JP2001132407A - 複合ブレード根元取付装置 - Google Patents
複合ブレード根元取付装置Info
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
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- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンエンジンのロータに複合ブレー
ドを取り付ける根元取付装置。 【解決手段】 本発明は、ガスタービンエンジンにおい
て、複合ブレード根元とエンジンのロータに設けた根元
受け入れスロットの壁との間に用いるブレード根元シム
を提供する。１実施態様のシムは、横方向に離間した第
１および第２末端を有する長さ方向に延在するベース
と、前記第１端および第２端から鋭角にベースに向かっ
て内向きに曲げられた長さ方向に延在する第１および第
２レッグと、前記第１および第２レッグの外向きに面す
る第１および第２表面上の低摩擦係数の第１および第２
コーティングとを備える。本発明に用いるコーティング
としては、ポリテトラフルオロエチレン粉末を樹脂バイ
ンダに分散してなるコーティングや、ポリテトラフルオ
ロエチレンを含有する他のコーティングが適当である。
ドを取り付ける根元取付装置。 【解決手段】 本発明は、ガスタービンエンジンにおい
て、複合ブレード根元とエンジンのロータに設けた根元
受け入れスロットの壁との間に用いるブレード根元シム
を提供する。１実施態様のシムは、横方向に離間した第
１および第２末端を有する長さ方向に延在するベース
と、前記第１端および第２端から鋭角にベースに向かっ
て内向きに曲げられた長さ方向に延在する第１および第
２レッグと、前記第１および第２レッグの外向きに面す
る第１および第２表面上の低摩擦係数の第１および第２
コーティングとを備える。本発明に用いるコーティング
としては、ポリテトラフルオロエチレン粉末を樹脂バイ
ンダに分散してなるコーティングや、ポリテトラフルオ
ロエチレンを含有する他のコーティングが適当である。
Description
【０００１】
【技術分野】この発明は、ガスタービンエンジンのロー
タに複合ブレードを取り付ける根元取付装置に関し、特
に複合ブレード根元に対するスロット壁と低摩擦ブレー
ド根元の界面に関する。
タに複合ブレードを取り付ける根元取付装置に関し、特
に複合ブレード根元に対するスロット壁と低摩擦ブレー
ド根元の界面に関する。
【０００２】
【背景技術】ガスタービンエンジンの複合ファンブレー
ドは、そのダブテールまたは根元を金属ディスクまたは
ドラムロータのスロットに保持した構成である。作動
中、高い圧縮荷重および根元とスロット壁（しばしばデ
ィスクポストと称される）との相対運動のもとで、摩耗
や擦過エロージョンが見られ、特にロータにより保持さ
れたブレード根元で顕著である。当業界で周知のよう
に、複合ブレードは、強化ポリマー材料、たとえばグラ
ファイト、ガラス、ホウ素などの繊維構造で補強したエ
ポキシ母材のプライを積層してなる。このようなブレー
ドの例が米国特許第３，７５２，６００号、第４，０４
０，７７０号および第５，２９２，２３１号に記載され
ている。このような周知の構造において、金属アウトサ
ートまたは金属シェルを、このようなアセンブリにおい
て通常用いられるスプレー状のブレード根元と保持部材
のダブテールスロットとの間に配置することがよく行わ
れている。ブレードとスロットとの接合部で保持部材の
金属スロットと金属アウトサートまたはシェルとが接触
すると、その界面で摩耗や擦過エロージョンが生じる。
ドは、そのダブテールまたは根元を金属ディスクまたは
ドラムロータのスロットに保持した構成である。作動
中、高い圧縮荷重および根元とスロット壁（しばしばデ
ィスクポストと称される）との相対運動のもとで、摩耗
や擦過エロージョンが見られ、特にロータにより保持さ
れたブレード根元で顕著である。当業界で周知のよう
に、複合ブレードは、強化ポリマー材料、たとえばグラ
ファイト、ガラス、ホウ素などの繊維構造で補強したエ
ポキシ母材のプライを積層してなる。このようなブレー
ドの例が米国特許第３，７５２，６００号、第４，０４
０，７７０号および第５，２９２，２３１号に記載され
ている。このような周知の構造において、金属アウトサ
ートまたは金属シェルを、このようなアセンブリにおい
て通常用いられるスプレー状のブレード根元と保持部材
のダブテールスロットとの間に配置することがよく行わ
れている。ブレードとスロットとの接合部で保持部材の
金属スロットと金属アウトサートまたはシェルとが接触
すると、その界面で摩耗や擦過エロージョンが生じる。
【０００３】このような擦過やそれに伴うエロージョン
を解決するために、米国特許第５，５７３，３７７号
