JP6523284B2 - タービンエンジンの可変ピッチ固定子翼のための案内装置及び上記装置の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、タービンエンジン圧縮機の一般的な分野に係わり、特別には、航空機ターボジェット又はターボプロップに関する。本発明はより特別には、圧縮機ステージの可変ピッチ固定子翼が案内されることを可能にする装置に関する。

航空機タービンエンジンの高圧圧縮機は、回転子羽根のステージと交互に配置される、複数の可変ピッチ固定子翼ステージを具備する。固定子翼は、タービンエンジンの運転速度に応じて、ガスの流れ特性を変更するように機能する。

各可変ピッチ固定子翼は、その先端において制御ピボットと、その根元において案内ピボットと、を有しており、案内ピボットが、タービンエンジンの内輪の凹部内に収容される、ブッシングにおいて旋回運動可能である状態で、制御ピボットは、タービンエンジンの固定子シェル（ケーシングと呼ばれる）を通過しており、更に羽根のピッチ角度を制御するための部材と協働する。制御部材に作用することにより、問題のステージにおいて羽根のピッチ角度を変更することが従って可能である。ある特許文献を参照してもよく（例えば、特許文献１及び２参照。）、それらは、上記可変ピッチ固定子翼を案内するための様々な形態を開示する。

圧縮機ケーシングは、一般的には、所定の位置に設置することをより容易にするために、２つの半殻として形成される。重量を減少させ更にアセンブリの性能を全体として高めるために、単一部品（３６０度）として、シェルを作るように提案が行われて来た。残念ながら、圧縮機ケーシングが接線方向において単一部品である場合に、圧縮機の様々な部分を所定の位置に設置することは、著しくより複雑になる。具体的には、２つの半殻からなるケーシングに依存することは、圧縮機の固定子要素が個別に所定の位置に設置されることを可能にし、その固定子要素はその後、回転子の要素を囲むことができる。

単一部品のケーシングでは、回転子ステージとその後に固定子ステージとを交互に組み立てる必要がある。残念ながら、特定の圧縮機の形態において、所定の位置に設置されるべき、固定子ステージから下流に位置する、回転子ステージは、ケーシングの傾きにより、下流に移動させることができない。従って、上記状況下において、固定子翼がそれらのハウジング内に挿入可能である唯一の方法は、下流に位置する回転子ディスクに向かって出来るだけ遠くに内輪を移動させることである。残念ながら、この操作は常に、固定子翼を損傷することなく、固定子翼を挿入することはできない。

また、圧縮機の回転子ラインを寸法決めするために、圧縮機のシュラウドラインは、流路を通過するガス流れのための流路に対して出来るだけ近いことを必要とする。これは、通路の下の空間を減少させる結果を有しており、そのことは、固定子翼のための案内装置の半径方向の寸法を減少させることを必要とする。

仏国特許第２５５６４１０号 仏国特許第２７２３６１４号

本発明の主な目的は従って、上記欠点を提示しない、可変ピッチ固定子翼案内装置を提案することである。

本発明によれば、この目的は、タービンエンジンの可変ピッチ固定子翼を案内するための装置により達成されており、この装置は、内輪を形成するために周方向において端と端を繋いで配置された、複数の内輪角度セクターであって、各内輪セクターが、内輪セクターを介して半径方向に通過する、煙突体を有する、複数の内輪角度セクターと、複数の筒状ブッシングであって、各々が内側から内輪の煙突体における所定の位置に設置されており、更に各々が固定子翼の案内ピボットを受容するように機能する、筒状ブッシングと、再構築輪を形成するために且つ内輪に対して内側から半径方向において所定の位置に設置するために、周方向において端と端を繋いで配置される、複数の再構築輪角度セクターと、内輪及び再構築輪を介して軸方向に通過して内輪及び再構築輪を共に組み立てる、複数の閉塞要素と、を具備する。

本発明の装置は、装置を構成する種々の要素（内輪セクター、再構築輪セクター及びブッシング）及び固定子翼が、半径方向において（内側から外側に向かって）完全に実施される、操作により所定の位置に設置可能であるという点において優れたものである。結果として、回転子ステージが組み立てられた後に、固定子ステージを所定の位置に設置しながら、回転子と固定子との間における任意の相互作用を回避することができる。この装置は従って、単一部品の形態である（接線方向において）、圧縮機ケーシングに良好に適合される。更に、上記装置の半径方向の寸法は、制限される。

