JP2860099B2 - Fan assembly - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明はターボファン・ガスタービンエンジンのファ
ンケーシングおよび動翼に関し、殊にファンローターへ
のファン動翼の取付け、取外しのための仕組みに関す
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fan casing and a moving blade of a turbofan gas turbine engine, and more particularly to a mechanism for attaching and removing a fan moving blade to and from a fan rotor.
ターボファン・ガスタービンエンジンのファン動翼
は、ファン動翼およびファンローターに近接し得るよう
に、ファンケーシングが取外された時、または少なくと
も部分的に取外された時だけにファンローターに着脱さ
れる。The fan blades of a turbofan gas turbine engine are attached to and removed from the fan rotor only when the fan casing is removed, or at least partially removed, so that they can be close to the fan blades and the fan rotor. Is done.
このことは、損傷したファン動翼の交換が必要となっ
た場合に、完全な、または全体のターボファンエンジン
を関連航空機から取外すことを必要とする。This requires that the complete or entire turbofan engine be removed from the associated aircraft in the event that a damaged fan blade needs to be replaced.
本発明は、ターボファン・ガスタービンエンジンのフ
ァンケーシングを動かしたり取外したりしないでも、フ
ァン動翼をターボファン・ガスタービンエンジンから取
外すことができる、ファンケーシングおよびファン動翼
着脱の仕組みを与えることを目的とする。The present invention provides a fan casing and a fan blade attaching / detaching mechanism that can remove a fan blade from a turbofan gas turbine engine without moving or removing the fan casing of the turbofan gas turbine engine. Aim.
本発明は、ファンローターと、複数のファン動翼と、
静止の円環形ファンケーシングとを含み、前記ファン動
翼は前記ファンロータに着脱自在に固定され、前記ファ
ン動翼はその半径方向最外方に翼端を有し、またその半
径方向最内方に翼根部を有し、前記ファンケーシングは
前記ファンローターと同軸に配置されて前記ファン動翼
を取囲み、前記ファンケーシングは内部表面および外部
表面を有している、ターボファン・ガスタービンエンジ
ンのファン組立体において、 前記ファンケーシングはその内部表面にみぞを形成さ
れ、前記ファンケーシングは前記内部表面の連続面を形
成するように前記みぞにプラグが着脱自在に取付けら
れ、前記ファンケーシングのみぞは前記ファン動翼に対
応する軸方向位置を有し、前記みぞは前記ファン動翼の
翼端を受入れ得る寸法を有し、前記ファン動翼の翼端は
前記ファンケーシングの内部表面の前記みぞに整合可能
であって、前記ファン動翼の着脱を許すように前記みぞ
の中に挿入可能であること、を特徴とするファン組立体
を提供する。The present invention provides a fan rotor, a plurality of fan blades,
A stationary annular fan casing, wherein the fan rotor blades are detachably fixed to the fan rotor, the fan rotor blades have blade tips on the radially outermost side, and the fan rotor blades on the radially innermost side. A fan root portion, wherein the fan casing is disposed coaxially with the fan rotor and surrounds the fan blade, and the fan casing has an inner surface and an outer surface. In the fan assembly, the fan casing has a groove formed on an inner surface thereof, the fan casing has a plug detachably attached to the groove so as to form a continuous surface of the inner surface, and the fan casing has a groove. An axial position corresponding to the fan blade, wherein the groove has a size capable of receiving a tip of the fan blade; A wing tip is alignable with the groove on the inner surface of the fan casing and is insertable into the groove to allow for attachment and detachment of the fan blades. .
