JP6199319B2 - ブレード間プラットフォーム用線形ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、ブレード間プラットフォーム用の線形ガスケットに関する。このような線形ガスケットは、ブレードと、ブレード間にあってブレードとは異なるプラットフォームとの間に配置され、これはブレードとブレード間プラットフォームとの間の空気の流れを制限するのに役立つ。このようなブレードは、具体的には、ただし排他的にではなく、ファンのブレードとブレード間プラットフォームとの間で、ファンに使用される。

ブレード間プラットフォーム線形ガスケットは長さを有することが知られており、ガスケットは、ブレード間プラットフォームへの締結のための線形基部と、線形基部から突起している線形リップとを含み、前記線形リップは、ブレードの圧力側壁または吸引側壁と接触するように構成された線形遠位末端部を有し、線形溝は、前記線形ガスケットの長さの少なくとも一部にわたって線形基部と線形リップとの間に形成されている。このタイプのガスケットは、その前縁および／または後縁を含む、ブレードの圧力側または吸引側に沿って延在する。

このタイプの従来技術によるガスケットのリップは、たとえばブレードの前縁または後縁の近傍など、急な不連続性または小さい曲率半径の領域内でブレードに緊密に適合することを不可能にしている。その結果、これらの領域内でブレードとブレード間プラットフォームとの間に空気が流入する。このため空気（またはガス）通路の封止は完璧ではなく、これによりガスタービン反動エンジンの性能を低下させる。

本発明の目的は、上述の不都合を少なくとも実質的に改善することである。

本発明は、少なくとも１つの線形スリットが、前記ガスケットの長さの少なくとも一部にわたって延在する、上述のタイプの線形ガスケットを提案することによってこの目的を達成する。

以下、用語「ガスケット」、「基部」、「リップ」、「溝」、「スリット」、および「遠位末端部」は、同じ実体を示すために、「線形ガスケット」、「線形基部」、「線形リップ」、「線形溝」、「線形スリット」および「線形遠位末端部」の代わりに使用されてもよい。同様に、用語「プラットフォーム」は、同じ実体を示すために「ブレード間プラットフォーム」の代わりに使用されてもよい。

線形ガスケットが好適な方向、すなわち長手方向に延在することは、理解され得る。この長手方向は必ずしも直線的ではなく、好ましくは、特にブレードの不連続性の近傍で、ブレードの輪郭を辿るように構成される。言い換えると、長さ方向はガスケットの中立軸を辿ると見なされることが可能である。こうしてガスケットの長さは、この長手方向に対して平行に画定および測定される。同様に、線形リップ、線形基部、および線形溝も全て、この長手方向に沿って延在する。リップの長さ、基部の長さ、および溝の長さも同様にこの長手方向に対して平行に画定および測定される。リップは、基部から長手方向に対して横断する方向で幅方向に突起することが、理解され得る。溝は、基部およびリップが９０°（９０度の角度）未満の角度を形成するガスケットの部分において基部とリップとの間に画定され、角度は長手方向に対する断面内で測定される。線形遠位末端部は、長手方向において長手に、およびリップの幅の約２０％の距離にわたって幅方向に延在する部分である。このため、線形遠位末端部はリップと基部との間の接合領域から離れて配置されることが、理解され得る。少なくとも１つの線形スリットは、線形遠位末端部内に配置され、長手方向に延在する。

線形スリットのため、遠位末端部は、このようなスリットを有していない場合の同じ遠位末端部よりも、局所的により柔軟である。従来技術のガスケットと比較すると、スリットはこのように、特に急な不連続性または小さい曲率半径を有するブレードの領域において、ブレードの輪郭にリップをよりぴったり適合させることができる。さらに、ガスケットはスリットのため局所的により柔軟なので、従来技術のガスケットが受けるよりも小さい機械的応力および摩耗を受けながら、ブレードの形状に適合し、これにより従来技術のガスケットと比較して本発明のガスケットの寿命を向上させる。

好ましくは、少なくとも１つの線形スリットは、ブレードの前縁の近傍および／またはブレードの後縁の近傍でブレードと接触するように構成された、リップセグメント内に形成される。

リップセグメントは、長手方向において考慮されるリップの一部分であることが、理解され得る。ブレードの前縁および後縁は、最も急な不連続性を有する領域である。前縁および後縁の近傍でブレードと接触するように構成されたリップセグメントにスリットを配置することにより、ガスケットが、前縁および後縁を近傍で含むブレードの壁に可能な限りぴったりと適合することが保証される。

有利なことに、線形スリットは、線形リップの全長にわたって延在する。

この構成において、遠位末端部は、リップをその長さに沿ったブレードの接触表面の形状と一致させる局所的な柔軟性を有することが保証される。これは、ブレードの壁との液密接触を実現するより良い能力を、ガスケットに提供する。

