JP5502893B2 - ハンマークランプブレードの取付け装置、関連する圧縮機ハブ、圧縮機、およびタービンエンジン - Google Patents

ハンマークランプブレードの取付け装置、関連する圧縮機ハブ、圧縮機、およびタービンエンジン Download PDF

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Description

本発明の分野は、タービンエンジンの分野、より詳細には前記タービンエンジン用の圧縮機ブレードを保持するための装置の分野である。
タービンエンジンは、一般に、噴射された燃料を燃焼し、所望の推進力を与えるために使用される燃焼室にそれを導入する前に、空気入口に吸い込まれる空気を圧縮するように設計される1つまたは複数の圧縮機を備えている。圧縮機ブレードは、対応するハブへのこれらの取付け方法に関しては本質的に2つのタイプからなる。いくつかのブレードは、いわゆるシャンクファスナを有し、すなわち、これらのブレードは、の端部に設けられハウジングに挿入される部によってハブに保持され、これ以外のものは、ハンマータイプファスナを有し、すなわち、ブレードの根元部の形状は、広がっており、ハブのリムの外面に凹設される円周方向の周辺溝に滑り込まされる球根形状を形成する。この後者の場合には、前記リムは、2つの肩部が上にある凹状の半円形の横断面を有し、前記リムの内面は、通常支持面で示される支持体表面を有し、この支持体表面は、遠心力が加えられたときにブレードを保持するのに使用される。
ブレードは、前記周辺溝またはファスナの中に完全に満たされるまでブレードの根元部連続的に挿入される。周辺溝にブレードを係合するために、ブレードの根元部の球根形状の端部が通過することができる側方肩部に、挿入切欠きが形成される。ロッキング装置は、この切欠きに対向して設置されるところの導入される最後のブレード(複数可)を保持し、れらのブレードが再び出てくることを防ぐように設けられる。また、この装置は、一般に、円形回転の際にブレードの組を保持し、かつその上に加えられる空気力の作用によってブレードが駆動されることを防ぐ機能を有する。ブレードを挿入するためのこれらの切欠きの側面に、一般に、ロックを挿入するための1つまたは2つの切欠きが設置され、この切欠きによって、環状方式にブレードをロックするために周辺溝の中にロック(複数可)を挿入することができる。
本出願人の仏国特許第2810366号明細書に開示されているように、前記ロックは、一般に、周辺溝のベースに、かつ円形並進運動に関して最後のブレードのロックを行うように導入される最後のブレードのプラットフォームに当たる部分と、溝の外部からアクセス可能であるねじなどのクランプ手段とを備えている。このためには、カットアウトが、一般に、クランプ工具のためにアクセスを得るように、導入される最後のブレードのプラットフォームに形成される。結果として、圧縮機の少なくとも2つのブレード、より一般的には、ロックがブレードを挿入するための切欠きの各側面に配置されるときには4つのブレードが、圧縮機段の他のブレードと異なっている。
この構成に関連する欠点は、第1に、2つの基準点を扱わなければならない結果としてブレードの互換性が阻まれることであり、第2に、周辺溝の肩部に少なくとも2つの切欠き、すなわち1つはブレードを挿入するための切欠き、そして1つまたはさらに2つはロックを挿入するための切欠きを作るという要求である。したがって、より多くのミーリング加工が実施されなければならず、したがって、それに関連して、実施するのが特に難しい、不完全に実施されるミーリング加工の場合には、部品の不合格というさらなる恐れがある。
また、欧州特許第1650405号明細書が知られており、前記特許出願は、溝を通過し、かつハブの肩部の径方向延長部分に固定されるボルトのシステムを用いて、ハブの溝に並進運動に関してブレードを不動化するためのシステムを開示している。この構成に要求されるボルトの数は、特に多く、不動化するためのシステムは、ハブの肩部に穿孔を介して保持される。
仏国特許第2810366号明細書 欧州特許第1650405号明細書
本発明の目的は、先行技術の欠点のうちのいくつかを有さず、特に前記ブレードの互換性を妨げることなく圧縮機段のハンマークランプブレードのロッキングを可能にするブレードを取り付けるためのシステムを提案することによって、これらの欠点を改善することである。また、ただ1つのミーリング加工をブレードの導入のために圧縮機ハブの肩部に実施することができ、関連するロック(複数可)の導入のために必要であったミーリング加工を排除している。
