JP4806199B2 - ターボ機械におけるブレードのピッチ角のための制御レバー - Google Patents

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Description

本発明は、ターボ機械におけるブレードのピッチ角のための制御レバーに関し、特にターボ機械の圧縮機段におけるストレートナのピッチ角のための制御レバーに関する。
ターボ機械におけるある幾つかのステータブレードのピッチ角の調整は、このターボ機械の効率を最適化し、かつ種々の飛行形態におけるその燃料消費を減らすことを目的としている。この調整は、一般に、一つ以上の列のブレードに関して、ターボ機械のステータを外から取り囲み、そしてラムまたは電動機などの駆動手段によって、ステータの長手方向の軸の周りに回転可能である制御環状体を用いて行われる。この制御環状体の回転は、各制御レバーがその一方の端部でブレードに固定され、かつ他方の端部で制御環状体の円筒状ハウジングに係合されたペグを保持する、リンケージタイプの制御レバーによって、その列のブレードに伝達される。
ペグは、レバーの端部のオリフィスに取り付けられ、かしめ（クリンピング）によってレバーに固定されており、この動作は、ペグの環状フランジに静止するレバーの端部にペグの端部を押しつぶすことにある。この動作は、ペグのかしめが実施されるレバーのこの部分に大きな応力を発生させ、レバーのこの部分をより脆弱にする。ブレードのピッチ角を調整するときに、制御レバーは、ペグを保持するその端部に曲げ力を受け、ペグは捩り力を受ける。
ペグのかしめによってレバーの機械的強度が低下し、ターボ機械のある一定の動作時間の後に、レバーにひび割れや亀裂が現れて、制御レバーの破損を引き起こす可能性があり、これは、ターボ機械の運転停止を引き起こす可能性があるので、非常に重大な出来事として考えなくてはならない。
本発明は、制御レバーの破損のこの危険を本質的に除去することを目的としている。
したがって本発明は、ターボ機械におけるブレードのピッチ角のための制御レバーであって、前記制御レバーは、ブレードを回転させるようにブレードピボットに取り付けられる第１の端部と、制御環状体に取り付けるための円筒状ペグを備える第２の端部とを有し、この円筒状ペグは、制御レバーの第２の端部のオリフィスにその一方の端部をかしめることによって固定され、制御レバーの第２の端部が当てられる環状フランジを備え、制御レバーの第２の端部と円筒状ペグのかしめられた端部との間に応力分散手段が挿入されている、制御レバーを提案する。
したがって、レバーへのペグのかしめ時に、レバーの表面は、もはやペグのかしめられた部分と直接接触せず、かしめ応力は、レバーをより脆弱にすることを回避するために十分なレバーの表面積に分散される。
本発明の特徴によれば、応力分散手段は、ワッシャを備える。ワッシャは、かしめ応力を十分な表面積に分散させることを可能にし、単純で極めて低価格であるという利点を有する。
本発明の第１の実施形態では、ワッシャは、制御レバーの材料より柔軟な材料で作られる。これは、ワッシャが、塑性変形することによって機械的かしめ荷重を吸収することと、かしめ時の如何なる機械的攻撃に対しても第２のレバー端部を効果的に保護することとを可能にする。
本発明のもう一つの実施形態では、ワッシャは、制御レバーの材料より硬い材料で作られる。このワッシャは、第１の実施形態より変形の傾向が少なく、かしめ応力をより良く分散させる。
この場合、レバーの第２の端部の攻撃の危険を減らすために、レバーの第２の端部に当てられるワッシャの実質的に平面の環状表面は、その外周に凸型の、または面取りされた環状の縁を呈する。
一般的な方法で、本発明の利点は、ターボ機械の圧縮機段のストレートナのピッチ角のための制御レバーの破損の危険の単純で効果的で低価格な防止であり、これは、レバーの端部におけるペグのかしめ結果から得られる。
本発明の他の利点と特徴は、添付の図面を参照し、非限定的例として与えられる下記の説明を読めば明らかになるであろう。
図１には、ターボ機械の高圧圧縮機段１の一部が示されており、圧縮機の各段は、ステータに取り付けられた一列のブレード２と、ロータによって保持される一列のブレード３とを備える。
ステータのブレード２は、その角度の向きが、ラムまたは電動機によって作動される制御環状体５によって回転させられる制御レバー４の助けによって調整可能である、ストレートナである。
各制御レバー４は、端部６によってブレード２の径方向のピボット７に固定されており、ピボット７は、回転時にケーシング９の径方向のオリフィスに取り付けられた軸受け８にガイドされる。制御レバー４の他方の端部１０は、ペグ１１を保持し、ペグ１１は、制御レバー４のこの端部１０にかしめられ、かつ回転時に制御環状体６の円筒状ソケット１２にガイドされる。
その軸を中心とした制御環状体５の角度の動きは、ピボット７の軸を中心としたレバー４の回転として、またこれらの軸の周りのブレード２の回転によって明示される。
図２および図３は、知られている技術での制御レバーの端部１０へのペグ１１のかしめを示しており、ペグは一般に鋼で作られ、レバーはチタンで作られる。
かしめ前、ペグは、その一方の端部の近傍に環状フランジ１３を呈するまっすぐな円筒状要素である。このフランジ１３は、ペグの上端部１４が係合するオリフィスを備えるレバー４の端部１０のための支持体を形成する。ペグ１１のこの端部は、フランジ１３の上方に、レバーの端部１０へのペグのかしめのために役立つ円筒状軸方向内腔を備える。かしめは、図３に示すように、レバーの端部１０にペグの上端部１４を折り返して平らにするように、内腔内に適当な工具を圧入することによって行われる。
かしめ時に、ペグの上端部１４のフランジ１３に当てられるレバー端部１０は、かしめ荷重を直接受け、これら荷重は、レバー端部をより脆弱にする可能性がある。動作中、ブレードの角度調整時に、レバーのこれらの端部は、曲げ作用を受けるがペグは捩り作用を受け、これらの端部はターボ機械の振動を受け、このことがレバーをなお一層脆弱にする。結局これが、レバーの端部１０の破損の原因となり得る。
本発明は、ペグのかしめられる端部と制御レバー４の端部１０との間に挿入される応力分散手段のおかげで、この危険を無くすことを可能にする。
図４および図５は、これら応力分散手段の２つの実施形態を示し、応力分散手段は、平らなワッシャ１６、１７から形成され、直径が、ペグ１１の直径よりわずかに大きい軸方向円形オリフィス１５を呈する円形輪郭を有する。ワッシャの厚さは、約１ミリメートルであって、ワッシャの外径は、ペグ１１のフランジ１３の外径を超えない。
図４の実施形態では、ワッシャ１６は、二つの同じ平行平面状の面を有するワッシャであって、レバー４の材料より柔軟な材料、すなわち一般にチタンで作られるレバー４の材料のヤング率より小さなヤング率を示す材料で作られる。例えばポリマで作られたワッシャ１６は、制御レバー４を損傷せずに、レバー４の端部１０上に応力を分散させながら、かしめ時に塑性変形できる。
本発明による第２の実施形態では、図５に示すように、ペグのかしめられる端部とレバー４との間に挿入されるワッシャ１７は、制御レバー４の材料のヤング率より大きなヤング率を有する材料で作られる。この材料は、例えばポリマまたは金属であり得る。この場合、図６および図７に拡大スケールで示すように、ワッシャ１７は、レバー４の端部１０に接触する表面１８を有しており、その全外周に亘る凸型環状エッジ１９（図６）または面取りされた外周エッジ２０（図７）を有して形成される。
ワッシャ１７のこの構成は、かしめ時に、ワッシャの外周においてレバー４に如何なる応力ピークも生成しないことを可能にし、凸型丸み１９または面取り部２０は、レバー４の材料内の応力を徐々に解放することを可能にしている。
従来技術によるターボ機械の圧縮機段のストレートナのピッチ角のための制御レバーの取付けを示す部分概略図である。 従来技術における制御レバーへのペグのかしめを示す概略側面図である。 従来技術における制御レバーへのペグのかしめを示す概略側面図である。 本発明による制御レバーの第１の実施形態の部分概略図である。 本発明による制御レバーの第２の実施形態の部分概略図である。 本発明の第２の実施形態の応力分散ワッシャの軸方向断面の拡大概略図である。 本発明の第２の実施形態の応力分散ワッシャの軸方向断面の拡大概略図である。
符号の説明
１ ターボ機械の高圧圧縮機段
２ ステータブレード
３ ロータブレード
４ 制御レバー
５ 制御環状体
６ 端部
７ ピボット
８ 軸受け
９ ケーシング
１０ 端部
１１ ペグ
１２ 円筒状ソケット
１３ 環状フランジ
１４ ペグの上端部
１５ 軸方向円形オリフィス
１６、１７ ワッシャ
１８ 表面
１９ 凸型環状エッジ
２０ 面取り外周エッジ