「複合ブレード根元とロータのアセンブリ」（本出願の
譲受人と同じ譲受人であるゼネラル・エレクトリック・
カンパニイに譲渡されており、本発明の先行技術として
援用する）に記載されているように、複合ブレード根元
およびロータアセンブリが開発されている。米国特許第
５，５７３，３７７号には、ロータのブレード根元受け
入れスロットにより保持されたブレード根元を含む複合
ブレード複数個のアセンブリが開示され、ここでスロッ
トはスロット壁を有し、その半径方向外側部分は、組み
立て時に、離間されかつ並置されたブレード根元圧力面
の半径方向外側表面から、アセンブリの作動時にブレー
ドに働く所定量の遠心荷重の関数である量だけ発散し、
かくして根元圧力面の半径方向外側表面の少なくとも一
部が、作動中に、スロット壁の半径方向外側表面と接触
するようになる。根元外側パッドは、金属ではなく実質
的に非金属の複合プライ複数枚を、ブレード根元中に延
在するエーロフォイル構造プライと結合してなる。低摩
擦摩耗コートを根元外側圧力面に設けて、ブレード根元
に摩擦により誘引される応力を軽減する。摩耗コートは
圧力面に塗工し、硬化することができ、このような被覆
材料としては、自己潤滑性フィルムや布、たとえばＴｅ
ｆｌｏｎ材料繊維のようなポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）繊維、ガラス繊維、Ｎｏｍｅｘ材料繊維の
ような有機アラミド繊維の織物がある。また、テフロン
（登録商標）材料や他の形態のＰＴＦＥ材料を吹付けた
ものなどを用いることができる。低摩擦コーティング
は、作動中のロータ減速時にブレードがロータスロット
内にロックされるのを防止するのに有効である。この組
合せに低摩擦コーティングを用いることから得られる別
の利点として、ブレード根元は、予想可能な荷重条件に
てスリップし、ブレードベースとロータスロット壁との
間の相対運動による共振交差時や潜在的ブレード不安定
時にブレードのために減衰をとることができる。
を解決するために、米国特許第５，５７３，３７７号
「複合ブレード根元とロータのアセンブリ」（本出願の
譲受人と同じ譲受人であるゼネラル・エレクトリック・
カンパニイに譲渡されており、本発明の先行技術として
援用する）に記載されているように、複合ブレード根元
およびロータアセンブリが開発されている。米国特許第
５，５７３，３７７号には、ロータのブレード根元受け
入れスロットにより保持されたブレード根元を含む複合
ブレード複数個のアセンブリが開示され、ここでスロッ
トはスロット壁を有し、その半径方向外側部分は、組み
立て時に、離間されかつ並置されたブレード根元圧力面
の半径方向外側表面から、アセンブリの作動時にブレー
ドに働く所定量の遠心荷重の関数である量だけ発散し、
かくして根元圧力面の半径方向外側表面の少なくとも一
部が、作動中に、スロット壁の半径方向外側表面と接触
するようになる。根元外側パッドは、金属ではなく実質
的に非金属の複合プライ複数枚を、ブレード根元中に延
在するエーロフォイル構造プライと結合してなる。低摩
擦摩耗コートを根元外側圧力面に設けて、ブレード根元
に摩擦により誘引される応力を軽減する。摩耗コートは
圧力面に塗工し、硬化することができ、このような被覆
材料としては、自己潤滑性フィルムや布、たとえばＴｅ
ｆｌｏｎ材料繊維のようなポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）繊維、ガラス繊維、Ｎｏｍｅｘ材料繊維の
ような有機アラミド繊維の織物がある。また、テフロン
（登録商標）材料や他の形態のＰＴＦＥ材料を吹付けた
ものなどを用いることができる。低摩擦コーティング
は、作動中のロータ減速時にブレードがロータスロット
内にロックされるのを防止するのに有効である。この組
合せに低摩擦コーティングを用いることから得られる別
の利点として、ブレード根元は、予想可能な荷重条件に
てスリップし、ブレードベースとロータスロット壁との
間の相対運動による共振交差時や潜在的ブレード不安定
時にブレードのために減衰をとることができる。
【０００４】シムが低摩擦コートとスロットとの間に配
置され、低摩擦摩耗コート材料からさらに改善された性
能を引き出すのに適切な硬度と表面仕上げを有する。シ
ムは、スロット壁が所望の摩耗特性がいつも得られるわ
けではないチタン合金製である場合、特に重要である。
シムは、摩耗コートの寿命を延ばし、摩耗がスロット壁
に生じるのを防止し、摩耗コートとスロット壁との間に
配置され、ロータダブテールから取り外し可能かつ交換
可能である。シムは単一材料、たとえば鋼、チタンまた
はチタン合金から形成することができ、あるいは片側に
銅または銅合金などの皮膜を設けた単一材料とすること
ができる。
置され、低摩擦摩耗コート材料からさらに改善された性
