JP2002221193A - 偏心によりバランスされたブリスク - Google Patents
偏心によりバランスされたブリスクInfo
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- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/32—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
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- Testing Of Balance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改良されたバランス機能を有するブリスクを
提供する。 【解決手段】 ブリスク（１４）は、ブレード（３２）
の列がそれから延びるリム（２４）を有するディスク
（２２）を含む。リムは、軸方向に対向する張出部（３
８、４０）を含み、そのうちの１つは、ブリスクをバラ
ンスさせるためにディスク中心軸線（１２）に対して偏
心して配置された円弧状のバランスランド部（４２）を
含む。
提供する。 【解決手段】 ブリスク（１４）は、ブレード（３２）
の列がそれから延びるリム（２４）を有するディスク
（２２）を含む。リムは、軸方向に対向する張出部（３
８、４０）を含み、そのうちの１つは、ブリスクをバラ
ンスさせるためにディスク中心軸線（１２）に対して偏
心して配置された円弧状のバランスランド部（４２）を
含む。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般的にガスター
ビンエンジンに関し、より具体的には、その中のロータ
をバランスさせることに関する。
ビンエンジンに関し、より具体的には、その中のロータ
をバランスさせることに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、ブレードの付
いたディスクの典型的な形状をした様々なロータを含
む。各ロータディスクは、半径方向外側のリムを備え、
リムからブレードの列が延びている特別な形状にされ
る。軸方向により薄いウェブが、リムから半径方向内方
に延びて、その中に中央のボアを有する軸方向により厚
いハブで終わる。
いたディスクの典型的な形状をした様々なロータを含
む。各ロータディスクは、半径方向外側のリムを備え、
リムからブレードの列が延びている特別な形状にされ
る。軸方向により薄いウェブが、リムから半径方向内方
に延びて、その中に中央のボアを有する軸方向により厚
いハブで終わる。
【０００３】ディスクは、円周方向に連続し、ブレード
が運転中にディスクの長手方向すなわち軸方向中心軸線
の周りを回転するとき、ブレードにより生じる遠心荷重
に耐えるためのかなりのフープ強度を有する。ディスク
形状は、かなりの耐用年数にわたってブレードを有効的
に支持するために望ましくない重量を極力少なくしなが
ら、その強度を最大にする。
が運転中にディスクの長手方向すなわち軸方向中心軸線
の周りを回転するとき、ブレードにより生じる遠心荷重
に耐えるためのかなりのフープ強度を有する。ディスク
形状は、かなりの耐用年数にわたってブレードを有効的
に支持するために望ましくない重量を極力少なくしなが
ら、その強度を最大にする。
【０００４】ロータディスクは、比較的に大きいファン
ロータブレードと運転中に空気を圧縮するために大きさ
が減少していく多数列の圧縮機ブレードを支持するため
に、多様の形状を有する。空気は燃料と混合され点火さ
れて、高温燃焼ガスを発生し、高温燃焼ガスは、対応す
るロータディスク上で大きさが増大していく多様の列の
タービンブレードを通って下流に流れる。
ロータブレードと運転中に空気を圧縮するために大きさ
が減少していく多数列の圧縮機ブレードを支持するため
に、多様の形状を有する。空気は燃料と混合され点火さ
れて、高温燃焼ガスを発生し、高温燃焼ガスは、対応す
るロータディスク上で大きさが増大していく多様の列の
タービンブレードを通って下流に流れる。
【０００５】１つの一般的な構成では、ロータディスク
は、そのリムを貫通する軸方向挿入式のダブテールスロ
ットか、またはディスクに保持するための相補形のブレ
ードダブテールを対応して受け入れる、通常の円周方向
挿入式のダブテールスロットかのどちらかを含む。別の
一般的な構成では、ブレードは、ディスクのリムと一体
に形成され、単体または単一部品構造にすることが可能
であり、この構造は一般的に単体のブレードが付いたデ
ィスク「ｂｌ（ａｄｅｄ−ｄ）ｉｓｋ」に対する頭字語
であるブリスクと呼ばれる。
は、そのリムを貫通する軸方向挿入式のダブテールスロ
ットか、またはディスクに保持するための相補形のブレ
ードダブテールを対応して受け入れる、通常の円周方向
挿入式のダブテールスロットかのどちらかを含む。別の
一般的な構成では、ブレードは、ディスクのリムと一体
に形成され、単体または単一部品構造にすることが可能
であり、この構造は一般的に単体のブレードが付いたデ
ィスク「ｂｌ（ａｄｅｄ−ｄ）ｉｓｋ」に対する頭字語
であるブリスクと呼ばれる。
【０００６】ダブテール構造の利点は、ブレードとディ
スクを個別に製造することができ、またブレードをディ
スクから取り外してそれを簡単に修理することができる
ことである。しかしながら、ダブテール構造は、運転中
に受ける様々な圧力及び遠心荷重に耐えるために相応し
てより大きいディスクを必要とする。
スクを個別に製造することができ、またブレードをディ
スクから取り外してそれを簡単に修理することができる
ことである。しかしながら、ダブテール構造は、運転中
に受ける様々な圧力及び遠心荷重に耐えるために相応し
てより大きいディスクを必要とする。
【０００７】ブリスク構造の特別な利点は、ダブテール
が全く用いられず、ブレードはディスクリムの周りに一
体に形成されるので、一体型のディスクがより小型にで
きることである。しかしながら、ブレードはディスクか
ら容易に個別には取り外せないので、この構造は、修理
の難しさを増すことになる。ブレードの軽微な修理はブ
リスク内ですることが可能であるが、その大きな修理
は、損傷したブレードの相当する部分を切除して取り外
すかまたはブレード全体を取り外す必要があり、その取
り換えは、ブリスクの当初の強度を得るために溶接また
は他の冶金学的接合処理によりなされる。
が全く用いられず、ブレードはディスクリムの周りに一
体に形成されるので、一体型のディスクがより小型にで
きることである。しかしながら、ブレードはディスクか
ら容易に個別には取り外せないので、この構造は、修理
の難しさを増すことになる。ブレードの軽微な修理はブ
リスク内ですることが可能であるが、その大きな修理
は、損傷したブレードの相当する部分を切除して取り外
すかまたはブレード全体を取り外す必要があり、その取
り換えは、ブリスクの当初の強度を得るために溶接また
は他の冶金学的接合処理によりなされる。
【０００８】ブリスクの製造を余計に難しくするのは、
それをバランスさせることである。ガスタービンエンジ
ン内の全てのロータ構成部品は、振動を少なくするため
に運転中に回転のアンバランス荷重を最小にするために
静的にかつ動的に適切にバランスさせなければならな
い。ダブテールディスク構造は、それを組立てた結果と
して起こるアンバランスを最小にするために、個々のブ
レードは、別々に製造されてディスクの然るべき位置に
嵌合されるので、ロータを製造中に最初からバランスさ
せることができる。組み立てられたディスクは、次い
で、様々な形態のバランス補正を用いて通常の方法でバ
ランスさせることができる。
それをバランスさせることである。ガスタービンエンジ
ン内の全てのロータ構成部品は、振動を少なくするため
に運転中に回転のアンバランス荷重を最小にするために
静的にかつ動的に適切にバランスさせなければならな
い。ダブテールディスク構造は、それを組立てた結果と
して起こるアンバランスを最小にするために、個々のブ
レードは、別々に製造されてディスクの然るべき位置に
嵌合されるので、ロータを製造中に最初からバランスさ
せることができる。組み立てられたディスクは、次い
で、様々な形態のバランス補正を用いて通常の方法でバ
ランスさせることができる。
【０００９】これとは対照的に、ブリスクの個々のブレ
ードの製造の際の一般的な製作公差は、ブレードのそれ
ぞれの質量すなわち重量における対応する変動を生じ
る。このことが、次に、適切に補正されなければならな
いブリスクの全体的なアンバランスを生じる。
ードの製造の際の一般的な製作公差は、ブレードのそれ
ぞれの質量すなわち重量における対応する変動を生じ
る。このことが、次に、適切に補正されなければならな
いブリスクの全体的なアンバランスを生じる。
【００１０】従来のバランス試験機は、質量及び半径の
大きさを有するアンバランス力ベクトルに関して、また
任意の適当な基準点に対するブリスクの円周の周りの測
定される円周方向の角度位置について、適当な速度でブ
リスクのアンバランスを測定する。測定されたアンバラ
ンスは、アンバランスベクトルの角度位置におけるブリ
スク材料を取り除くかまたは例えば１８０度のようなそ
の角度位置から直径方向正反対の位置に追加の材料を添
加するかして補正可能である。