この目的を達成するために、本発明は、タービンエンジン圧縮機ハブのリムに、ハンマータイプの根元部が設けられ一組のブレードを環状方式にロックすることを可能にするように設計されるロッキング装置であり、前記リムは、その外面に、前記組のブレードの根元部を受け入れるように設計された周辺溝を備え、2つの肩部が前記溝を取り囲み、各肩部の面が前記ブレードを保持するための支持面を形成し、前記リムは、ブレードの根元部を前記溝に挿入できるように、前記肩部のうちの少なくとも1つに形成されカットアウトをさらに備え、前記装置は、前記溝内でのブレードの並進運動を不動化するための手段と、支持体と、固定手段とを備えており、前記不動化するための手段は、2つの連続するブレードの間で前記溝に配置ることができると共に、前記固定手段を使って該不動化するための手段上に組み立てることができる前記支持体によって前記溝内で並進運動しないようにされる。本発明は、前記支持体が、前記カットアウトに嵌合し前記肩部の少なくとも1つの協働面に円周方向に当接するように形成されることを特徴とする。
このような構成の場合、ブレードは、単一の装置によって溝に並進運動に関して不動化され、これは、3つの要素を備えるだけであり、ブレードを不動化するための手段を通過させるための穿孔なしで、ハブの肩部のうちの1つの単一のカットアウトを必要とするだけである。前記不動化するための手段は、一組のブレードが同一のブレードから成っていることができるように、溝へのブレードの取付けの間にこれらのブレードを干渉しないように形成されることが好ましい。
ブレードのプラットフォームは干渉されないので、ブレードの間に区別を生じさせることはできず、単一の設計が、同じ組のブレードすべてについて可能である。
支持体は、タービンエンジンの軸に実質的に平行な方向にカットアウトの中に挿入されるように形成されることが好ましい。
特定の実施形態では、支持体の形状は、完全に、開口肩部に形成されたカットアウトの形状である。したがって、圧縮機ハブの正しい平衡が、確保される。
前記並進運動を不動化するための手段は、2つの連続するブレードの根元部の間に配置ることができ、これらの根元部が溝内で並進運動しないようにする上部ブロックと、前記ブレードの根元部の下で溝の底部に配置されることができるベースとを備えることが有利である。したがって、不動化するための手段は、その上部ブロックによって、円形並進運動に関してブレードを不動化する機能を確保するが、これは次には、ベースを不動化するブレードの根元部によって遠心力が加えられるときに保持される。
上部ブロックは、タービンエンジンの軸に平行に方向付けられ、かつ保持されるべきブレードの根元部の対応する面と協働することができる、2つの壁面を備える実質的に平行六面体の形状を有することが好ましい。
1つの特定の実施形態では、ベースは、上部ブロックの下部の両側に溝の接線方向に延在する少なくとも2つのセグメントを備える。
上部ブロックは、第1の穿孔を備え、支持体は、第2の穿孔を備え、これらの2つの穿孔は、ロッキング装置がハブの適切な位置にあるときに位置合わせされるように方向付けられることが好ましい。
固定手段は、2つの穿孔を通過するボルトであり、支持体は、前記ボルトの軸に直角な支持面を有することが好ましい。
また、本発明は、ハンマータイプの根元部が設けられ一組のブレードを担持するように設計されタービンエンジン用の圧縮機ハブであって、前記ハブのリムが、その外面に、前記組のブレードの根元部を受け入れるように設計された周辺溝を備え、2つの肩部は前記溝を取り囲み、各肩部の面が前記ブレードを保持するための支持面を形成し、前記リムが、ブレードの根元部を前記溝に挿入できるように前記肩部のうちの少なくとも1つに形成されカットアウトをさらに備え、カットアウトが、上開示したロッキング装置におけるブレードを不動化するための手段を保持するための支持体を受け入れるように形成され、前記肩部が、前記支持体の円周方向支持のための協働面を備えることを特徴とする圧縮機ハブに関する
