JP4059827B2 - ファン羽根の軸方向位置のコントロール - Google Patents

Description

本発明は、ターボジェットファンにおける取り外し可能な羽根の軸方向位置をコントロールするためのシステムに関する。

より詳細には、本発明は、角度的に規則正しく間が空けられた複数の実質的に軸方向の溝を備えるリムを有するディスクと、前記ディスクの外面から外方に向かって放射状に延びる複数の取り外し可能な羽根であって、各羽根がそれぞれの溝に受け入れられる羽根基部を有するものと、前記羽根基部の下流面がそれに対して当接して前記ディスクに固定された下流フランジ板と、前記羽根基部を前記溝内に保持する目的のために前記ディスクに固定される取り外し可能な上流フランジ板と、を具備するファンローターに関する。

本文文言において、「上流面」は、当該機関の前方に向いている面を示し、そして「下流面」は、後方に向いている面を示す。

ファンローターの上流フランジ板は、一般に損傷の場合には羽根が交換され得るように取り外し可能である。損傷は、特にターボジェットが装着された航空機の離陸および着陸進入段階の間に、鳥のような、異物が吸い込まれた場合に生じ得る。

組立ての理由で、軸方向のクリアランスが、羽根とディスクとの間の結合部に含まれる。このクリアランス内のファン羽根の不規則な軸方向位置はローターをアンバランスにし、且つ運転中に振動を発生させる。このことは、大きなコードからなるファン羽根について特に当てはまる。

運転中に羽根が受ける大きな遠心力は、羽根が前記組立てクリアランス内で不規則な態様で軸方向に移動されるようにも導き得る。

米国特許第４０３３７０５号明細書は、軸方向に羽根を保持するためのシステムを開示しており、該システムは、羽根基部の各端部にほぞを備えており、ほぞは前記羽根基部を受ける溝の両側のディスクのリム内に配置された２つの斜めのほぞ穴と共同する。前記ディスクの各面に設けられたほぞは、該ディスクに固定されるリングによって径方向に留められる。羽根基部と近接するほぞの各端面の間に、当該明細書は、留めリングがしかるべき場所内に設置され且つ締め付けられるのに先立ち、前記羽根が組み立てられている間に、前記ほぞが径方向に移動するのを防止するために作用するスプリングを形成するシート状金属を備えている。それらのスプリングは、該明細書の図７に見られ得るように、羽根の各端部に組立てクリアランスを作り、該クリアランスは、コントロール下にはない。

米国特許第５２８２７２０号明細書は、保持用フランジ板と羽根基部の端部との間に挿入配置してハニカムエレメントを提供し、該ハニカムエレメントは、鳥が吸い込まれた場合にエネルギーの一部の吸収に供する。吸込みの間、前記ハニカムは次第に変形し、それによってエネルギーの一部を散逸させる。前記ハニカムエレメントは、フランジ板の組立ての間にそれらの完全性を保持しなければならず、そしてその結果として、組立て後にいくらかの軸方向のクリアランスが必然的に存在し、それによって、ファンが運転中である間に、不規則な軸方向の変位を可能としてしまう。

米国特許第４０３３７０５号明細書 米国特許第５２８２７２０号明細書

本発明の目的は、羽根の軸方向位置が、簡単で且つ低コストの装置によってコントロールされ、しかも修理を行なう場合の羽根の組立てまたは取り外しのときに、問題を生じることのない、導入部に説明された通りのファンローターを提案することにある。

本発明によれば、この目的は、組立て後に、機関の通常の動作の間における羽根のいかなる軸方向の変位も防止するために、上流フランジ板の下流面に、、羽根基部の上流面に充分な力を作用するための弾性手段が取り付けられていることによって達成される。機関の「通常の」動作という用語は、異物が吸い込まれまたは羽根が失われるようなタイプの例外的な事象を除く動作を意味するために用いられている。

それゆえ、一旦ローターが組み立てられると、これらの弾性手段は、羽根基部が上流フランジ板に対して確実に押圧されて保持され、それによって、羽根の製造許容差にかかわらずいかなる軸方向の組立てクリアランスも除去することを確実にすべく、羽根基部に充分な力を作用する。

有利には、各羽根基部に固有の弾性手段が設けられる。これらの独立の弾性手段は、望ましくは、フランジ板に形成されたそれぞれの開口部内に保持されるエラストマーペグによって構成される。

ファンローターが、各羽根基部とそれに対応する溝の底部との間に挿入配置されたスペーサーをさらに含むとき、前記スペーサーは前記羽根基部の上流面に圧接する径方向に延びる突起部を含み、前記弾性手段は、有利には前記突起部に圧接する。

本発明の他の利点および特徴は、例にとして、そして添付図面を参照して与えられる以下の説明を読めば明白である。

図１は、ディスク２および軸Ｘの周りに角度的に規則正しく間隔があけられ且つディスク２の外面から外方に向かって放射状に延びる複数の羽根３を有する軸Ｘのファンローター１を示している。各羽根３は、ディスク２のリム内に実質的に軸方向に延びる溝またはスロット５内に保持される羽根基部４を有する。羽根基部４は鳩尾形状からなり且つ溝５は相補的な形状からなっている。遠心力の作用のもとで、ファンが運転中であるとき、前記羽根基部４は、溝５の径方向外側の壁部によって溝５内に保持される。