大きさを有するアンバランス力ベクトルに関して、また
任意の適当な基準点に対するブリスクの円周の周りの測
定される円周方向の角度位置について、適当な速度でブ
リスクのアンバランスを測定する。測定されたアンバラ
ンスは、アンバランスベクトルの角度位置におけるブリ
スク材料を取り除くかまたは例えば１８０度のようなそ
の角度位置から直径方向正反対の位置に追加の材料を添
加するかして補正可能である。
【００１１】材料は、確認されたブレードから、または
ブレードの間のプラットホーム領域から取り除くことが
できる。材料はまた、ブリスクに動力を与えるエンジン
の低圧タービンからブリスクへトルク荷重を伝達するた
めに用いられる、ブリスクの対応する延張シャフト上の
フランジから取り除くこともできる。
ブレードの間のプラットホーム領域から取り除くことが
できる。材料はまた、ブリスクに動力を与えるエンジン
の低圧タービンからブリスクへトルク荷重を伝達するた
めに用いられる、ブリスクの対応する延張シャフト上の
フランジから取り除くこともできる。
【００１２】しかしながら、材料を取り除くことは、適
当な耐用年数を保証するために適当な高いレベルに維持
されなければならない、ブリスクの極限強度を低下させ
る可能性があるので、十分な質量の材料を取り除くため
の適当な位置を確認することは、バランス処理の難しさ
を増すことになる。
当な耐用年数を保証するために適当な高いレベルに維持
されなければならない、ブリスクの極限強度を低下させ
る可能性があるので、十分な質量の材料を取り除くため
の適当な位置を確認することは、バランス処理の難しさ
を増すことになる。
【００１３】ブリスクをバランスさせるために適当な量
の材料を添加することは、それ自体の難点を呈する。そ
の強度に悪影響を及ぼすことなく、ブレードまたはディ
スク自体に材料を添加することは、一般的には実用でき
ない。その代わりに、個別のバランスウェートの形でバ
ランス補正することは、ブリスクの係合フランジにおい
て添加することができる。
の材料を添加することは、それ自体の難点を呈する。そ
の強度に悪影響を及ぼすことなく、ブレードまたはディ
スク自体に材料を添加することは、一般的には実用でき
ない。その代わりに、個別のバランスウェートの形でバ
ランス補正することは、ブリスクの係合フランジにおい
て添加することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従って、改良されたバ
ランス機能を有するブリスクを提供することが望まれ
る。
ランス機能を有するブリスクを提供することが望まれ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】ブリスクは、それからブ
レードの列が延びるリムを有するディスクを含む。リム
は、軸方向に対向する張出部を有し、張出部の１つはブ
リスクをバランスさせるためにディスクの中心軸線に対
して偏心して配置された円弧状のバランスランド部を含
む。
レードの列が延びるリムを有するディスクを含む。リム
は、軸方向に対向する張出部を有し、張出部の１つはブ
リスクをバランスさせるためにディスクの中心軸線に対
して偏心して配置された円弧状のバランスランド部を含
む。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明を、好ましくかつ例示的な
実施形態に従って、そのさらなる目的及び利点と共に、
添付の図面と関連してなされる以下の詳細な説明の中で
より詳細に述べる。
実施形態に従って、そのさらなる目的及び利点と共に、
添付の図面と関連してなされる以下の詳細な説明の中で
より詳細に述べる。
【００１７】図１に示すのは、その長手方向すなわち軸
方向中心軸線１２の周りに軸対称である３段からなるフ
ァンロータ１０である。この例示的な実施形態は、軍事
用途のターボファン航空機ガスタービンエンジン用の形
状にされていて、それに適当に結合された低圧タービン
（図示せず）により動力を供給される。
方向中心軸線１２の周りに軸対称である３段からなるフ
ァンロータ１０である。この例示的な実施形態は、軍事
用途のターボファン航空機ガスタービンエンジン用の形
状にされていて、それに適当に結合された低圧タービン
（図示せず）により動力を供給される。
【００１８】ファンロータ１０は、第１、第２及び第３
のブリスク１４、１６、１８を含み、それらは互いに結
合され、それを通して下流に流れる外気２０を圧縮する
ための低圧タービンにより動力を供給される。
のブリスク１４、１６、１８を含み、それらは互いに結
合され、それを通して下流に流れる外気２０を圧縮する
ための低圧タービンにより動力を供給される。
【００１９】３つのブリスクは、構造がほぼ類似してお
り、第１段のブリスク１４を詳細に述べるが、第２及び
第３段のブリスク１６、１８は特に述べるものを除いて
同様に構成される。
り、第１段のブリスク１４を詳細に述べるが、第２及び
第３段のブリスク１６、１８は特に述べるものを除いて
同様に構成される。
【００２０】ブリスク１４は、拡大した半径方向外側リ
ム２４、リム２４から半径方向内方に延びるより狭いウ
ェブ２６、及び中央のボア３０を形成するより幅広の半
径方向内側ハブ２８を有する環状のロータディスク２２
を含む。ディスクは、そのリム、ウェブ及びハブが、中
心軸線１２の周りに同心に配置されている、一体型すな
わち単体構成部品である。
ム２４、リム２４から半径方向内方に延びるより狭いウ
ェブ２６、及び中央のボア３０を形成するより幅広の半
径方向内側ハブ２８を有する環状のロータディスク２２
を含む。ディスクは、そのリム、ウェブ及びハブが、中
心軸線１２の周りに同心に配置されている、一体型すな
わち単体構成部品である。
【００２１】複数のロータブレードすなわち翼形部３２
が、リム２４と単体すなわち単一部品組立体としてリム
２４の外側表面から半径方向外方に列になって延びる。
このような一体型ブリスクは、ガスタービンエンジンの
ファンに一般的に用いられる高強度の超合金材料の鍛造
ブランクから製造され、多軸数値制御切削機械または電
解加工（ＥＣＭ）により適当に機械加工されることがで
きる。
が、リム２４と単体すなわち単一部品組立体としてリム
２４の外側表面から半径方向外方に列になって延びる。
このような一体型ブリスクは、ガスタービンエンジンの
ファンに一般的に用いられる高強度の超合金材料の鍛造
ブランクから製造され、多軸数値制御切削機械または電
解加工（ＥＣＭ）により適当に機械加工されることがで
きる。
【００２２】図１に示すブリスク構造の特別の利点は、
回転運転の間にブレードが受けるかなりの圧力及び遠心
荷重を担持するのに十分なフープ強度耐力を依然として
維持しながらも、ディスク２２の大きさを最小にするこ
とができることである。リム２４は、前縁３４と後縁３
６の間のそれらの根元端部でブレード３２を支持するの
に軸方向の幅が十分に長く、またより狭いウェブ２６で
は軸方向の幅が狭くなり、次いでハブ２８は、ブリスク
の適当な耐用年数を保証するために、受容できる応力限
界の範囲内で運転荷重を受け止めるために、軸方向の幅
を増大している。
回転運転の間にブレードが受けるかなりの圧力及び遠心
荷重を担持するのに十分なフープ強度耐力を依然として
維持しながらも、ディスク２２の大きさを最小にするこ
とができることである。リム２４は、前縁３４と後縁３
６の間のそれらの根元端部でブレード３２を支持するの
に軸方向の幅が十分に長く、またより狭いウェブ２６で
は軸方向の幅が狭くなり、次いでハブ２８は、ブリスク
の適当な耐用年数を保証するために、受容できる応力限
界の範囲内で運転荷重を受け止めるために、軸方向の幅
を増大している。
【００２３】この有効な構造構成において、リム２４
は、ウェブの軸方向に対向する側面にそれから軸方向に
自由に片持ち梁状に張り出す第１及び第２の軸方向張出
部３８、４０を含む。
は、ウェブの軸方向に対向する側面にそれから軸方向に
自由に片持ち梁状に張り出す第１及び第２の軸方向張出
部３８、４０を含む。
【００２４】本発明に従って、この２つの張出部３８、
４０のうちの少なくとも１つは、ブリスク全体をバラン
スさせるために、張出部の下面から半径方向内方に突出
し、かつディスク中心軸線１２に対して偏心して配置さ
れる円弧状のバランスランド部４２を含む。
４０のうちの少なくとも１つは、ブリスク全体をバラン
スさせるために、張出部の下面から半径方向内方に突出
し、かつディスク中心軸線１２に対して偏心して配置さ
れる円弧状のバランスランド部４２を含む。
【００２５】図１に示す例示的な実施形態において、リ
ム２４は、ディスクの前方端の第１張出部３８からディ
スクの後方端の第２張出部への間で直径が増大する外側
表面を有する円錐形である。２つの張出部の直径は、そ
れに応じて互いに異なり、後方の張出部のほうが前方の
張出部よりも大きい。
ム２４は、ディスクの前方端の第１張出部３８からディ
スクの後方端の第２張出部への間で直径が増大する外側
表面を有する円錐形である。２つの張出部の直径は、そ
れに応じて互いに異なり、後方の張出部のほうが前方の
張出部よりも大きい。
【００２６】ブリスクはまた、ハブ２８の前方側面から
半径方向内方に、すなわちリムの第１張出部３８から内
側寄りに延びる環状の第１すなわち前方シャフト４４を
含む。環状の第２すなわち後方シャフト４６は、リムの
