JP4047837B2 - 非対称ハンマーヘッド接続を有するブレードの保持容量の改善 - Google Patents

Description

本発明は、希釈率の高い２スプールバイパスターボジェットに低圧コンプレッサの最終段階を形成するような、円錐ストリームに配置されているターボマシーンのブレード付きディスクに関する。

希釈率の高いターボジェットにおいて、１次流ストリームの半径は低圧コンプレッサを介して上流から下流へと縮小する。このストリームの円錐形状は最終段階において極めて特徴付けられている。これらの段階にあるブレードは、コンプレッサの回転軸に垂直な平面に対するストリームに対して斜めに、すなわち遠心力の方向に対して斜めに延びている。

本発明は、より具体的にはこのタイプのブレード付きディスクに関し、該ブレードはディスクの周辺溝のハンマーヘッドタイプ接続によって保持されており、該溝は上流リップと下流リップによって画定されており、該溝の底部に接続されているリップの表面は、ターボマシーンの稼動時にブレードルート（ｒｏｏｔ）のフランク（ｆｌａｎｋ）が担持する軸受表面を形成し、これらの軸受表面は、好ましくは遠心力の平面にある合力を有する反力を支持している。

この合力を達成するために、欧州特許第０ ６９５ ８５６号明細書は非対称ハンマーヘッド接続、すなわち回転軸に垂直な平面に対する大径フロントリップの軸受表面の角度が下流リップの軸受表面と上記平面間に形成されている角度よりも大きい接続を提案している。その文献の図４Ｂは、高レベルの軸方向ストレスにかけられると、ブレードが下流リップの軸受表面の端によって構成されている回転中心Ｃを中心に旋回する傾向がある状況に関するブレード付きディスクの接続を示している。添付の図１は欧州特許第０ ６９５ ８５６号明細書の図４Ａを再現している。ここにおける参照番号１は、そのルート２が、その表面が上流リップ５と下流リップの内面の軸受表面４ａおよび４ｂを担持する上流フランク３ａと下流フランク３ｂを備える蟻継タイプであるブレードを示しており、これらのリップは共にディスク１２の周辺に形成されている溝７を画定し、該溝の底壁８はそれぞれの円形表面９ａおよび９ｂを介して軸受表面４ａおよび４ｂに接続されている。

高レベルの軸方向ストレスがブレード１の空力部分に衝撃を与える破片によって印加される場合、ブレードは下流リップ６の軸受表面Ｂの上流端Ｃを中心に旋回する傾向がある。回転中心Ｃから最も遠くに配置されているブレード１のルートの上流ヒール１１の端１０はストレスを加えられて円（Ｃ）を描く。

上流リップ５の軸受表面４ａは円（Ｃ）内に配置され、円（Ｃ）と、ディスクの回転軸を含む断面上の上流リップ５の断面とに共通の表面が最大厚さｅで三日月形状にされている。

厚さｅが小さく、かつ軸受表面４ａと端１０での円（Ｃ）の接線間の角度Ａもまた小さい場合、上流リップ５とヒール１１の変形は、高レベルの軸方向ストレスの結果として、ブレード１の離脱（ｅｓｃａｐｅ）を招きうることが容易に理解されるであろう。

本発明の目的は、上述のタイプの非対称ハンマーヘッド接続を有するブレードの保持容量を改善することである。

より正確には、本発明は、非対称ハンマーヘッド接続を有し、かつ円錐ストリームにおいて延びているブレードの保持容量を改善するための方法を提供しており、該ブレードのルートはディスクの周辺溝に保持されており、上記溝は、上記ディスクの回転軸に垂直な平面に対して非対称な平面において延びており、かつ上記ルートの上流および下流フランクの表面が担持しているそれぞれの軸受表面を提供する上流リップおよび下流リップを有しており、上記上流リップの軸受表面は円形表面を介して上記溝の底壁に接続されており、上流フランクは、上記円形表面の近傍で、軸方向ストレスが加えられると上記ブレードが旋回する傾向のある軸を中心に半径Ｒの円内に配置されているヒールを提供しており、上記円は上流リップにおいて厚さｅの三日月形状を描いている。

