JP4153666B2 - ディスクの羽根を軸方向に保持する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にファンの入口で使用することができるターボエンジンのディスクの中の軸方向の羽根の保持装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
ここでは、ターボエンジンの中に異物が侵入することによって生じる衝撃によって羽根が破断したとき、または故障のときに、発生する恐れのある損傷状態が対象となる。はずれた羽根は隣接する羽根にぶつかり、その隣接羽根に対して軸方向及び径方向の応力を加え、それらの応力が今度はその羽根を破断させる恐れがある。ここで提案される装置は、羽根に加えられる衝撃力の軸方向の成分を吸収することを可能にする。特に、ディスクと、溝の中をスライドする羽根の根元部との間に位置し、溝における羽根の軸方向の動きを制止する羽根のシム部品に関係する独自の装置が対象となる。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
シム部品は、ここでは、羽根が溝の中を定められた限界まで移動することを可能にしながら、その変形の可能性を活用する、相対的に可撓性をもつアセンブリを形成する。ぶつかった羽根に過剰な力を加えることなく、相対的に大きなエネルギーが吸収される。変形は可逆的である、すなわち、シムアセンブリの部品は、衝撃後に元の状態に戻り、羽根は元の位置に押戻され、他の衝撃もまた吸収され、特に、最初の衝撃の後に起きる別の衝撃も、同じの状況において吸収することができる。
【０００４】
軸方向またはわずかに斜めになった溝の中をスライドする羽根の軸方向における弾性的な組立ては、従来の装置とは異なる。従来の装置においては、羽根は、堅固な方法でディスクに連結され、軸方向の遊動の可能性をもたない、または、軸方向に過剰な力が加えられた場合には、破断するまたは座屈変形する恐れのある部品によって軸方向に保持される。衝撃を受ける羽根は、前者の場合には容易に破断してしまう恐れがあり、破断したまたは座屈変形した部品は、第二の場合と同じ状況で、他の大きな負荷を支えることができないだろう。
【０００５】
本発明の他の様態は、それでもなお、シム部品が永久的な変形を維持することがないように、それらシム部品が受ける恐れのある変形を制限することにある。そのために、羽根とディスクとの間にストッパが加えられる。羽根の移動が、ストッパの位置に到達するのに十分であった場合には、機械的システムが、はるかに堅固になる、すなわち、追加の移動を発生するためには、はるかに大きな応力の増大が必要となる。このとき、軸方向の衝撃のエネルギーならびに応力は、制止システムの保持装置の２つのレベルの間で分配され、システムのいずれか一方の破断を防ぐことができる。
【０００６】
第一のレベルの保持は、課された遊びに達した後、第二のレベルが介入する前に、さらにその瞬間に、重要な軸方向応力なしに、羽根をディスクの空洞内でスライドさせるような可撓性を有しており、羽根は、装置の堅固さと性能を有しながら保持される。
【０００７】
本発明の利点は、隣接する羽根の破断の結果生じる衝撃力の吸収に限定されず、固形物体、小鳥、その他の物質による衝撃のような羽根に対する軸方向応力の原因となるあらゆるものの結果生じる衝撃力も吸収する。
【０００８】
本発明には、一見して互いに異なる数多くの変形実施形態が可能であるが、本発明の一般的定義は、羽根がディスクの中を軸方向にかなり大きくスライドすることができる、羽根のシム部品を備えたディスク内の羽根の保持装置であって、シム部品はストッパ用表面対によって結合され、それら表面対は、軸方向に向けられ、ディスクの一部分で、もしくはディスクに結合されたシム部品まで延びており、シム部品またはディスクのその一部分は少なくとも部分的に可撓性をもち、さらにディスクの一部分もしくはディスクに結合された部品の一部分と、羽根の一部分もしくは羽根に結合された部品の一部分との間で、軸方向に一定の遊びが存在し、前記遊びは、一定の軸方向応力が羽根に加えられると消滅することを特徴とする保持装置であることがわかるであろう。いいかえれば、本発明はまた、大きな可撓性をもつ第一の変形レベルと、装置の少なくとも一連の要素連鎖の間の遊びの消滅と、また一連のいかなる要素の破断も座屈変形も見られずに、一連の要素の増大する負荷に結びついた可撓性の減少によって特徴づけられる第二の変形レベルを有する、羽根の軸方向移動にしたがって、ディスク内で羽根に二重の可撓性をもたせた保持装置に関するものである。
【０００９】
装置は、羽根の片側だけ、または両側に存在することができ、その時、遊びは、有利には片側にあり、シム部品は反対側にある。
【００１０】