第２張出部４０の半径方向内側寄りにハブ２８の軸方向
反対側の後方側面から延びる。２つのシャフト４４、４
６は、単体構造としてディスクに一体に結合されて、ガ
スタービンエンジン内に取り付けられるような適当な形
状にされる。
半径方向内方に、すなわちリムの第１張出部３８から内
側寄りに延びる環状の第１すなわち前方シャフト４４を
含む。環状の第２すなわち後方シャフト４６は、リムの
第２張出部４０の半径方向内側寄りにハブ２８の軸方向
反対側の後方側面から延びる。２つのシャフト４４、４
６は、単体構造としてディスクに一体に結合されて、ガ
スタービンエンジン内に取り付けられるような適当な形
状にされる。
【００２７】例えば、前方シャフト４４は、ディスクか
ら前方に延び、次いでエンジン内の通常の軸受４８に適
当に支持される円筒形部分に移行するので、部分的に円
錐形である。相応じて、後方シャフト４６は、ほぼ円筒
形であり、その後端に環状のフランジを含み、この環状
のフランジは、第２段ブリスク１６の支持円錐形の前方
シャフトの対応する前方フランジに固締ボルトのような
何らかの適当な方法で取り付けられる。後方シャフト４
６はまた、図１に示すように３段からなるブリスクを駆
動するために後方ファンシャフトに結合される。
ら前方に延び、次いでエンジン内の通常の軸受４８に適
当に支持される円筒形部分に移行するので、部分的に円
錐形である。相応じて、後方シャフト４６は、ほぼ円筒
形であり、その後端に環状のフランジを含み、この環状
のフランジは、第２段ブリスク１６の支持円錐形の前方
シャフトの対応する前方フランジに固締ボルトのような
何らかの適当な方法で取り付けられる。後方シャフト４
６はまた、図１に示すように３段からなるブリスクを駆
動するために後方ファンシャフトに結合される。
【００２８】第２及び第３ブリスク１６、１８の対応す
る前方及び後方シャフトは、対応する接尾辞ｂ、ｃを付
して表わされて、互いに直列に結合されるように適当な
形状にされ、低圧タービンにより適当に駆動される集合
的な３段ファンロータを形成する。
る前方及び後方シャフトは、対応する接尾辞ｂ、ｃを付
して表わされて、互いに直列に結合されるように適当な
形状にされ、低圧タービンにより適当に駆動される集合
的な３段ファンロータを形成する。
【００２９】図１に示す例示的な実施形態において、バ
ランスランド部４２は、リムの第１張出部３８の下に配
置され、前方シャフト４４は、バランスランド部から半
径方向内方に間隔を置いて配置される。前方シャフト４
４は、ブレードからの反力を軸受４８中に伝えるための
荷重支持アームを形成する。バランスランド部４２は、
ディスク中心軸線１２及び前方シャフト４４の両方のま
わりで偏心しており、前方シャフトの直接荷重経路から
構造的に切り離されているが、そのバランスさせる効果
を最大にするためにバランスランド部の半径方向の直径
は局部的に最大になっている。
ランスランド部４２は、リムの第１張出部３８の下に配
置され、前方シャフト４４は、バランスランド部から半
径方向内方に間隔を置いて配置される。前方シャフト４
４は、ブレードからの反力を軸受４８中に伝えるための
荷重支持アームを形成する。バランスランド部４２は、
ディスク中心軸線１２及び前方シャフト４４の両方のま
わりで偏心しており、前方シャフトの直接荷重経路から
構造的に切り離されているが、そのバランスさせる効果
を最大にするためにバランスランド部の半径方向の直径
は局部的に最大になっている。
【００３０】この実施形態において、バランスランド部
４２は、その間のウェブ２６により両シャフト４４、４
６から間隔を置いて配置され、かつその間の一体のディ
スクにより生じるブレードとシャフトの間の荷重経路か
らバランスランド部を実効があるように構造的に切り離
している。
４２は、その間のウェブ２６により両シャフト４４、４
６から間隔を置いて配置され、かつその間の一体のディ
スクにより生じるブレードとシャフトの間の荷重経路か
らバランスランド部を実効があるように構造的に切り離
している。
【００３１】図１に示すように、リムの前方張出部３８
は、ブレード前縁３４のすぐ下方に配置され、それと半
径方向に整列されている。第２張出部４０は、ブレード
後縁３６のすぐ下方に配置され、それと半径方向に整列
されている。また、後方に傾斜する円錐形のリム２４
は、前方張出部より後方張出部の方がより大きい外径を
有する。
は、ブレード前縁３４のすぐ下方に配置され、それと半
径方向に整列されている。第２張出部４０は、ブレード
後縁３６のすぐ下方に配置され、それと半径方向に整列
されている。また、後方に傾斜する円錐形のリム２４
は、前方張出部より後方張出部の方がより大きい外径を
有する。
【００３２】バランスランド部４２は、前方張出部３８
または後方張出部４０のどちらか一方の下にまたは両方
の下に配置されることが可能であり、その大部分はブレ
ードの対応する前縁及び後縁の半径方向の下方に配置さ
れる。このように、バランスランド部は、構造的な荷重
経路と干渉することなく、効果的なバランス力をもたら
す。また、バランスランド部は、どちらかの張出部の下
かまたはスペースが許す場合でかつその効果を最大にす
ることができる場合には両方の下に設置することができ
る。
または後方張出部４０のどちらか一方の下にまたは両方
の下に配置されることが可能であり、その大部分はブレ
ードの対応する前縁及び後縁の半径方向の下方に配置さ
れる。このように、バランスランド部は、構造的な荷重
経路と干渉することなく、効果的なバランス力をもたら
す。また、バランスランド部は、どちらかの張出部の下
かまたはスペースが許す場合でかつその効果を最大にす
ることができる場合には両方の下に設置することができ
る。
【００３３】バランスランド部４２の特別の利点は、リ
ム張出部の下面の周りでその円周方向に延びており、従
って、そのバランス効果を、いかなる１つの局部領域に
も集中することなしに、拡散させることである。その上
に、バランスランド部は、リム２４を含む支持シャフト
４４または４６の強度もディスク自体の強度をも損なう
ことがない。しかも、バランスランド部４２は、運転中
にディスク２２が担持しなければならない最小限の自重
及びそれからの遠心力を生じるのみである。
ム張出部の下面の周りでその円周方向に延びており、従
って、そのバランス効果を、いかなる１つの局部領域に
も集中することなしに、拡散させることである。その上
に、バランスランド部は、リム２４を含む支持シャフト
４４または４６の強度もディスク自体の強度をも損なう
ことがない。しかも、バランスランド部４２は、運転中
にディスク２２が担持しなければならない最小限の自重
及びそれからの遠心力を生じるのみである。
【００３４】第１ブリスク１４は、図２に分離して示す
が、前方張出部３８の下面の周りに連続するバランスラ
ンド部４２を含む。図３は、その半径方向の厚さＡの最
大値で形成されたバランスランド部４２の１部分を示
す。図４は、ディスクリム２４の周りで円周方向に半径
方向の厚さが変化するバランスランド部４２の正面図を
示し、また図５は、前方張出部３８の下面とほぼ同じ平
面に移行するところで機械加工されているバランスラン
ド部４２の最小の厚さを示す。
が、前方張出部３８の下面の周りに連続するバランスラ
ンド部４２を含む。図３は、その半径方向の厚さＡの最
大値で形成されたバランスランド部４２の１部分を示
す。図４は、ディスクリム２４の周りで円周方向に半径
方向の厚さが変化するバランスランド部４２の正面図を
示し、また図５は、前方張出部３８の下面とほぼ同じ平
面に移行するところで機械加工されているバランスラン
ド部４２の最小の厚さを示す。
【００３５】図１、図３及び図５に示すように、リム２
４及び対応するシャフト４４、４６は、そこでの応力集
中を減らすために比較的大きい半径を有する対応するフ
ィレット５０のところで、その対向する軸方向側面で共
通のウェブ２６に結合される。バランスランド部４２自
体を追加することがなければ、前方張出部３８の下面
は、その間に切れ目も段差もない状態で対応するフィレ
ットと滑らかに連続するように、より大きい内径を有す
るはずである。
４及び対応するシャフト４４、４６は、そこでの応力集
中を減らすために比較的大きい半径を有する対応するフ
ィレット５０のところで、その対向する軸方向側面で共
通のウェブ２６に結合される。バランスランド部４２自
体を追加することがなければ、前方張出部３８の下面
は、その間に切れ目も段差もない状態で対応するフィレ
ットと滑らかに連続するように、より大きい内径を有す
るはずである。
【００３６】図３から図５までに示すように、前方張出
部は、バランスランド部４２を形成するために材料を全
く追加していない状態の前方張出部の下面を表わす基準
内径Ｂを有する。この基準直径Ｂは、ディスクにフープ
強度を与える円周方向に連続するフープ材料を有する前
方張出部の最小の直径を表わす。
部は、バランスランド部４２を形成するために材料を全
く追加していない状態の前方張出部の下面を表わす基準
内径Ｂを有する。この基準直径Ｂは、ディスクにフープ
強度を与える円周方向に連続するフープ材料を有する前
方張出部の最小の直径を表わす。
【００３７】バランスランド部４２は、図４に概略的に
示すように、ブリスクの特別のアンバランス力ベクトル
Ｆをバランスさせるような特別な形状にされた、前方張