本発明の方法は以下のことによって特徴付けられている：
ａ）上流リップの軸受表面と溝の底壁間の接続は上記ディスクから材料を除去することによって修正されること；および
ｂ）上記ディスクは、半径Ｒの値と厚さｅの値とを大きくするように、上流フランクがより大きな容積のそれぞれのヒールを提供しているブレードと嵌合されていること。

本発明の他の利点および特徴は、例示によって、かつ添付の図面を参照してなされている以下の説明を読めば明らかになる。

図２において、２０と示されている網状線部分は、上流リップ４の軸受表面４ａと溝７の底壁８間の接続ゾーン９ａにあるディスク１２から除去された材料の断面を示している。この材料は、例えば切削やフライスによって除去されてもよい。

この材料の除去は、従来のブレードのヒール１１の下で使用可能な空間を増大させ、図１に示されているブレードが図３に示されているような新たなブレード３０と置換されることを可能にし、このブレードは従来のブレードのヒール１１よりも大きなヒールを提供している。そのヒール３１より上方では、このブレード３０はブレード１と同一である。図３の破線は従来のブレードの断面を示している。

回転中心Ｃから最も遠いヒール３１上のポイント３２は、Ｒよりも長い距離Ｒ１だけ上記中心から離れており、中心Ｃかつ半径Ｒ１の円（Ｃ１）は、図１に示されている三日月形状よりも厚い厚さｅ１のリップ５において三日月形状を画定することによって、ディスク１２の修正された溝に修正されたブレード１を保持するための容量をかなり改善することができる。

図３はまた、ポイント３２の円（Ｃ１）の接線と上流リップ５の軸受表面４ａとによって形成されている角度Ａ１は従来技術の対応する角度Ａよりも大きいことを示している。図３は、ディスク１２とブレードに対してなされている小さな修正によって、角度Ａの大きさと三日月形状の厚さｅとを相当大きくすることができることを明確に示している。

図１は、軸方向ストレスの印加によってブレードがディスクの溝から旋回する傾向を示す場合に、強力な円錐ストリームにおいて従来技術によるブレードとディスク間の接続を示す、回転軸を含む平面の断面を示している。 図２は図１に類似であり、本発明に従ってディスクの溝に適用されている修正を示している。 図３は、本発明に従ってブレードのルートに適用されている修正を示している。

符号の説明

１、３０ ブレード
４ 上流リップ
４ａ 軸受表面
５ リップ
７ 溝
８ 底壁
９ａ 接続ゾーン
１１、３１ ヒール
１２ ディスク
２０ 平行線部分
３２ ポイント

Claims (1)

1. 非対称ハンマーヘッド接続を有し、かつ円錐ストリームにおいて延びているブレード（１）の保持容量を改善する方法であって、ブレードのルート（２）がディスク（１２）の周辺溝（７）に保持されており、前記溝は、前記ディスクの回転軸に垂直な平面に対して非対称な平面において伸び、かつ前記ルートの上流および下流フランクの表面（３ａ、３ｂ）が担持するようになるそれぞれの軸受表面（４ａ、４ｂ）を提供する上流リップ（５）と下流リップ（６）とを有しており、前記上流リップ（５）の軸受表面（４ａ）は円形表面（９ａ）を介して前記溝（７）の底壁（８）に接続されており、上流フランクは前記円形表面の近傍に、軸方向ストレスが印加されると前記ブレード（１）が旋回する傾向がある軸を中心とした半径Ｒの円（Ｃ）内に配置されているヒール（１１）を提供しており、上流リップ（５）において前記円（Ｃ）は厚さｅの三日月形状を描いており、前記方法が
   ａ）上流リップ（５）の軸受表面（４ａ）と溝（７）の底壁（８）間の接続は前記ディスクから材料を除去することによって修正されていることと；
   ｂ）前記ディスクは、上流フランク（３ａ）が、半径Ｒの値と厚さｅの値とを大きくするようにより大きな容量のそれぞれのヒール（３１）を提供する、ブレード（３０）に嵌合されていることことを特徴とする、ブレードの保持容量を改善する方法。

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