添付図面を参照することによって、以下に説明することで、本発明の特徴、及びより独自の様態がより明らかになるだろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、ターボエンジンのファンの特定の主要部分を示している。そのなかには、コーン１、コーン１によって覆われたディスク２、翼部４がコーン１から出ており、さらにディスク２の溝の中に収納される根元部５を備えた羽根３を有する。すでに知られているように、羽根の根元部は、相補的形状を有する溝の中で、その溝の中に埋め込まれ、コーン１がターボエンジンのロータとともに回転した時に遠心運動が羽根３を引き出すのを防止することができるように、球根形、ダブテール形、または膨らみのついた断面を有する。
【００１２】
ここで、装置の前方を表している図２をより詳しく見てみよう。羽根の根元部５は、前方に張り出して、溝の上部にその根元部を保持するシム７上に置かれ、その前方では、シム７が、周方向保持リング８に当接し、このリング自体が、前方に向けて、ディスク２のフランジ９にぶつかる。周方向保持リングは、既に知られているように、シム７の両端を受容し、溝２６の中でそれら両端が軸方向に移動するのを阻止する、限定された角度延長ノッチ２５を有する。さらに、側板１０は、リング８、フランジ９、シム７を覆い、ネジ１３を介して、ディスク２の外側部分１２にボルト留めされた、十分に薄い覆い（エンベロープ）１１の形を有する。
【００１３】
本発明の重要な様態は、それぞれ根元部５とシム７上で、またシム７とリング８上で、さらにリング８とフランジ９上でストッパの役割を果たす向かい合った表面対２７、２８、２９である。これらの表面は軸方向に向けられる。
【００１４】
羽根の根元部５が前方に移動すると、フランジ９が、表面対２７、２８、２９の連続する接点に接触するまで、シム７、さらにリング８が押し戻される。しかし、軸方向のこの積重ねは、連動する部品数と、それらが変形する可能性の故に、特に、その薄さと、リングが間に挟まれているストッパ表面対２８と２９の径方向のずれとに起因するリング８のたわみとねじれによって、十分に可撓性をもつ。したがって、羽根の根元部５の一定の値の追加移動は、一定の力、しかも変形の第一段階においては相対的に弱い力を加えることが必要となるだろう。フランジ９に導かれるディスク２のカラー６はまた負荷によってたわみ、補足的な可撓性を与える。
【００１５】
ここで、ディスク２と羽根１の反対側を示している図３Ａ及び図３Ｂを見てみよう。
【００１６】
この図においてディスク２は、ドラム１４にボルト留めされ、このドラムは、羽根の根元部５とシム７を覆うフードまで続くフランジ１５を有する。さらに、ドラム１４には、フランジ１８が備えられ、そのフランジには、各々が羽根の根元部５の後方部分２０の突出部１９の上に載っている溝穴（スロット）１７が備えられ、この後方部分２０のヒール部（突起部）２１は、フランジ１８の裏側に延在し、そのヒール部は、通常の状況において定められている遊び２２によって隔てられ、そこでは羽根は大きな軸方向応力を受けない。こうした万一の事態が発生し、羽根が前方に向って移動すると、遊び２２は、次第に小さくなるが、部品７、８、９が変形を受け始めてもその遊びは残る。この変形が一定の値に達すると、遊び２２は消滅、ヒール部２１とリブ１８との間が直接接触しはじめる。これら２つの部品が、アセンブリの前方の部品よりもはるかに堅固なため、羽根をさらに前方に移動させるためには、はるかに大きな力が必要である。そのことから、小さい移動のためには剛性が小さい羽根の組立てを得ることができ、より大きな移動のためには剛性の大きな羽根の組立てを得ることができる。こうした特性によって、小鳥がぶつかったり、あるいは特に羽根を損失した場合のように、例外的な負荷がかかる場合には、保持装置の種々の部品を損なう恐れなく、羽根が受けたかなり大きな衝撃のエネルギーを吸収することができる。
【００１７】
連続する２つの剛性レベルを有する羽根のこの組立ての着想は、図４に示されているような異なる様態を有する技術的装置によって実施することができる。羽根の根元部５はまた、ディスク２の同一溝のなかに取付けれたシム７上に置かれ、周上のその位置は、本発明の組立てにはもはや協働しない、ここには図示されていないリング８と類似の部品によって確立することができる。ここでは、側板３０は、前方でシム７と羽根の根元部５を覆う。側板は、ボルト３１によってディスク２に連結され、羽根の根元部５と向かい合って位置する限定された角度延長フック３２の形状に再び湾曲する前に外側に向って径方向に延在する。側板は、ボルト３１から遠くないところに、さらに大きな可撓性を側板に与える薄くなった部分３３を有する。さらにディスク２は、外側に向って延在するフランジ３４を有し、このフランジは、限定された角度延長ノッチを備え、フランジといわゆる側板３０との間で、同じようにノッチが付いたフック３２の裏側まで延びている。フック３２及びフランジ３４のノッチは延長され、その結果、これら２つの部品の中実部分が向かい合った位置になり、通常は、遊び３５によって隔てられる。
【００１８】