出部の下面から半径方向内方に突出する追加の材料を備
えることにより得られる。
示すように、ブリスクの特別のアンバランス力ベクトル
Ｆをバランスさせるような特別な形状にされた、前方張
出部の下面から半径方向内方に突出する追加の材料を備
えることにより得られる。
【００３８】従って、図４に示す偏心したバランスラン
ド部４２は、バランスさせられるアンバランス力Ｆと直
径方向に正反対の最大の厚さから、好ましい実施形態に
おいてアンバランス力Ｆの領域のフィレットとほぼ同じ
平面に移行する最小の厚さまで、半径方向の厚さＡが変
化する。
ド部４２は、バランスさせられるアンバランス力Ｆと直
径方向に正反対の最大の厚さから、好ましい実施形態に
おいてアンバランス力Ｆの領域のフィレットとほぼ同じ
平面に移行する最小の厚さまで、半径方向の厚さＡが変
化する。
【００３９】図４に概略的に示す通常のバランス試験機
５２を、ブリスクを回転させるのに用いて、ディスク中
心軸線からの特定の半径での質量の大きさ、例えばグラ
ム・インチで、また適当な基準点からの特定の角度位置
Ｃでの質量の大きさにより表わされるものとして、その
アンバランス力Ｆを測定することができる。バランスラ
ンド部４２に偏心性を導入することにより、測定された
アンバランスを、直径方向に移動させてブリスク全体を
バランスさせることができる。
５２を、ブリスクを回転させるのに用いて、ディスク中
心軸線からの特定の半径での質量の大きさ、例えばグラ
ム・インチで、また適当な基準点からの特定の角度位置
Ｃでの質量の大きさにより表わされるものとして、その
アンバランス力Ｆを測定することができる。バランスラ
ンド部４２に偏心性を導入することにより、測定された
アンバランスを、直径方向に移動させてブリスク全体を
バランスさせることができる。
【００４０】図３は、６時の位置にある測定されたアン
バランス力Ｆの直径方向で正反対の図４の１２時の位置
にあるバランスランド部４２を示し、そこでバランスラ
ンド部の厚さＡが、基準直径Ｂから測定されたものとし
て最大であり、従って、フィレット５０のこの位置で半
径方向内方に突出する段差５４を生じる。図５は、測定
されたアンバランス力Ｆの角度位置と対応する図４の６
時の位置のバランスランド部４２を示し、そこでバラン
スランド部の厚さは最小であり、また好ましくはゼロで
あり、ランド部をアンバランス位置でほぼ同じ平面に移
行させ、かつその円周方向の両側で厚さが滑らかに増大
するようにする。
バランス力Ｆの直径方向で正反対の図４の１２時の位置
にあるバランスランド部４２を示し、そこでバランスラ
ンド部の厚さＡが、基準直径Ｂから測定されたものとし
て最大であり、従って、フィレット５０のこの位置で半
径方向内方に突出する段差５４を生じる。図５は、測定
されたアンバランス力Ｆの角度位置と対応する図４の６
時の位置のバランスランド部４２を示し、そこでバラン
スランド部の厚さは最小であり、また好ましくはゼロで
あり、ランド部をアンバランス位置でほぼ同じ平面に移
行させ、かつその円周方向の両側で厚さが滑らかに増大
するようにする。
【００４１】このように、バランスランド部４２は、そ
の最小の厚さの位置の両側の周りで円周方向に連続し、
バランスランド部は全くなしで作られたとした場合の前
方張出部３８の基準下面と一致してそこで効果的に終わ
る。
の最小の厚さの位置の両側の周りで円周方向に連続し、
バランスランド部は全くなしで作られたとした場合の前
方張出部３８の基準下面と一致してそこで効果的に終わ
る。
【００４２】バランスランド部は、測定されたアンバラ
ンスを最小の追加質量で移動させる能力を最大にするた
めに、ディスク中心軸線に関して最大の実施可能な直径
でブリスク内に設けられるのが好ましい。図１に示すバ
ランスランド部は、代わりにより大きい直径の後方張出
部４０の下に設けることもできるはずであるが、この領
域に設置された通常の振動ダンパを考慮すると、これは
この特定の設計では実施できない。従って、バランスラ
ンド部４２は、より小さい直径の前方張出部３８の下に
設けられ、ディスク中心軸線にほぼ平行に延びる構成で
円筒形であることが好ましい。
ンスを最小の追加質量で移動させる能力を最大にするた
めに、ディスク中心軸線に関して最大の実施可能な直径
でブリスク内に設けられるのが好ましい。図１に示すバ
ランスランド部は、代わりにより大きい直径の後方張出
部４０の下に設けることもできるはずであるが、この領
域に設置された通常の振動ダンパを考慮すると、これは
この特定の設計では実施できない。従って、バランスラ
ンド部４２は、より小さい直径の前方張出部３８の下に
設けられ、ディスク中心軸線にほぼ平行に延びる構成で
円筒形であることが好ましい。
【００４３】図３に示すように、バランスランド部４２
の効果は、リム張出部によりもたらされる限られた空間
の範囲内でその面積を最大にすることで、最大にするこ
とができる。この好ましい位置で、バランスランド部
は、前方張出部の下でディスクリムの露出した前方端縁
すなわち端面から軸方向に連続して延びて、ウェブ２６
に隣接するフィレット５０の前方端に接続する。また、
図４に示すように、バランスランド部はまた、その最大
の厚さから、それが終わり、下に横たわるリム張出部に
移行するその最小の厚さまで円周方向に連続して延び
る。
の効果は、リム張出部によりもたらされる限られた空間
の範囲内でその面積を最大にすることで、最大にするこ
とができる。この好ましい位置で、バランスランド部
は、前方張出部の下でディスクリムの露出した前方端縁
すなわち端面から軸方向に連続して延びて、ウェブ２６
に隣接するフィレット５０の前方端に接続する。また、
図４に示すように、バランスランド部はまた、その最大
の厚さから、それが終わり、下に横たわるリム張出部に
移行するその最小の厚さまで円周方向に連続して延び
る。
【００４４】図３から図５までは、偏心したバランスラ
ンド部４２の好ましい形態を用いてブリスクをバランス
させる例示的な方法を示す。ブリスク自体は、一般的な
製作公差の範囲内で、完全なブレードの列と、支持ディ
スクおよび一体シャフトを含むその最終形状に初めに製
作される。初期ブリスクはまた、偏心したバランスラン
ド部を作るために、張出部の下に追加の材料を備える。
多軸数値制御工作機械のような、任意の通常の工作機械
５６が用いられ、その特定の偏心した形状を作り出すの
に先立ち、バランスランド部を最初に形成する。
ンド部４２の好ましい形態を用いてブリスクをバランス
させる例示的な方法を示す。ブリスク自体は、一般的な
製作公差の範囲内で、完全なブレードの列と、支持ディ
スクおよび一体シャフトを含むその最終形状に初めに製
作される。初期ブリスクはまた、偏心したバランスラン
ド部を作るために、張出部の下に追加の材料を備える。
多軸数値制御工作機械のような、任意の通常の工作機械
５６が用いられ、その特定の偏心した形状を作り出すの
に先立ち、バランスランド部を最初に形成する。
【００４５】より具体的には、ブリスクは、最初に機械
加工されて、環状で好ましくはディスクリムの張出部と
同心である初期バランスランド部４２ｂを作られる。初
期バランスランド部４２ｂは、図３から図５までに様々
に詳細に示す。初期バランスランド部は、バランスラン
ド部の追加なしに形成されたとした場合のリム張出部の
基準内径Ｂに関して測定された半径方向の厚さＡを有す
る。
加工されて、環状で好ましくはディスクリムの張出部と
同心である初期バランスランド部４２ｂを作られる。初
期バランスランド部４２ｂは、図３から図５までに様々
に詳細に示す。初期バランスランド部は、バランスラン
ド部の追加なしに形成されたとした場合のリム張出部の
基準内径Ｂに関して測定された半径方向の厚さＡを有す
る。
【００４６】初期バランスランド部４２ｂは、その初期
形態でブリスク全体にアンバランスがあったとしてもそ
れが殆どないように、ディスク中心軸線と同心に機械加
工されるのが好ましい。
形態でブリスク全体にアンバランスがあったとしてもそ
れが殆どないように、ディスク中心軸線と同心に機械加
工されるのが好ましい。
【００４７】次に、ブリスクは、バランス試験機５２に
取り付けられ、特定の角度位置Ｃにおいてグラム・イン
チで一般的に表わされる、図４に示す結果として生じる
アンバランスベクトルＦにより表わされるものとして、
そのアンバランスを測定するための速度まで回転され
る。図４に示す例示的な実施形態において、測定された
アンバランスＦは、ブリスクの６時の位置に位置付けら
れるので、それとは直径方向に正反対の１２時の位置に
おいて効果的に補正される必要がある。
取り付けられ、特定の角度位置Ｃにおいてグラム・イン
チで一般的に表わされる、図４に示す結果として生じる
アンバランスベクトルＦにより表わされるものとして、
そのアンバランスを測定するための速度まで回転され
る。図４に示す例示的な実施形態において、測定された
アンバランスＦは、ブリスクの６時の位置に位置付けら
れるので、それとは直径方向に正反対の１２時の位置に
おいて効果的に補正される必要がある。
【００４８】ディスク中心軸線に対して初期環状バラン
スランド部４２ｂを偏心させて機械加工することによっ
て、偏心したバランスランド部４２の残りの質量は、測
定されたアンバランス力Ｆに対して直径方向にオフセッ
トされ、そのアンバランスを移動させてブリスク全体を
