JP4748345B2 - ジェットエンジンのファンプラットフォームのシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は航空機に使用されるジェットエンジンに係り、特にジェットエンジンのファンプラットフォームのシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜音速で飛行する旅客用の航空機には推進効率の向上と、ジェットエンジンの騒音減少のため、ファンで発生した圧縮空気の大部分をダクトを通してバイパスさせる高バイパス比のターボファンエンジンが使われている。図２はかかるターボファンジェットエンジンの部分断面図である。図３はファンの側面図、図４は従来のシールの図面である。図において、１はノーズコーン、２はファンディスク、３はファンである。ファン３において、３aはファンブレード、３bはプラットフォーム、３cはシャンク、３dはダブテールである。４はスペーサ、５はコンプレッサ、６はダクトである。
【０００３】
ファン３とファンディスク２との結合はピンによることもあるが、エンジンの軽量化のため、図に示すように、ダブテールを使用することも多い。ファン3をファンディスク２に取り付けるにはファンディスク２の円周面に形成された軸方向のダブテール溝２aにファン３のダブテール３dを前方から挿入して行われる。ダブテール３dとダブテール溝２aとの間には、ある程度の余裕を持たせてあり、容易に挿入することができる。挿入後、ダブテール溝２aの底部とダブテール３dの下面との間にスペーサ4を挿入し、ダブテール３dの肩をダブテール溝２aの開口の内面に当接させてファン３をディスク２に固定する（図4（C）参照）。
【０００４】
ファン３をファンディスク２に取り付けるために、隣り合うファン３のプラットフォーム３b同志の間には０．６〜０．８mmの隙間ｃが必要である。しかし、このような隙間があると、図2に示すように、高圧の部分から低圧の部分に空気の循環流７が生じるので、エンジンの効率が低下してしまう。
【０００５】
そのため、図4に示すように、プラットフォーム３ｂの下面に、シリコンゴム製で断面形状が台形で全体形状がコ字状のシール８を接着して取り付ける。８aはプラットフォーム３bの側面部分をシールするシール８の1部分であり、８bはプラットフォーム３bの背面部分をシールするシール８の1部分である。シール部分８aはエンジンが回転すると遠心力を受けて図4（C）に矢印９で示すように、変形して隣り合うシール部分８a、８aの先端が互いに当接して空気流７をシールする。なお、シール部分８aの高さhは５〜６mm、基端の幅dは４〜５mm、先端の幅eは２〜３mm程度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ジェットエンジンにおいて、ファン3がバードストライクなど何らかの原因でシャンク３cの部分で破損し、ファンブレードアウトすることがある。その場合、プラットフォーム３bが回転方向の後続のファンブレード３aに当たることになるが、プラットフォーム３bが図４（Ｂ）に示すように、側面が直線状であると、ブレードの前縁または後縁に当たることになるので、後続のファンブレード３aの破損を防ぐため、それらの縁部の厚さを厚くして補強しなければならず、重量が重くなるなどの問題がある。かかる問題を解決し、安全性を高めるため、図５に示すように、プラットフォームの側面をファンブレード３ａと同一方向に曲げたカーブドインテグラルプラットフォーム３eが提案されている。カーブドインテグラルプラットフォーム３eはファンブレードアウトしたときに、プラットフォーム３eがファンブレード３ａに当たる際、従来のようにブレードのエッジに点接触するするのではなく、ブレードの中間部に線接触になるので、ファンブレード３ａに起こる衝撃が緩和され、ファンブレード３ａの損傷が少なくなる。
【０００７】
カーブドインテグラルプラットフォーム３eを有するファン３を組み立てる場合に、ファン3のダブテール３dをダブテール溝２a内をスライドさせて押し込む際、押し込みの最終段階でカーブドインテグラルプラットフォーム３e同志が互いに干渉する。そこで、図５、図6に示すように、すでに組み立て終わった隣のファン３のダブテール３dをダブテール溝２a内に深く押し込み、組み立てようとしているファン３のダブテール３dをダブテール溝２a内で引き上げることにより、隣のプラットフォーム３eの上面と、組み立てようとしているファン３のプラットフォーム３e下面との間で隙間を形成しながらファン３を押し込む。その後、隣のファン3も引き上げてスペーサ４を挿入して組み立てを完了する。
【０００８】
しかし、ファン3とディスク２の構造上の制約から、組み立て時のプラットフォーム３eの上面と組み立てようとするファン３のプラットフォーム３eの下面との隙間はあまり大きくすることができず、シール8の高さhも従来の５〜６mmであると、つかえてしまって、ファン3の組み立てができない。つかえないような高さhの許容値はせいぜい１．５〜３mmである。シール8を従来構造のままで高さを低くすると、エンジンの回転時の遠心力による横方向の変位が少なくなり、隣り合うプラットフォーム３eのシール8の先端が互いに当接することがなく、シール8の効果が著しく低下してしまう。
【０００９】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、シールの構造を工夫することにより、遠心力を受けたときの横方向の変形量を大きくして、カーブドインテグラルプラットフォームを有するファンに適用可能なジェットエンジンのファンプラットフォームのシールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のジェットエンジンのファンプラットフォームのシールは、ジェットエンジンのファンプラットフォームの下面に設けられ、隣り合うプラットフォーム間の周方向の隙間を塞いで空気の漏れるのを防止するジェットエンジンのファンプラットフォームのシールであって、該シールは断面が伸縮可能な形状に形成され、一端はプラットフォーム下面に固定され、他端はエンジン回転時に隣接するプラットフォーム側に伸びて前記隙間を塞ぐようになっている。
