JP4352757B2

JP4352757B2 - ジェットエンジン用ファン及びファンスペーサ

Info

Publication number: JP4352757B2
Application number: JP2003135724A
Authority: JP
Inventors: 哲司藤村; 博史黒木; 修治池田; 信孝柳谷
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP2004339982A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェットエンジンにおけるエンジンケースの内側に空気を送り込むジェットエンジン用ファン、及び前記ジェットエンジン用ファンに用いられるファンスペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なジェットエンジン用ファンについて簡単に説明すると、次のようになる。
【０００３】
即ち、ジェットエンジンにおけるエンジンケースの内側には、ファンディスクが回転可能に設けられており、前記ファンディスクの外周部には、複数のダブテール溝が等間隔に形成されている。また、前記ファンディスクの外周部には、ファンブレードが等間隔に設けられており、各ファンブレードのハブ側（内側）には、対応する前記雌タブテーブテールに嵌合可能なダブテールがそれぞれ形成されている。更に、ウィンドミル時における前記ダブテールと前記ダブテール溝のがたつきによる磨耗を抑制する等の理由により、各ダブテールの頂部と対応するダブテール溝の底部との間には、フロントファンスペーサとリアファンスペーサが前後にそれぞれ介在されている。
【０００４】
ここで、各フロントファンスペーサは、前記ダブテールの頂部に固定されかつ厚み方向へゴム状に弾性変形可能なシリコンゴムにより構成されたフロント弾性体プレートと、前記フロント弾性プレートの表側に固定されかつＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）により構成されたフロントＦＲＰプレートとからそれぞれなる。また、各リアファンスペーサは、前記ダブテールの頂部に固定されかつ厚み方向へゴム状に弾性変形可能なシリコンゴムにより構成されたリア弾性体プレートと、前記リア弾性体プレートの表側に固定されかつアルミにより構成されたアルミプレートと、前記ダブテール溝の底部に固定されかつＦＲＰにより構成されたリアＦＲＰプレートとからそれぞれなる。
【０００５】
従って、予め、各ダブテールの頂部に前記フロントファンスペーサと前記リアファンスペーサの一部分（前記アルミプレートを備えた前記リア弾性体プレート）をそれぞれ固定しておく（第１のスペーサ固定工程）と共に、各ダブテール溝の底部に前記リアファンスペーサの残り部分（前記リアＦＲＰプレート）をそれぞれ固定しておく（第２のスペーサ固定工程）。
【０００６】
そして、前記フロント弾性体プレート及び前記リア弾性体プレートを薄くなるように弾性変形させつつ、前記ダブテールを前方向から対応する前記ダブテール溝に嵌合させる。更に、上述の作用を前記ファンブレードの個数分だけ繰り返すことにより、各ダブテールの頂部と対応する前記ダブテール溝の底部との間に前記フロントファンスペーサと前記リアファンスペーサを前後にそれぞれ介在させつつ、複数の前記ファンブレードを前記ファンディスクの外周部に取付けることができ、前記ジェットエンジン用ファンのファン組立て作業が終了する。
【０００７】
なお、前記ジェットエンジンに前記ジェットエンジン用ファンを装備した状態の下で、前記ジェットエンジンの稼働により前記ファンディスクを回転させると、前記複数のファンブレードを前記ファンディスクと一体的に回転させて、前記エンジンケースの内側に空気を送り込むことができる。
【０００８】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１、特許文献２に示すものがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−６３００３号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００３−２８０９１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のように、前記ジェットエンジン用ファンを組立てるためには、前記ダブテールを対応する前記ダブテール溝に嵌合させる前におけるスペーサ固定工程（第１のスペーサ固定工程と第２のスペーサ固定工程）が必要不可欠であって、前記ジェットエンジン用ファンの組立てに要する一連の作業が時間が長くなり、作業能率の低下を招くという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、ジェットエンジンにおけるエンジンケースの内側に空気を送り込むジェットエンジン用ファンにおいて、