効果的にバランスさせることができる。
スランド部４２ｂを偏心させて機械加工することによっ
て、偏心したバランスランド部４２の残りの質量は、測
定されたアンバランス力Ｆに対して直径方向にオフセッ
トされ、そのアンバランスを移動させてブリスク全体を
効果的にバランスさせることができる。
【００４９】図４に示す好ましい実施形態において、初
期バランスランド部４２ｂは、初期の内径Ｄを有し、ま
た偏心したバランスランド部は、ディスク中心軸線から
所定の偏心オフセット量Ｇだけ偏心してオフセットする
最終の内径Ｅを有する。
期バランスランド部４２ｂは、初期の内径Ｄを有し、ま
た偏心したバランスランド部は、ディスク中心軸線から
所定の偏心オフセット量Ｇだけ偏心してオフセットする
最終の内径Ｅを有する。
【００５０】同心の初期バランスランド部４２ｂをより
大きい直径に機械加工して、偏心したバランスランド部
４２を形成することにより、残りの偏心したバランスラ
ンド部の質量の中心は、測定されたアンバランス力ベク
トルＦから正確に直径方向に移動されてブリスクをバラ
ンスさせることができる。偏心したバランスランド部
は、リム張出部の内径の内側を円周方向に延び、フープ
応力集中を持ち込まず、回転運転中にブレードを支持す
るためのその完全なフープ強度を維持するためにリム張
出部の完全な円周上の周方向連続性を維持する。
大きい直径に機械加工して、偏心したバランスランド部
４２を形成することにより、残りの偏心したバランスラ
ンド部の質量の中心は、測定されたアンバランス力ベク
トルＦから正確に直径方向に移動されてブリスクをバラ
ンスさせることができる。偏心したバランスランド部
は、リム張出部の内径の内側を円周方向に延び、フープ
応力集中を持ち込まず、回転運転中にブレードを支持す
るためのその完全なフープ強度を維持するためにリム張
出部の完全な円周上の周方向連続性を維持する。
【００５１】図３から図５までに示す好ましい実施形態
において、バランスランド部の内径は、その初期の同心
の直径Ｄからその最終のより大きい直径Ｅに増大し、偏
心オフセット量Ｇは、内径の増加分の約半分、すなわち
ＥとＤの差の半分に等しいことが好ましい。このよう
に、図３に示す段差５４は、バランスランド部４２の最
大の厚さのところで生じ、また段差は、図５に示すバラ
ンスランド部の最小の厚さのところで除去され、そこで
バランスランド部は終わってリム張出部３８の下面と同
じ平面に移行する。図４に示すように、バランスランド
部４２の厚さＡは、１２時の位置のその最大の厚さか
ら、バランスランド部の円周方向の対向する両側面に沿
って、６時の位置のゼロの最小の厚さまで変化、つまり
減少する。
において、バランスランド部の内径は、その初期の同心
の直径Ｄからその最終のより大きい直径Ｅに増大し、偏
心オフセット量Ｇは、内径の増加分の約半分、すなわち
ＥとＤの差の半分に等しいことが好ましい。このよう
に、図３に示す段差５４は、バランスランド部４２の最
大の厚さのところで生じ、また段差は、図５に示すバラ
ンスランド部の最小の厚さのところで除去され、そこで
バランスランド部は終わってリム張出部３８の下面と同
じ平面に移行する。図４に示すように、バランスランド
部４２の厚さＡは、１２時の位置のその最大の厚さか
ら、バランスランド部の円周方向の対向する両側面に沿
って、６時の位置のゼロの最小の厚さまで変化、つまり
減少する。
【００５２】この形状構成は、その下にバランスランド
部が設けられるリム張出部のフープ強度を維持すること
を含む多くの利点をもたらす。バランスランド部を最小
のゼロの厚さに漸減させることにより、回転運転中にデ
ィスクにより担持されなければならないその自重を減ら
すために、残りのバランスランド部の最も軽い形状構成
が確保される。
部が設けられるリム張出部のフープ強度を維持すること
を含む多くの利点をもたらす。バランスランド部を最小
のゼロの厚さに漸減させることにより、回転運転中にデ
ィスクにより担持されなければならないその自重を減ら
すために、残りのバランスランド部の最も軽い形状構成
が確保される。
【００５３】その低圧タービンにおける作動に比較し
て、ガスタービンエンジンファンにおける作動のための
特別の形状にされたブリスクにおいては、図５に示す段
差のない移行により、リム張出部の下のポケットの内部
に溜まる如何なる湿気または他の流体のための排水流路
を提供し、遠心力によりそれらの排出が可能になる。
て、ガスタービンエンジンファンにおける作動のための
特別の形状にされたブリスクにおいては、図５に示す段
差のない移行により、リム張出部の下のポケットの内部
に溜まる如何なる湿気または他の流体のための排水流路
を提供し、遠心力によりそれらの排出が可能になる。
【００５４】偏心したバランスランド部４２はまた、リ
ム張出部の下面に沿って覆い隠されるので、リムの外側
表面の空気力学的性能に影響を及ぼさず、またディスク
リムの構造一体性に影響を及ぼさず、しかもディスクを
通り支持シャフトへ至る荷重経路に影響を及ぼさない。
さらに、リム張出部の両方の下にバランスランド部を設
けることにより、バランス機能を、アンバランス面に比
較的近接して位置させ、従ってブリスク内の最小の力の
モーメントでアンバランスを補正する。
ム張出部の下面に沿って覆い隠されるので、リムの外側
表面の空気力学的性能に影響を及ぼさず、またディスク
リムの構造一体性に影響を及ぼさず、しかもディスクを
通り支持シャフトへ至る荷重経路に影響を及ぼさない。
さらに、リム張出部の両方の下にバランスランド部を設
けることにより、バランス機能を、アンバランス面に比
較的近接して位置させ、従ってブリスク内の最小の力の
モーメントでアンバランスを補正する。
【００５５】図３及び図５に示すように、前方フィレッ
ト５０は、リムの第１張出部３８と前方シャフトとの結
合個所の間のウェブ２６において機械加工される。初期
バランスランド部４２ｂは、フィレット５０のところで
半径方向内方に面する段差５４を生じるほぼ一定の半径
方向の厚さＡでディスク中心軸線の周りに同心に初めに
機械加工される。次いで、初期バランスランド部４２ｂ
は、そのより大きい直径Ｅに、また図４及び図５に示す
６時の位置のような、フィレットの１つの円周方向の部
分で半径方向の段差５４を実質的に除去するように偏心
オフセット量Ｇで機械加工される。
ト５０は、リムの第１張出部３８と前方シャフトとの結
合個所の間のウェブ２６において機械加工される。初期
バランスランド部４２ｂは、フィレット５０のところで
半径方向内方に面する段差５４を生じるほぼ一定の半径
方向の厚さＡでディスク中心軸線の周りに同心に初めに
機械加工される。次いで、初期バランスランド部４２ｂ
は、そのより大きい直径Ｅに、また図４及び図５に示す
６時の位置のような、フィレットの１つの円周方向の部
分で半径方向の段差５４を実質的に除去するように偏心
オフセット量Ｇで機械加工される。
【００５６】好ましい実施形態において、偏心したバラ
ンスランド部の効果的なバランス補正は、バランスラン
ド部の最大厚さの範囲で予め分析的に決定することが可
能である。例えば、バランスランド部の厚さＡの最大値
は、約５０ミル（１．２７ｍｍ）までの範囲とすること
ができ、また協働する偏心オフセット量Ｇは、この実施
例ではその最大厚さの半分、すなわち２５ミル（０．６
４mm）とすることができる。偏心したバランスランド部
は、その対称平面により表わされる角度位置でのグラム
・インチのようなアンバランス力と同じ単位で表わすこ
とができるオフセット質量を与える。
ンスランド部の効果的なバランス補正は、バランスラン
ド部の最大厚さの範囲で予め分析的に決定することが可
能である。例えば、バランスランド部の厚さＡの最大値
は、約５０ミル（１．２７ｍｍ）までの範囲とすること
ができ、また協働する偏心オフセット量Ｇは、この実施
例ではその最大厚さの半分、すなわち２５ミル（０．６
４mm）とすることができる。偏心したバランスランド部
は、その対称平面により表わされる角度位置でのグラム
・インチのようなアンバランス力と同じ単位で表わすこ
とができるオフセット質量を与える。
【００５７】典型的な実施例において、測定されるアン
バランスベクトルは、初期バランスランド部のバランス
性能の範囲内の大きさを有するであろう。例えば、アン
バランス力Ｆは、図４に示す６時の位置で１００グラム
・インチの値を持ち得る。また、５０ミルのバランスラ
ンド部は、アンバランス力よりかなり大きいバランスさ
せる値を有することができる。
バランスベクトルは、初期バランスランド部のバランス
性能の範囲内の大きさを有するであろう。例えば、アン
バランス力Ｆは、図４に示す６時の位置で１００グラム
・インチの値を持ち得る。また、５０ミルのバランスラ
ンド部は、アンバランス力よりかなり大きいバランスさ
せる値を有することができる。
【００５８】従って、図３及び図５に示す好ましい実施
形態においては、初期環状バランスランド部４２ｂは、
半径方向の厚さＨを有する余分な材料を初めに取り除く
ことによりその適当により大きい値の直径Ｄに初めに機
械加工することができる。このように、環状の初期バラ
ンスランド部４２ｂの残りの最大厚さＡは、得られるバ
ランス補正が測定されたアンバランス力Ｆに適合するよ
うに、最初に縮小される。次に、アンバランス力Ｆは、
初期バランスランド部の厚さが縮小された後にその精度