以下に添付図面を参照しつつ、実例により本発明をよ
り詳細に記載する。The invention will now be described in more detail, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
第１図に、ターボファン・ガスタービンエンジン10が
図示され、入口12、ファン動翼14、圧縮機22、燃焼室2
4、タービン26、および排気ノズル28が流れの順に配置
される。空気が最初にファンにより圧縮され、この空気
の一部がファンケーシング16により画成されるファンダ
クト18を通して流れ、空気の残部が圧縮機に入ってさら
に圧縮される、という意味でガスタービンエンジンは従
来の作動を行う。圧縮された空気は燃焼室に供給され、
そこで燃料が圧縮された空気の中で燃焼されて高温ガス
を生ずる。この高温ガスは、軸を介して圧縮機を駆動す
るように配置されたタービンを通過してそれを駆動す
る。FIG. 1 shows a turbofan gas turbine engine 10 including an inlet 12, a fan blade 14, a compressor 22, and a combustion chamber 2.
4. Turbine 26 and exhaust nozzle 28 are arranged in the order of flow. In the sense that gas is first compressed by a fan, a portion of this air flows through a fan duct 18 defined by a fan casing 16, and the remainder of the air enters the compressor and is further compressed. Perform conventional operation. The compressed air is supplied to the combustion chamber,
There the fuel is burned in the compressed air to produce hot gases. This hot gas passes through and drives a turbine arranged to drive the compressor via a shaft.
ファンケーシング16はファンダクト18を横切って延在
する複数の支柱20によりコアエンジン・ケーシング21に
固定される。第２図に明らかに示されるファンケーシン
グ16は内方金属板32および外方金属板36を有し、その間
にハニカム構造34が配置される。封じ込めリング38,40
がファンケーシング16内にファン動翼14の回りに設けら
れて、ガスタービンエンジンの運転中にファン動翼がフ
ァンローターのハブから外れた場合、ファン動翼がファ
ンケーシングを突き破って半径方向外方へ飛散するのを
防止し、ファン動翼をファンケーシング内に封じ込め
る。Fan casing 16 is secured to core engine casing 21 by a plurality of struts 20 extending across fan duct 18. The fan casing 16 clearly shown in FIG. 2 has an inner metal plate 32 and an outer metal plate 36, between which a honeycomb structure 34 is arranged. Containment ring 38,40
Is provided around the fan rotor blades 14 in the fan casing 16 so that if the fan rotor blades are disengaged from the fan rotor hub during operation of the gas turbine engine, the fan rotor blades penetrate the fan casing and move radially outward. The fan blades are sealed in the fan casing.
ファンケーシングの封じ込めリングは当業者にとって
公知の任意の適当な構造のものであり、例えば、織られ
た繊維材の連続的に巻き重ねられた層を含み、繊維材は
ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維、または芳香族ポ
リアミド繊維を含むことができる。最も適切な繊維は、
デュポン社（Dupont Limited）が製造してケヴラー（KE
VLAR）の登録商標の下で販売されるものである。封じ込
めリングはまた鋼その他の金属リングであることもでき
るであろう。The containment ring of the fan casing may be of any suitable construction known to those skilled in the art, for example, including a continuously wound layer of woven fibrous material, wherein the fibrous material is glass fiber, carbon fiber, metal Fibers or aromatic polyamide fibers can be included. The most suitable fibers are
Manufactured and manufactured by Dupont Limited
VLAR) under the registered trademark. The containment ring could also be a steel or other metal ring.
ファンケーシング16には、ファン動翼14の翼端を受入
れ得るように翼形断面形を有する細長いみぞ30が内方表
面に設けられる。みぞ30はほぼ円周方向に延在するよう
に配置され、ファン動翼14のピッチ変更軸線とほぼ同じ
軸方向位置に配置される。みぞはファン動翼の翼端を受
入れて動翼を取外せるような寸法を有する。The fan casing 16 is provided on its inner surface with an elongated groove 30 having an airfoil cross-section so as to receive the tip of the fan blade 14. The groove 30 is arranged to extend substantially in the circumferential direction, and is arranged at substantially the same axial position as the pitch changing axis of the fan blade 14. The groove is dimensioned to receive the blade tip of the fan blade and remove the blade.