前記エンジンケースに回転可能に設けられ、外周部に複数のダブテール溝が等間隔に形成されたファンディスクと、
前記ファンディスクの外周部に等間隔に設けられ、ハブ側（内側）に対応する前記ダブテール溝に嵌合可能なダブテールがそれぞれ形成された複数のファンブレードと、
各ダブテールの頂部と対応する前記ダブテール溝の底部との間にそれぞれ介在され、厚み方向へゴム状に弾性変形可能な弾性体より構成された弾性体プレートと、前記弾性体プレートの表側に固定されかつＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）により構成された第１ＦＲＰプレートと、前記弾性体プレートの裏側に固定されかつＦＲＰにより構成された第２ＦＲＰプレートとからそれぞれなるファンスペーサと、
を具備してなることを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記ファンスペーサは前記弾性体プレートと前記第１ＦＲＰプレートと前記第２ＦＲＰプレートとからなるため、前記ファンスペーサを薄くなるように弾性変形させつつ、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを相対的に挿入させることができる。なお、「相対的に挿入させる」とは、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを直接挿入させることの他に、前記ファンスペーサを前記ダブテール溝の底部に置いてから前記ダブテールを前記ダブテール溝に嵌合させることによって、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを間接的に挿入させることも含む意である。
【００１４】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記ダブテールを対応する前記ダブテール溝に嵌合させる。また、前記ダブテールを嵌合させた後或いは嵌合させる際に、前記ファンスペーサを薄くなるように弾性変形させつつ、前記ダブテールの頂部と対応する前記ダブテール溝の底部との間に前記ファンスペーサをそれぞれ相対的に挿入させる。更に、上述の作用を前記ファンブレードの個数分だけ繰り返すことにより、各ダブテールの頂部と対応する前記ダブテール溝の底部との間に前記ファンスペーサをそれぞれ介在させつつ、複数の前記ファンブレードを前記ファンディスクの外周部に取付けることができ、前記ジェットエンジン用ファンのファン組立て作業が終了する。
【００１５】
なお、前記ジェットエンジン用ファンの組立作業が終了した後に、前記ジェットエンジンに前記ジェットエンジン用ファンを装備した状態の下で、前記ジェットエンジンの稼働により前記ファンディスクを回転させると、前記複数のファンブレードを前記ファンディスクと一体的に回転させて、前記エンジンケースの内側に空気を送り込むことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、各ダブテールの頂部又は各ダブテール溝の底部に、前記ダブテール溝のダブテール幅方向へ移動しないように前記ファンスペーサを保持する保持窪みがそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
【００１８】
請求項３に記載の発明特定事項にあっては、ジェットエンジン用ファンにおけるファンブレードのダブテールの頂部とファンディスクのダブテール溝の底部との間に介在されるファンスペーサにおいて、
厚み方向へゴム状に弾性変形可能な弾性体より構成された弾性体プレートと、前記弾性体プレートの表側に固定されかつＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）により構成された第１ＦＲＰプレートと、
前記弾性体プレートの裏側に固定されかつＦＲＰにより構成された第２ＦＲＰプレートと、
からなることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明特定事項によると、前記ファンスペーサは前記弾性体プレートと前記第１ＦＲＰプレートと前記第２ＦＲＰプレートとからなるため、前記ファンスペーサを薄くなるように弾性変形させつつ、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを相対的に挿入させることができる。なお、「相対的に挿入させる」とは、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを直接挿入させることの他に、前記ファンスペーサを前記ダブテール溝の底部に置いてから前記ダブテールを前記ダブテール溝に嵌合させることによって、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを挿入させることも含む意である。
【００２０】
