍから１，５５０ｍｍの入口直径を有する。

いずれタイプのタービンエンジンとも同様に、このタイプの小型タービンエンジンに関する開発では、主に性能向上、燃料消費量低減、および重量削減を目指す。このような開発の方針は多数あり、例えば材料選択、ブレード形状の検討、部品同士間の機械的連結の最適化、漏洩防止などに関する場合がある。

一般的に守られている開発の方針の１つとして、タービンエンジンファンのハブ比の縮小がある。このハブ比は、ファンブレードの前縁部のハブの外径と、ファンブレードの半径方向端部が通過する円の直径との比率である。ハブ比の縮小は、一般的にハブのサイズの半径方向の縮小をもたらし、したがって重量の削減を伴うが、タービンエンジンの吸引断面の拡大も伴い、ひいてはタービンエンジンを推進する気流の増大、ひいては性能の向上をもたらす。しかしながら、上に規定された入口直径を有するものなどの小型タービンエンジンの設計および製造における現在の専門知識を考慮すると、このタイプのタービンエンジンは、特にファンブレードの前縁部で、ハブの外径を、一般的に５７０ｍｍから５８５ｍｍの範囲にある現在使用されている直径よりも小さく縮小することはできないと考えられる。実際のところ、ハブを作り上げる機械構成要素の現在の寸法は縮小できないと考えられる。これは、主に半径方向ブレードの機械的強度、ねじり強度、製造の許容誤差および方法、工具の接近容易度などの明らかな考慮事項による。

本発明は、このような技術的な先入観念に対抗し、タービンエンジン用ファンの様々な特定の寸法の選択、ひいては性能の著しい向上および重量削減を提供する。

この目的のために、本発明は、特にターボジェットなどのタービンエンジン用のファンを提供し、ファンは、入口に、ファンブレードと、環状ケーシングと、タービンエンジンの軸のまわりで回転するブレードを担持するハブとを備え、ブレードが、前記軸に対して半径方向に、ハブによって内側から区切られかつ環状ケーシングによって外側から区切られる環状セクション内に延び、前記ハブが、ブレードの根元が係合される溝と交互に配置される実質的に軸方向のリブを外側周囲に有するファンディスクを備え、前記ファンが、ブレードの半径方向外側端部を含む円の直径と一致する９００ｍｍから１，５５０ｍｍの間の値を有する入口直径を有し、かつファンブレードの前縁部の半径方向内側端部のセクションの内側境界の直径を入口直径によって除した、０．２０から０．２６５の間の値を有する比率であるハブ比を有する。

質量に関してさらに有利な結果を得るために、より詳しくは９００ｍｍから１，２００ｍｍの範囲の値を有する入口直径が提供される。後で説明がなされるように、そのような外径の特別の選択は、とりわけ重大な技術的な先入観念を伴った懸案事項である。

加えて、本発明は、この選択寸法に特にうまく適合されたファンのロータの特定の機械的構成を提供する。

一般的に、ターボビンエンジンのファンのロータは、ブレードをその外側周囲に有するディスクを備え、ブレードの根元が、ディスクの外側周囲内の実質的に軸方向の溝に係合される。ブレードは、それらの根元の形状がディスクの溝の形状と協働することから、ディスク上に半径方向に保持される。ブレードの根元は、例えば蟻継ぎ形状である。ディスク上のファンブレード同士間にブレード間プラットフォームが取り付けられる。ディスクには一般的に、半径方向内向きに延びる平衡リーキが設けられる。

現在の技術では、ブレードは、ブレードの上流および下流でディスク上に取り付けられ、ブレードの根元がディスクの溝内で軸方向に移動することを防止する手段を使用して、ディスク上に軸方向に保持される。

ブレードの下流に位置付けられる保持手段は、例えば、ファンの下流に配置された低圧圧縮機の上流端部内に機械加工された切込みに係合される、少なくとも１つのブレード根元のフックを備える。ディスクの溝は、フックの低圧圧縮機の切込み内への取り付けを可能にするために、ブレード根元に対して半径方向に拡張されなければならない。したがってブレードは、溝の底で軸方向に移動されることが可能であり、ブレード根元のフック同士は、切込みに向かい合って半径方向に位置合わせされた状態で位置決めされることが可能である。次いでブレードは、ブレード根元のフックを切込みに係合させ、ブレードを上方の位置に保持するために、溝の底に配置される充分に厚いシムを使用して溝内で半径方向に持ち上げられることが可能である。

上流の保持手段は、例えばディスクの上流端部に固定されかつ挿入される環状の側板を備える。側板は、ディスクに同軸に取り付けられ、ディスクの対応する波形の部位と協働する波形の部位を含む。この側板は、ディスク上のリングを軸方向に阻止し、ディスクに対して回転することを防止する。側板の外側周囲は、それを下流で軸方向に保持するようにブレード根元上に軸方向に支えられ、その内側周囲は、ディスクの対応する環状フランジに当てられ、その上に締結される。側板の外側周囲は、ブレード間プラットフォームの上流端部を固定するピンをさらに備える。