本発明は、さらに、ハンマータイプの根元部が設けられる一組のブレードが設けられるタービンエンジンの圧縮機に加えて上で開示されたように少なくとも1つのハブを備えるタービンエンジンの圧縮機と、上で開示されたようにロッキング装置とに関する。本発明は、最終的に、このような圧縮機を備えるタービンエンジンに関するものである。
添付の概略図面を参照して、単に例示および非限定的な例として与えられる本発明の実施形態のあとに続く詳細な説明を通じて、本発明は、より明らかに理解され、さらなる目的、詳細、特徴およびそれの利点が、より明らかになるであろう。
シャンクファスナを有するブレード、およびハンマータイプファスナを有するブレードを備えるタービンエンジン圧縮機の長手方向の断面図である。 ハブがブレードの支持体である、本発明の実施形態による円形並進運動に関してブレードをロックするための装置が設けられる肩部のカットアウトの視図である。 ブレードがハブの周辺溝の中に適切な位置にある、本発明の実施形態によるロッキング装置を受け入れることができる圧縮機ハブの側面からの図である。 本発明の実施形態による周辺溝に取り付けられるブレードに対して並進運動に関してロックするための手段の視図である。 本発明の実施形態により、ロックを固定するための手段の支持体の視図である。 発明の実施形態によるロックおよびその固定手段の支持体のそれぞれの相対位置における斜視図である。 圧縮機ハブの周辺溝の中にブレードの下で適切な位置にある、本発明の実施形態によるロックの視図である。
図1を参照して、交互の可動ブレード1および固定ブレード2から成る一連の段を備えるタービンエンジンの圧縮機が、断面図によって見られる。可動ブレード1は、圧縮機ハブ3のリムによって担持される。図の左に位置する2つの第1の段のブレードは、ブローチ削りによって固定されるが、その後の段のブレードは、ハンマータイプファスナシステムを用いて、リムの外面に凹設される周辺溝4の中に滑り込まされる(注意:本説明の全体において、表示「外部の(external)」とは、タービンエンジンの回転軸から半径方向に最も遠く離れた部分と理解される)。
図2を参照して、圧縮機ハブ3のリムの外面が見られ、この外面は、ブレード1の根元部5が滑り込まされる周辺溝4から凹設されている。ブレードの領域の周辺溝4は、それのプラットフォーム6によって完全に覆われている。ハブ3のリムは、2つの肩部を有し、その1つ、すなわち開口肩部7は、リムの外面の上に開口するカットアウト8を有し、このカットアウトを通してブレードの根元部5は、通過することができる。このカットアウトは、ブレードを挿入するための開口を構成し、この開口を通してすべてのブレード1が、溝4に嵌合されるときに通過する。カットアウト8は、ハブの周囲に、ハブ3の回転軸に平行に延在する2つの平行な面9aおよび9bによって限定され、カットアウトは、やはりハブ3の回転軸に平行であるが、面9aおよび9bの平面に直角である平面形状によって半径方向に限定される。カットアウト8は、カットアウトのためのベース9cを形成する。図示の実施形態では、カットアウト8は、肩部7のリムから半径方向に外に開いている。
図3を参照して、ブレード1が、ハブ3の外面から凹設される周辺溝4の中に適切な位置にあるその根元部5と共に見られる。ブレードのプラットフォーム6は、ハブの外面の2つの肩部7および7’に当たり、これらの肩部を、プラットフォーム6は完全に覆っている。また、図では、周辺溝4の中にブレードの挿入中にブレードの根元部5がたどる経路Aも示されている。以下でさらに説明されるように、溝4の中に適切な位置にあるブレードの根元部5は、ブレードのロックの部品を挿入することができる溝のベースからの隙間を有する。
図4では、並進運動に関してブレード1を不動化する手段を形成するロック10が示されており、ブレードが周辺溝の中にすべて導入されたときに、周辺溝4にブレードをロックする機能を有する。このロック10は、この形状が絶対的なものではなくて、支持体として役立つようにブレード根元部の側面と協働するように設計される2つの側壁11aおよび11bを備える実質的に平行六面体の形状の上部ブロック11を有する。また、このロック10、上に上部ブロック11が載るベース12を有し、このベースの下部形状は、周辺溝4のベースの形状と適応される。このベースは、それが絶対的なものではなくて、上部ブロックの支持体の形状で示され、このベースは、4つのセグメント12aから12dによって側方に延在され、それぞれ互いに分離し、上部ブロック11の4つの下方角部に取り付けられる。