みぞ30は半径方向に封じ込めリング38の中に延在し、
部分的に該リングによって形成されるが、みぞは円周方
向に延在するので、封じ込めリングの円周方向の強度が
保たれる。封じ込めリングに軸方向に延在するみぞを設
けると、フープ強度を著しく減じファンケーシングの封
じ込め強度を弱める。Groove 30 extends radially into containment ring 38,
Although formed in part by the ring, the grooves extend circumferentially, thereby maintaining the circumferential strength of the containment ring. The provision of axially extending grooves in the containment ring significantly reduces the hoop strength and weakens the containment strength of the fan casing.
ファン動翼14は可変ピッチ型であり、各々が軸受組立
体44および軸受ケーシング46によってファンローターの
対応するハウジング48に回転自在に取付けられる翼根部
42を有する。ファン動翼14は当業者にとって公知の適当
な装置によりファンローターのハウジング48に取外し自
在に固定される。英国特許第2192943号（英国特願第861
8313号）明細書は、ファン動翼をファンローターのハウ
ジングから容易に取外せるように、軸受ケーシング、軸
受組立体および翼根部が一体の組立体を形成している、
翼形部と翼根部を有する殊に適切なファン動翼を開示す
る。前記英国特許明細書において、軸受ケーシングの外
方表面およびハウジングの内方表面に形成されたねじ装
置により、またファンローター・ハウジングおよび軸受
ケーシングにそれぞれ形成されるフランジ49、51にある
穴を通して延在するボルトおよびナット、または他の適
当な結合装置により、軸受ケーシングがファンローター
のハウジングに固定される。The fan blades 14 are of variable pitch type, each of which is rotatably mounted to a corresponding housing 48 of the fan rotor by a bearing assembly 44 and a bearing casing 46.
With 42. The fan blades 14 are removably secured to the fan rotor housing 48 by any suitable device known to those skilled in the art. UK Patent No. 2192943 (UK Patent Application No. 861)
No. 8313) discloses that the bearing casing, bearing assembly and blade root form an integral assembly so that the fan blades can be easily removed from the fan rotor housing.
A particularly suitable fan blade having an airfoil and a root is disclosed. In said British patent specification, the screw device formed on the outer surface of the bearing casing and the inner surface of the housing and through holes in the flanges 49, 51 formed on the fan rotor housing and the bearing casing respectively. The bearing casing is secured to the fan rotor housing by bolts and nuts or other suitable coupling devices.
ファン動翼14は第３図に示すように、ファン動翼をピ
ッチ変更軸線の回りに低いピッチまで廻わし、またファ
ンをエンジン軸線の回りに廻わして、ファン動翼の翼端
がファンケーシング16のみぞ30に一致するようにして、
ファンローターのハウジング48から取外される。すなわ
ち、結合装置を取外し、つまりボルトとナットを外し
て、軸受ケーシングをハウジングからねじって外すこと
により、ファン動翼14をファンローターのハウジング48
から離す。ファン動翼の翼端をみぞに挿入し、翼根部を
ハウジングから取外すように、ファン動翼を半径方向外
方に動かす。As shown in FIG. 3, the fan blades 14 rotate the fan blades around the pitch change axis to a low pitch, and also rotate the fan around the engine axis, so that the blade tips of the fan blades 16 slots to match 30
It is removed from the housing 48 of the fan rotor. That is, the fan rotor 14 is removed from the housing 48 of the fan rotor by removing the coupling device, that is, by removing the bolt and the nut and twisting and removing the bearing casing from the housing.
Away from The fan blades are inserted into the grooves and the fan blades are moved radially outward such that the roots are removed from the housing.
ファン動翼の翼端がみぞから取外せるようにファン動
翼の翼根部を上流かつ半径方向に動かす、つまり揺動さ
せ、これでファン動翼の取外しが完了する。The root of the fan blade is moved upstream and radially, that is, swung, so that the blade tip of the fan blade can be removed from the groove, thereby completing the removal of the fan blade.
