JP5438303B2 - ターボ機械における安全弁 - Google Patents

Description

本発明は、航空機のターボジェットまたはターボプロップなどのターボ機械における安全弁に関する。

安全弁は通常、主流ストリームとバイパス流ストリームとの間に延在する環状空間において、低圧圧縮機と高圧圧縮機との間でターボ機械の中間ケーシングに取付けられる。

これらの安全弁は、ターボ機械の長手軸を中心に均等に分散され、それぞれが中間ケーシングに形成される空気の通過用のオリフィスの閉鎖位置とこのオリフィスの開放位置との間で、中間ケーシングに対して移動され得るゲートを備える。これらのゲートの開放は、ターボ機械の一定の動作状態において主気流の一部を放出することを可能にし、この空気はターボ機械の構成要素を冷却または換気するためのバイパス流または供給システムに再注入される。

一定の実施形態において、安全弁のゲートは、実質的に平行六面体の形状を有し、中間ケーシングの対応するオリフィスは、ゲートの形状に適合する形状を有する。略Ｕ字形であるエラストマーシールは、各ゲートの周辺側および下流縁に沿って延在し、中間ケーシングのオリフィスの縁の適合部分と相互作用するように構成され、このオリフィスのクロージャのその一部においてゲートの周囲にシールを設けるようにする。

従来技術において、このシールは、シールに取付けられ、シールを貫通するリベットによってゲートに装着されるＵ字形の板によって、ゲートに装着される。したがって、このシールは、ゲートの周辺縁に固締されたままである。ゲートおよび板は通常、金属、たとえば、アルミニウムから構成される。

各ゲートは、ゲートの上流端部部分から半径方向外向きに延在するラグによって形成される枢動手段を備える。これらのラグは、それらの半径方向の内側端部に、中間ケーシングによって支持される第１の枢軸を中心に置いて案内するためおよびゲートの枢軸を画定するための取付軸受用の同軸の円筒孔を備える。これらのラグはまた、それらの半径方向の外側端部に、第２の枢軸が嵌合し、第１の枢軸を中心としたゲートの枢動を制御する連結ロッドの端部に取付けられる取付軸受用の同軸の円筒孔を備える。ラグの孔に取付けられる軸受は通常、鋼またはポリマーから構成される。

したがって、この安全弁は、比較的高い数の構成要素（１つの具体的な実施形態において、合計で２５、すなわち、１つのゲート、４つの軸受ブッシュ、１つのシール、シールを装着するための１枚の板、９個のリベット、９つのスペーサ）を備え、比較的高い重量およびコストを結果として生じ、これらの種々の部品の製作および組み立てに比較的時間がかかる。

本発明は、簡単かつ効果的かつ経済的な方法で、これらの欠点を回避することを可能にする。

したがって、本発明は、空気の通過用のオリフィスの閉鎖位置と該オリフィスの開放位置との間で、シャフトを中心にして枢動するように取付けられるように構成されたゲートと、ゲートの周辺縁の少なくとも一部に沿って延在するシールと、シールをゲートの周辺縁に装着するための手段とを備え、ゲートおよびシール装着手段が、プラスチックから構成され、単一部材から形成されるか、または互いに溶接または接合されることを特徴とするターボ機械の安全弁を提案する。

本発明によれば、ゲートおよび装着手段は、プラスチックから構成され、安全弁の重量を著しく低減することを可能にする。簡単な態様において、ゲートおよび装着手段は、単一部材で構成されてもよい。変形例として、ゲートおよび装着手段は、溶接、たとえば、超音波溶接によって、または材料を共に接合することによって、互いに固定される。

本発明のこれらの２つの実施形態において、ゲートおよび装着手段は、単一部材要素を形成し、リベットまたは類似のタイプの追加装着手段を利用することなく、ゲートにシールを装着する。