ブレードの上流にディスク上に取り付けられた実質的に円錐台形状のシュラウドが、タービンエンジン内で環状の吸気セクションを内側で区切る。このシュラウドは、その下流端部の近傍に、半径方向内側の環状フランジを備える。環状フランジは、軸方向に前記側板へと当てられ、ボルトを使用してディスクフランジ上に側板と共に固定される。

前記シュラウドの上流部分に、他のボルトを使用して円錐台形状カバーがさらに取り付けられる。他のボルトは、カバーとシュラウドのフランジとの穴に係合される。シュラウドのフランジは、シュラウドをディスクに取り付けるボルトの半径方向内側に位置付けられる。

ファンが小径を有するとき、このような構造は使用されることが可能でない。実際のところ、全ての上述のボルトとフランジを収容するのに、半径方向の空間が充分ではない。より詳しくは、カバーをシュラウド上に固定するのに使用されるボルトとフランジを収容することは困難である。

加えて、ディスクは、半径方向フランジを使用してシャフトにネジ締めされるナットによって駆動シャフトに固定される。そのようなナットは、ファンロータを付け外しする工具が軸方向に接近されなければならない。この目的のために、操作者は中心軸のまわりに充分な空間を有さなくてはならない。

ファンが小径を有するとき、上記の従来技術の構造は、ディスクをシャフト上に固定する上述の手段への接近をもたらさない。

したがって、従来技術は、上記の技術的先入観念に従って、本発明によって規定される寸法およびハブ比を有するファンを形成することを可能にしない。

欧州特許出願公開第１３５７２５４号明細書も、大きな半径方向および軸方向の外形寸法を有する構造のファンロータを開示している。

国際公開第２０１２／１１４０３２号が、ディスクに取り付けられる、側板の回転を防止する軸方向の歯を有するリングを使用して小径のコンパクトなファンの製造を可能にする構造について述べている。しかしながら、この構造は総重量と側板の安定性との点で完全ではない。これは、上流のブレードの軸方向の保持が、最適ではなくまた完全には効果的ではないことを示している。加えて、ディスクが、外形寸法を最適化および縮小する目的で、円錐台形状カバーをボルト締めするよう、かつブレードを軸方向に保持している側板の回転を防止するリングをボルト締めするように、内側に延びる上流のフランジを備えるとき、この構造は適切ではない。

欧州特許出願公開第１３５７２５４号明細書 国際公開第２０１２／１１４０３２号

本発明の目的は、この問題に対して、そのようなものを含んだ、上述の主張されている入口直径とハブ比の制約とはおそらく無関係である、シンプルで、効果的な、かつ経済的な解決方法を提供することである。

この目的のために、本発明は、ブレードの上流にディスク上に取り付けられるべき環状カバーと、ディスク上にブレードを軸方向に保持する手段とを備え、前記保持する手段が、ディスクの環状溝内に取り付けられ、ブレードの根元への軸方向の支持体を形成する側板を備え、側板が、ディスクの環状溝内での側板の軸方向のロックを保証するように、ディスクの環状溝の波形の半径方向環状縁部と協働する波形の半径方向環状縁部を備え、さらに、側板を回転可能にロックする手段を備え、前記ロックする手段が、半径方向内側に延びるラグを有するリングを備え、ディスクの上流の半径方向面上に固定手段が設けられ、前記カバーが、リングの少なくとも一部のラグをディスク上に固定手段と部分的に共通する固定手段によってディスク上に固定され、前記リングが、側板をリングに対して回転可能にロックするように、側板と相補的な停止部と協働する少なくとも１つの半径方向の突起部をさらに備えることを特徴とする。

上に規定された構造は、従来技術よりもよりコンパクトなアセンブリを可能にし、それによってカバー、側板、およびディスクの間で固定手段を半径方向の最も外側に位置付けかつ集中させることを可能にして、タービンエンジンの環境における設計の柔軟性を高める。さらに、本発明で使用される上記の固定用リングは、下流方向に軸方向に延びる歯を有さないことから、国際公開第２０１２／１１４０３２号で使用されるリングよりも小さな質量しか有さない。

特定の実施形態によると、ディスクは、上流フランジを備え、上流フランジは、内側に延び、リングをディスク上に軸方向に固定するネジが通るラグ内の穴と位置合わせされた穴を有する。ネジは、リングとディスクとの間の回転防止を保証する堅固な固定をもたらす。

リングは、半径方向の突起部が半径方向に外側に延びる円筒部位を有利に備え、ラグは、円筒部位の上流縁部から半径方向に内側に延び、リングの円筒部位は、ディスクの前記フランジ上に半径方向に支持される。

