JPS58158302A - ロータ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸流型回転機械に係り、更に詳細には軸流型
ガスタービンエンジンのロータ組立体に係る。

本発明は、ターボファンガスタービンエンジンのファン
セクションより一つのファンブレードを分解（取り外し
）し得るよう、航空機用ガスタービンエンジン工業界に
於て開発されたものであるが、ガスタービンエンジン工
業界だけでなく他の工業界に於ても広く適用可能なもの
である。

現今の航空機用ガスタービンエンジンは通常その前端部
に大きいロータブレードを有するターボファン型のもの
である。ブレードはファンブレードと呼ばれ、プロベラ
と同様の要領にてそれに導かれた空気を加速するために
使用される。

ブレードはエンジンの前端部に配値されているので、空
港の滑走路に沿って移動している際にピックアップしエ
ンジン内に取込まれた異物による損傷を受は易い。大き
な鳥などはファンの損傷の原因となることが多いもので
ある。ファンの空気力学的効率を回復し破壊的なロータ
の不釣合を防止するためには、損傷されたブレードが交
換されなければならない。

ファンブレードのルートは通常鳩尾形断面のジオメトリ
−に形成されており、支持ディスクのリムを横切って前
方より後方へ延在している。ルートの取付は部は通常エ
ンジンの中心線又は軸線に対し周縁方向に傾斜されてい
る。ロングスパンのブレードはそのブレードのスパン両
端間の位瞳に又はブレードの先端部に一つ又はそれ以上
のシュラウドを有している。かかるシュラウドはブレー
ドの吸入側及び圧力側より横方向に延在して隣接するブ
レードのシュラウド要素と対向する要素にて形成されて
いる。互いに隣接するブレードのシュラウド要素は互い
に共働してエンジンの軸線に沿って見て環状をなすリン
グを構成する。隣接するシュラウド要素間の対向平面は
ブレードの取付は部の軸線とは平行でなく、これにより
個々のブレードが組立てられた状態に固定されるように
なっている。

一つのブレードを交換するためにロータ組立体の全ての
ブレードを取り外す必要性及びその際の出費を回避すべ
く、５工業界の科学者やエンシュアは新規なブレード及
びロータ組立体の構造を希求し続けている。

本発明によれば、軸流型回転機械よりシュラウドを有す
る一つのブレードを分解することは、ディスクのブレー
ド取付は溝のベース部に横形の突起を設け、これにより
ブレードが取付は溝より部分的に引き抜かれた際にブレ
ードが横形突起の周りに揺動して隣接するブレードのシ
ュラウドよりブレードの係合が解除されるようにするこ
とによつ可能にされている。

本発明の主要な特徴は、ディスクの各ブレード取付は溝
のベース部より半径方向外方へ突出する横形突起、及び
対応するブレードのルートセクションの底面に設けられ
たテーパ面である。対応す　　　　□る取付は溝よりブ
レードのルートセクションを部分的に引き抜くことによ
り、それらの間の半径方向の間隙が増大し、ブレードは
横形突起の周りに揺動し得るようになる。

本発明の一つの主要な利点は、ロータ組立体より一つの
ブレードを取り外すことができるということである。航
空機の場合には、エンジンを航空機より取り外す必要も
なくファンブレードを現場に於て取り外すことができる
。ブレードの分解は装着された状態に於ける部材間の間
隙を増大させる必要もなく行われる。ブレードを横形突
起の周りに第一の方向に揺動させることにより、ブレー
ド取付は溝の軸線と互いに隣接するシュラウドの当接面
とが平行ではないにも拘らず、ブレードを部分的に引き
抜くことが可能になる。またブレードを第二の方向に揺
動させることにより、隣接するブレードのトレーリング
エツジの因りにブレードのシュラウドを周縁方向に変位
させることができ、これによりブレードはその取付は溝
より完全に引き抜かれ得るようになる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

これより本発明を実施するための最良の形態をターボフ
ァンガスタービンエンジンのファンセクションについて
説明する。第１図にファンロータ組立体の一部が正面図
にて示されている。複数個のロータブレード１２がロー
タディスク１４の周縁部より半径方向外方へ延在してい
る。各ロータブレードはエーロフオイルセクション１６
と、プラットフォームセクション１８と、ルートセクシ
ョン２０とを有している。各プラットフォームセクショ
ン１８は作動媒体ガスのための流路２２の内壁の一部を
郭定している。各ルートセクション２０はディスク１４
の周縁部に設けられた対応する取付は満２４に係合して
いる。各ブレード１２のエーロフオイルセクション１６
は吸入側２６と圧り側２８とを有している。シュラウド
セグメント３０及び３２がそれぞれブレード１４の吸入
側２６及び圧力側２８より横方向に延在して、隣接する
ブレードのシュラウドセグメントと対向している。互い
に隣接するブレードのシュラウドセグメントは互いに共
働してエンジンの周りに周縁方向に延在する環状リング
を構成している。図示のシュラウドはブレードのスパン
両端間の位置に配置されており、「ミツドスパン」シュ
ラウドと呼ばれる。シュラウドのスパン方向の位置はエ
ンジンの設計に応じて変化されてよい。実施例によって
は複数個のシュラウドが使用され、また実施例によって
は一つのシュラウドがブレードの先端に配置される。

