JP5702783B2 - ファンブレード用振動減衰シム - Google Patents

Description

本発明は、一般に、航空機のターボ機械用、好ましくはターボジェット用のファンに関する。より詳細には、本発明は、ブレードのプラットフォームとファンディスクの間に挿入された振動減衰シムに関する。

従来技術から知られているタージェット用ファン１が、図１に示されている。図１は、ファンの回転軸である長手方向軸４上に中心が置かれたディスク２を提示している。ファンブレード６は、ディスクの周囲に従来の形で組み立てられ、軸４の周りに定間隔で分散される。

加えて、各々のブレード６に関連して、振動減衰シム１０が、ブレードのプラットフォーム１２とディスク２の周囲の間に半径方向に挿入される。全体的に、このシムは、ファンブレードの振動レベルを低減するように設計された接触プレート１６ａ、１６ｂが取り付けられたエラストマー製ブロック１４の形態をとる。

より詳細には、シム１０は、プラットフォーム１２と接触状態にある２枚のプレート１６ａ、１６ｂが取り付けられた半径方向外面１８と共に、ディスク２に面する上流側表面２２および位置合わせまたはレベルの切断部２６によって上流側表面から分離された下流側表面２４によって形成された半径方向内面２０を有する。この点に関して、以下の説明ではすべて、「上流側」および「下流側」という用語は、矢印５によって図示された、ファンによって生成された推力方向に対して考えられなければならない。

半径方向内面２０上では、上流側表面２２は、下流側表面２４に対して内部に向かって半径方向に位置している。上流側表面２２は、それが位置する向かい側のディスク２の横断中央平面上に中心が置かれている。それとは逆に、下流側表面２４は、ディスクと一体品を形成する取り付けフランジ２８に対して垂直にかつそれに面し、外部に向かって半径方向に突出して位置している。このフランジ２８は、軸方向端部のシム３０のボルト締めによる組み立てを可能にして、振動減衰シム１０が後方に向かって逃げることを防止する。この点に関して、シム３０は、シム１０上に配置された軸方向の停止プレート３４を押し付ける半径方向の外部スカート３２を、下流側端面３６の半径方向の上側部分の領域内に有することに留意されたい。図１から明確に示されるように、端部プレート３４はまた、下流側表面２４にわたって伸張され、したがって逆Ｌ字の形状のセクションを得る。接触プレート１６ａ、１６ｂと同様に、停止プレートは、好ましくは金属から作製される。

加えて、各々のフランジ２８は、ディスク２の半径方向の歯２３と一体品を形成するように設計され、この場合これらの歯２３は、互いに対して円周方向に離間されており、互いの間に、ブレード６の基部を収容することが意図された凹部を画定する。

下流側端面３６の半径方向の内部分を構成すると考えられるシム１０の位置合わせの切断部２６では、軸方向に開口する１つまたは複数の凹部４０が存在し、その各々は、フランジ２８上の停止シム３０の組み立てに使用されるボルト４２の一部分を収容する。

加えて、下流側に面して半径方向に位置合わせされた表面に相当する位置合わせの切断部２６は、プラットフォームと接触状態にある上流側プレート１６ａおよびこの同じプラットフォームと接触状態にある下流側プレート１６ｂそれぞれが両側に位置する境界部を構成することに留意されたい。

最後に、上流側表面および下流側表面２２、２４は各々、ほぼ平坦であり、またはディスク２のプロファイルをたどるように内部に向かってわずかに凸状であることが留意されたい。この点に関して、各々のシム１０は、ほんの数度に過ぎない傾斜セクターにわたって延びることができる。

ファンの正常作動中、遠心効果は、図１に示されるように、減衰シム２０をブレード６のプラットフォーム１２の下部上に押し付けることを可能にする。プレート１６ａ、１６ｂをプラットフォームの対応する部分と接触させることによる遠心力の復元は、ブレードの振動レベルを低減することを可能にする。

それとは逆に、風（風車）による自転モードでは、この遠心力はほとんど存在しないということが、ロータの上流側に向かうブレード６のチッピングと相まって、プラットフォーム１２とディスクの周囲の間の空間を増大させ、これは、シム１０の望ましくない移動を招くことがある。そのような移動は、図２では図示されており、減衰シム１０の前方へのチッピングとして、したがって、上流側表面２２の上流側端部２２ａと、この場合、シム１０が配置される向かい側の歯２３の半径方向外面２３ａによって構成されたディスク２の周囲との間の初期遊隙の低減として示している。