スペーサー６は、各羽根基部４のベース部と溝５の底部との間に配置される。ディスク２の上流面７に近接するその端部において、スペーサー６は、羽根３の基部４の上流面９を押圧する突起部８を有する。スペーサー６の機能は、ファンが静止しているときに羽根３が溝５内に落ち込むのを防止し、且つ羽根に対する衝撃、例えば、異物の吸込みまたは近接する羽根の破損に続く羽根に対する衝撃の場合にエネルギーの一部を吸収させることにある。

ディスク２の下流面１０上には、それに対して羽根３の基部４が当接することとなる下流フランジ板（図面には示されていない）が固定されている。

上流フランジ板１２も、一旦ローター１が組み立てられたら、羽根３の基部４が溝５から滑り出すことを防止する目的のために、ディスク２の上流面７上に設けられる。上流フランジ板１２は、羽根３を交換するために必要な場合には取り外され得るようにするために、ボルトによってディスク２に固定される。

図２においては、突起部８と上流フランジ板１２の下流面１３との間にクリアランスＪが存在することがわかる。羽根３の基部４は、それゆえ、溝５における軸方向の距離Ｊにわたって移動することができ、それによりローター１がアンバランスになり、運転中に振動を発生してしまう。

本発明によれば、上流フランジ板１２は、各羽根基部４の前方に開口部１５を有し、該開口部はエラストマーペグ１７の軸部１６保持し、前記ペグ１７は、開口部１５のそれよりも大きな直径、およびクリアランスＪよりも小さくない厚みの頭部１８を有する。図３に示されるように、ペグ１７の頭部１８は、上流フランジ板１２の下流面１３上に配置され、そして前記頭部１８は、上流フランジ板１２の下流面１３とスペーサー６の突起部８の上流面との間で圧縮される。

ペグ１７は、従って、突起部８に軸に沿う方向で弾性力を作用する。突起部８は、近接する羽根基部４に対して押圧されるので、前記基部は、下流フランジ板に向かって常に付勢され、下流フランジに対して当接状態が維持される。この単純な配置は、羽根３の軸方向クリアランスをコントロールすること、および羽根３が、不規則な態様で軸方向に移動するのを防止することに役立つ。

図４Ａおよび図４Ｂは、ペグ１７の斜視図であり、図５は、上流フランジ板１２の下流面１３の斜視図である。

ペグ１７は、フランジ板１２がディスク２に組み付けられるのに先立って上流フランジ板１２に当然にはめ込まれている。参照符号２０は、ボルトによってディスク２のフランジ片に固定されることを可能とする目的のために上流フランジ板１２に形成された開口部を指している。これらのボルトを締め付けることによって、休止時における頭部１８の厚みともともとの組立てクリアランスＪとの間の差に応じて、羽根３のいかなるその後の軸方向の変位をも防止するためにペグ１７の頭部１８に充分な圧縮力が作用される。この圧縮力は、羽根３とペグ１７との製造持の誤差に依存して羽根ごとに変動するかもしれない。

ファンローターの概略の断面図である。 組立てクリアランスを示す、上流フランジ板と羽根の配置の詳細図である。 図２と類似した、ペグによって処理されるクリアランスを示す図である。 ペグの斜視図である。 ペグの斜視図である。 そのペグに適合される上流フランジ板の下流面の斜視図である。

符号の説明

１ ファンローター
２ ディスク
３ 羽根
４ 羽根基部
５ 溝
６ スペーサー
７、９ 上流面
８ 突起部
１０、１３ 下流面
１２ 上流フランジ板
１５、２０ 開口部
１６ 軸部
１７ エラストマーペグ
１８ 頭部
Ｊ クリアランス
Ｘ 軸

Claims (2)

1. 角度的に規則正しく間が空けられた複数の実質的に軸方向の溝（５）を備えるリムを有するディスク（２）と、前記ディスク（２）の外面から外方に向かって放射状に延びる複数の取り外し可能な羽根（３）であって、各羽根（３）がそれぞれの溝（５）に受け入れられる羽根基部（４）を有する羽根（３）と、前記ディスク（２）に固定された下流フランジ板であって、前記羽根基部の下流面が該下流フランジ板に対して当接する下流フランジ板と、前記羽根基部（４）を前記溝（５）内に保持する目的のために前記ディスク（２）に固定される取り外し可能な上流フランジ板（１２）と、を具備するファンローターであって、
   前記ローターは、組立て後に、機関の通常の動作の間における羽根（３）のいかなる軸方向の変位も防止するために、前記上流フランジ板（１２）の下流面（１３）に、前記羽根基部の上流面に充分な力を作用するための弾性手段（１７）が取り付けられており、
   各羽根基部（４）に固有の弾性手段（１７）が設けられており、
   各羽根基部（４）に固有の弾性手段は、上流フランジ板（１２）に形成された開口部（１５）内に保持される弾性のペグ（１７）によって構成されることを特徴とする、ファンローター。
2. 各羽根基部（４）とそれに対応する溝（５）の底部との間に挿入配置されたスペーサー（６）をさらに具備し、該スペーサー（６）は前記羽根基部（４）の上流面（９）に圧接する径方向に延びる突起部（８）を有すること、及び前記弾性手段は前記突起部（８）に圧接することを特徴とする、請求項１に記載のファンローター。

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