能を引き出すのに適切な硬度と表面仕上げを有する。シ
ムは、スロット壁が所望の摩耗特性がいつも得られるわ
けではないチタン合金製である場合、特に重要である。
シムは、摩耗コートの寿命を延ばし、摩耗がスロット壁
に生じるのを防止し、摩耗コートとスロット壁との間に
配置され、ロータダブテールから取り外し可能かつ交換
可能である。シムは単一材料、たとえば鋼、チタンまた
はチタン合金から形成することができ、あるいは片側に
銅または銅合金などの皮膜を設けた単一材料とすること
ができる。
【０００５】新しいエンジンのファンロータは、レッド
ライン速度までのエンジン回転速度運転範囲にわたって
バランスをとっている。摩耗ストリップのすり合わせと
関連したスロットにおけるファンブレードダブテール着
座のばらつきに起因する相対的なファンブレード半径方
向および円周方向モーメント重量変化があるので、困難
が生じる。エンジン合格判定試験中に、いったん運転し
たロータは、数度のエンジンならしサイクル、たとえば
１０サイクル後にバランス調整しなおさなければ、適正
なファンブレードダブテール着座を実現することができ
ない。これらのならしサイクル後にファンロータを再バ
ランス調整する必要をなくすことが強く望まれている。
ライン速度までのエンジン回転速度運転範囲にわたって
バランスをとっている。摩耗ストリップのすり合わせと
関連したスロットにおけるファンブレードダブテール着
座のばらつきに起因する相対的なファンブレード半径方
向および円周方向モーメント重量変化があるので、困難
が生じる。エンジン合格判定試験中に、いったん運転し
たロータは、数度のエンジンならしサイクル、たとえば
１０サイクル後にバランス調整しなおさなければ、適正
なファンブレードダブテール着座を実現することができ
ない。これらのならしサイクル後にファンロータを再バ
ランス調整する必要をなくすことが強く望まれている。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、複合ブレード根元とエンジン
のロータに設けた根元受け入れスロットの壁との間に用
いるガスタービンエンジンのブレード根元シムを提供す
る。１実施態様のシムは、横方向に離間した第１および
第２末端を有する長さ方向に延在するベースと、前記第
１端および第２端から鋭角にベースに向かって内向きに
曲げられた長さ方向に延在する第１および第２レッグ
と、前記第１および第２レッグの外向きに面する第１お
よび第２表面上の低摩擦係数の第１および第２コーティ
ングとを備える。本発明に用いるコーティングとして
は、ポリテトラフルオロエチレン粉末を樹脂バインダに
分散してなるコーティングや、ポリテトラフルオロエチ
レンを含有する他のコーティングが適当である。
のロータに設けた根元受け入れスロットの壁との間に用
いるガスタービンエンジンのブレード根元シムを提供す
る。１実施態様のシムは、横方向に離間した第１および
第２末端を有する長さ方向に延在するベースと、前記第
１端および第２端から鋭角にベースに向かって内向きに
曲げられた長さ方向に延在する第１および第２レッグ
と、前記第１および第２レッグの外向きに面する第１お
よび第２表面上の低摩擦係数の第１および第２コーティ
ングとを備える。本発明に用いるコーティングとして
は、ポリテトラフルオロエチレン粉末を樹脂バインダに
分散してなるコーティングや、ポリテトラフルオロエチ
レンを含有する他のコーティングが適当である。
【０００７】本発明の別の実施態様によれば、支持部材
としてのロータにより保持された複数の複合ブレードを
有するロータアセンブリが提供される。各複合ブレード
は複数の複合プライを結合してなり、エーロフォイルお
よびロータによる保持に適当な形状のブレード根元を有
する。ブレード根元はこの根元上に配置されロータによ
り保持された複合根元外側圧力パッドを有し、この複合
根元外側圧力パッドは複数の非金属複合プライを互いに
かつ前記ブレード根元と結合してなる。複数のブレード
根元受け入れスロットが、ロータのまわりでディスクま
たはドラムに円周方向に配置されている。各スロット壁
は、少なくともその一部がブレード根元を受け入れる形
状とされ、前記スロット壁は、半径方向内方部分と半径
方向外方部分とを含み、前記複合根元圧力パッドの根元
外側圧力面の少なくとも一部を受け入れかつ保持する形
状とされている。複合根元外側圧力パッド上の根元外側
圧力面は、根元端から延在する半径方向内側表面と、こ
の内側表面との接合境界からブレードエーロフォイルに
向けて延在する半径方向外側表面とを有する。内側表面
は前記スロット壁に向けて押圧されかつスロット壁によ
り保持される。根元圧力面の半径方向外側表面とスロッ
ト壁の半径方向外側部分とは、組み立て時に、徐々に広
がる間隔をあけた並置関係にあり、この間隔をあけた並
置関係は、前記根元圧力面内側表面および外側表面間の