前記セグメントは、上面および下平面であり、ロックが周辺溝の底部に配置されるときに協働する周辺溝の形状を再現している。これらのセグメントの厚さは、図3に開示されるように、ブレードが溝に配置されるときにブレード1の根元部5と溝4との間に存在する隙間よりも小さく、従って各セグメントは、周辺溝4のベースに載ることができ、円周方向にブレード1の根元部5の下方に干渉することなく延在することができる。
上部ブロック11は、ベース12の領域の上方に設置される第1の穿孔13によってセグメント12aから12dまでの主方向に直角の方向に、両側に横断され、ロック10が周辺溝4の中に適切な位置にあるときに第1の穿孔13がカットアウト8に対向して設置されるように、配置される。
図5は、ロック10の固定手段(図示せず)用の支持体を形成し、かつロック10が周辺溝4の中に適切な位置にあるときにロック10の並進運動に関してロックを行う支持体20を示している。図示のように、支持体の形状は、この形状が絶対的なものではないが、完全に、ハブ3の開口肩部7の凹状のカットアウト8の形状である。並進運動に関してロック10をロックするその機能は別として、支持体は、周辺溝4の中にブレード1の組の導入後に、このカットアウトによって残される空隙を満たすように設計される。支持体20は、互いに平行な2つの平坦面21aおよび21bを有し、開口肩部7において適切な位置にあるときに、この平坦面21aおよび21bは、カットアウト8の面9aおよび9bに平行である。支持体20には第2の穿孔23が横断しており、カットアウト8に装置20をかつこのカットアウトに対向してロック10を配置すると、第2の穿孔23の軸がロック10に形成され第1の穿孔13のと結合する。この相対配置を考慮に入れると、固定手段は、支持体20およびロック10を横断するボルトであり得ることが有利である。第2の穿孔23は、第2の穿孔23の周りに平坦面を形成する支持面22の上で、支持体20の外面に外に開いており、支持面22の上に、上記ボルトが当たる。
図6は、両方ともハブ3のリムの適切な位置にあるときのロック10および支持体20の相対位置を示している。この位置において、2つの穿孔13および23は、同一線上軸を有する。図示されていないボルトなどの固定手段は、支持体20によってロック10のロックを行うように2つの穿孔を通過することができ、以降、ロックの円周方向変位の可能性が、支持体20の面21aおよび21bとカットアウト8の面9aおよび9bとの協働によって阻止される。
図7は、周辺溝4のベースの中に適切な位置にあるロック10、および前記周辺溝に配置されるブレード1を示している。この図は、すべてのブレード1が周辺溝4に挿入されるときにロックが設置される位置を示しているが、図示されたブレードに対称であるブレードは、図の読み易さのために示されていない。ロック10は、ブレードおよびロックから成る組立体を周辺溝4に滑り込ませることによって、カットアウト8に対向して配置されている。ブレード1の根元部5は、上部ブロック11の側壁11bに当たるように配置され、ロック10のベース12のセグメント12cおよび12dを覆っている。ブレードのプラットフォーム6は、組立体を覆い、ハブ3の外面に接触するように押し当たっる。
次に、並進運動に関してブレードをロックするための装置を用いてカットアウトを備える圧縮機ハブに一組のブレードを取り付けることが、本発明の実施形態により開示される。
各ブレード1は、開口肩部7に形成されカットアウト8に対向して傾斜して最初は示されており、カットアウトとは反対側のプラットフォーム6の端部は、開いていない肩部7’に当たるように配置される。当該端部の肩部7’への接触を維持することによって、ブレード1は、図3の矢印Aによって示される方向に傾斜され、プラットフォーム6の他の端部が今回開口肩部7の領域において次にはハブ3の外面に当たるようになるまで、カットアウト8の2つの面9aと面9bとの間で根元部5を通過させられる。