各再構築輪セクターは、ウェブ（織布）と、半径方向外側に伸びる、２つの側縁部と、を形成する内側部を有する、溝部分を提供することが好ましい。そのような状況下において、各再構築輪セクターの各側縁部は、閉塞要素を通過させるためのオリフィス（開口部）を提供してもよい。

更に、再構築輪セクターは、内輪のセクター間領域を覆うような状態で、内輪に対して所定の位置に設置されることが好ましい。上記輪セクターの重なりは、全体的な密封性及び剛性を改善するように機能する。

また、各再構築輪セクターは、全体的な密封性を改善するために、その接線方向の端部において切抜きを提供することが好ましい。同様に、やはり密封性を改善する目的で、装置はまた、２つの隣接する内輪セクターの間に配置される密封板を有してもよい。

各内輪セクターは、２つの隣接する煙突体の間において角度のある状態で配置されていて且つ閉塞要素を通過させるために内輪セクターを介して軸方向右に通過する、孔を提供してもよい。これらの閉塞要素の各々は、圧着ナットにおいて締め付けられる、ボルトを具備してもよい。

各再構築輪セクターは、回転子が備える、ワイパーと協働するための磨耗性被覆のための支持部を、内面において備えることが有利である。

本発明はまた、上記で定義されるような、少なくとも一つの装置を具備するタービンエンジン圧縮機と、上記圧縮機を具備するタービンエンジンと、を提供する。

本発明はまた、上記で定義されるような、タービンエンジンにおける可変ピッチ固定子翼のための案内装置の組立方法を提供しており、この方法は、単一部品のケーシングシェルを介して、固定子翼のための制御ピボットを挿入する段階と、該内輪セクターの煙突体において固定子翼の案内ピボットを挿入しながら、内輪セクターのセットを半径方向において所定の位置に設置する段階と、内輪セクターを所定の位置に設置することを可能にするように、煙突体と翼案内ピボットとの間に存在する、隙間を除くために、内輪セクター煙突体内に内側からブッシングを挿入する段階と、再構築輪セクターを、内輪セクターに対して内側から半径方向に組み立てる段階と、内輪セクター及び再構築輪セクターに閉塞要素を挿入して、輪を共に組み立てる段階と、を連続的に具備する。

この方法はまた、２つの隣接する内輪セクターの間において密封板を配置する段階を具備してもよい。

本発明の別の特徴及び利点は、何ら限定的性格を有さない、実施の形態を示す、添付図面を参照して実施される、以下の説明から明らかになる。

図１は、本発明の翼案内装置を有する、圧縮機固定子ステージの図式図である。 図２は、図１の案内装置の内輪セクターの斜視図である。 図３は、図１の案内装置の再構築輪セクターの斜視図である。 図４は、お互いに且つ図１の案内装置の再構築輪セクターに関連付けられた、複数の内輪セクターを示す、斜視図である。 図５は、図４のＶ−Ｖにおける断面図である。

図１は、例えば、航空機用のターボジェット又はターボプロップの高圧圧縮機等の、航空機タービンエンジン圧縮機の固定子ステージ２の図式図である。上記固定子ステージは、圧縮機の回転子ステージ（図示せず）から上流に配置される。

固定子ステージ２は、圧縮機を通過するガスの流れを通過させるための流路６に配置される、可変ピッチの複数の固定子翼４を具備する。

各可変ピッチ翼４は、制御ピボット１０（又は頂部ピボット）における半径方向外側端部（又は翼先端部）において及び案内ピボット１２（又は底部ピボット）における半径方向内側端部（又は翼根元）において終結する、翼８の形態である。

翼４の制御ピボット１０は、単一部品（接線方向において）である、タービンエンジンケーシングシェル（殻）１４を介して通過しており、制御ピボット１０は、翼のピッチ角を制御するための部材と協働する。この目的のために、制御ピボットは典型的には、制御棒１８のもう一方の端部が制御輪２０と協働する、制御棒１８の端部を制御ピボットの上に係合させる、頭部１６により終結する。

制御棒１８及び制御輪２０は、翼４のためのピッチ制御部材を形成する。タービンエンジンの長手方向軸線の周りで制御輪を回転することは、制御棒を回転させ、更に従って、圧縮機ステージの全ての可変ピッチ翼のピッチ角を同時に変更するように機能する。