接合境界で始まって、そこから概して半径方向外方へ、
ロータアセンブリの作動時にブレードにかかる所定量の
遠心荷重の関数である発散量にて発散している。これに
より作動中に、前記根元外側圧力面の半径方向外側表面
の少なくとも一部が前記スロット壁の半径方向外側表面
に向けて押しつけられる。低摩擦摩耗コートが前記根元
外側圧力面上にかつ前記圧力面と前記スロット壁との間
に配置される。シムが前記スロット壁により保持され、
前記低摩擦摩耗コートと前記スロット壁との間に配置さ
れる。シムは、前記低摩擦摩耗コートと接触しているシ
ムの外向き表面上に低摩擦係数コーティングを有する。
としてのロータにより保持された複数の複合ブレードを
有するロータアセンブリが提供される。各複合ブレード
は複数の複合プライを結合してなり、エーロフォイルお
よびロータによる保持に適当な形状のブレード根元を有
する。ブレード根元はこの根元上に配置されロータによ
り保持された複合根元外側圧力パッドを有し、この複合
根元外側圧力パッドは複数の非金属複合プライを互いに
かつ前記ブレード根元と結合してなる。複数のブレード
根元受け入れスロットが、ロータのまわりでディスクま
たはドラムに円周方向に配置されている。各スロット壁
は、少なくともその一部がブレード根元を受け入れる形
状とされ、前記スロット壁は、半径方向内方部分と半径
方向外方部分とを含み、前記複合根元圧力パッドの根元
外側圧力面の少なくとも一部を受け入れかつ保持する形
状とされている。複合根元外側圧力パッド上の根元外側
圧力面は、根元端から延在する半径方向内側表面と、こ
の内側表面との接合境界からブレードエーロフォイルに
向けて延在する半径方向外側表面とを有する。内側表面
は前記スロット壁に向けて押圧されかつスロット壁によ
り保持される。根元圧力面の半径方向外側表面とスロッ
ト壁の半径方向外側部分とは、組み立て時に、徐々に広
がる間隔をあけた並置関係にあり、この間隔をあけた並
置関係は、前記根元圧力面内側表面および外側表面間の
接合境界で始まって、そこから概して半径方向外方へ、
ロータアセンブリの作動時にブレードにかかる所定量の
遠心荷重の関数である発散量にて発散している。これに
より作動中に、前記根元外側圧力面の半径方向外側表面
の少なくとも一部が前記スロット壁の半径方向外側表面
に向けて押しつけられる。低摩擦摩耗コートが前記根元
外側圧力面上にかつ前記圧力面と前記スロット壁との間
に配置される。シムが前記スロット壁により保持され、
前記低摩擦摩耗コートと前記スロット壁との間に配置さ
れる。シムは、前記低摩擦摩耗コートと接触しているシ
ムの外向き表面上に低摩擦係数コーティングを有する。
【０００８】シムのレッグ上の低摩擦係数のコーティン
グは、ブレード根元がロータのスロット内に適切に着座
するのを可能にし、エンジンの組み立てまたは再組み立
ておよび試験中にロータを再バランス調整する必要をな
くす。
グは、ブレード根元がロータのスロット内に適切に着座
するのを可能にし、エンジンの組み立てまたは再組み立
ておよび試験中にロータを再バランス調整する必要をな
くす。
【０００９】
【好適な実施態様】この発明を特徴付けると考えられる
新規な特徴は特許請求の範囲に記載し、明確にしたとお
りである。この発明の構成をその目的および効果ととも
に、添付の図面を参照しながら、以下に具体的に説明す
る。
新規な特徴は特許請求の範囲に記載し、明確にしたとお
りである。この発明の構成をその目的および効果ととも
に、添付の図面を参照しながら、以下に具体的に説明す
る。
【００１０】図１は、支持部材、たとえばガスタービン
エンジン・ロータ１２のディスクまたはドラムにより、
ダブテールスロット１４を介して保持された本発明の複
合ファンブレード１０の分解図である。ブレード１０
は、ロータの円周方向に配置されたブレード受け入れダ
ブテールスロット１４に植設された複数の円周方向に配
置されたブレードを代表するもので、複合エーロフォイ
ル１６およびスプレー状ダブテール根元１８を有し、ブ
レードはこの根元１８を介してロータ１２に保持されて
いる。
エンジン・ロータ１２のディスクまたはドラムにより、
ダブテールスロット１４を介して保持された本発明の複
合ファンブレード１０の分解図である。ブレード１０
は、ロータの円周方向に配置されたブレード受け入れダ
ブテールスロット１４に植設された複数の円周方向に配
置されたブレードを代表するもので、複合エーロフォイ
ル１６およびスプレー状ダブテール根元１８を有し、ブ
レードはこの根元１８を介してロータ１２に保持されて
いる。
【００１１】さらに図２および図３を参照すると、ブレ
ード１０は、エーロフォイル１６における複数の第１の
構造的兼荷重支持エーロフォイルプライ２０および根元
１８における複数の第２の根元プライ２２を含む、複数