各ブレードのルートセクションの形状及び対応する取付
は溝のジオメトリ−が第２図の分解斜視図に示されてい
る。取付は部のジオメトリ−は「鳩尾形ルート」として
知られる一般的な型式のものである。しかしこの取付は
部のジオメトリ−は、ブレードのルートセクション２０
の底面３４がリーディングエツジ３６よりトレーリング
エツジ３８まで先細り状になっており、徐々に断面積が
減少するルートを構成している点に於て従来の構造より
修正されている。取付は溝２４はディスク１４の前方側
４２から後方側４４まで取付は溝の底面の中心部より突
出した状態にて延在する横形の突起４０を右している。

横形の突起４０の上面４６及びブレードのルートセクシ
ョン２０の底面３４はエンジンの中心線に平行な平面に
対し角度φにて傾斜されている。ロータブレード１２の
ルートセクション２０及びディスク１４の取付は満２４
は、ブレードが取付は溝より軸線方向に引き抜かれる際
、ブレードのルートセクションの底面と取付は溝との閤
の間隙が増大するような形状に形成されている。ブレー
ド１２はそれが組付けられた状態に於ては、図には特に
は示されていない通常の装曽によりディスク１４上に軸
線方向に捕捉された状態に保持される。

上述の如き構成によれば、ブレードが異物により損傷さ
れたことによりエンジン運転後にその必要性が生じる一
つのブレードを現場で取り外したり再組付けしたりする
ことが可能になる。従来の構造に於ては、隣接するシュ
ラウドセグメントが周縁方向に相互に干、渉し、またシ
ュラウドセ、グメ　　　　・ントが隣接するブレードの
エーロフオイルセクションの前方へ延在する部分と干渉
するため、一つのブレードを現場に於て取り外したり再
組付けしたりすることができない。４３図より解る如く
、ブレードのルートの取付は部の軸線Ａｋｔシュラウド
セグメントの接触部の平面Ｂとは平行でなく、従ってデ
ィスク１４上の軸線方向位置に保持された各ブレードは
互いにロックされた状態にある。

かかる直接的拘束がない場合に於ても、各ブレードはそ
のブレードの吸入側のシュラウドセグメント３０と隣接
するブレードのエーロフオイルセクション１６との闇の
距離Ｙよりも長い距離を軸線方向に変位することはでき
ない。

本発明による改良されたルートセクション２０及び取付
４：１　ｍ　２４のジオメトリ−によれば、ブレードは
軸線方向及び周縁方向に変位することが可能であり、こ
れによりブレードのシュラウドセグメントを隣接するシ
ュラウドセグメント及び隣接するブレードの１−ロフオ
イルセクションによる干渉を受けることなく自由に引き
抜（ことができる。第４図はブレードのルートセクショ
ン２０の底面３４と取付は満２４のベース部に設けられ
た横形突起４０の上面４６との間のｌＩＩｍが増大され
ていることを示している。図示の状態に於ては、上述の
間隙はＣ＋であり、第４図に於て破線にて示されている
如くブレードが部分的に引き抜かれた状態に於ては、上
述の間隙はＣ２である。

ブレードが部分的に軸線方向に引き抜かれると上述のａ
ｒｍが増大することにより、ブレードはそのルートセク
ションの軸線Ａと隣接するシュラウドセグメントの接触
平面Ｂとの非整合を受入れるべく、横形突起４０の周り
にまず揺動し、次いで隣接するエーロフオイルセクショ
ンの干渉を受けることなく自由に吸入側のシュラウドセ
グメントが周縁方向に回動し得るように横形突起４０の
周りに揺動することができる。かくしてブレードが部分
的に引き抜かれた状態に於てそれが横形突起の周りに揺
動し得ることが第５図に示されている。