各案内ピボット１２は、ピボット支持体を形成する、中空の筒状ブッシング２２において回転するように設計される。これらのブッシング２２は、タービンエンジンの内輪２６に形成された、煙突体２４内に収容されており、ブッシング及び対応する煙突体は、形状において実質的に相補的である。

より正確には、本発明によれば、煙突体２４が形成される、内輪は、セクター（分節）化されており、即ち、内輪２６ａの複数の角度セクター（分節）の形態であり（例えば、８つより多いセクター及び好適には、１２より多い）、そのセクターは、３６０度の輪を形成するように接線方向において端と端を繋いで配置される。

図２は、内輪セクター２６ａを示す、斜視図である。内輪セクター２６ａは、圧縮機を通過するガス流れの流路の内部を画定するための、外面２８と、外面から半径方向に対向する内面３０と、を具備する。煙突体２４（単一の内輪セクターに関して、煙突体２４の４つが存在する）は、その外面と内面との間において内輪セクターを介して半径方向右に通過する。

各内輪セクター２６ａはまた、２つの隣接する煙突体の間において角度のある状態で配置されていて且つ上流側面３２と内輪セクターの下流側面３４との間において内輪セクターを介して軸方向右に通過する、孔３１を有する。孔３１は、後述のように、閉塞要素を通過させるためのものである。

更に、本発明の案内装置は、内側から内輪２６に対して半径方向に組み立てるための再構築輪３６を有する。

この目的で、再構築輪は、セクター（分節）化されており、即ち、再構築輪は同様に、３６０度の輪を形成するように、接線方向において端と端を繋いで設置される、複数の角度的な再構築輪セクター３６ａ（例えば、８個より多く、及び好適には、１２より多く）の形態である。再構築輪セクターの数は、再構築輪セクターが少なくとも２つの隣接する内輪セクター２６ａ（図４に示すように）に重なるような状態で選択される。

図３は、再構築輪セクター３６ａの斜視図である。再構築輪セクター３６ａは、ウェブ（織布）と、半径方向外側に伸びる、２つの側縁部、即ち、上流側縁部４０及び下流側縁部４２と、を形成する内側部３８を有する溝部分を提供する。この溝部分は、側面２２及び３４と内輪セクター２６ａの内面３０とが、半径方向に受容されることを可能にする。その内面において、ウェブ３８は、回転子（図示せず）が備える、ワイパーと協働するべき、摩耗性被覆４３のための支持部を備える。

各再構築輪セクター３６ａの側縁部４０及び４２の各々は、閉塞要素を通過させるためのオリフィス（開口部）を提供する。より正確には、図３に示す例において、各再構築輪セクターの上流側縁部４０は、２つの切り欠き４４を有しており、下流側縁部４２は、閉塞要素を通過させるための２つの孔４６を有する。

図３〜５に示すように、本例における閉塞要素の各々は、圧着ナット５０において締め付けられる、ボルト４８を具備しており、ボルトは、上流から下流へ組み立てられており、ナットは、再構築輪セクター３６ａにおいて圧着される。

本発明の案内装置が所定の位置に設置される、方法は、上記から明らかな状態で示される。一旦固定子ステージ２から直ぐ下流に位置する、回転子ステージの翼が、所定の位置に設置されると、翼４の制御ピボット１０は、ケーシングシェル１４において制御ピボット１０のハウジングの内側から半径方向において、所定の位置に設置される。内輪セクター２６ａはその後、内輪２６を形成するように、煙突体２４において翼のための案内ピボット１２を位置決めすることにより、内側から半径方向において、所定の位置に設置される。

ブッシング２２はその後、内輪セクターが所定の位置に設置されることを可能にするように、煙突体と翼の案内ピボットとの間に存在する、アセンブリ（組立）隙間を除くために、翼の案内ピボット１２の周りで煙突体２４内に内側から半径方向に挿入される。

再構築輪セクター３６ａはその後、内輪セクターに対して内側から半径方向に再構築輪セクター３６ａを位置決めすることにより、内輪セクター２６ａに対して組み立てられる。より正確には、内輪セクターに形成された、孔３１が、切り欠き４４及び再構築輪セクターに形成された、孔４６と角度的に一致させられるような状態で、再構築輪セクターは、所定の位置に設置される。

更に及び好適には、図４に示されるように、再構築輪セクター３６ａは、アセンブリの密封性を改善するように、内輪のセクター間領域を覆うような状態で、内輪に対して所定の位置に設置される。