したがって、リングをディスク上に固定するために必要な外形寸法の縮小のために、リングはそれが固定されるフランジの形状と一致する。

リングの半径方向の突起部と協働する側板の停止部は、側板の上流縁部上に配置された波形によって形成されることが好ましい。

下流の縁部でブレード上に軸方向に当接して保持される側板は、リングの突起部によって上流の縁部で回転可能に固定されかつ保持される。側板の各縁部にもたらされるこのような保持は、従来技術で使用される側板よりも大きな安定性を与える。

他の特徴によると、１つの波形が、ディスクの各リブと軸方向に位置合わせされた状態で側板の上流の縁部に形成される。波形は、そのようなリブのみと位置合わせされた状態でさらに配置されることができる。このことは、ファンロータが回転するとき、より充分なバランスを保証する。

有利に、側板の波形２つ毎にリングの半径方向の突起部が挿入される。これで、リングの質量を軽減しながら側板の回転防止を保証するのに充分である。

他の特徴によると、カバーは、その中央部内に、下流に通じる、リングのディスク上への固定用ネジ頭部を収納するのに使用される軸方向の盲穴と、カバーとリングをディスク上に共通に固定するネジが通る軸方向の通し穴とが形成された内側環状縁部を有する。

したがって、いくつかのリングのラグは、カバーとリングをディスク上に固定するのに使用されるネジによって横断され、他のリングのラグは、リングのみをディスク上に固定するのに使用されるネジによって横断される。加えて、カバーがアルミニウムのような軽材料で製造されるとき、例えば鳥がファンの中に吸い込まれる場合など、カバーが引き剥がされるリスクが存在する。その場合、カバーの引き剥がれが、ディスクからリングが分離することを引き起こす可能性はない。実際のところ、カバーの引き剥がれは、リングとディスクのみを固定するのに使用されるネジには影響を及ぼさない。ブレードを軸方向に保持する側板が外れることも、ひいては１つまたは複数のファンブレードが偶発的に飛び出すことも、このように防止される。

リングをディスク上に固定するネジは、カバーとリングをディスクに固定する共通するネジと交互に配置されることが好ましい。

一実施形態では、リングとディスクの位置合わせされた穴の１つに指標付与ピンが取り付けられ、これが、カバーの内側の半径方向縁部の盲穴内に受け取られる上流のヘッドを含む。指標付与ピンは、ファンロータを分解および組み立て時に有用である、リングとディスクとの間の角度基準をもたらす。

上記の通りのファンロータを有するタービンエンジンも関係する。

上に開示された通りのファンロータを対象としたリングにおいて、内側円筒面と半径方向突起部が規則的に半径方向外側に延びる外側円筒面とを備える円筒部位を備え、円筒部位の縁部から円筒部位の半径方向内側にラグが延び、各ラグは実質的に各対の隣接した突起部同士間に位置付けられる、リングがさらに設けられる。

本発明は最終的に、可変厚みの実質的に円錐台形状の壁において、その大きい方の直径を備えた端部は、内側に延び、規則的に波形の環状縁部に連結され、その小さい方の直径を備えた端部は、規則的に波形にされる、壁を備える、上に開示された通りのファン用の環状の側板に関する。

小型のタービンエンジンを獲得するという枠組み内でのハブ比選択から直接に特定の設計が生じる上記のファンロータは、以下に述べられる技術的範囲において、予想外の技術的かつとりわけ有利な効果をさらに有する。

本特許出願で言及されるハブ比の特定の選択は、実際、従来技術と比較してタービンエンジンのファンディスクの寸法の全体的な縮小を意味する。このディスクは、一般的に２４５ｍｍから２７５ｍｍの範囲の値の外径を有する。しかしながら、このディスクはファンブレードの動作維持に対する要件を満たすことが必要であり、その数およびサイズは従来技術のそれらと比較的同じである。この目的のために、数が７枚から２１枚のブレード、より詳しくは１８枚から２０枚のブレードであることが好ましい。現在の技術の認識によると、ディスクの溝の高さおよび幅のサイズは縮小されてはならない。これは一方では、本出願で言及されるブレードの下流の軸方向保持フックの係合を可能にするため、他方では、回転ブレードを支持するために寸法が縮小されていないブレードの根元のサイズに適合させるためである。

ディスクの溝の寸法の維持と、ディスクの全体的な外形の縮小との同時要件は、必然的にディスクのリブの幅、即ち円周寸法の縮小を意味する。高いハブ比をもたらす従来技術よりも細いファンディスクのリブは、したがって従来技術のリブよりも動作中に支持されるトルクに対して高い脆弱性と高い破損のリスクとを有する。

この問題を救済するために高耐久性インコネル合金のファンディスクを製造することが提案されている。しかしこの合金は極めて高重量であり、そのことがタービンエンジンの全体的性能に影響を及ぼし、したがって満足のゆくものではない。