この着想において、２つの剛性レベルを有する組立てのあらゆる要素は、したがって、羽根の前方に位置し、遊び３５は、先述した遊び２２の役割を果たす。羽根が前方に向って力を受けると、羽根の根元部５は、遊び３５が消滅し、フック３２が、側板３０よりはるかに堅固なフランジ３４にぶつかるまで、薄くなった部分３３によって側板３０をたわませることによってシム７を押戻し、そのことから、羽根の追加移動に対する組立ての強度がいちじるしく増大する。シムの部品の変形は、それぞれが、根元部５とシム７上に位置している（先に示したように）２つの表面対２７と３６の間で、またシム７と側板３０との間でストッパによって行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】羽根の保持組立てを示すファンの全体図である。
【図２】本発明の実施形態について、羽根の保持装置の両端を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態について、羽根の保持装置の両端を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａの主要要素を軸方向から見た図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１、３ 羽根
２ ディスク
４ 翼部
５ 羽根の根元部
６ ディスクのカラー
７ シム
８ リング
９ ディスクのフランジ
１０ 側板
１１ 被覆
１３ ネジ
１４ ドラム
１５ ディスクに結合した部分
１７ 溝穴
１８ リブ
１９ 突出部
２０ 根元部の裏側部分
２１ ヒール部分
２２、３５ 遊び
２５ 角度延長ノッチ
２７、２８、２９、３６ 表面対
３０ 側板
３２ フック
３３ 薄くなった部分
３４ フランジ、ストッパ部品

Claims (10)

1. 羽根が実質的に軸方向にスライドすることができるディスク（２）の羽根を保持する装置であって、羽根を固定するための複数の固定部品（７、８、３０）を備え、さらに、複数の固定部品は、軸方向に向けられた複数のストッパ用表面対（２７、２８、２９、３６）で相互に結合され、複数のストッパ用表面のうちの端のストッパ用表面は、ディスク上に若しくは前記複数の固定部品のうちのディスクに連結された固定部品上にあり、固定部品またはディスクの一部分（９）は、少なくとも部分的（８、３３）に可撓性をもち、ディスクの一部分（３４）もしくはディスク（２）に結合された部品（１４、１５）の一部分（１８）と、羽根の一部分（２１）もしくは羽根に結合された部品の一部分（３２）との間で軸方向に一定の遊び（２２、３５）が存在し、前記遊びは、一定の軸方向応力が羽根に加えられた場合に消滅することを特徴とする装置。
2. 固定部品（７、８）と遊び（２２）が、羽根の両側に存在することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
3. 固定部品と遊びが羽根の片側に存在することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
4. 固定部品が、羽根の根元部（５）の下をスライドするシム（７）を備えることを特徴とする請求項１に記載の保持配置。
5. 固定部品が、シム（７）の周方向保持リング（８）を備えることを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
6. リング（８）がストッパ用の前記の２つの表面対（２８、２９）の間に配置されており、リング（８）がたわむことができるように、該２つの表面対の位置が径方向にずれていることを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
7. 固定部品が、ディスク（２）に連結された側板（３０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
8. 側板（３０）が、可撓性を有する薄くなった部分（３３）を備えることを特徴とする請求項７に記載の保持装置。
9. 側板（３０）が、遊び（３５）が消滅したときに堅固な止め具の役割を果たすフック形に湾曲した先端（３２）を備えることを特徴とする請求項８に記載の保持装置。
10. 羽根の軸方向移動に沿った二重の可撓性をもつ、ディスク内の羽根の保持装置であって、羽根とディスクの間に延びる一連の羽根を固定するための部品を備え、第一の遊びが前記部品相互の間に存在し、第二の遊びが羽根とディスクの間に存在し、保持装置は、羽根の移動の後、第一の遊びが消失したときの、大きな可撓性を有する第一の変形レベルと、更なる羽根の移動の後、第二の遊びも消失した第二の変形レベルとを有し、保持装置の可撓性は第一変形レベルよりも第二の変形レベルでより減少し、第二の遊びが消失したときに一連のいかなる部品の破断も座屈も起きないように第二の遊びが設定されている、保持装置。

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