を確保するために、バランス試験機で再測定することが
できる。
形態においては、初期環状バランスランド部４２ｂは、
半径方向の厚さＨを有する余分な材料を初めに取り除く
ことによりその適当により大きい値の直径Ｄに初めに機
械加工することができる。このように、環状の初期バラ
ンスランド部４２ｂの残りの最大厚さＡは、得られるバ
ランス補正が測定されたアンバランス力Ｆに適合するよ
うに、最初に縮小される。次に、アンバランス力Ｆは、
初期バランスランド部の厚さが縮小された後にその精度
を確保するために、バランス試験機で再測定することが
できる。
【００５９】その後、初期バランスランド部は、そのよ
り大きい値の直径Ｄからバランスランド部の内径の増加
分の半分を表わす対応するオフセット量Ｇを有する、対
応するより大きい直径Ｅに再機械加工される。得られた
偏心したバランスランド部４２は、次に、測定されたア
ンバランス力Ｆに実質的に適合する補正力を与えられ
て、そのアンバランスを直径方向に移動させてブリスク
全体を効果的にバランスさせるであろう。
り大きい値の直径Ｄからバランスランド部の内径の増加
分の半分を表わす対応するオフセット量Ｇを有する、対
応するより大きい直径Ｅに再機械加工される。得られた
偏心したバランスランド部４２は、次に、測定されたア
ンバランス力Ｆに実質的に適合する補正力を与えられ
て、そのアンバランスを直径方向に移動させてブリスク
全体を効果的にバランスさせるであろう。
【００６０】図１から図５までに示す例示的な実施形態
において、バランスランド部４２は、第１段ブリスク１
４全体を効果的にバランスさせるために、前方張出部３
８の下に設けられる。
において、バランスランド部４２は、第１段ブリスク１
４全体を効果的にバランスさせるために、前方張出部３
８の下に設けられる。
【００６１】代わりに、バランスランド部は、スペース
が許せばブリスクの後方張出部４０の下に設けることが
できる。ブレードダンパ（図示せず）が第１ブリスク１
４のこの領域に設置されるので、バランスランド部４２
は、代わりに前方張出部の下に設置される。しかしなが
ら、図１に示す第２段ブリスク１６では、後方張出部４
０は、その下方に４２ｃで示すバランスランド部を設け
ることが可能である。
が許せばブリスクの後方張出部４０の下に設けることが
できる。ブレードダンパ（図示せず）が第１ブリスク１
４のこの領域に設置されるので、バランスランド部４２
は、代わりに前方張出部の下に設置される。しかしなが
ら、図１に示す第２段ブリスク１６では、後方張出部４
０は、その下方に４２ｃで示すバランスランド部を設け
ることが可能である。
【００６２】図６は、後方張出部４０が、その外側表面
及び内側表面の両方で円錐形である本発明の別の実施形
態をより詳細に示す。また、バランスランド部４２ｃ
は、その軸方向の広がりにわたってバランスランド部の
実質的に一定の厚さを維持するために、後方張出部の内
側表面の輪郭に一致するように、相応して円錐形であ
る。しかしながら、円錐形のバランスランド部４２ｃ
は、上述の円筒形のバランスランド部４２に他の点では
類似していて、補正バランス力を導入して第２段ブリス
ク１６の測定されたアンバランスを移動させるために、
ディスク中心軸線に対して同様に偏心して配置される。
及び内側表面の両方で円錐形である本発明の別の実施形
態をより詳細に示す。また、バランスランド部４２ｃ
は、その軸方向の広がりにわたってバランスランド部の
実質的に一定の厚さを維持するために、後方張出部の内
側表面の輪郭に一致するように、相応して円錐形であ
る。しかしながら、円錐形のバランスランド部４２ｃ
は、上述の円筒形のバランスランド部４２に他の点では
類似していて、補正バランス力を導入して第２段ブリス
ク１６の測定されたアンバランスを移動させるために、
ディスク中心軸線に対して同様に偏心して配置される。
【００６３】円錐形のバランスランド部４２ｃは、その
より小さい直径の前方張出部に比較して第２ブリスク１
６内のより大きい直径の後方張出部４０に設けられるの
で、ランド部のバランス効果はより大きくなり、その寸
法は相応して縮小することが可能で、ブリスクに設けら
れた場合には、バランスランド部形状自体の自重をさら
に最小にすることができる。
より小さい直径の前方張出部に比較して第２ブリスク１
６内のより大きい直径の後方張出部４０に設けられるの
で、ランド部のバランス効果はより大きくなり、その寸
法は相応して縮小することが可能で、ブリスクに設けら
れた場合には、バランスランド部形状自体の自重をさら
に最小にすることができる。
【００６４】図１はまた、第３段ブリスク１８の後方張
出部４０の下に、４２ｄで示す別の円筒形形状の偏心し
たバランスランド部を示す。第３ブリスク１８のより大
きいフィレット構造の点から、円筒形のバランスランド
部４２ｄは、ディスクの全円周の周りのフィレットのと
ころで如何なる段差もなしに、ディスク中心軸線から偏
心させて形成されることができる。
出部４０の下に、４２ｄで示す別の円筒形形状の偏心し
たバランスランド部を示す。第３ブリスク１８のより大
きいフィレット構造の点から、円筒形のバランスランド
部４２ｄは、ディスクの全円周の周りのフィレットのと
ころで如何なる段差もなしに、ディスク中心軸線から偏
心させて形成されることができる。
【００６５】ディスクの前方張出部または後方張出部の
いずれか一方の下面に沿ってその様々な形状でバランス
ランド部を設けることの別の利点は、長い耐用年数の後
にブリスクをより容易に修理でき、修理されたブリスク
ブリスクの強度を悪化させることなく、再バランスさせ
るためにバランスランド部を再生することができること
である。
いずれか一方の下面に沿ってその様々な形状でバランス
ランド部を設けることの別の利点は、長い耐用年数の後
にブリスクをより容易に修理でき、修理されたブリスク
ブリスクの強度を悪化させることなく、再バランスさせ
るためにバランスランド部を再生することができること
である。
【００６６】図７は、本発明の別の実施形態に従って修
理工程を受けている図５に示す第１段ブリスクの同じ部
分を示す。ブレード３２のうちの１つ又はそれ以上が、
実用時に、例えば異物損傷（ＦＯＤ）により損傷される
可能性がある。ブレード３２の少なくとも１つを、ブレ
ードの１部分または全部を取り外し、そのような部分ま
たはブレード全体を溶接または他の適当な技法により、
然るべき位置に適当に冶金学的に接合された代替品と取
り換えることによるなどのなんらかの適当な方法で修理
することが可能である。そのように修理されたブリスク
は、それから再び使用に供する前に適当に再バランスさ
れなければならない。
理工程を受けている図５に示す第１段ブリスクの同じ部
分を示す。ブレード３２のうちの１つ又はそれ以上が、
実用時に、例えば異物損傷（ＦＯＤ）により損傷される
可能性がある。ブレード３２の少なくとも１つを、ブレ
ードの１部分または全部を取り外し、そのような部分ま
たはブレード全体を溶接または他の適当な技法により、
然るべき位置に適当に冶金学的に接合された代替品と取
り換えることによるなどのなんらかの適当な方法で修理
することが可能である。そのように修理されたブリスク
は、それから再び使用に供する前に適当に再バランスさ
れなければならない。
【００６７】偏心したバランスランド部の新しい形状が
再び得られるように、対応する張出部３８でディスクリ
ムと同心にバランスランド部４２を再生することによ
り、このことは成し遂げることができる。
再び得られるように、対応する張出部３８でディスクリ
ムと同心にバランスランド部４２を再生することによ
り、このことは成し遂げることができる。
【００６８】再生された同心の初期バランスランド部４
２ｂを有する修理されたブリスクは、次に、偏心の補正
を行なうために、アンバランスを測定してそのあと再生
されたバランスランド部４２を機械加工することによ
り、上述の同じ方法でバランスされることができる。
２ｂを有する修理されたブリスクは、次に、偏心の補正
を行なうために、アンバランスを測定してそのあと再生
されたバランスランド部４２を機械加工することによ
り、上述の同じ方法でバランスされることができる。
【００６９】図７に示す好ましい実施形態において、バ
ランスランド部は、その内径を小さくするためにリム張
出部の下面に沿って追加の金属材料５８をプラズマ溶射
堆積により適当な厚さの初期の大きさに再生することが
できる。任意の方式の通常のプラズマ溶射堆積を用い
て、ディスクの材料特性あるいは強度に悪影響を及ぼす
ことはなく、バランスランド部を再生することができ
る。また、必要に応じ、ブリスクの適当な熱処理を用い
て材料特性を改善することができる。
ランスランド部は、その内径を小さくするためにリム張
出部の下面に沿って追加の金属材料５８をプラズマ溶射
堆積により適当な厚さの初期の大きさに再生することが
できる。任意の方式の通常のプラズマ溶射堆積を用い
て、ディスクの材料特性あるいは強度に悪影響を及ぼす
ことはなく、バランスランド部を再生することができ
る。また、必要に応じ、ブリスクの適当な熱処理を用い
て材料特性を改善することができる。
【００７０】次に、再生されたバランスランド部は、修
理されたブリスクを再バランスさせるのに先立って、リ
ムと同心に機械加工して、適当な環状の初期バランスラ
ンド部形状４２ｂにすることができる。