上記のファンロータに関して、寸法が上で指定されたタービンエンジンを考慮して、低圧圧縮機に係合されるブレード根元の下流フックによる軸方向のブロックなしで行うのに、本発明の保持用側板によって提供されるブレードの軸方向のロックが、充分に有効でありかつ耐久性があることが驚くことに注目されている。したがって、本発明者らは有利に下流フックを除去し、したがって、以前では一般的に１８ｍｍから２２ｍｍの範囲の高さで下流フックの取り付けに一部が当てられていたファンディスクの溝の半径方向高さを縮小することが可能となっている。

この問題のさらに他の局面は、ブレードをリブに対して高く保持するのに溝の底部で使用されるシムに関する。そのようなシムは、動作中に溝内でブレードの根元が変位するのを制限する機能と、溝の底を保護する機能と、ブレードが破損する場合またはタービンエンジンが嵩張る物体を吸い上げる場合にブレードを減衰させる機能とを果たさなければならない。特に上記の新たな範囲内でこれらの要件を最適に満たすために、本明細書で選択されるシムは、既存の解決策に対して半径方向に細くされており、それぞれが一般的に１ｍｍから３ｍｍの範囲の、より詳しくは２ｍｍに等しい半径方向厚さを有する。これは、そのようなシムが、入口直径およびハブ比に対して課せられる上述の主張されている制約がなくても設けられることが可能であるということを前提としている。より詳しくは、各シムは、ファンの軸に沿って延びる、溝の１つの底部に対して位置決めされる２面を備えた板の形態にある。そのようなシムは、軸方向、半径方向、および円周方向の３方向で対称形であり、起こり得る取付け誤差を防止する。シムの各面は、面取りされた側縁部または周縁部を有することが好ましく、各面取り部は１０°プラスまたはマイナス２°の角度を面に対して形成する。半径方向に対向した各面上の面取り部は、シムの２つの側縁部を形成するようにシムの側端部で接合する。シムの面と面取り部との間の接合角部は、１．５０ｍｍから１．８０ｍｍの範囲の、より詳しくは１．６５ｍｍに等しい曲率半径を有するように丸み付けされることが好ましい。シムの側縁部を形成する斜面同士間の接合角部は、０．４５ｍｍから０．７５ｍｍの範囲の、殊に０．６ｍｍに等しい曲率半径を有するように丸み付けされることが好ましい。各シムは１７．０ｍｍから１８．２ｍｍの間の、より詳しくは１７．６ｍｍに等しい側寸法を有することが好ましい。

溝の半径方向寸法の縮小は、半径方向リブの縮小を直接意味し、その大きさはよりコンパクトであり、動作中の曲げモーメントに対してより高耐久性がある。本明細書で提供される解決策によって、ファンディスクのリブの構造は、インコネル合金よりも極めて軽量のチタニウム合金で製造されるのに充分高強度の構造を提供する。

したがって、ブレードの下流でファンブレードをファンディスク上に軸方向に保持する手段のないファンロータを設けることが可能である。ファンロータは、ブレードを軸方向に保持する手段として、本特許出願において記載される上流の側板を備える。この特徴は、本発明に関係する、上記の寸法およびハブ比を有する小型タービンエンジン用のファンの範囲内で特に適切である。したがって本明細書では、このタイプのファンに対してチタニウム合金の、特にＴＡ６ＶまたはＴＩ１７（ＴＡ５ＣＤ４）タイプの合金のファンディスクを製造することが提案される。

加えて、ファンディスクの溝の半径方向寸法の縮小は、このディスクの内側面を、ファンの軸と同軸の、下流方向に半径が拡大する円錐台形状ボアから平衡外形を備えるように形成することを可能にする。この平衡外形は、ファンディスクの平衡をうまくとることに加えて、上流で一般的に１２０ｍｍから１４０ｍｍの範囲の値の最小直径を有する。これは、ディスクの同等の外径に関して、より高い溝に使用される平衡リーキの外形の最小直径よりも大きい。ディスクのこの新たな平衡外形は、ファンディスクをタービンエンジンのシャフト上に固定手段を取り付け、固定するのに必要な道具が軸方向に通るためのより大きな環状空間をファンディスクの中央部内にもたらす。そのような手段はディスクの下流に位置決めされる。

非限定的な例としてここに与えられるものの添付図面を参照した以下の説明を読めば、本明細書で開示された解決方法の様々な態様がより充分に理解され、その他の詳細、特徴および利点が明らかになる。

従来技術によるタービンエンジンの、一部が外された状態の斜視図である。 従来技術によるタービンエンジンのファンロータの軸方向断面の概略片側図である。 カバーが外された状態の具体化されたファンの斜視図である。 正面から見た、カバーが外された図である。 図４のＡＡによる断面図である。 図４のＢＢによる断面図である。 図４のＣＣによる断面図である。 本発明によるタービンエンジンのファンの軸方向断面の全体概略半図である。 本発明によるファンで使用されるシムの斜視図である。 同じシムの断面図である。