の積層複合プライを含む。根元プライ２２は、当業界で
周知の方法などにより互いに結合され、１対の根元外側
圧力パッド２８を形成している。
ード１０は、エーロフォイル１６における複数の第１の
構造的兼荷重支持エーロフォイルプライ２０および根元
１８における複数の第２の根元プライ２２を含む、複数
の積層複合プライを含む。根元プライ２２は、当業界で
周知の方法などにより互いに結合され、１対の根元外側
圧力パッド２８を形成している。
【００１２】複合ブレード１０は、非金属根元外側圧力
パッド２８を、ダブテール根元１８の各ローブ２９に一
つ、合計２つ有し、これらパッド２８はダブテールスロ
ット１４のスロット壁３４により保持される形状となっ
ている。圧力パッド２８は、根元の半径方向内側部分に
沿って根元外側圧力面３２に向かって延在する根元端３
０を有する。スロット壁３４はそれぞれ、組み立て時
に、外側圧力面３２と協動してブレード根元１８を保持
する。本発明の実施例では、外側パッド２８を含むブレ
ード根元１８は、エンジン作動中に受けると予想される
遠心力による応力の関数として設計されている。
パッド２８を、ダブテール根元１８の各ローブ２９に一
つ、合計２つ有し、これらパッド２８はダブテールスロ
ット１４のスロット壁３４により保持される形状となっ
ている。圧力パッド２８は、根元の半径方向内側部分に
沿って根元外側圧力面３２に向かって延在する根元端３
０を有する。スロット壁３４はそれぞれ、組み立て時
に、外側圧力面３２と協動してブレード根元１８を保持
する。本発明の実施例では、外側パッド２８を含むブレ
ード根元１８は、エンジン作動中に受けると予想される
遠心力による応力の関数として設計されている。
【００１３】圧力パッド２８の根元外側圧力面３２は半
径方向内側表面３３を有し、この内側表面３３は、組み
立て時に、ダブテールスロット壁の半径方向内方部分３
７と接触関係で協動する。外側圧力面３２は、圧力面の
内側表面と外側表面との接合境界３６から半径方向外向
きに延在する半径方向外側表面３５も有する。外側表面
３５は、ダブテールスロット壁の半径方向外側部分３９
と間隔をあけた並置関係にあり、概して接合境界３６か
ら半径方向外向きに、内側表面３３と外側表面３５との
接合境界３６にて始まる、たとえば約１°〜２°のよう
な小さな角度にて発散している。この形状の特徴は、ブ
レードおよびロータの組立体に関して「クラウニング」
（ｃｒｏｗｎｉｎｇ）と称されることもあり、ロータの
作動中、作動時の遠心力荷重により誘引される破砕応力
を、圧力面３２の全長に沿って根元圧力パッドとブレー
ド構造（エーロフォイル）プライ両方に分散させること
を可能にする。遠心力荷重は、内側表面３３および外側
表面３５を互いに接近させるように作用する。
径方向内側表面３３を有し、この内側表面３３は、組み
立て時に、ダブテールスロット壁の半径方向内方部分３
７と接触関係で協動する。外側圧力面３２は、圧力面の
内側表面と外側表面との接合境界３６から半径方向外向
きに延在する半径方向外側表面３５も有する。外側表面
３５は、ダブテールスロット壁の半径方向外側部分３９
と間隔をあけた並置関係にあり、概して接合境界３６か
ら半径方向外向きに、内側表面３３と外側表面３５との
接合境界３６にて始まる、たとえば約１°〜２°のよう
な小さな角度にて発散している。この形状の特徴は、ブ
レードおよびロータの組立体に関して「クラウニング」
（ｃｒｏｗｎｉｎｇ）と称されることもあり、ロータの
作動中、作動時の遠心力荷重により誘引される破砕応力
を、圧力面３２の全長に沿って根元圧力パッドとブレー
ド構造（エーロフォイル）プライ両方に分散させること
を可能にする。遠心力荷重は、内側表面３３および外側
表面３５を互いに接近させるように作用する。
【００１４】ブレード根元１８の外側圧力面３２上の低
摩擦摩耗コート３８を用いて、ブレード根元における摩
擦誘引応力を軽減する。このような摩耗コートは通常圧
力面３２に塗工し、硬化する。このような被覆材料とし
ては、自己潤滑性フィルムまたはクロス、たとえばポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、有機アラミ
ド繊維またはガラス繊維の織物などがある。たとえば米
国特許第５，５７３，３７７号参照。市販の布を用いて
もよい。また、テフロン材料や他の形態のＰＴＦＥ材料
を吹付けたものなどを用いることができる。低摩擦被覆
と上述した「クラウニング」とを組合せると、作動中の
ロータ減速時にブレードがロータスロット内にロックさ
れるのを防止するのに有効である。
摩擦摩耗コート３８を用いて、ブレード根元における摩
擦誘引応力を軽減する。このような摩耗コートは通常圧
力面３２に塗工し、硬化する。このような被覆材料とし
ては、自己潤滑性フィルムまたはクロス、たとえばポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、有機アラミ