理されたブリスクを再バランスさせるのに先立って、リ
ムと同心に機械加工して、適当な環状の初期バランスラ
ンド部形状４２ｂにすることができる。
【００７１】また、再生された初期バランスランド部４
２ｂを有するそのように修理されたブリスクは、次に、
アンバランス力を測定し、初期バランスランド部を必要
とされる偏心した形状に機械加工して、測定されたアン
バランスを移動させることにより、上述の同じ方法で再
バランスさせることができる。
２ｂを有するそのように修理されたブリスクは、次に、
アンバランス力を測定し、初期バランスランド部を必要
とされる偏心した形状に機械加工して、測定されたアン
バランスを移動させることにより、上述の同じ方法で再
バランスさせることができる。
【００７２】様々な形状の上述の偏心したバランスラン
ド部は、ガスタービンエンジン内の任意の適当な位置で
使用するための別の従来のブリスクに容易に導入され
る。偏心したバランスランド部は、バランス補正を行な
うために必要とされる質量の量を最少にしながら、その
有効性を最大にするためにどちらか一方のリム張出部の
下面に沿って、比較的に大きい直径のところに設置され
る。
ド部は、ガスタービンエンジン内の任意の適当な位置で
使用するための別の従来のブリスクに容易に導入され
る。偏心したバランスランド部は、バランス補正を行な
うために必要とされる質量の量を最少にしながら、その
有効性を最大にするためにどちらか一方のリム張出部の
下面に沿って、比較的に大きい直径のところに設置され
る。
【００７３】バランスランド部は、最大値から最小値ま
で変化する厚さでリムの周りに円周方向に延びて、リム
の下面に滑らかに移行し、ブリスク内にフープ応力集中
を全く生じない。しかも、バランスランド部は、ブレー
ドと支持シャフトの間の荷重経路から構造的に切り離さ
れているので、その強度を低下させない。バランスラン
ド部自体を設けることにより生じる追加の荷重は、回転
運転の間にその中に応力の著しい増加なしに、ディスク
によって容易に担持される。
で変化する厚さでリムの周りに円周方向に延びて、リム
の下面に滑らかに移行し、ブリスク内にフープ応力集中
を全く生じない。しかも、バランスランド部は、ブレー
ドと支持シャフトの間の荷重経路から構造的に切り離さ
れているので、その強度を低下させない。バランスラン
ド部自体を設けることにより生じる追加の荷重は、回転
運転の間にその中に応力の著しい増加なしに、ディスク
によって容易に担持される。
【００７４】本明細書では、本発明の好ましくまた例示
的な実施形態であると考えられるものを説明してきた
が、本発明の他の変形形態が、本明細書の教示から当業
者には明らかになるはずであり、従って、本発明の技術
思想及び技術的範囲内の全てのかかる変形形態は別添の
特許請求の範囲で保護されることを望む。
的な実施形態であると考えられるものを説明してきた
が、本発明の他の変形形態が、本明細書の教示から当業
者には明らかになるはずであり、従って、本発明の技術
思想及び技術的範囲内の全てのかかる変形形態は別添の
特許請求の範囲で保護されることを望む。
【図１】 本発明の対応する実施形態に従った偏心した
バランスランド部を有する３段ファンブリスクロータの
部分断面軸方向正面図。
バランスランド部を有する３段ファンブリスクロータの
部分断面軸方向正面図。
【図２】 その中に偏心したバランスランド部の１つの
形状を含む図１に示す第１段ブリスクの斜視図。
形状を含む図１に示す第１段ブリスクの斜視図。
【図３】 図１に３と標記された破線の円内に示され、
また偏心したバランスランド部の１つの実施形態の構成
を示す図４の切断線３−３に沿うブリスクリムの前方張
出部の拡大軸方向断面図。
また偏心したバランスランド部の１つの実施形態の構成
を示す図４の切断線３−３に沿うブリスクリムの前方張
出部の拡大軸方向断面図。
【図４】 図１に示され、かつブリスクをバランスさせ
る例示的な方法を概略的にフローチャート形式で示す線
４−４に沿った第１段ブリスクの１部分の前方から後方
に向く正面図。
る例示的な方法を概略的にフローチャート形式で示す線
４−４に沿った第１段ブリスクの１部分の前方から後方
に向く正面図。
【図５】 例示的な６時の位置で測定されたブリスクア
ンバランスベクトルの角度位置に対応する、線５−５に
沿った図４に示す偏心したバランスランド部の拡大軸方
向断面図。
ンバランスベクトルの角度位置に対応する、線５−５に
沿った図４に示す偏心したバランスランド部の拡大軸方
向断面図。
【図６】 本発明の別の実施形態に従った、図１に６と
標記された破線の円内に示す第２段ブリスクのためのリ
ム後方張出部の拡大軸方向断面図。
標記された破線の円内に示す第２段ブリスクのためのリ
ム後方張出部の拡大軸方向断面図。
【図７】 本発明の別の形状に従ったブリスクを修理す
る例示的な方法の、図５と同様の拡大断面図。
る例示的な方法の、図５と同様の拡大断面図。
２６ ウェブ ３２ ブレード ３４ ブレード３２の前縁 ３８ リム第１張出部 ４２ 円弧状のバランスランド部 ４２ｂ 環状の初期バランスランド部 ５０ フィレット ５２ バランス試験器（アンバランスの測定） ５４ 半径方向の段差 ５６ 工作機械（機械加工） Ａ バランスランド部の厚さ Ｂ 基準直径 Ｄ 初期同心の直径 Ｅ 最終のより大きい直径 Ｈ 半径方向の厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・マーク・ボールマン アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・ チェスター、モートブリッジ・コート、 7830番 (72)発明者 アルバート・エベレット・マクダニエル アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、クーパーメドウ・レーン、13055番 (72)発明者 ジェームズ・エドワード・グトクネヒト アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、ディアーホーン・ドライブ、12157番 Ｆターム(参考） 3H033 AA02 AA16 BB08 BB17 BB19 CC02 DD12 DD25 EE06 EE10
Claims (31)
- 【請求項１】 軸方向中心軸線１２の周りに同心に配置
された、リム２４、ウェブ２６及びハブ２８を含む環状
のディスク２２と、 前記リムから半径方向外方に延びるブレード３２の列
と、を含み、前記リムは、前記ウェブの軸方向に対向す
る側面に第１及び第２張出部３８、４０を含み、該張出
部のうちの１つのは、前記ブリスクをバランスさせるた
めに、該張出部から半径方向内方に突出しかつ前記ディ
スクの中心軸線に対して偏心して配置された円弧状のバ
ランスランド部４２を含む、ことを特徴とするブリスク
１４。 - 【請求項２】 前記リム２４から半径方向内方に位置し
かつ前記バランスランド部４２から間隔を置いて配置さ
れ、前記ディスク２２に一体に結合された環状のシャフ
ト４４をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載
のブリスク。 - 【請求項３】 前記バランスランド部４２は、前記リム
２４の周りで円周方向に半径方向の厚さが変化すること
を特徴とする、請求項２に記載のブリスク。 - 【請求項４】 前記リム２４及び前記シャフト４４は、
フィレット５０のところで前記ウェブ２６と結合し、ま
た前記バランスランド部４２は、前記フィレットのとこ
ろで半径方向の段差５４を生じる最大の厚さから前記フ
ィレットとほぼ同じ平面に移行する最小の厚さまで半径
方向の厚さが変化することを特徴とする、請求項３に記
載のブリスク。 - 【請求項５】 前記バランスランド部４２は、その前記
最小の厚さの両側の周りで円周方向に連続し、前記最小
の厚さで終わることを特徴とする、請求項４に記載のブ
リスク。 - 【請求項６】 前記リム２４は、円錐形であり、またそ
の前記第１及び第２張出部３８、４０は異なる直径を有
し、 前記シャフトは、前記リムの第１張出部３８の内側寄り
に前記ハブ２８の第１の側面から延びる第１シャフト４
４を形成し、 環状の第２シャフト４６が、前記リムの第２張出部４０
の内側寄りに前記ハブ２８の反対側の側面から延び、 前記バランスランド部４２は、その間の前記ウェブ２６
により、前記第１及び第２シャフト４４、４６の両方か
ら間隔を置いて配置されることを特徴とする、請求項３
に記載のブリスク。 - 【請求項７】 前記ブレード３２は、前縁３４及び後縁
３６を含み、 前記リムの第１張出部３８は、前記ブレード前縁３４の
下方に配置され、 前記リムの第２張出部４０は、前記リムの第１張出部の
直径より大きい直径で前記ブレード後縁３６の下方に配
置され、 前記バランスランド部４２は、大部分が前記ブレード３
２の対応する前記前縁及び後縁の半径方向下方に位置し
て、前記リムの第１及び第２張出部の少なくとも１つの
下に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のブ
リスク。 - 【請求項８】 前記バランスランド部４２は、前記リム
の第１張出部３８の下に配置されることを特徴とする、
請求項７に記載のブリスク。 - 【請求項９】 前記バランスランド部４２ｃ、ｄは、前