シム１０によって保持された良好でない位置は、早期の摩耗および破れ、また接触状態にある部分のそのような摩耗および破れも招く恐れがある。より詳細には、シム１０の前方向のチッピングの常習的な結果は、軸方向の停止プレート３４とその関連する停止シム３０との間の接触の損失、および上流側の接触プレート１６ａとプラットフォームのその関連する部分との間の接触の損失である。次いで、極めて大きな強さの接触が、下流側接触プレート１６ｂと、プラットフォームのその関連する部分との間に、また上流側表面２２の上流側端部または畝部２２ａとディスク２との間にも存在し、その結果、これは、上記で述べられた早期の摩耗および破れのリスクとなる。

したがって、本発明の目的は、従来技術の実施形態に比べ、上記で述べられた欠点に対する解決策を少なくとも部分的に提供することである。

これを達成するために、本発明の目的は、ファンブレードのプラットフォームとファンディスクの間に挿入されることが意図された振動減衰シムであり、この場合前記シムは、ファンブレードのプラットフォームと接触状態にある少なくとも１枚のプレートが取り付けられた半径方向外面と、前記ディスクに面することが意図された上流側表面および位置合わせの切断部によって上流側表面から分離された下流側表面によって形成された半径方向内面であって、この場合前記上流側表面は、前記下流側表面に対して内部に向かって半径方向に位置している、半径方向内面とを有する。本発明によれば、前記上流側表面は、内部に向かって半径方向に突出し、その上流側端部からいくらかの距離のところから始まるゾーンを有する。

この突出ゾーンの存在は、上記で説明されたシムのチッピングの大きさを制限することを可能にするが、それというのも、このゾーンは、不十分な遠心力により、減衰シムの半径方向外面をプラットフォームに押し付けることができないとき、ゾーンを止めることができるディスクの周囲のできる限り近くに位置するためである。加えて、シムのチッピングの大きさの制限は、突出ゾーンの下流側配置の結果である。

シムのチッピングのこの制限は、とりわけ、軸方向の停止プレートとその関連する停止シムとの間の接触を維持することを可能にする。

加えて、シムが前方向に限定的にチッピングした後、突出ゾーンの上流側畝部とディスクの間に接触が生じるとき、この畝部は低い角度を有し、その摩耗および破れを抑える。実際、この低い角度は、畝部とディスクの間の実質的な接触表面と同義であり、シムの早期の摩耗および破れのリスクを抑える。

加えて、上流側表面の上流側端部からいくらかの距離のところにあり、位置合わせの切断部から上流側にある突出ゾーンの位置は、シムが完全に不均衡にならないことを可能にし、これは、その重心が、ほぼ平坦な上流側表面を有する従来技術の減衰シムと同じ領域内に存在し得ることを意味することが留意されたい。

減衰シムは、好ましくは、位置合わせの前記切断部に対してそれぞれ下流側および上流側に配置された、ファンブレードのプラットフォームと接触状態にある上流側プレート、およびファンブレードのプラットフォームと接触状態にある下流側プレートを含む。

前記突出ゾーンは、好ましくは、前記上流側接触プレートに対して半径方向に垂直に位置している。

減衰シムは、好ましくは、軸方向の停止プレートが取り付けられた半径方向により高い部分である下流側端面を含む。

前記突出ゾーンは、好ましくは、半径方向内面の前記上流側表面の約４０から７０％にわたって軸方向に延びる。

位置合わせの前記切断部は、好ましくは、軸方向に下流方向に開口する１つまたは複数の凹部を含む。

本発明の別の目的は、ファンディスクおよびディスク上に組み立てられた複数のファンブレードを含む航空機のターボ機械のファンであり、この場合、各々のブレードは、プラットフォームと、前記プラットフォームとディスクの間に挿入された、上記で説明された少なくとも１つの振動減衰シムとを有する。単一の振動減衰シムが、好ましくは所与のファンブレードの下方に配置される。

本発明の他の利点および特徴は、以下の非制限的に詳述される開示において明らかになるであろう。

本説明は、以下の添付された図を参照してなされる。

従来技術から知られている航空機ターボジェットのファンを表す図である。 従来技術から知られている航空機ターボジェットのファンを表す図である。 本発明の好ましい実施形態による航空機ターボジェットのファンを表す図である。 図３のファンに嵌められた振動減衰シムのある視点からの斜視図である。 図３のファンに嵌められた振動減衰シムの異なる視点からの斜視図である。

図３および図４を参照すれば、本発明の好ましい実施形態による航空機ターボジェットのファン１が、見られ得る。このファンは、振動減衰シム１０の上流側表面２２の形状によってのみ図１および図２を参照して説明されたものとは異なる。さらには、図では、同じ番号符号を有する要素は、同一または類似の要素である。