適切なプラスチックにおいてゲートおよび装着手段を製作することは、別の利点を有する。弁のラグの孔の内部円筒表面が、上述の第１の枢軸および第２の枢軸を中心に置いて案内するための手段を形成し、これらの枢軸を中心に置いて案内するブッシュを回避する。ラグが、ゲートおよびシールを装着するための手段と単一部材で形成される場合、本発明による弁は、従来技術の２５個に比べて、わずか２つの構成部材（ゲートおよびシール）を備える。

ゲートおよび／またはシールを装着するための手段は、ガラスファイバなどのファイバで補強されてもよく、補強されなくてもよい熱可塑性材料から構成されてもよい。熱可塑性材料は、たとえば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）またはＵＬＴＥＭ（登録商標）（ポリエーテルイミド）タイプからなる。

ゲートおよび／または装着手段は、射出成形によって構成されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、シールは、ゲートの上にオーバモールドされる。

変形例として、シールは、装着板の取付ポストによって横断されるオリフィスを備え、これらの取付ポストは、ゲートに接合または溶接される自由端部によってゲートに固定される。

装着板は、シールの周辺縁に沿って延在し、ゲートに接合または溶接されるリムを備える。

装着板は、たとえば、略Ｕ字形であり、実質的にＳ字形の断面を有する。

本発明はまた、上述のような少なくとも１つの安全弁を備えることを特徴とする航空機のターボジェットまたはターボプロップなどのターボ機械に関する。

本発明は、非限定的な実施例として与えられた以下の説明を添付図面を参照して読めば、よりよく理解され、本発明の他の特徴、詳細および利点がより明白になるであろう。

従来技術によるターボ機械安全弁の断面概略図である。 図１の安全弁の斜視図である。 本発明によるターボ機械安全弁の断面概略図である。 図３の詳細Ｉ_４のより拡大した図である。 図４に対応する図であり、本発明の変形実施形態を表す。 図５の変形実施形態のシールおよびこのシールを装着するための手段の斜視概略図である。

従来技術による航空機のターボジェットまたはターボプロップなどのターボ機械の安全弁１０を表す図１および図２を最初に参照する。

この安全弁１０は、上流に位置する低圧圧縮機と下流に位置する高圧圧縮機との間に配置されるターボ機械の中間ケーシング１２に取付けられる。尚、これらの圧縮機は、図示されていない。

一部のみが図１に見える中間ケーシング１２は、略円筒形または裁頭円錐形の形状を有し、ターボ機械の主流のストリームを内部に画定する。

ケーシング１２は、それぞれが安全弁１０に関連付けられる実質的に平行六面体の形状のオリフィス１４を備える。ケーシング１２は、ターボ機械の長手軸を中心にして均等に分散される、たとえば１２個のオリフィス１４を備え、したがって、１２個の安全弁１０を取付ける。

各安全弁１０は、ケーシングの対応するオリフィス１４の形状に適合する実質的に平行六面体の形状を有するゲート１６を備え、このオリフィスを閉鎖する。弁１０はまた、ゲートの外側に、中間ケーシング１２に対して実質的に接線方向であり、ゲートの周辺上流縁２２に沿って延在する横断軸２０を中心にしてこのゲートを枢動するための手段１８を備える。ゲート１６は、ゲート１６の内表面が中間ケーシング１２の表面と整列されるケーシングのオリフィス１４の閉鎖位置（図１における連続線によって表される）と、ゲートがその閉鎖位置に対して略外向きに６０°傾斜されるこのオリフィスの開放位置（破線によって表される）との間で、ケーシング１２に対して枢動することによって移動され得る。

ゲート１６を枢動するための手段１８は、ゲートと単一部材に形成され、ゲートの外表面から実質的に半径方向外向きに延在する２つのラグ２４を備える。

ラグ２４は、ターボ機械の長手軸を通過し、２つのラグ２４の間にある平面に対して実質的に対称であり、この平面は、図１の図の断面平面に実質的に対応する。

これらのラグ２４のそれぞれは、その半径方向の内側端部で、ゲート１６の枢動のための軸２０と同軸に延在し、軸受を形成するブッシュ２８を収容する円筒孔２６を備える。ゲートを枢動する軸２０は、弁のラグ２４のブッシュ２８に嵌合し、これらの端部のそれぞれで、適切な手段３２によって中間ケーシング１２に装着される円筒枢軸３０によって画定される。