いったんブレードの根元部5が導入され、プラットフォーム6がハブ3の外面の2つの肩部に載ると、ブレード1は、周辺溝4において自由に循環することができ、カットアウトの右に向かってまたは左に向かって移動されることができ、その結果、前記カットアウトを開き、このカットアウトをさらなるブレード1の配置に利用可能にする。2つの場合を除いて、対象下の段のブレードの組のすべてのブレード1がいったん配置されると、作業者は、たとえば左に最後のブレードを片寄らせ、同時に今ではカットアウト8の右に設置される最初に配置されたブレードがカットアウト8の前に配置されることを防ぐ。このためには、作業者が互いに対してブレードを積み重ね、すべてのプラットフォーム6が接触されればそれで十分である。したがって、カットアウト8の前に残される空間により、ロック10を最初に配置されたブレードと最後に配置されたブレードとの間に周辺溝4の中に配置することができる。ブレードのプラットフォームの間に従来存在する円周方向隙間、および2つのプラットフォームのそれよりも短いロックの全長を考慮に入れると、周辺溝に利用できる長さは、ロック10を難なく配置することができれば十分である。
次いで、作業者は、ロックの上部ブロック11がカットアウト8に対向して配置されないようにロックの上部ブロック11を片寄らせるべく、一方または他方の方向のいずれかにブレード1およびロック10から成る組立体を回転させる。次いで、作業者は、先のブレードの場合と同じ方法で周辺溝4に組の中の終わりから2番目のブレード1を挿入する。この作業は、ブレード1の根元部5と周辺溝4のベースとの間の半径方向隙間が、セグメント12aから12dまでの厚さよりも大きいということによって可能にされ、したがって、ブレードの根元部は、これらのセグメントに干渉することなく周辺溝4に入ることができる。次いで、作業者は、上部ブロック11をカットアウト8の前を通過させ、カットアウト8に対向して配置される周辺溝4の部分が再び開くまで、今回は、先の方向に対向する方向に再びブレードの組およびロック10を回転させる。次いで、作業者は、作業者が終わりから2番目のブレードに対して行ったように、組の中の最後のブレード1を挿入する。
周辺溝4において円形変位に対して組についてのロックを行うことが残っている。このためには、作業者は、ロック10の上部ブロック11がカットアウト8に対向して配置されるまで組を後ろへ移動させる。作業者は、開口肩部7の円周方向延長部分に、カットアウト8の2つの面9aと面9bとの間に支持体20を挿入し、次いで、この目的のために設けられるボルトタイプの固定手段を用いてロック10に前記支持体20を固定する。
次いで、組立体は、装置20の面21aおよび21bとカットアウト8の面9aおよび9bとの間の協働によって周辺溝での回転がロックされる。その後、ボルトタイプの固定手段によって固定されるロック10およびその支持体20は、第1に周辺溝4において、かつ第2にカットアウト8において遠心力に反応することによって2つの最後に挿入されるブレード1の根元部5によって保持され、この力の作用によって、ロックのセグメント12aから12dまでは、ハブ3のリムの肩部7および7’の支持面によって順番に保持されるこれらの2つのブレードの根元部5に当たるようになる。
本発明は、この支持体がブレードの挿入のための開口の領域に設置されるので、開口肩部7から着脱自在である一体となって作られるロック10の支持体20を用いて開示されている。本発明は、ハブの肩部のうちの1つに接続される支持体に当たる、並進運動に関してロックするための装置が存在するということに本質的に基礎を置くので、並進運動に関してロックすることと、上で開示されたバージョンにおいて支持体20およびカットアウト8によって行われるブレードの挿入のための開口を設けることとの2つの機能を分離することが考えられる。したがって、ロックは、固定手段が通過する単一の孔によって行われることができ、この固定手段は、ブレードのプラットフォームの下で開口肩部7を横断し、したがって、ブレードの挿入のための開口は、ハブ3のリムの周囲のいかなる他の場所にも配置される。
本発明をいくつかの特定の実施形態に対して開示したが、本発明は、本発明の範囲内に入る場合には、開示された手段のすべての技術的等価物およびそれらの組合せを含むことは言うまでもない。

Claims (13)

  1. タービンエンジン圧縮機ハブ(3)のリムに、ハンマータイプの根元部(5)が設けられ一組のブレード(1)を環状方式にロックすることを可能にするように設計されロッキング装置であって
    前記リムが、その外面に、前記組のブレードの根元部(5)を受け入れるように設計された周辺溝(4)を備え、2つの肩部(7、7’)が前記溝を取り囲み、各肩部の面が前記ブレード(1)を保持するための支持面を形成し、前記リムが、ブレード(1)の根元部(5)を前記溝(4)に挿入できるように前記肩部(7)のうちの少なくとも1つに形成されカットアウト(8)をさらに備え、前記ロッキング装置が、