ファン動翼をファンローターに取付けるには、ファン
動翼の翼端をファン・ケーシングのみぞに整合させる。
ファン動翼の翼端をみぞの中に挿入し、ファン動翼の翼
根部を下流、かつ半径方向に動かし、つまり揺動させて
翼根部をファンローターのハウジングに整合させる。つ
いで、ファン動翼を半径方向内方に動かして、ファン動
翼の翼端がファンケーシングのみぞを離れてファン動翼
の翼根部がファンローターのハウジングの中に入るよう
にする。つぎにファン動翼の翼根部をファンローターの
ハウジングに固定し、ファン動翼をそのピッチ変更軸線
の回りに運転位置まで廻す。To attach the fan blades to the fan rotor, the blade tips of the fan blades are aligned with the slots in the fan casing.
The blade tips of the fan blades are inserted into the grooves and the roots of the fan blades are moved downstream and radially, ie, swung, to align the blade roots with the housing of the fan rotor. The fan blades are then moved radially inward such that the blade tips of the fan blades leave the grooves in the fan casing and the roots of the fan blades enter the fan rotor housing. Next, the blade root of the fan blade is fixed to the housing of the fan rotor, and the fan blade is turned around its pitch change axis to the operating position.
ファンケーシングのみぞに取外し自在のプラグ50を埋
めることができ、プラグ50はねじ52とナット54によりフ
ァンケーシングに固定され、ねじはファンケーシング16
を通してファンケーシング16の外部表面のくぼみ56まで
延在する。プラグはターボファン・ガスタービンエンジ
ンの運転中にファンケーシングの内部表面に滑らかな空
力的連続面を与え、またファン動翼を取外せるように、
取外される。The detachable plug 50 can be embedded in the groove of the fan casing, and the plug 50 is fixed to the fan casing by screws 52 and nuts 54, and the screw is
Through to a depression 56 on the outer surface of the fan casing 16. The plug provides a smooth aerodynamic surface to the interior surface of the fan casing during operation of the turbofan gas turbine engine, and allows the fan blades to be removed.
Removed.
封じ込めリングが織られた繊維材で成形される場合
は、好ましくは、みぞを成形するための成形型のまわり
に、織られた繊維材を巻き重ねることにより、円周方向
に延材するみぞが形成された連続した単一の円環状の部
材として封じ込めリングを製作することができる。別の
方法としては、織られた繊維材で成形した２個の円環状
部材を軸方向に間隔を置いて配置し、その軸方向の間隔
の一部を充填材で埋めることにより２個の円環状部材の
間にみぞを形成することができる。When the containment ring is formed of woven fibrous material, preferably, the woven fibrous material is wrapped around a mold for forming the groove, so that the circumferentially extending groove is formed. The containment ring can be fabricated as a single continuous annular member formed. Alternatively, two annular members formed of woven fibrous material are spaced apart in the axial direction and a portion of the axial spacing is filled with filler to form two circular members. A groove may be formed between the annular members.
図示のみぞは封じ込めリングの中に延材しているが、
ハニカム構造の中だけにみぞを延在させてハニカム構造
の回りに封じ込めリングを設けることも可能であり、従
って封じ込めリングの円周方向の強度が保たれる。The illustrated groove extends into the containment ring,
It is also possible to provide a containment ring around the honeycomb structure with grooves extending only into the honeycomb structure, thus preserving the circumferential strength of the containment ring.
よって、この仕組みは、ファンケーシングを取外す必
要なしに、ターボファン・ガスタービンエンジンからフ
ァン動翼を取外せるようにする。これにより、エンジン
を関連航空機に取付けている間に、ファン動翼をターボ
ファン・ガスタービンエンジンから取外すことができ
る。つまり、従来の仕組みに必要なように、エンジンを
航空機から取外す必要がない。Thus, this arrangement allows fan blades to be removed from a turbofan gas turbine engine without having to remove the fan casing. This allows the fan blades to be removed from the turbofan gas turbine engine while the engine is mounted on the associated aircraft. That is, there is no need to remove the engine from the aircraft, as required by conventional mechanisms.
この仕組みはまた、封じ込めリングの円周方向の強度
を著しく減ずることなく、ファン動翼を取外せるように
する。This mechanism also allows removal of the fan blades without significantly reducing the circumferential strength of the containment ring.