最初に、本発明に先行する技術によるタービンエンジン用のファンを示す図１および図２について参照がなされる。

このファンは、ディスク１２によって担持されるブレード１０を備え、それらの間に、ブレード間プラットフォーム１４が挿入され、ディスク１２はタービンエンジンのシャフト１３の上流端部に固定されている。

各ファンブレード１０は、その半径方向内側端部で根元１８に連結される翼１６を備える。根元１８は、ディスク１２の相補的形状の実質的に軸方向の溝２０に係合される。溝２０は、ディスク１２の２つのリブ２２の間に形成され、このブレード１０をディスク１２上に半径方向に保持することを可能にする。各ブレード１０の根元１８とディスク１２の対応する溝２０の底との間にシム２４が挿入されて、ブレード１０をディスク１２上に半径方向にロックする。

ブレード間プラットフォーム１４は、タービンエンジンに進入する気流のセクション２６を内側に画定する壁を形成し、溝２０同士間でディスク１２上に設けられた対応する手段と協働してプラットフォームをディスク上に固定する手段を備える。

ファンブレード１０は、ブレード１０の上流および下流で、ディスク１２上に取り付けられた適切な手段によってディスク１２の溝２０内に軸方向に保持される。

上流の保持手段は、同軸に挿入される、ディスク１２の上流端部に固定される環状の側板２８を備える。

側板２８は、波形または歯付きの内側環状縁部３０であって、ディスク１２の歯付きまたは波形の外側環状縁部３２と協働して、側板２８をディスク１２上で軸方向に不動にする、内側環状縁部３０を含む。側板２８は、外側リム３４によってブレード根元１８のシム２４上に支持される。

側板２８は、ディスク１２の対応する環状フランジ３８とファンディスク１２の上流に配置されたシュラウド４２の内側環状フランジ４０との間に挿入される、内側環状フランジ３６をさらに備える。フランジ３６、３８、４０は、フランジを一緒に挟み付けるネジ４４などが通る軸方向の穴（図示されず）を備える。

シュラウド４２は、下流方向に広くなる実質的に円錐台形の形状を有し、ブレード間プラットフォームによって画定される壁は、そのようなシュラウド４２の軸方向の延長部内に延びる。このシュラウドは、その上流端部に位置付けられた、バランスネジとフランジ４８を取り付ける半径方向ボア４６を備える。シュラウド４２の上流部位に円錐カバー５０が取り付けられる。より詳しくは、カバー５０はその下流端部に、ネジ５４によってシュラウド４２の上流のフランジ４８に固定されたフランジ５２を有する。

ブレード１０の下流で、フック１２０によって軸方向の保持が可能にされる。フック１２０は、ブレード１０の下流端部に形成され、セクション２６をファンの下流に延ばす圧縮機１２４の上流端部に形成された切欠き１２２に係合する。

このような構造は上記の欠点を有する。特に、比較的小径を有するファンには適切でない。

図３から図７は、本特許出願で開発された解決方法によるファンロータの一実施形態を示す。これは、上記のように、ディスク５６の外側周囲の実質的に軸方向の溝５８に根元が係合されるブレード（図示されず）を担持するディスク５６を備える。

ディスクは環状リム６０を備える。環状リムは平衡リーキがなく、リムの上流面と外向きに延びる半径方向縁部６４との間に画定された環状溝６２を有する環状部位によって上流に延びる。環状部位の上流端部はフランジ６６を有する。フランジ６６は半径方向内向きに延び、縁部６４から離隔され、その円周全体にわたって規則的に分配された、ネジ７０、７２が通る軸方向穴６８を備える。縁部６４は、波形または歯付きであり、中空部位と交互に配置される中実部位を含む。

ファンロータには、ディスク上のブレードの上流方向に軸方向保持手段が設けられる。これらは、ディスク５６の環状溝６２内に取り付けられた、ブレード根元への軸方向の支持体を形成する側板７４を備える。

側板７４は、下流方向に広がる実質的に円錐台形状の壁７６を備える。その厚みは下流方向に拡大する。側板７４はその下流端部で、ブレードに支えられる半径方向面７８によって区切られる。側板７４はその下流端部に内側環状縁部８０を含む。内側環状縁部８０は、波形または歯付きであり、交互配置される中実部位と中空部位を含み、ディスク５６の縁部６４の形状と実質的に相補的な形状を有して、側板７４を環状溝６２内で付け外すことを可能にする。これは側板７４の軸方向の並進と、ディスク５６に対する回転と、側板の縁部８０の中実部位をディスクの縁部６４の中実部位に対して当てることによるディスクの溝６２内の側板７４の軸方向のブロックとによって行われる。