したがって、位置合わせの切断部２６から上流側に配置された上流側表面２２は、もはや従来技術のように平坦またはわずかな凸状のものではなく、内部に向かって半径方向に突出し、その上流側端部２２ａからいくらかの距離のところで始まるゾーン１０１を有する。

その結果、半径方向内面２０の上流側表面２２は、上流側端部または畝部２２ａから始まる凹部１０３によって開始し、次いで突出ゾーン１０１を始める、内側に向かって半径方向に位置合わせされた位置合わせの切断部１０５に突きあたる。突出ゾーン１０１は、位置合わせの切断部２６まで下流側に延ばされる。

凹部１０３および突出部ゾーン１０１各々は、ディスク２に対向してほぼ平坦な表面、またはこのディスクのプロファイルをたどるように内部に向かってわずかに凸状である表面を有する。したがって、これらは、ディスク２から異なる距離のところで、シムの円周方向に沿って各々が均一に延ばされ、ゾーン１０１は、これらの２つのうちディスクに近い方のものである。突出ゾーン１０１は、好ましくは、上流側表面２２の約４０から７０％にわたって軸方向に延び、上流側接触プレート１６ａに対して垂直に半径方向に位置する。

図３に示されるように、シム１０の限定された前方向のチッピングの後、突出ゾーン１０１の上流側畝部１０７と歯２３の外部半径方向表面２３ａによって構成されたディスク２の周囲との間に接触が起こるとき、この畝部１０７は、低い角度を有して、その摩耗および破れを抑える。加えて、ここでも、不十分な遠心力により、シム１０の半径方向外面１８をプラットフォーム１２に対して押し付けることができないときに遭遇する同じ状況では、シム１０のチッピングを抑えることはまた、軸方向の停止プレート３４とその停止シム３０の間の接触を維持することを可能にする。

ここでも図３に図示されたこの形状では、上流側表面２２の上流側端部２２ａと歯２３の半径方向外面２３ａの間には接触は生み出されず、それにより、エラストマー製ブロック１４のこの特有の場所には早期の摩耗および破れは生じ得ない。

当然ながら、さまざまな改変が、当業者によって、単に非限定的な例として説明されてきた本発明に加えられてよい。

Claims (7)

1. ファンブレード（６）のプラットフォーム（１２）とファンディスク（２）の間に挿入されることが意図された振動減衰シム（１０）であって、ファンブレードのプラットフォームと接触状態にある少なくとも１枚のプレート（１６ａ、１６ｂ）が取り付けられた半径方向外面（１８）と、前記ディスク（２）に面することが意図された上流側表面（２２）および位置合わせの切断部（２６）によって上流側表面から分離された下流側表面（２４）によって形成された半径方向内面（２０）であって、前記上流側表面が、前記下流側表面に対して内部に向かって半径方向に位置している、半径方向内面（２０）とを有する、振動減衰シム（１０）において、
   前記上流側表面（２２）が、内部に向かって半径方向に突出し、その上流側端部（２２ａ）からいくらかの距離のところから始まる突出ゾーン（１０１）を有し、
   半径方向内面（２０）の前記上流側表面（２２）が、上流側端部（２２ａ）から始まる凹部（１０３）によって開始し、次いで、内側に向かって半径方向に位置合わせされた位置合わせの切断部（１０５）に突きあたり、前記位置合わせの切断部（１０５）が、突出ゾーン（１０１）を始めることを特徴とする、振動減衰シム（１０）。
2. 位置合わせの前記切断部（２６）に対してそれぞれ下流側および上流側に配置された、ファンブレードのプラットフォームと接触状態にある上流側プレート（１６ａ）、およびファンブレードのプラットフォームと接触状態にある下流側プレート（１６ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の減衰シム。
3. 前記突出ゾーン（１０１）が、前記上流側接触プレート（１６ａ）に対して半径方向内側に位置していることを特徴とする、請求項２に記載の減衰シム。
4. 軸方向の停止プレート（３４）が取り付けられた半径方向により高い部分を有する下流側端面（３６）を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の減衰シム。
5. 前記突出ゾーン（１０１）が、半径方向内面（２０）の前記上流側表面（２２）の約４０から７０％にわたって軸方向に延びることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の減衰シム。
6. 位置合わせの前記切断部（２６）が、軸方向に下流方向に開口する１つまたは複数の凹部（４０）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の減衰シム。
7. ファンディスク（２）およびディスク上に組み立てられた複数のファンブレード（６）を含む航空機のターボ機械用ファン（１）であって、各々のブレードが、プラットフォーム（１２）と、前記プラットフォームとディスクの間に挿入された、請求項１から６のいずれかに記載の少なくとも１つの振動減衰シム（１０）とを有する、ファン（１）。

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