各ラグ２４はまた、その半径方向の外側端部で、軸受を形成する別のブッシュ３６を取付けるための円筒孔３４を備え、ブッシュ３６は、互いに同軸に整列され、第２の枢軸３８を収容する。この第２の枢軸３８は、ゲート１６を枢動するための軸２０に実質的に平行な軸４０を画定し、少なくとも１つの連結ロッド４２の一方の端部に取付けられる。連結ロッド４２の他方の端部は、連結ロッドの上流または下流への軸方向の移動を制御するための適切な手段４４への旋回接続によって接続される。

連結ロッド４２は、ゲート１６の閉鎖位置に対応するその最大下流軸位置に図１では表されており、ゲートが図１における破線で表されるその開放位置にある上流位置まで移動され得る。

ラグ２４はまた、ラグの間に延在する横断壁４６によって、実質的にラグの半分より上で接続される。

ゲートの上流端部部分４８は、外向きに湾曲され、その曲率半径は、ゲート１６の枢動軸２０上に中心が置かれる。この端部部分４８は、ゲートが枢動するときに、中間ケーシング１２に装着されるシール５０と封止するように相互に作用する外側円筒表面を有する。このシール５０は、ケーシング１２のオリフィス１４の上流縁に沿って延在する。

図１において連続線で表される閉鎖位置において、ゲート１６はまた、ゲートの横周辺縁５４および下流周辺縁５６に沿って延在する別の略Ｕ字形のシール５２によって、ケーシング１２のオリフィス１４の縁と封止するように相互に作用する。

このシール５２は、ゲートの周辺縁５４、５６の上部に延在し、装着板５８によってこのゲートに固締され続ける平坦な部分と、ゲートの外側で、ゲートの縁５４、５６の周囲に延在し、ゲート１６の閉鎖位置で（図１）ケーシングのオリフィス１４の対応する横縁および下流縁に押し付ける隆起またはドーム状の部分とを備える。

シール５２を装着するための板５８は、略Ｕ字形であり、シール５２の平坦部分の上に延在する。板５８は、板、ゲート１６およびシールの対応するオリフィスを通って延在する複数のリベット６０によってゲート１６に装着される。

したがって、従来技術の安全弁１０は、異なる材料から構成される複数の構成要素（図示された具体的な場合において合計２５、すなわち、１つのゲート１６、４つの軸受ブッシュ２８、３６、１つのシール５２、シールを装着するための１枚の板５８、９個のリベット６０、見えていない９つのスペーサ）からなる。この弁は、重く、その組み立てには時間がかかり、複雑である。

本発明は、ゲートおよびシールを装着するための手段をプラスチックから製作することによって、この問題を改善することを可能にし、上述した多くの他の利点を提供することも可能にする。

図３および図４に表される例示の実施形態において、ゲート１１６およびシール１５２を装着するための板１５８が、単一部材に形成され、したがって、同一のプラスチックから構成される。

ゲート１１６および板１５８は、たとえば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）またはＵＬＭＥＴ（登録商標）（ポリエーテルイミド）タイプの熱可塑性材料などの適切なプラスチックを射出成形することによって得られてもよい。ゲートおよび板の材料はまた、ガラスファイバなどのファイバによって補強されてもよい。

従来技術の場合のように、板１５８は、略Ｕ字形である。この場合には、板１５８はまた、実質的にＳ字形の断面を有し、ゲートの上にゲートの周辺縁１５４、１５６に平行に延在する中間壁１６２を備える。この中間壁１６２は、周辺縁１５４、１５６に対向する側に位置するその端部で、ターボ機械の軸に対して実質的に半径方向であるリム１６４の半径方向の外側端部に接続され、このリム１６４の半径方向の内側端部が、ゲート１１６に接続される。中間壁１６２はまた、ゲートの周辺縁１５４、１５６の側に位置するその他方の端部で、下流かつ外向きに延在する傾斜壁１６６に接続される。