記リムの第２張出部４０の下に配置されることを特徴と
する、請求項７に記載のブリスク。 - 【請求項１０】 前記バランスランド部４２は円筒形で
あることを特徴とする、請求項７に記載のブリスク。 - 【請求項１１】 前記バランスランド部４２ｃは、円錐
形であることを特徴とする、請求項７に記載のブリス
ク。 - 【請求項１２】 前記バランスランド部４２は、前記リ
ム２４の露出した端縁から前記フィレット５０まで軸方
向に延びることを特徴とする、請求項７に記載のブリス
ク。 - 【請求項１３】 全てが軸方向中心軸線１２の周りに同
心に配置された、円錐形のリム２４、ウェブ２６、ハブ
２８、該ハブの第１の側面から延びる第１シャフト４
４、及び該ハブの反対側の側面から延びる第２シャフト
４６を含む環状のディスク２２と、 前記リム２４から半径方向外方に延び、その各々が前縁
３４及び後縁３６を含むブレード３２の列と、 を含み、前記リム２４は、前記第１シャフトを囲む第１
張出部３８、及び前記第２シャフトを囲む第２張出部４
０を含み、また前記張出部のうちの１つは、前記ブリス
クをバランスさせるために、前記張出部から半径方向内
方に突出しかつ前記ディスク中心軸線１２に対して偏心
して配置された円弧状のバランスランド部４２を含むこ
とを特徴とするブリスク１４。 - 【請求項１４】 前記バランスランド部４２は、前記リ
ム２４の周りで円周方向に半径方向の厚さが変化するこ
とを特徴とする、請求項１３に記載のブリスク。 - 【請求項１５】 前記リム２４及び前記シャフト４４、
４６は、対応するフィレット５０のところで前記ウェブ
２６に結合し、また前記バランスランド部４２は、前記
フィレットのうちの１つのところで半径方向の段差５４
を生じる最大の厚さから前記１つのフィレットに移行す
る最小の厚さまで半径方向の厚さが変化することを特徴
とする、請求項１４に記載のブリスク。 - 【請求項１６】 前記リムの第１張出部３８は、前記ブ
レード前縁３４の下方に配置され、 前記リムの第２張出部４０は、前記リムの第１張出部の
直径より大きい直径で前記ブレード後縁３６の下方に配
置され、 前記バランスランド部４２は、大部分が前記ブレード３
２の対応する前記前縁及び後縁の半径方向下方に位置し
て、前記リムの第１及び第２張出部の少なくとも１つの
下に配置されることを特徴とする、請求項１５に記載の
ブリスク。 - 【請求項１７】 前記バランスランド部４２は、円筒形
であり、かつ前記リムの第１張出部３８の下に配置され
ることを特徴とする、請求項１６に記載のブリスク。 - 【請求項１８】 前記バランスランド部４２ｃは、円錐
形であり、かつ前記リムの第２張出部４０の下に配置さ
れることを特徴とする、請求項１６に記載のブリスク。 - 【請求項１９】 前記バランスランド部４２は、前記１
つのフィレット５０とほぼ同じ平面に移行することを特
徴とする、請求項１６に記載のブリスク。 - 【請求項２０】 前記バランスランド部４２は、前記リ
ム２４の露出した端縁から前記１つのフィレット５０ま
で軸方向に延び、その前記最小の厚さの両側の側面の周
りで円周方向に連続し、前記最小の厚さで終わることを
特徴とする、請求項１６に記載のブリスク。 - 【請求項２１】 請求項１に記載の前記ブリスクをバラ
ンスさせる方法であって、 前記リム２４の下の環状のバランスランド部４２ｂと共
に初めに前記ブリスク１4を機械加工する段階と、 前記ブリスクのアンバランスを測定する段階と、 前記初期バランスランド部を偏心させて機械加工して、
前記測定されたアンバランスを移動させて前記ブリスク
をバランスさせる段階と、を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２２】 請求項３に記載の前記ブリスクをバラ
ンスさせる方法であって、 前記リム２４の下の環状のバランスランド部４２ｂと共
に初めに前記ブリスク１４を機械加工する段階と、 前記ブリスクのアンバランスを測定する段階と、 前記初期バランスランド部を偏心させて機械加工して、
前記測定されたアンバランスを移動させて前記ブリスク
をバランスさせる段階と、を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２３】 前記リム２４と同心に前記初期バラン
スランド部４２ｂを最初に機械加工する段階と、 内径の増加分の約半分に等しい偏心オフセット量をもつ
ように、前記初期バランスランド部４２ｂをより大きい
内径に次に機械加工する段階と、をさらに含むことを特
徴とする、請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記リム２４と前記シャフト４４の間
の前記ウェブ２６のところにフィレット５０を機械加工
する段階と、 前記フィレットのところで半径方向内向きの段差５４を
生じるほぼ一定の半径方向の厚さを有するように、前記
初期バランスランド部４２ｂを最初に機械加工する段階
と、 前記フィレット５０の１つの円周方向の部分において前
記半径方向の段差を実質的に除去するように、前記初期
バランスランド部４２ｂを次に機械加工する段階と、を
さらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】 請求項１３に記載の前記ブリスクをバ
ランスさせる方法であって、 前記リム２４の下の環状のバランスランド部４２ｂと共
に初めに前記ブリスク１４を機械加工する段階と、 前記ブリスクのアンバランスを測定する段階と、 前記初期バランスランド部を偏心させて機械加工して、
前記測定されたアンバランスを移動させて前記ブリスク
をバランスさせる段階と、を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２６】 前記リム２４と同心に前記初期バラン
スランド部４２ｂを最初に機械加工する段階と、 内径の増加分の約半分に等しい偏心オフセット量をもつ
ように、前記初期バランスランド部４２ｂをより大きい
内径に次に機械加工する段階と、をさらに含むことを特
徴とする、請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 請求項１に記載の前記ブリスクを修理
する方法であって、 前記ブレード３２の少なくとも１つを修理する段階と、 前記リム２４と同心の前記バランスランド部４２ｂを再
生する段階と、 前記修理されたブリスクのアンバランスを測定する段階
と、 前記再生されたバランスランド部を偏心させて機械加工
して、前記測定されたアンバランスを移動させて前記修
理されたブリスクをバランスさせる段階と、を含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項２８】 その内径を小さくするために、その上
に追加の材料５８のプラズマ溶射堆積をすることにより
前記バランスランド部４２ｂを再生する段階をさらに含
むことを特徴とする、請求項２７に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記修理されたブリスクをバランスさ
せるのに先立ち、前記リム２４と同心に前記再生された
バランスランド部４２ｂを機械加工する段階をさらに含
むことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３０】 請求項１３に記載の前記ブリスクを修
理する方法であって、 前記ブレード３２の少なくとも１つを修理する段階と、 前記リム２４と同心に前記バランスランド部４２ｂを再
生する段階と、 前記修理されたブリスクのアンバランスを測定する段階
と、 前記再生されたバランスランド部を偏心させて機械加工
して、前記測定されたアンバランスを移動させて前記修
理されたブリスクをバランスさせる段階と、を含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項３１】 その内径を小さくするために、その上
に追加の材料５８のプラズマ溶射堆積をすることにより
前記バランスランド部４２ｂを再生する段階と、 前記修理されたブリスクをバランスさせるのに先立ち、
前記リム２４と同心に前記再生されたバランスランド部
４２ｂを機械加工する段階と、をさらに含むことを特徴
とする、請求項３０に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US09/662966 | 2000-09-15 | ||
| US09/662,966 US6354780B1 (en) | 2000-09-15 | 2000-09-15 | Eccentric balanced blisk |
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|---|---|
| JP2002221193A true JP2002221193A (ja) | 2002-08-09 |
| JP2002221193A5 JP2002221193A5 (ja) | 2008-10-30 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| ES (1) | ES2261352T3 (ja) |
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