【００１１】
前記シールは断面がジグザグのアコーディオン状に形成されているのが好ましい。
【００１２】
前記シールはプラットフォームの片側に設けられていればよい。
【００１３】
次に本発明の作用を説明する。シールは断面が、たとえば、ジグザグのアコーディオン状に形成されており、一端はプラットフォームの下面に接着されているので、エンジンが回転すると遠心力により、ジグザグがプラットフォームの下面に押し付けられて押しつぶされる。シールは押しつぶされることにより、ジグザグのピッチが大きくしなり、自由端が隣接するプラットフォーム側に伸びて隣接するプラットフォームとの隙間を塞ぐようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明のシールの断面図であり、（A）エンジンの静止状態を示し、（B）はエンジンの回転状態を示している。本図において、従来例の説明のために使用した図２ないし図６と同一の部分は同一の符号を付している。図において、３eはカーブドインテグラルプラットフォーム、１０はシリコンゴム製のシールである。シール10はジェットエンジンのファン３のカーブドインテグラルプラットフォーム３eの下面に設けられ、プラットフォーム３e間の周方向の隙間ｃを塞いで、空気の漏れるのを防止するのに用いられる。このシール10は、断面が図のようにジグザグのアコーディオン状にに形成され、一端（図では左端）はプラットフォーム３eの下面に接着され、他端（図では右端）は自由端１０aになっている。エンジンの静止時には、シール10は遠心力を受けていないので、図1（A）に示すように、原形を保って縮んでいる。その状態では自由端１０ａの位置は、プラットフォーム３eの右端と面一もしくは引き込んでおり、高さhは高い状態である。
【００１５】
エンジンが回転すると、図1（B）に示すように、遠心力が矢印１１の方向に働き、シール１０は遠心力を受けて、ジグザグがプラットフォーム３eの下面に押し付けられて押しつぶされる。シール10は押しつぶされることによりジグザグのピッチが大きくなり、自由端１０aが矢印12に示す方向に伸びて、隣接するプラットフォーム３eとの隙間ｃを塞ぐようになる。
【００１６】
次に本実施形態の作用を説明する。本発明のシール10は、断面がジグザグのアコーディオン状に形成されているので、エンジンの回転により遠心力を受けたときの自由端の伸びの量が大きい。そのため、本発明のシール10は、従来のシール8のようにプラットフォーム３bの両側に設けて、遠心力を受けるとお互いの先端同士が当接するのと異なり、プラットフォーム３eの片側に設ければよい。したがって、シール10を取り付けるための手間が省けるとともに、ファン3を組み立てるとき、たとえば、図1（Ａ）に示す左側のファンAを先に組み立て、次に右側のファンBを組み立てる場合に、シール10は邪魔にならないので、シール10の高さhを十分取ることができる。ただし、最後のファン３を組み立てるときには、両側にプラットフォーム３eがあるので、シール10は邪魔になり、高さhは組み立てようとするファン3のプラットフォーム３eの下面と隣のプラットフォーム３cの上面との間の１．５〜３mmの隙間よりも小さくしなければならない。
【００１７】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、図1ではシール10のジグザグは3個の山を有するものにして示したが、山の数はこれより少なくても多くてもよい。シール10の材質もシリコンゴム製に限らず、ゴム状の弾性をもつものであれば、他の材質のものでもよい。また、山の形状が丸みを帯びていてシール１０の断面形状が波形であってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のジェットエンジンのファンプラットフォームのシールは断面がジグザグのアコーディオン状に形成されていて、遠心力を受けたときの自由端の伸びが大きく、プラットフォームの片側に設ければよいので、取り付けの手間が省けるとともに、ファンの組み立てが容易にできるなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のジェットエンジンのファンプラットフォームのシールの断面図であり、（Ａ）はエンジンの静止状態、（Ｂ）はエンジンの回転状態を示している。
【図２】ジェットエンジンの部分断面図である。
【図３】ファンの側面図である。
【図４】従来のシールの図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は図3のＡ―Ａ矢視図である。
【図５】カーブドインテグラルプラットフォームを有するファンの正面図である。
【図６】ファンの根元の部分の拡大図であり、背面図である。
【符号の説明】
３ ファン
３e カーブドインテグラルプラットフォーム
１０ シール
ｃ 隙間

Claims (1)

1. ジェットエンジンのファンプラットフォームの下面に設けられ、隣り合うファンプラットフォーム間の周方向の隙間を塞いで空気の漏れるのを防止するジェットエンジンのファンプラットフォームのシールであって、該シールは断面がジグザグのアコーディオン状またはジグザグの山の形状が丸みを帯びた波形であって伸縮可能に形成されていて、一端がプラットフォーム下面に固定され、エンジンの回転による遠心力によりジグザグまたは波形がプラットフォームの下面に押し付けられてピッチが大きくなり、他端が隣り合うファンプラットフォーム側に伸びて前記隙間を塞ぐようになっており、前記ファンプラットフォームはプラットフォームの側面をファンブレードと同一方向に曲げたカーブドインテグラルプラットフォームであり、前記シールはプラットフォームの片側に設けられていることを特徴とするジェットエンジンのファンプラットフォームのシール。

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