側板７４は、上流縁部上で中実部位８４と交互配置される波形８２または中空部位を最後に備える。

側板７４は、内側および外側円筒面によって限定される円筒部位８８を有するリング８６によって回転することを防止される。外側円筒面は突起部９０を有する。突起部９０は、半径方向外側に、円筒部位８８の前記外側円筒面に沿って円周方向に延び、側板７４の上流縁部の波形８２に係合し、側板７４の上流縁部の中実部位８４に対して停止部をもたらして、その回転を防止する。リングの上流縁部は、半径方向内側に延び、ネジが通る穴９４が設けられたラグ９２に連結される。上流で、これらのラグはディスク５６のフランジ６６と軸方向に接触して、ラグ９２の穴９４がフランジ６６の穴６８と位置合わせされ、リングの円筒部位８８が、外側から軸方向にディスクのフランジ６６に対して支えられるようになる。リング８６は、裂けに耐えるように高合金鋼で製造されることができる。

したがって、側板７４は、その中実部位８４がリングの突起部９０に当接することによって回転することを防止される。

ディスク１２上に、例えばアルミニウムで製造された、円錐形状のカバー９６が固定される。この目的のために、カバー９６は、その中央部分に、軸方向の通し穴１００が形成された内側環状縁部９８を備える（図５）。内側環状縁部９８は、リング８６上の２つ穴のうちの一方の穴９４と向かい合って位置付けられ、ディスク５６のフランジ６６内の一部の穴６８と位置合わせされる。これらの通し穴１００は、ネジ７０によって横断される。ネジ７０は、ディスク５６のフランジ６６の下流側に対して収容されるナット１０２と協働し、カバー９６、リング８６、およびディスク５６のアセンブリを固定することを可能にする。カバー９６の下流部位は、リング８６および側板７４を覆って、ブレード間プラットフォームによって画定された内側セクション２６が、カバー９６の下流部位の軸方向延長部内を延びることができるようになる。

図７で示されるように、ディスク５６のフランジ６６の他の穴６８の反対側に位置付けられた１つを除くリングの他の全ての穴９４は、ナット１０４と協働する、リング８６をディスク５６上に固定することにだけ使用されるネジ７２によって横断される。これらのネジの頭部は、カバー９６の内側縁部９８内に設けられた盲穴１０６内に収容される。

カバー９６の内側縁部９８も下流に延びる円筒カラー１０８を備える。円筒カラー１０８の端部は、ディスクのフランジ６６の内側端部に当接する。

カバー９６は、従来技術でよく知られているように、バランスネジを取り付けるのに使用される半径方向のネジ山１１０をさらに備える。ネジの正確な位置決めを保証するために、カバー９６の位置は、ファンロータに対して指標付けされなければならない。この目的のために、図６で示されるように、ディスク５６のフランジ６６の穴６８と位置合わせされるリングの最後の穴９４内に指標付与ピン１１２が取り付けられる。ピン１１２は、カバー９６の内側縁部９８の盲穴１１４内に収容される頭部１１６を含み、ピン１１２の頭部１１６の直径は、それが、ネジ頭部７２を収容するために設けられた別の盲穴１０６の中に挿入されることが可能でないように決定されている。

次に図８に参照がなされる。図８は、上記のロータを備える本発明によるファンの全体図を示す。ディスク５６はタービンエンジンの軸１３０のまわりに配置され、下流の駆動シャフト（図示されず）によって回転可能に駆動される。ブレード間プラットフォーム１３４が間に挿入されるブレード１３２は、ディスク５６によって担持される。

各ファンブレード１３２は翼１３６を備える。翼１３６はその半径方向内側端部で、ディスク５６の実質的に軸方向の溝５８に係合される相補的な形状の根元１３８に連結される。溝５８は、ディスク５６の２つのリブ１４０の間に形成され、このブレード１３２をディスク５６上に半径方向に保持することを可能にする。

ファンブレード１３２は、ブレード１３２の上流に配置された上記手段７４、８６、７０、９６によってディスク５６の溝５８内に軸方向に保持される。

各ブレード１３２の根元１３８とディスク５６の対応する溝５８の底との間にシム１４２が挿入されて、ブレード１３２をディスク５６上で半径方向に不動にする。

ブレード間プラットフォーム１３４は、タービンエンジンに進入する気流のセクション１４４を内側から区切る壁を形成し、ディスク５６上に溝５８同士の間で設けられた対応する手段と協働して、プラットフォームをディスク上に固定する手段を備える。

ブレード１３２は、タービンエンジンの空気入口を画定する環状外側ケーシング１４６によって取り囲まれる。外側ケーシング１４６は環状内側壁１４８を備える。環状内側壁１４８は、タービンエンジンに進入する気流のセクション１４４を外側から区切る。ブレード１３２の外側端部は、円周方向に回転移動する。

本願明細書に示されたファンのハブ比は、タービンエンジンの軸１３０とブレード１３２の前縁部のセクション１４４の内側境界との間の距離Ｂを、タービンエンジンの軸１３０とブレード１３２の外側端部との間の距離Ａによって除した比率に対応する。図８で示されたファンは、０．２５から０．２７の範囲であることができるハブ比を得るように設計されるが、距離Ａは４５０ｍｍから６００ｍｍの範囲の値を有する。ハブ比のこの選択は、リブの頂部で外側境界が１１５ｍｍから１４５ｍｍの範囲であるディスクを使用することを伴う。