請求項４に記載の発明にあっては、請求項３に記載の発明特定事項の他に、前記第１ＦＲＰプレートと前記第２ＦＲＰプレートは略同一の形状により構成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明特定事項によると、請求項３に記載の発明特定事項による作用の他に、前記第１ＦＲＰプレートと前記第２ＦＲＰプレートは略同一の形状により構成されているため、前記ファンスペーサの表裏が逆になっても、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを相対的に挿入させることができる。また、同じ理由により、多数の前記ファンスペーサを製造する場合に、前記ファンスペーサの数と同数の前記弾性体プレートと、前記ファンスペーサの倍数の前記第１ＦＲＰプレート（或いは前記第２ＦＲＰプレート）を用意すれば足りる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１から図４を参照して説明する。
【００２３】
図１は、図４におけるＩ部の拡大図であって、図２は、ダブテールとダブテール溝の間にファンスペーサを介在させた状態を示す図であって、図３は、図４におけるII-II線に沿った図であって、図４は、本発明の実施の形態係わるジェットエンジンの前部の断面図であって、下半分を省略している。
【００２４】
ここで、「前後」とは、図１及び図４において左右，図２及び図３において紙面に向かって表裏のことである。
【００２５】
図１、図３、図４に示すように、本発明の実施の形態に係わるジェットエンジン用ファン１は、筒状の第１エンジンケース３と筒状の第２エンジンケース５を同軸状に備えたジェットエンジンに用いられ、第１エンジンケース３の内側に形成された主流路７及び第１エンジンケース３と第２エンジンケース５の間に形成されたバイパス流路９に空気を送り込むものである。以下、ジェットエンジン用ファン１の具体的な構成について説明する。
【００２６】
第１エンジンケース３の前部には、ファンディスク１１がベアリング１３を介して回転可能に設けられており、このファンディスク１１の外周部には、複数のダブテール溝１５が等間隔に形成されている。
【００２７】
ファンディスク１１の外周部には、複数のファンブレード１７が等間隔に設けられている。ここで、各ファンブレード１７は、動翼１９と、この動翼１９のハブ側（内側）に一体に形成されかつ流路面２１ｓを有したプラットホーム２１と、このプラットホーム２１に形成されたシャンク２３と、このシャンク２３に形成されかつ対応するダブテール溝１５に嵌合可能なダブテール２５とをそれぞれ備えている。
【００２８】
各ダブテール２５の頂部と対応するダブテール溝１５の底部の間には、フロントファンスペーサ２７とリアファンスペーサ２９が前後にそれぞれ介在されており、フロントファンスペーサ２７とリアファンスペーサ２９はジェットエンジン用ファン１の主要な構成要素であって、同じ構成を有している。そして、フロントファンスペーサ２７とリアファンスペーサ２９の具体的な構成、及びフロントファンスペーサ２７とリアファンスペーサ２９に関連する構成は、次のようになる。
【００２９】
即ち、図１及び図２に示すように、各ファンスペーサ（各フロントファンスペーサ２７と各リアファンスペーサ２９）は、厚み方向へゴム状に弾性変形可能なシリコンゴム（弾性体の一例）より構成された弾性体プレート３１と、この弾性体プレート３１の表側に接着剤によって固定されかつＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）により構成された第１ＦＲＰプレート３３と、弾性体プレート３１の裏側に接着剤によって固定されかつＦＲＰにより構成された第２ＦＲＰプレート３５とからそれぞれなる。
【００３０】
ここで、ファンスペーサ２７，２９は弾性体プレート３１と第１ＦＲＰプレート３３と第２ＦＲＰプレート３５とからそれぞれなるため、ファンスペーサ２７，２９を薄くなるように弾性変形させつつ、ダブテール２５の頂部とダブテール溝１５の底部の間にファンスペーサ２７，２９を相対的に挿入させることができる。なお、「相対的に挿入させる」とは、ダブテール２５の頂部とダブテール溝１５の底部の間にファンスペーサ２７，２９を直接挿入させることの他に、ファンスペーサ２７，２９をダブテール溝１５の底部に置いてからダブテール２５をダブテール溝１５に嵌合させることによって、ダブテール２５の頂部とダブテール溝１５の底部の間にファンスペーサ２７，２９を間接的に挿入させることも含む意である。
【００３１】
また、図１に示すように、第１ＦＲＰプレート３３の前端付近及び後端付近は徐々に薄くなるように傾斜形状又はＲ形状に構成されてあって、同様に、第２ＦＲＰプレート３５の前端付近及び後端付近は徐々薄くなるように傾斜形状又はＲ形状に構成されている。また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、第２ＦＲＰプレート３５の両縁付近（図２（ａ）（ｂ）において左右両縁付近）はダブテール溝１５の底部の形状に応じてＲ形状に構成されている。更に、図２（ｂ）に示すように、第１ＦＲＰプレート３３と第２ＦＲＰプレート３５は略同一形状により構成しても差し支えない。