一旦再構築輪セクターが所定の位置に設置されると、ボルト４８は、内輪セクターに形成された孔３１を介して挿入され、ボルト４８は、再構築輪セクターの下流側縁部４２に対して事前に圧着された、ナット５０において締め付けられる。ボルトは従って、再構築輪が接線方向に移動することを防止するように機能する。

本発明の案内装置は従って、内側から外側に向かって半径方向において単独で実施される、操作により所定の位置に設置される。

図３に示される有利な構成において、各再構築輪セクター３６ａは、アセンブリの密封性を改善するために、その接線方向端部において切抜き５２を提供する。

図面には示されない別の有利な構成において、アセンブリの密封性を改善するように、２つの隣接する内輪セクターの間において密封板を配置するように構成される。

Claims (8)

1. タービンエンジンの可変ピッチ固定子翼を案内するための装置において、
   前記装置は、
   上流側面（３２）と下流側面（３４）と内面（３０）とを有する内輪（２６）を形成するために周方向において端と端を繋いで配置された、複数の内輪角度セクター（２６ａ）であって、各内輪セクターが、前記内輪セクターを介して半径方向に通過する、煙突体（２４）を有する、複数の内輪角度セクター（２６ａ）と、
   複数の筒状ブッシング（２２）であって、各々が内側から前記内輪の煙突体における所定の位置に設置されており、更に各々が固定子翼（４）の案内ピボット（１２）を受容するように機能する、筒状ブッシング（２２）と、
   再構築輪（３６）を形成するために且つ前記内輪に対して前記内側から半径方向において、所定の位置に設置するために、周方向において端と端を繋いで配置される、複数の再構築輪角度セクター（３６ａ）と、
   前記内輪及び再構築輪を介して軸方向に通過して前記内輪及び再構築輪を共に組み立てる、圧着ナット（５０）において締め付けられるボルト（４８）をそれぞれが具備する複数の閉塞要素（４８、５０）と、を具備し、
   各再構築輪セクター（３６ａ）は、ウェブと、半径方向外側に伸びる、２つの側縁部（４０、４２）と、を形成する内側部（３８）を有する、溝部分を提供し、前記再構築輪セクター（３６ａ）の前記内側部（３８）は前記内輪角度セクター（２６ａ）の前記内面（３０）を受容するのに適していることを特徴とするタービンエンジンの可変ピッチ固定子翼を案内するための装置。
2. 各再構築輪セクター（３６ａ）の各側縁部（４０、４２）は、閉塞要素を通過させるためのオリフィス（４４，４６）を提供する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記再構築輪セクター（３６ａ）は、前記内輪のセクター間領域を覆うような状態で、前記内輪（２６）に対して所定の位置に設置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 各内輪セクター（３６ａ）は、２つの隣接する煙突体（２４）の間において角度のある状態で配置されていて且つ閉塞要素を通過させるために前記内輪セクターを介して軸方向に通過する、孔（３１）を提供することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 各再構築輪セクター（３６ａ）は、回転子が備える、ワイパーと協働するための磨耗性被覆（４３）のための支持部を、内面において備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置を少なくとも一つ具備することを特徴とするタービンエンジン圧縮機。
7. 請求項６に記載の圧縮機を具備する、ことを特徴とするタービンエンジン。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置の組立方法において、
   前記組立方法は、
   単一部品のケーシングシェル（１４）を介して、固定子翼（４）のための制御ピボット（１０）を挿入する段階と、
   該内輪セクターの前記煙突体（２４）において前記固定子翼（４）の前記案内ピボットを挿入しながら、前記内輪セクター（２６ａ）のセットを半径方向において所定の位置に設置する段階と、
   前記内輪セクターを所定の位置に設置することを可能にするように、前記煙突体と前記固定子翼の前記案内ピボットとの間に存在する、隙間を除くために、前記内輪セクターの前記煙突体内に前記内側からブッシング（２２）を挿入する段階と、
   前記再構築輪セクター（３６ａ）を、前記内輪セクターに対して前記内側から半径方向に組み立てる段階と、
   前記内輪セクター及び前記再構築輪セクターに、圧着ナット（５０）において締め付けられるボルト（４８）を具備する閉塞要素（４８、５０）を挿入して、前記輪を共に組み立てる段階と、を連続的に具備することを特徴とする方法。

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