ド繊維またはガラス繊維の織物などがある。たとえば米
国特許第５，５７３，３７７号参照。市販の布を用いて
もよい。また、テフロン材料や他の形態のＰＴＦＥ材料
を吹付けたものなどを用いることができる。低摩擦被覆
と上述した「クラウニング」とを組合せると、作動中の
ロータ減速時にブレードがロータスロット内にロックさ
れるのを防止するのに有効である。
【００１５】シム４０が低摩擦摩耗コート３８とスロッ
ト壁３４との間に配置され、このシム４０は、所望の硬
度と表面仕上げを有し、低摩擦摩耗コート材料からさら
に改善された性能を引き出し、摩耗コートの寿命を延ば
し、スロット壁に摩耗が起こるのを防止する。この構成
の特徴は、スロット壁が所望の摩耗特性がいつも得られ
るわけではないチタン合金である場合、特に重要であ
る。シム４０は取り替え、取り外しいずれも可能であ
り、スロット壁３４の一部を構成するポスト５０と通常
称される部分の頂部に重ね合わされる。ロータディスク
の場合、ポストはディスクポストと称される。
ト壁３４との間に配置され、このシム４０は、所望の硬
度と表面仕上げを有し、低摩擦摩耗コート材料からさら
に改善された性能を引き出し、摩耗コートの寿命を延ば
し、スロット壁に摩耗が起こるのを防止する。この構成
の特徴は、スロット壁が所望の摩耗特性がいつも得られ
るわけではないチタン合金である場合、特に重要であ
る。シム４０は取り替え、取り外しいずれも可能であ
り、スロット壁３４の一部を構成するポスト５０と通常
称される部分の頂部に重ね合わされる。ロータディスク
の場合、ポストはディスクポストと称される。
【００１６】シムは単一材料、たとえば鋼、チタンまた
はチタン合金から形成することができ、あるいは片側に
銅または銅合金などのコーティングを設けた単一材料と
することができる。別の形態では、シムは、バイメタル
材料、たとえば鉄基合金（具体的には鋼）の帯板または
シートをそれより軟質な材料（具体的には銅または銅合
金）の帯板またはシートに張り合わせたものとすること
ができる。片側に比較的硬質な鉄基合金を有し、他方の
側に比較的軟質な銅または銅合金を有するバイメタルシ
ムの場合、軟質側をスロット壁に向かい合わせ、スロッ
ト壁とシムとの相対運動を防止し、スロット壁の擦過や
摩耗を回避する。本発明によれば、上述した形態のシム
は、低摩擦コートに向かい合う側に、このようなコーテ
ィングの性能を向上する材料特性と表面仕上げを有す
る。スロット壁およびロータに向かい合うシムの他方の
側は異なる材料製とすることができ、この他方の側の材
料を犠牲材料とすれば、シムがスロット圧力面の摩耗や
擦過の原因とならない。シムのスロット壁に向かい合う
側に比較的軟質な材料を用いることにより、壁とシムと
の相対運動を防止し、スロット壁の擦過や摩耗を防止す
る。また、摩擦係数がわかっている、低摩擦摩耗コート
とシムとの間にほぼすべての運動が起こり、ブレード根
元応力の最適化を十分に利用することができる。応力お
よび重量軽減用穴９０をベース６０に貫通配置し、シム
４０の寿命を短縮するおそれのある応力を緩和する。
はチタン合金から形成することができ、あるいは片側に
銅または銅合金などのコーティングを設けた単一材料と
することができる。別の形態では、シムは、バイメタル
材料、たとえば鉄基合金（具体的には鋼）の帯板または
シートをそれより軟質な材料（具体的には銅または銅合
金）の帯板またはシートに張り合わせたものとすること
ができる。片側に比較的硬質な鉄基合金を有し、他方の
側に比較的軟質な銅または銅合金を有するバイメタルシ
ムの場合、軟質側をスロット壁に向かい合わせ、スロッ
ト壁とシムとの相対運動を防止し、スロット壁の擦過や
摩耗を回避する。本発明によれば、上述した形態のシム
は、低摩擦コートに向かい合う側に、このようなコーテ
ィングの性能を向上する材料特性と表面仕上げを有す
る。スロット壁およびロータに向かい合うシムの他方の
側は異なる材料製とすることができ、この他方の側の材
料を犠牲材料とすれば、シムがスロット圧力面の摩耗や
擦過の原因とならない。シムのスロット壁に向かい合う
側に比較的軟質な材料を用いることにより、壁とシムと
の相対運動を防止し、スロット壁の擦過や摩耗を防止す
る。また、摩擦係数がわかっている、低摩擦摩耗コート
とシムとの間にほぼすべての運動が起こり、ブレード根
元応力の最適化を十分に利用することができる。応力お
よび重量軽減用穴９０をベース６０に貫通配置し、シム
４０の寿命を短縮するおそれのある応力を緩和する。
【００１７】シムは、横方向に離間した第１および第２
末端６４および６８を有する長さ方向に延在するベース
６０と、第１および第２末端６４および６８からベース
に向かって内方へ鋭角に曲げられた、長さ方向に延在す