第１図は、本発明によるファンケーシングおよびファン
動翼着脱の仕組みを有するターボファン・ガスタービン
エンジンの部分切断図、 第２図は、装着されているファン動翼を示す、第１図の
ファンケーシングおよびファン動翼の拡大断面図、 第３図は、着脱中のファン動翼を示す、第１図のファン
ケーシングおよびファン動翼の拡大断面図、 第４図は、ターボファン・ガスタービンエンジンの運転
中のファンケーシングを示す、第１図のファンケーシン
グの拡大断面図である。 14……ファン動翼、16……ファンケーシング 30……みぞ、38……封じ込めリング 42……翼根部、44……軸受組立体 46……軸受ケーシング、47……ねじ部 48……ハウジング、49……フランジ 50……プラグ、51……フランジFIG. 1 is a partial cutaway view of a turbofan / gas turbine engine having a mechanism for attaching and detaching a fan casing and a fan rotor blade according to the present invention. FIG. 2 is a fan of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a casing and a fan rotor blade. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the fan casing and the fan rotor blade of FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the fan casing of FIG. 1 showing the fan casing during operation of FIG. 14 ... fan blade, 16 ... fan casing 30 ... groove, 38 ... containment ring 42 ... blade root part, 44 ... bearing assembly 46 ... bearing casing, 47 ... screw part 48 ... housing, 49 …… Flange 50 …… Plug, 51 …… Flange
Claims (10)
静止の円環形ファンケーシングとを含み、前記ファン動
翼は前記ファンロータ−に着脱自在に固定され、前記フ
ァン動翼はその半径方向最外方に翼端を有し、またその
半径方向最内方に翼根部を有し、前記ファンケーシング
は前記ファンローターと同軸に配置されて前記ファン動
翼を取囲み、前記ファンケーシングは内部表面および外
部表面を有している、ターボファン・ガスタービンエン
ジンのファン組立体において、 前記ファンケーシング16はその内部表面にみぞ30を形成
され、前記ファンケーシングは前記内部表面の連続面を
形成するように前記みぞ30にプラグ50が着脱自在に取付
けられ、前記ファンケーシング16のみぞ30は前記ファン
動翼14に対応する軸方向位置を有し、前記みぞ30は前記
ファン動翼14の翼端を受入れ得る寸法を有し、前記ファ
ン動翼14の翼端は前記ファンケーシング16の内部表面の
前記みぞ30に整合可能であって、前記ファン動翼14の着
脱を許すように前記みぞ30の中に挿入可能であること、
を特徴とするファン組立体。1. A fan rotor, a plurality of fan blades,
A stationary annular fan casing, the fan rotor blades are removably fixed to the fan rotor, the fan rotor blades have a blade tip at an outermost position in a radial direction, and a radially innermost portion. A turbofan gas turbine engine having a blade root portion, wherein the fan casing is disposed coaxially with the fan rotor and surrounds the fan blades, the fan casing having an inner surface and an outer surface. In the fan assembly, the fan casing 16 has a groove 30 formed on an inner surface thereof, and the fan casing has a plug 50 detachably attached to the groove 30 so as to form a continuous surface of the inner surface. The groove 30 of the fan casing 16 has an axial position corresponding to the fan blade 14, and the groove 30 has a dimension capable of receiving the blade tip of the fan blade 14, The blade tip of the fan blade 14 can be aligned with the groove 30 on the inner surface of the fan casing 16 and can be inserted into the groove 30 to allow the fan blade 14 to be attached and detached.
A fan assembly.