Claims (3)

  1. ターボ機械におけるブレードのピッチ角のための制御レバーであって、前記制御レバーは、チタンで作られており、ブレードを回転させるようにブレードピボットに取り付けられる第１の端部と、制御環状体に取り付けるための円筒状ペグを備える第２の端部とを有し、該円筒状ペグが、鋼で作られており、制御レバーの第２の端部のオリフィスに円筒状ペグの端部の一つをかしめることによって固定され、かつ制御レバーの第２の端部が当てられる環状フランジを備え、制御レバーの第２の端部と円筒状ペグのかしめられた端部との間にワッシャが挿入されており、このワッシャが、制御レバーの材料のヤング率よりも大きいヤング率を有するポリマもしくは金属から作られており、かつ、制御レバーの第２の端部に当てられて外周において凸型エッジもしくは環状の面取りエッジを示す実質的に平面の環状表面を備えているか、または、制御レバーの材料のヤング率よりも小さいヤング率を有するポリマから作られているかのいずれかである、前記制御レバー。
  2. ワッシャの厚さが約１ミリメートルである、請求項１に記載の制御レバー。
  3. ワッシャが、円筒状ペグの環状フランジの外径に等しいか、円筒状ペグの環状フランジの外径よりわずかに小さい外径を有する、請求項１に記載の制御レバー。
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