    前記溝内でのブレードの並進運動を不動化するための手段(10)と、
    支持体(20)と、
    固定手段とを備えており、
    前記不動化するための手段(10)は、2つの連続するブレードの間で前記溝(4)に配置ることができると共に、前記固定手段を使って該不動化するための手段(10)上に組み立てることができる前記支持体(20)によって前記溝内で並進運動しないようにされ、
    前記支持体が、前記カットアウト(8)に嵌合し前記肩部(7)の少なくとも1つの協働面(9a、9b)に円周方向に当接するように形成されていることを特徴とする、前記ロッキング装置。
  2. 前記不動化するための手段(10)一組のブレードが同一のブレード(1)から成っていることができるように、溝にブレード(1)を取り付けている間にこれらのブレードに干渉しないように形成される、請求項1に記載のロッキング装置。
  3. 支持体(20)が、タービンエンジンの軸に実質的に平行な方向にカットアウト(8)の中に挿入されるように形成される、請求項1または2に記載のロッキング装置。
  4. 支持体(20)の形状が、完全に、開口肩部(7)に形成されたカットアウト(8)の形状である、請求項1から3のいずれか一項に記載のロッキング装置。
  5. 前記並進運動を不動化するための手段(10)は、2つの連続するブレード(1)の根元部(5)の間に配置ることができ、これらの根元部が溝(4)内で並進運動しないようにする上部ブロック(11)と、前記ブレードの根元部(5)の下で溝(4)の底部に配置されることができるベース(12)とを備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のロッキング装置。
  6. 上部ブロック(11)が、タービンエンジンの軸に平行に方向付けられ、かつ保持されるべきブレードの根元部(5)の対応する面と協働することができる、2つの壁面(11a、11b)を備える実質的に平行六面体の形状を有する、請求項5に記載のロッキング装置。
  7. ベースが、上部ブロック(11)の下部の両側に溝(4)の接線方向に延在する少なくとも2つのセグメント(12a、12b、12c、12d)を備える、請求項5または6のいずれか一項に記載のロッキング装置。
  8. 上部ブロック(11)が、第1の穿孔(13)を備え、支持体(20)が、第2の穿孔(23)を備え、これらの2つの穿孔の軸が、ロッキング装置がハブ(3)の適切な位置にあるときに位置合わせされるように方向付けられる、請求項5から7のいずれか一項に記載のロッキング装置。
  9. 固定手段が、2つの穿孔(13、23)を通過するボルトであり、支持体(20)が、前記ボルトの軸に直角な支持面(22)を有する、請求項8に記載のロッキング装置。
  10. ハンマータイプの根元部(5)が設けられ一組のブレード(1)を担持するように設計されタービンエンジン用の圧縮機ハブであって、前記ハブのリムが、その外面に、前記組のブレードの根元部(5)を受け入れるように設計された周辺溝(4)を備え、2つの肩部(7、7’)が前記溝を取り囲み、各肩部の面が前記ブレード(1)を保持するための支持面を形成し、前記リムが、ブレード(1)の根元部(5)を前記溝(4)に挿入できるように前記肩部(7)のうちの少なくとも1つに形成されカットアウト(8)をさらに備え、前記カットアウトが、請求項1から9のいずれか一項に記載のロッキング装置におけるブレードを不動化するための手段(10)を保持するための支持体(20)を受け入れるように形成され、前記肩部が、前記支持体の円周方向支持のための協働面(9a、9b)を備えていることを特徴とする、前記圧縮機ハブ。
  11. 請求項10に記載のハブを少なくとも1つ備える、タービンエンジンの圧縮機。
  12. ハンマータイプの根元部(5)が設けられ一組のブレード(1)と、請求項1から9のいずれか一項に記載のブレード用のロッキング装置とを備える、請求項11に記載のタービンエンジンの圧縮機。
  13. 請求項12に記載の圧縮機を備えるタービンエンジン。
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