最終的に、既述のように、図１および図２で示された従来技術のファンとは対照的に、図８に示された本発明によるファンが、ブレード１３２の下流に配置されたブレード１３２を軸方向に保持するフックを有さないので、ブレード１３２を軸方向に保持する手段７４、８６、７０、９６は、極めて効果的である。それとは対照的に、ここで分かるように、ファンディスク５６の下流に配置された低圧圧縮機１５０は、ブレード根元１３８とディスクのリブ１４０との下流端部によって直接支持される。下流のフックの係合に関係したリブの半径方向深さについての制約は、もはや存在しない。

したがって、溝５８は、高さが１８ｍｍから２２ｍｍの範囲となって、ブレードを軸方向に保持するフックを位置決めするように適合された溝よりも半径方向に浅い。ブレード根元１３８をリブ１４０に対して半径方向に保持するのに使用されるシム１４２も半径方向に薄い。このように短いリブ１４０は、変形および破損に耐えるのに充分コンパクトである。リブ１４０のこの強度の向上は、例えばインコネル合金と比べて比較的軽量のチタニウム合金のディスクを製造することを可能にする。さらに、溝の高さの変更から生まれるディスクの新たな重量分布を考慮して、ディスク５６の内側壁１５２は、リーキを備えた従来技術の外形とは異なるディスク５６の平衡外形を有するように形成されている。壁１５２のこの外形は円錐台形状であり、下流方向に広くなる。ディスクに比例して、このような平衡外形はタービンエンジンの内側に向かってリーキほど離れたところまでではなく、本発明の範囲内の６０ｍｍから７０ｍｍの間の最小半径まで延びる。これはディスクの内側境界を表す。したがってこの外形は、ディスク５６の中央で上流からの軸方向の接近空間内で、タービンエンジンを取り付けるときに通常使用されるより大型の道具が通ることを可能にする。次に図９および図１０に参照がなされる。図９および図１０はシム１４２を示し、シム１４２は溝５８の深さの縮小に適合されている。より詳しくは、各シムは、ファンの軸に沿って延びる、溝５８の１つの底に対して位置決めされる両面板１５４の形状を有する。このようなシムは軸方向、半径方向、および周囲方向の３方向で対称形であり、そのことが、起こり得る取付け誤差を防止する。シムの各面の側方縁部１５６または周縁部は面取りされ、各面取り部１５８は一面に対して１０°の角度を形成する。半径方向に対向する各面１５４の面取り部１５８はシムの側端部で接合して、シムの両側縁部１５６を形成する。シム１５８の面１５４同士間の接合角部と面取り部とは、１．５０ｍｍから１．８０ｍｍの、より詳しくは１．６５ｍｍに等しい曲率半径を有するように丸み付けされる。シムの側縁部１５６を形成するそれぞれの面取り部１５８同士間の接合角部は、０．４５ｍｍから０．７５ｍｍの、より詳しくは０．６ｍｍに等しい曲率半径を有するように丸み付けされる。各シム１４２は、１ｍｍから３ｍｍ、より好ましくは２ｍｍに等しい半径方向厚みと、１７．０ｍｍから１８．２ｍｍの、より好ましくは１７．６ｍｍに等しい側部寸法とを有する。

Claims (17)