板の中間壁１６２および半径方向のリム１６４は、板１５８とゲートの横周辺縁および下流周辺縁との間に直接オーバモールドされるシール１５２の通過および固着のためのオリフィス１６８を備える。シールがオーバモールドされるときには、このシール１５２の材料は、板のオリフィス１６８を通過し、この板の一部、たとえば、図４において分かるように、中間壁１６２と、オリフィス１６８の間に位置する板の半径方向のリム１６４との間の接続領域を覆う。

図５および図６の変形実施形態において、板２５８およびゲート２１６は、互いに独立に形成され、板は従来技術のシールと実質的に同一であるシール２５２を捕捉するために、ゲートに取付けられて装着される。

板２５８は、ゲートのプラスチックと同一のプラスチックまたはゲートのプラスチックとは異なるプラスチックから形成されてもよい。ゲートおよび／または板の材料は、図３および図４を参照して上述した材料の１つであってもよい。

板１５８は、図３および図４の板１５８の形状に対して断面において類似の形状を有し、中間壁２６２によって半径方向のリム２６４に接続される傾斜壁または斜壁２６６を備える。

板の半径方向のリム２６４は、その半径方向の内側自由端部で、ゲートの外表面上に載っている。板は、この軸受領域または接触領域で、ゲートに板を接合することによって、ゲートに固定される。

板はまた、板と単一部材として形成される取付ポスト２７０も備え、これらの取付ポスト２７０は、シール２５２の対応するオリフィス２７２を横断し、また、ゲート２１６の自由端部を接合することによって、ゲートに固定される。

取付ポスト２７０は、板の中間壁２６２の内表面からゲート２１６へと延在し、シール２５２の平坦部分の厚さよりわずかに大きい高さを有する。その結果、取付ポスト２７０がこのシールのオリフィス２７２に嵌合するとき（図６）、これらの取付ポストの自由端部が、シールから突出する。ゲート２１６は、その外表面に、直径および深さが、取付ポスト２７０の直径およびシールから突出する取付ポストの端部の高さに基づいて決定される一連の止まり穴２７４を備える。ゲートへの板２５８およびシール２５２の取付け中に、板の取付ポスト２７０がシールのオリフィス２７２に嵌合され（図６）、次に、取付ポストの自由端部が、ゲートの止まり穴２７４に嵌合され、ゲートの周辺縁でシールおよび板の正確な取付け位置を画定する。

取付ポスト２７０の自由端部を止まり穴２７４の底部に接合するために、接着剤が、穴２７４の中または取付ポストの自由端部の上に最初に配置される。

変形例として、板２５８の半径方向のリム２６４および取付ポスト２７０の自由端部は、安全弁のゲート２１６に溶接される。溶接は、たとえば、ゲートおよび／または板の材料によって上述の接触領域に伝達される超音波によって行われる。

板の取付ポスト２７０の数は、たとえば、従来技術において用いられるリベット６０の数（図２では９個）と同一であり、これらの取付ポストは、ゲートの上流周辺縁および横縁に沿って均等に分散される。

安全弁のゲート１１６、２１６および板１５８、２５８が上述したようなプラスチックなどの適切なプラスチックから構成される場合には、従来技術の場合のように、枢軸３０、３８を中心において案内するためのブッシュを提供する必要はない。

枢軸３０、３８の通過用に、弁のラグ１２４に設けられる半径方向の内側孔１２６および外側孔１３４はそれぞれ、枢軸を直接的に中心に置いて案内するように構成された円筒表面を有してもよい。この場合には、各ラグは、枢軸３０、３８を中心に置いて案内するための内部円筒表面を備える半径方向の内側および外側にそれぞれ２つの孔を備える。対応する枢軸が取付けられるように決定される直径を有する各孔が、このオリフィスに調整される。