【００３２】
更に、図２（ａ）（ｂ）に示すように、各ダブテール２５の頂部には、ファンスペーサ２７，２９がダブテール溝１５のダブテール幅方向（図２（ａ）（ｂ）において左右方向）へ移動しないようにファンスペーサ２７，２９の一部（第１ＦＲＰプレート３３）を保持する保持窪み３７がそれぞれ形成されている。なお、各ダブテール２５の頂部に保持窪み３７がそれぞれ形成される代わりに（或いは他に）、各ダブテール溝１５の底部に保持窪みがそれぞれ形成されるようにしても差し支えない。
【００３３】
また、図１に示すように、各ダブテール２５の頂部の前端近傍には、フロントファンスペーサ２７の後方向の移動を規制するフロント突起３９がそれぞれ形成されており、各ダブテール２５の頂部の後端近傍には、リアファンスペーサ２９の前方向の移動を規制するリア突起４１が形成されている。
【００３４】
更に、図１及び図４に示すように、ファンディスク１１の前側には、複数の雄タブエール２５及び複数のフロントファンスペーサ２７をダブテール溝１５から離脱しないように支持する環状のフロントストッパ４３が一体的に設けられており、ファンディスク１１の後側には、複数のダブテール２５及び複数のリアファンスペーサ２９をダブテール溝１５から離脱しないように支持する環状のリアストッパ４５が一体的に設けられている。なお、フロントストッパ４３は、空気を案内するインレットコーン４７に一体的に連結されており、リアストッパ４５は、ジェットエンジン用ファン１の後方に配置された低圧圧縮機４９における低圧圧縮機ロータ５１に一体的に連結してある。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
ダブテール２５に対応するダブテール溝１５の底部にリアファンスペーサ２９を置いてから、ダブテール２５を前方向から対応するダブテール溝１５に前方向から嵌合させることにより、リアファンスペーサ２９を薄くなるように弾性変形させつつ、ダブテール２５の頂部と対応するダブテール溝１５の底部との間にリアファンスペーサ２９を間接的に挿入させる。そして、フロントファンスペーサ２７を薄くなるように弾性変形させつつ、ダブテール２５の頂部と対応するダブテール溝１５の底部との間にフロントファンスペーサ２７を直接挿入させる。更に、上述の作用をファンブレード１７の個数分だけ繰り返すことにより、各ダブテール２５の頂部と対応するダブテール溝１５の底部との間にフロントファンスペーサ２７とリアファンスペーサ２９を前後にそれぞれ介在させつつ、複数のファンブレード１７をファンディスク１１の外周部に取付けることができ、ジェットエンジン用ファン１のファン組立て作業が終了する。
【００３７】
また、図２（ｂ）に示すように第１ＦＲＰプレート３３と第２ＦＲＰプレート３５は略同一の形状により構成された場合には、ファンスペーサ２７，２９の表裏が逆になっても、ダブテール２５の頂部とダブテール溝１５の底部の間にファンスペーサ２７，２９を相対的に挿入させることができると共に、多数のファンスペーサ２７，２９を製造する際に、ファンスペーサ２７，２９の数と同数の弾性体プレート３１と、ファンスペーサ２７，２９の倍数の第１ＦＲＰプレート３３（或いは第２ＦＲＰプレート３５）を用意すれば足りる。
【００３８】
なお、ジェットエンジン用ファン１の組立作業が終了した後に、ジェットエンジンにジェットエンジン用ファン１を装備した状態の下で、ジェットエンジンの稼働によりファンディスク１１を回転させると、複数のファンブレード１７をファンディスク１１と一体的に回転させて、主流路７及びバイパス流路９に空気を送り込むことができる。
【００３９】
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、ファンスペーサ２７，２９を薄くなるように弾性変形させつつ、ダブテール２５の頂部とダブテール溝１５の底部の間にファンスペーサ２７，２９を相対的に挿入させることができるため、ダブテール２５を対応するダブテール溝１５に嵌合させる前に、ダブテール２５の頂部又はダブテール溝１５の底部にファンスペーサ２７，２９を固定することなく、換言すれば、ダブテール２５を対応するダブテール溝１５に嵌合させる前におけるスペーサ固定工程を省略して、ジェットエンジン用ファン１のファン組立てることができる。そのため、工程数の削減によって、ジェットエンジン用ファン１の組立てに要する一連の作業の時間を短くして、作業能率の向上を図ることができる。
【００４０】
また、保持窪み３７によって前記ダブテール幅方向へ移動しないように前記ファンスペーサを保持するため、ウィンドミル時におけるダブテール２５とダブテール溝１５のがたつきによる磨耗がほとんど生じなくなる。
【００４１】