る第１および第２レッグ７０および７２と、第１および
第２レッグ７０および７２の第１および第２外向き表面
８４および８６上の第１および第２低摩擦係数コーティ
ング７８および８０とを含む。本発明に用いるコーティ
ングとしては、樹脂バインダにポリテトラフルオロエチ
レン粉末を分散したものや、ポリテトラフルオロエチレ
ンを含有する他のコーティングが適当である。
末端６４および６８を有する長さ方向に延在するベース
６０と、第１および第２末端６４および６８からベース
に向かって内方へ鋭角に曲げられた、長さ方向に延在す
る第１および第２レッグ７０および７２と、第１および
第２レッグ７０および７２の第１および第２外向き表面
８４および８６上の第１および第２低摩擦係数コーティ
ング７８および８０とを含む。本発明に用いるコーティ
ングとしては、樹脂バインダにポリテトラフルオロエチ
レン粉末を分散したものや、ポリテトラフルオロエチレ
ンを含有する他のコーティングが適当である。
【００１８】以上、本発明を種々の実施態様、例および
組合せについて説明した。しかし、当業者であれば、本
発明には、その要旨から逸脱することなく、種々の変
更、改変が可能であることが理解できるはずである。本
発明の好適なかつ例示の実施態様とみなされるものを説
明したが、当業者には、ここでの教示内容から本発明の
他の変更例が明らかであり、したがって、このような変
更例もすべて本発明の要旨の範囲内に包含される。
組合せについて説明した。しかし、当業者であれば、本
発明には、その要旨から逸脱することなく、種々の変
更、改変が可能であることが理解できるはずである。本
発明の好適なかつ例示の実施態様とみなされるものを説
明したが、当業者には、ここでの教示内容から本発明の
他の変更例が明らかであり、したがって、このような変
更例もすべて本発明の要旨の範囲内に包含される。
【図１】本発明の複合ファンブレードおよびシムを、ガ
スタービンエンジン・ロータのダブテールスロットに組
み立てた状態にて示す分解図である。
スタービンエンジン・ロータのダブテールスロットに組
み立てた状態にて示す分解図である。
【図２】図１の組立体における複合ブレードおよびシム
を一部断面にて示す斜視図である。
を一部断面にて示す斜視図である。
【図３】ダブテールスロット内のブレード根元およびシ
ムの組立体を示す拡大断面図である。
ムの組立体を示す拡大断面図である。
１０ 複合ファンブレード １２ エンジンロータ １４ スロット １６ エーロフォイル １８ 根元 ２０ エーロフォイルプライ ２２ 根元プライ ２８ 圧力パッド ２９ ローブ ３０ 根元端 ３２ 圧力面 ３４ スロット壁 ３３ 内側表面 ３５ 外側表面 ３７ 内方位置 ３９ 外方位置 ３６ 接合境界 ３８ 摩耗コート ４０ シム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・カール・メシング アメリカ合衆国、オハイオ州、ラブラン ド、カントリー・ビュー・レーン、9070番
Claims (13)
- 【請求項１】 横方向に離間した第１および第２末端を
有する長さ方向に延在するベースと、 前記第１端から鋭角に前記ベースに向かって内向きに曲
げられた長さ方向に延在する第１レッグと、 この第１レッグの外向き第１表面上の低摩擦係数の第１
コーティングとを備える、ガスタービンエンジンのブレ
ード根元シム - 【請求項２】 前記コーティングがポリテトラフルオロ
エチレン粉末を樹脂バインダ中に分散してなる、請求項
１に記載のシム。 - 【請求項３】 前記コーティングがポリテトラフルオロ
エチレンを含有する、請求項１に記載のシム。 - 【請求項４】 さらに、前記第２端から鋭角に前記ベー
スに向かって内向きに曲げられた長さ方向に延在する第
２レッグと、この第２レッグの外向き第２表面上の低摩
擦係数の第２コーティングとを備える、請求項１に記載
のシム - 【請求項５】 前記両コーティングがポリテトラフルオ
ロエチレン粉末を樹脂バインダ中に分散してなる、請求
項４に記載のシム。 - 【請求項６】 前記両コーティングがポリテトラフルオ
ロエチレンを含有する、請求項４に記載のシム。 - 【請求項７】 支持部材としてのロータにより保持され
た複数の複合ブレードを含み、各複合ブレードは複数の
複合プライを結合してなってエーロフォイルおよび前記
ロータによる保持に適当な形状のブレード根元を有し、
前記ブレード根元は前記根元上に配置され前記ロータに
より保持された複合根元外側圧力パッドを有し、この複
合根元外側圧力パッドは複数の非金属複合プライを互い
にかつ前記ブレード根元と結合してなり、 スロット壁を有する複数の円周方向に配置されたブレー
ド根元受け入れスロットを含み、少なくともスロット壁
の一部がブレード根元を受け入れる形状とされ、前記ス
ロット壁は、半径方向内方部分と半径方向外方部分とを