第６図乃至第８図に一つの実施例に於てロータディスク
より一つのロータブレードを引き抜く一連の工程が示さ
れている。ロータ組立体はガスタービンエンジンに装着
された状態にては示されていないが、ブレード１２をロ
ータディスク１４より取り外す原理とそれをロータディ
スクに再組付けする原理とは同一である。ブレードが完
全に組付けられた状態に於てブレードをディスク上に捕
捉する直接的な軸線方向の拘束手段は除去されている。

第６図に於て、複数個のブレードのうちの一つのブレー
ド１２Ａが、その吸入側のシュラウドセグメント３０Ａ
が隣接するブレードのエーロフオイルセクション１６に
当接するまで、ディスク１４上にて前方へ移動される。

この場合ブレードはルートセクションの軸線とシュラウ
ドセグメントの当接面との非整合を受入れるべく、取付
は溝内にて時計廻り方向に僅かに揺動される。次いで第
７図に示されている如く、ブレード１２Ａに隣接する第
二のブレード１２Ｂが、その吸入側のシュラウドセグメ
ント３０Ｂが隣接するブレードのエーロフオイルセクシ
ョン１６Ａに当接するまで、ディスク内にて前方へ移動
される。図示の実施例に於ては、圧力側のシュラウドセ
グメント３２Ｂはそれに隣接するブレード１２Ｇの吸入
側のシュラウドセグメント３０Ｃとは周縁方向に干渉す
ることがないようになっている。前方へ移動されなけれ
ばならないブレード１２の数は、シュラウドセグメント
の幅、シュラウドセグメント近傍に於ける隣接するエー
ロフオイルセクションのジオメトリ−の如き因子により
実施例毎に異なる。

更に第８図に示されている如く、ブレード１２Ｂが、そ
のブレードの吸入側のシュラウドセグメント３０Ｂが隣
接するブレードのエーロフオイルセクション１６Ａを越
えて軸線方向に自由に運動し得る位置まで取付は溝内に
て反時計廻り方向へ回動される。ブレードがかかる位置
にあるときにはそのブレードをディスクより完全に引き
抜くことができる。尚一つのブレードの再組付けは上述
の分解の場合とは逆の手続きにより行われる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定さ　　　　□れる
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はターボファンガスタービンエンジンのファン組
立体の一部を示す部分正面図である。 第２図はブレード及びディスクの取付は部を示す分解斜
視図である。 第３図は第１図の線３−３に沿う解図である。 第４図は第１図の線４−４による拡大部分断面図である
。 第５図はル−トのルートセクションの拡大図であり、部
分的に引き抜かれたブレードが取付は溝のベース部に設
けられた横形突起の周りに揺動し得ることを示している
。 第６図は一つのブレードがロータ組立体より部分的に引
き抜かれた状態を示す斜視図である。 第７図は二つの互いに隣接するブレードが連続的に部分
的に引き抜かれた状態を示す斜視図であり、特により前
方へ引き抜かれたブレードのシュラウドが隣接するブレ
ードのシュラウドと干渉することがない状態を示１ノで
いる。 第８図はより前方へ引き抜かれたブレードが、そのシュ
ラウドが隣接するブレードのエーロフオイルセクション
と干渉することがない位置まで周縁方向に移動された状
態を示す斜視図である。 １２・・・ブレード、１４・・・ディスク、１６・・・
ｌ−ロフ建イルセクション、１８・・・プラットフォー
ムセクション、２０・・・ルートセクション、２２・・
・流路、２４・・・取付は溝、２６・・・吸入側、２８
・・・圧力側、３０，３２・・・シュラウドセグメント
、３４・・・底面、３６・・・リーディングエツジ、３
８・・・トレーリングエツジ、４０・・・横形突起、４
２・・・前方側。 ４４・・・後方側、４６・・・上面 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　　明　　石
　　昌　　毅ＦＩＧ、／ ＦＩＧ、　ｊ ｒｔｃ、ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロータディスクの周縁部より半径方向外方へ延在する一
   列のロータブレードを含み、各ロータブレードのニー〇
   フォイルセクションはその吸入側及び圧力側より横方向
   に延在して隣接するロータブレードの対応するシュラウ
   ドセグメントと対向するシュラウドセグメントを有して
   いる如き型式の軸流型ガスタービンエンジンのロータ組
   立体にして、前記ロータディスクの周縁部に設けられた
   対応する取付は溝に各ロータブレードを取付けるための
   手段を有し、前記ブレードのルートセクション及び前記
   ディスクの前記取付は溝は前記ブレードが前記取付は溝
   より軸線方向に引き抜かれると前記ブレードの前記ルー
   トセクションの底面と前記取付は溝との闇の間隙が増大
   するような形状にて構成されていることを特徴とするロ
   ータ組立体。