更に、図２（ｂ）に示すように第１ＦＲＰプレート３３と第２ＦＲＰプレート３５は略同一の形状により構成された場合には、ファンスペーサ２７，２９の表裏が逆になっても、ダブテール２５の頂部とダブテール溝１５の底部の間にファンスペーサ２７，２９を相対的に挿入させることができるため、前記一連の作業の作業能率のより一層の向上を図ることができる。また、多数のファンスペーサ２７，２９を製造する際に、ファンスペーサ２７，２９の数と同数の弾性体プレート３１と、ファンスペーサ２７，２９の倍数の第１ＦＲＰプレート３３（或いは第２ＦＲＰプレート３５）を用意すれば足りるため、ファンスペーサ２７，２９の製造コストの低下を図ることができる。
【００４２】
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、種々の態様で実施可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記ファンスペーサを薄くなるように弾性変形させつつ、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを相対的に挿入させることができるため、前記ダブテールを対応する前記ダブテール溝に嵌合させる前に、前記ダブテールの頂部又は前記ダブテール溝の底部に前記ファンスペーサを固定することなく、換言すれば、前記ダブテールを対応する前記ダブテール溝に嵌合させる前におけるスペーサ固定工程を省略して、前記ジェットエンジン用ファンのファン組立てることができる。そのため、工程数の削減によって、前記ジェットエンジン用ファンの組立てに要する一連の作業の時間を短くして、作業能率の向上を図ることができる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、前述の効果の他に、前記保持窪みによって前記ダブテール幅方向へ移動しないように前記ファンスペーサを保持するため、ウィンドミル時における前記ダブテールと前記ダブテール溝のがたつきによる磨耗がほとんど生じなくなる。
【００４５】
請求項４に記載の発明によれば、前述の効果の他に、前記ファンスペーサの表裏が逆になっても、前記ダブテールの頂部と前記ダブテール溝の底部の間に前記ファンスペーサを相対的に挿入させることができるため、前記一連の作業の作業能率のより一層の向上を図ることができる。
【００４６】
また、多数の前記ファンスペーサを製造する際に、前記ファンスペーサの数と同数の前記弾性体プレートと、前記ファンスペーサの倍数の前記第１ＦＲＰプレート（或いは前記第２ＦＲＰプレート）を用意すれば足りるため、前記ファンスペーサの製造コストの低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４におけるＩ部の拡大図である。
【図２】ダブテールとダブテール溝の間にファンスペーサを介在させた状態を示す図である。
【図３】図４におけるI-I線に沿った図である。
【図４】本発明の実施の形態係わるジェットエンジンの前部の断面図であって、下半分を省略している。
【符号の説明】
１ジェットエンジン用ファン
３第１エンジンケース
５第２エンジンケース
７主流路
９バイパス流路
１１ファンディスク
１５ダブテール溝
１７ファンブレード
２５ダブテール
２７フロントファンスペーサ
２９リアファンスペーサ
３１弾性体プレート
３３第１ＦＲＰプレート
３５第２ＦＲＰプレート
３７保持窪み

Claims

ジェットエンジンにおけるエンジンケースの内側に空気を送り込むジェットエンジン用ファンにおいて、
前記エンジンケースに回転可能に設けられ、外周部に複数のダブテール溝が等間隔に形成されたファンディスクと、
前記ファンディスクの外周部に等間隔に設けられ、ハブ側に対応する前記ダブテール溝に嵌合可能なダブテールがそれぞれ形成された複数のファンブレードと、
各ダブテールの頂部と対応する前記ダブテール溝の底部との間にそれぞれ介在され、厚み方向へゴム状に弾性変形可能な弾性体より構成された弾性体プレートと、前記弾性体プレートの表側に固定されかつＦＲＰにより構成された第１ＦＲＰプレートと、前記弾性体プレートの裏側に固定されかつＦＲＰにより構成された第２ＦＲＰプレートとからそれぞれなるファンスペーサと、
を具備してなることを特徴とするジェットエンジン用ファン。
各ダブテールの頂部又は各ダブテール溝の底部に、前記ダブテール溝のダブテール幅方向へ移動しないように前記ファンスペーサを保持する保持窪みがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のジェットエンジン用ファン。
ジェットエンジン用ファンにおけるファンブレードのダブテールの頂部とファンディスクのダブテール溝の底部との間に介在されるファンスペーサにおいて、
厚み方向へゴム状に弾性変形可能な弾性体より構成された弾性体プレートと、
前記弾性体プレートの表側に固定されかつＦＲＰにより構成された第１ＦＲＰプレートと、
前記弾性体プレートの裏側に固定されかつＦＲＰにより構成された第２ＦＲＰプレートと、
からなることを特徴とするファンスペーサ。
前記第１ＦＲＰプレートと前記第２ＦＲＰプレートは略同一の形状により構成されていることを特徴とする請求項３に記載のファンスペーサ。