この場合には、図３および図４の例示の実施形態の安全弁は、わずか２つの部品（シール１５２と、シールを装着するための板１５８と単一部材に形成されるゲート１１６（図３））を備え、図５および図６の変形実施形態の安全弁は、３つの部品（シール２５２、板２５８およびゲート２１６）を備える。

１０ 安全弁
１２ 中間ケーシング
１４、１６８、２７２ オリフィス
１６、１１６、２１６ ゲート
１８ 枢動手段
２０ 横断軸
２２ ゲートの周辺上流縁
２４、１２４ ラグ
２６、３４ 円筒孔
２８、３６ ブッシュ
３０、３８ 枢軸
３２、４４ 適切な手段
４０、１２０ 軸
４２ 連結ロッド
４６ 横断壁
４８ ゲートの上流端部部分
５０、５２、１５２、２５２ シール
５４、５６、１５４、１５６ ゲートの周辺縁
５８、１５８、２５８ 装着板
６０ リベット
１２６、１３４ ラグの孔
１６２、２６２ 中間壁
１６４、２６４ リム
１６６、２６６ 傾斜壁
２７０ 取付ポスト
２７４ 止まり穴

Claims (12)

1. 空気の通過用のオリフィスの閉鎖位置と該オリフィスの開放位置との間で、シャフトを中心にして枢動するように取付けられるように構成されたゲートと、ゲートの周辺縁の少なくとも一部に沿って延在するシールと、シールをゲートの周辺縁に装着するための手段とを備え、シール装着手段が、ゲートの周辺縁の少なくとも一部に沿って延在しかつ実質的にＳ字形の断面を有する板を備え、前記板が、ゲートの周辺縁に平行に延在する中間壁を備え、前記中間壁の第１の端部が、ゲートの周辺縁に沿って延在しかつゲートおよび中間壁に対して垂直なリムの第１の端部に接続され、前記リムが、リムの第１の端部とは反対側でかつゲートに接続される第２の端部を有し、前記中間壁が、さらに、中間壁の第１の端部とは反対側の第２の端部を介して、ゲートの周辺縁の周囲にかつゲートと向かい合う方向に延在する傾斜壁に接続され、前記シールが、中間壁とゲートの周辺縁との間で固締され、かつゲートの周辺縁の周囲に延在する部分を有し、ゲートおよびシール装着手段が、プラスチックから構成され、単一部材から形成されるか、または互いに溶接または接合される、ターボ機械の安全弁。
2. ゲートおよび／または装着手段が、ガラスファイバなどのファイバによって補強される熱可塑性材料から構成される、請求項１に記載の安全弁。
3. ゲートおよび／または装着手段が、射出成形によって構成される、請求項１に記載の安全弁。
4. シールが、ゲートの上にオーバモールドされる、請求項１に記載の安全弁。
5. シールが、装着板の取付ポストによって横断されるオリフィスを備え、これらの取付ポストが、ゲートに接合または溶接される自由端部によってゲートに固定される、請求項１に記載の安全弁。
6. 装着板が、シールの周辺縁に沿って延在し、ゲートに溶接または接合されるリムを備える、請求項５に記載の安全弁。
7. ゲートおよび装着手段が、超音波溶接によって固定される、請求項１に記載の安全弁。
8. ゲートと単一部材から形成され、枢軸を中心に置いて案内するための内側円筒表面を有する少なくとも１つの孔を備える少なくとも１つのラグを備える、請求項１に記載の安全弁。
9. 請求項１に記載の少なくとも１つの安全弁を備える、航空機のターボジェットまたはターボプロップなどのターボ機械。
10. シールの材料が、板のオリフィスを通過しかつ板の一部を覆う、請求項４に記載の安全弁。
11. シールの材料が、中間壁と板のリムとの間の接続領域を覆う、請求項１０に記載の安全弁。
12. 中間壁および板のリムが、シールの材料を通過させるオリフィスを備える、請求項１０に記載の安全弁。

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