1. 特にターボジェットなどのタービンエンジン用のファンであって、入口に、ファンブレード（１３２）と、環状ケーシングと、タービンエンジンの軸（１３０）のまわりで回転するブレードを担持するハブとを備え、前記ブレードが、前記軸に対して半径方向に、ハブによって内側から区切られかつ環状ケーシング（１４６）によって外側から区切られる環状セクション（１４４）内に延び、前記ハブが、ブレードの根元（１３８）が係合される溝（５８）と交互に配置される実質的に軸方向のリブ（１４０）を外側周囲に有するファンディスク（５６）を備え、前記ファンが、ブレードの半径方向外側端部を含む円の直径と一致する、９００ｍｍから１，５５０ｍｍの間の値を有する入口直径（Ａ）を有し、かつファンブレードの前縁部の半径方向内側端部の環状セクションの内側境界の直径（Ｂ）を入口直径によって除した、０．２０から０．２６５の間の値を有する比率と一致するハブ比を有する、ファン。
2. 入口直径が、より詳しくは９００ｍｍから１，２００ｍｍの間であることを特徴とする、請求項１に記載のファン。
3. ブレード（１３２）の上流にディスク（５６）に取り付けられる環状カバー（９６）と、ディスク上にブレードを軸方向に保持する手段とを備え、前記保持する手段が、ディスクの環状溝（６２）内に取り付けられ、ブレードの根元（１３８）への軸方向の支持体を形成する側板（７４）を備え、側板（７４）が、ディスクの環状溝（６２）内での側板の軸方向のロックを保証するように、ディスクの環状溝（６２）の波形の半径方向環状縁部（６４）と協働する波形の半径方向環状縁部（８０）を備え、さらに、側板（７４）を回転可能にロックする手段を備え、前記ロックする手段が、半径方向内側に延びるラグ（９２）を有するリング（８６）を備え、ディスク（５６）の上流の半径方向面上に固定手段（６８、９４、７０、７２）が設けられ、前記カバー（９６）が、リングの少なくとも一部のラグ（９２）をディスク上に固定する手段と部分的に共通する固定手段（１００、６８、９４、７０）によってディスク上に固定され、前記リング（８６）が、側板（７４）をリング（８６）に対して回転可能にロックするように、側板と相補的な停止部（８４）と協働する少なくとも１つの半径方向の突起部（９０）をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のファン。
4. ディスク（５６）が、リングをディスク上に固定する手段を形成するように、軸方向のネジ（７０、７２）が通るラグ（９２）の穴（９４）と位置合わせされた穴（６８）を有する、内側に延びる上流のフランジ（６６）を備えることを特徴とする、請求項３に記載のファン。
5. リング（８６）が、半径方向突起部（９０）が半径方向に外側に延びる円筒部位（８８）を備え、ラグ（９２）が、円筒部位（８８）の上流縁部から半径方向に内側に延び、リングの円筒部位は、ディスクの前記フランジ（６６）上で半径方向に支持されることを特徴とする、請求項４に記載のファン。
6. リングの半径方向突起部（９０）と協働する側板の停止部（８４）が、側板（７４）の上流縁部上に設けられた波形（８２）によって形成されることを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載のファン。
7. 全てのリブ（１４０）と全ての波形（８２）について、１つの波形が、側板の上流縁部上にディスクのリブのうちの１つと軸方向に位置合わせされた状態で形成されることを特徴とする、請求項６に記載のファン。
8. カバー（９６）は、その中央部内に、内側環状縁部（９８）を備え、前記内側環状縁部（９８）が、下流に通じ、リングの固定ネジ頭部（７２）をディスク上に収納するのに使用される軸方向の盲穴（１０６）を形成され、カバー（９６）がさらに、カバー（９６）とリング（８６）をディスク上に共通して固定するネジ（７０）が通る軸方向の通し穴（１００）を備えることを特徴とする、請求項３から７のいずれか一項に記載のファン。
9. 内側円筒面と、半径方向突起部（９０）が規則的に半径方向外向きに延びる外側円筒面とを備える円筒部位（８８）を備え、円筒部位の縁部から円筒部位の半径方向内側にラグ（９２）が延び、各ラグは実質的に各対の隣接した突起部同士間に位置付けられる、請求項３から８のいずれか一項に記載のファン用のリング（８６）。
10. 可変厚の実質的に円錐台形状の壁（７６）を備え、前記壁（７６）の大きい方の直径を備えた端部は、内側に延びた、規則的に波形が付けられた環状縁部（８０）に連結され、前記壁（７６）の小さい方の直径を備えた端部は、規則的に波形が付けられる、請求項３から８のいずれか一項に記載のファン用の環状側板（７４）。
11. ディスク（５６）が、リブ（１４０）の外側端部によって形成された、直径が２４５ｍｍから２７５ｍｍの間である外側境界と、ディスクの平衡外形の内側端部によって形成された、直径が１２０ｍｍから１４０ｍｍの範囲である内側境界とを有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のファン。
12. ディスク（５６）が、リブ（１４０）の外側端部によって形成された、直径が２４５ｍｍから２７５ｍｍの間である外側境界を有することと、ディスクの溝（５８）が、溝（５８）の底とリブ（１４０）の上部との間で１８ｍｍから２２ｍｍの範囲の値の半径方向寸法を有することとを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のファン。
13. １ｍｍから３ｍｍの範囲の半径方向厚を有するシム（１４２）が、ブレード根元（１３８）と溝底（５８）との間に半径方向に挿入されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のファン。
14. ディスクの平衡外形（５６）が、下流方向に円錐台形の形状が広くなる内部ボアによって形成され、ボアの上流端部はディスクの内側境界を形成することを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のファン。
15. ディスクが、１７枚から２１枚のブレード、好ましくは１８枚から２０枚のブレードを担持することを特徴とする、請求項１から８および１１から１４のいずれか一項に記載のファン。
16. ディスクはチタニウム合金、より詳しくはＴＡ６ＶまたはＴｉ１７（ＴＡ５ＣＤ４）合金であることを特徴とする、請求項１から８および１１から１５のいずれか一項に記載のファン。
17. 請求項１から８および１１から１６のいずれか一項に記載のファンを備えることを特徴とする、ターボジェットエンジンなどのタービンエンジン。

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