翼であり、前記ファン動翼14のピッチは可変であるの
で、前記翼端は前記ファンケーシング16の内部表面の前
記みぞ30に整合可能であり、前記ファン動翼14の翼根部
42は前記ファンローターから外すことができるので、前
記ファン動翼14の翼端は前記みぞ30の中に挿入可能であ
り、前記ファン動翼14の翼根部42は前記ファン動翼14の
着脱を許すように、半径方向および軸方向の双方に動か
すことができる、特許請求の範囲第２項に記載のファン
組立体。2. The fan blades 14 are variable pitch fan blades. Since the pitch of the fan blades 14 is variable, the blade tips are aligned with the grooves 30 on the inner surface of the fan casing 16. It is possible that the blade root of the fan blade 14
Since the blade 42 can be removed from the fan rotor, the blade tip of the fan blade 14 can be inserted into the groove 30, and the root 42 of the fan blade 14 allows the fan blade 14 to be attached or detached. 3. A fan assembly according to claim 2, wherein the fan assembly is movable both radially and axially to allow.
求の範囲第１項または第２項に記載のファン組立体。3. The fan assembly according to claim 1, wherein said groove has an airfoil cross-sectional shape.
求の範囲第１項ないし第３項の任意の項に記載のファン
組立体。4. The fan assembly according to claim 1, wherein said groove extends in a circumferential direction.
38を有し、前記みぞ30は少なくとも部分的に前記封じ込
めリング38の中に形成される、特許請求の範囲第４項に
記載のファン組立体。5. The fan casing 16 includes a containment ring.
5. The fan assembly according to claim 4, comprising a groove, wherein said groove is formed at least partially within said containment ring.
単一の連続した環状部材を含み、前記みぞ30が前記織ら
れた繊維材の中に形成される、特許請求の範囲第５項に
記載のファン組立体。6. The containment ring of claim 5, wherein said containment ring comprises a single continuous annular member of woven fibrous material, and wherein said groove is formed in said woven fibrous material. A fan assembly according to claim 1.
本の連続した環状部材を含み、該２本の環状部材は軸方
向に隔置され、前記みぞは前記２本の環状部材の軸方向
中間に形成される、特許請求の範囲第５項に記載のファ
ン組立体。7. The containment ring comprises a woven fibrous material.
6. The method according to claim 5, comprising a series of annular members, wherein the two annular members are axially spaced and the groove is formed axially intermediate the two annular members. Fan assembly.
シング46を含み、各ファン動翼14の翼根部42は前記軸受
組立体44の一つおよび前記軸受ケーシング46の一つによ
りファンローター上に回動自在に取付けられ、前記翼根
部42、前記軸受組立体44および前記軸受ケーシング46が
一体の組立体を形成する、特許請求の範囲第２項ないし
第７項の任意の項に記載のファン組立体。8. A plurality of bearing assemblies (44) and a plurality of bearing casings (46), wherein the blade roots (42) of each fan blade (14) are mounted on a fan rotor by one of said bearing assemblies (44) and one of said bearing casings (46). 8. The apparatus according to claim 2, wherein said blade root portion, said bearing assembly and said bearing casing form an integral assembly. Fan assembly.
よびフランジ51を有し、前記軸受ケーシング46の各々の
外方表面はねじ部47を有し、 前記ファンローターは複数の円周方向に隔置されるハウ
ジング48を有し、各ハウジング48は内方表面およびフラ
ンジ49を有し、前記ハウジング48の各々の内方表面はね
じ部47を有し、 前記各軸受ケーシング46は前記ハウジング48のそれぞれ
に着脱自在に取付けられ、前記軸受ケーシング46の外方
表面の前記ねじ部47は前記ハウジング48の内方表面の前
記ねじ部47に螺合する、 特許請求の範囲第８項に記載のファン組立体。9. Each of said bearing casings 46 has an outer surface and a flange 51, each outer surface of said bearing casing 46 has a threaded portion 47, and said fan rotor is provided in a plurality of circumferential directions. Each housing 48 has an inner surface and a flange 49, each inner surface of the housing 48 has a threaded portion 47, and each bearing casing 46 is The screw part 47 on the outer surface of the bearing casing 46 is screwed with the screw part 47 on the inner surface of the housing 48. Fan assembly.
記ハウジング48のフランジ49に着脱自在に固定される、
特許請求の範囲第９項に記載のファン組立体。10. A flange 51 of the bearing casing 46 is detachably fixed to a flange 49 of the housing 48.
The fan assembly according to claim 9.
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