含みそして前記複合根元圧力パッドの根元外側圧力面の
少なくとも一部を受け入れかつ保持する形状とされてお
り、 前記ブレードは、前記複合根元外側圧力パッド上に根元
外側圧力面を含み、この圧力面は、根元端から延在する
半径方向内側表面と、この内側表面との接合境界から前
記ブレードエーロフォイルに向けて延在する半径方向外
側表面とを有し、前記内側表面は前記スロット壁に向け
て押圧されかつスロット壁により保持され、 前記根元圧力面の半径方向外側表面と前記スロット壁の
半径方向外側部分とは、組み立て時に、徐々に広がる間
隔をあけた並置関係にあり、この間隔をあけた並置関係
は前記根元圧力面内側表面および外側表面間の接合境界
で始まって、そこから概して半径方向外方へ、ロータア
センブリの作動時にブレードにかかる所定量の遠心荷重
の関数である発散量にて発散し、これにより作動中に前
記根元外側圧力面の半径方向外側表面の少なくとも一部
が前記スロット壁の半径方向外側表面に向けて押しつけ
られるようにし、 前記根元外側圧力面上にかつ前記圧力面と前記スロット
壁との間に配置された低摩擦摩耗コートを含み、そして
前記スロット壁により保持されて前記低摩擦摩耗コート
と前記スロット壁との間に配置されたシムを含み、該シ
ムが前記低摩擦摩耗コートと接触して前記シムの外向き
に面する表面上に低摩擦係数コーティングを有する、ロ
ータアセンブリ。 - 【請求項８】 前記コーティングがポリテトラフルオロ
エチレン粉末を樹脂バインダ中に分散してなる、請求項
７に記載のロータアセンブリ。 - 【請求項９】 前記コーティングがポリテトラフルオロ
エチレンを含有する、請求項８に記載のロータアセンブ
リ。 - 【請求項１０】 ロータにより保持された複数の複合ブ
レードを含み、各複合ブレードは複数の複合プライを結
合してなつてエーロフォイルおよび前記ロータによる保
持に適当な形状のブレード根元を有し、 スロット壁を有する複数の円周方向に配置されたブレー
ド根元受け入れスロットを含み、少なくともスロット壁
の一部がブレード根元を受け入れる形状とされ、前記ブ
レードが前記スロット壁に面する根元外側圧力面を含
み、 前記根元外側圧力面上にかつ前記圧力面と前記スロット
壁との間に配置された低摩擦摩耗コートを含み、そして
前記スロット壁により保持されて前記低摩擦摩耗コート
と前記スロット壁との間に配置されたシムを含み、該シ
ムが前記低摩擦摩耗コートと直接接触して前記シムの外
向きに面する表面上に低摩擦係数の第１コーティングを
有する、ロータアセンブリ。 - 【請求項１１】 前記シムは、横方向に離間した第１お
よび第２末端を有する長さ方向に延在するベースと、 前記第１端および第２端から鋭角に前記ベースに向かっ
て内向きに曲げられた長さ方向に延在する第１および第
２レッグと、 前記第１レッグの外向きに面する第１表面上の前記低摩
擦係数の第１コーティングと、および前記第２端から鋭
角に前記ベースに向かって内向きに曲げられた長さ方向
に延在する第２レッグと、この第２レッグの外向きに面
する第２表面上の低摩擦係数の第２コーティングとを備
える、請求項１０に記載のロータアセンブリ。 - 【請求項１２】 前記コーティングがポリテトラフルオ
ロエチレン粉末を樹脂バインダ中に分散してなる、請求
項１１に記載のロータアセンブリ。 - 【請求項１３】 前記コーティングがポリテトラフルオ
ロエチレンを含有する、請求項１１に記載のロータアセ
ンブリ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/399197 | 1999-09-17 | ||
| US09/399,197 US6290466B1 (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Composite blade root attachment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000279036A Expired - Fee Related JP5099941B2 (ja) | 1999-09-17 | 2000-09-14 | 複合ブレード根元取付装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6290466B1 (ja) |
| EP (1) | EP1085172A3 (ja) |
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| BR (1) | BR0004168A (ja) |
| CA (1) | CA2317840C (ja) |
| MX (1) | MXPA00008980A (ja) |
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