有利なことに、ブレード間線形ガスケットは、ガスケットの長さに沿って変化する断面を有する。

線形ガスケットの断面の形状（すなわち、ガスケットの長手方向に対して直角な平面内のその切断面）がガスケットの長手方向において変化することは、理解され得る。このような変化する切断面を有することにより、ガスケットは、ブレードの形状に応じて、可能な限りブレードにぴったり適合する。

一実施形態において、プラットフォームの断面は変化し、および／またはリップの断面は変化する。

有利なことに、基部は、ブレード間プラットフォームの縁と協働するように構成されたショルダを有する。

線形ガスケットは一般的にプラットフォームの縁に沿って配置され、前記縁はブレードの圧力側または吸引側に対向するためのものである。このようなショルダは、ガスケットがプラットフォーム上に組み付けられている間、プラットフォームに対してガスケットが適切に位置決めされることを可能にする。このようなショルダによって、ガスケットはこのように、プラットフォームの前記縁を被覆する保護部を有する。このような保護部は具体的には、これらが接触した場合に、ブレードとプラットフォームとの間の（または２つの隣接するプラットフォームの対向する部分の間の）いかなる衝撃も減衰するのに役立つ。

有利なことに、ブレード間線形ガスケットは、少なくとも１つのリップ補剛材を含む。

このような補剛材は、リップのセグメント上でリップ全体をより剛性にするのに役立ち、このためリップはブレードの壁に対してより強く押圧される。このため、補剛材により、リップはブレードの壁に対して押圧され、その一方でスリットによって、リップの遠位末端はブレードの壁の形状によく適合し、液密接触を提供する。

本発明はまた、本発明のブレード間プラットフォーム線形ガスケットを含む、ブレード間プラットフォームも提供する。

本発明はまた、その外周に取り付けられる複数のブレードおよび複数のブレード間プラットフォームを有するディスクを含むロータも提供し、ブレード間プラットフォームは各対の隣接するブレードの間に配置され、ブレード間プラットフォームのうちの少なくとも１つは、本発明の少なくとも１つのブレード間プラットフォーム線形ガスケットを含む。

有利なことに、前記線形ガスケットのリップは、前記ブレードの前縁の下のブレード根元と、前記前縁の近傍において協働するように構成されている。

高さ方向において、ブレードは連続的に、翼に続く根元を有し、根元は、それによってブレードがディスクに締結される部分である。翼は空気と相互作用するブレードの部分であり、この翼は前縁、後縁、圧力側、および吸引側を有する。根元は、ディスクと係合しない中間部分を有する。ガスケットがこの中間部分においてブレードと協働することは、理解され得る。用語「下方」はブレードの高さ方向に関係しており、ブレード根元はブレードの底部を画定し、翼はブレードの上部を画定する。このため、ガスケットが前縁の下方に配置されていると述べることにより、ガスケットは、前縁と一致して、ブレードの根元と翼との間の遷移領域に対してブレードの底部に向かって高さ方向に配置されることが、理解されるべきである。用語「近傍に」は、ガスケットが、前縁の下方でブレードの全高の約１０％にわたって延在する領域内で高さ方向に、および前縁を中心としてブレードの長さの約２０％にわたって延在する領域で長手方向に配置されていることを意味する。

有利なことに、少なくとも２つのブレード間プラットフォームの各々は、本発明の少なくとも１つのブレード間プラットフォーム線形ガスケットを有し、少なくとも２つのブレード間プラットフォームは共通のブレードに隣接しており、少なくとも２つのブレード間プラットフォームからのブレード間プラットフォームの前記少なくとも１つの線形ガスケットは、各ブレードの前縁より上流および／または後縁より下流の少なくとも２つのブレード間プラットフォームとは別のブレード間プラットフォームの前記少なくとも１つの線形ガスケットと対向するように配置されており、前記線形ガスケットは、前記ブレードの前縁より上流および／または後縁より下流で互いに対して押圧することによって協働する。

用語「上流」および「下流」はブレードに沿った空気（またはガス）の流れ方向を指し、空気は一般的には前縁から後縁に向かって流れる。ブレードの各側の２つの隣接するプラットフォームの各々は、前記ブレードに対向するその縁に、本発明のそれぞれのガスケットを有することが理解され得る。これらのガスケットは、ブレードの前縁を超えて、および後縁を越えて延在し（すなわちガスケットはブレードよりも長い）、これらは前縁および後縁を超えるこれらの領域内で互いに対して押圧することによって、互いに直接的に協働する。

本発明はまた、本発明のロータを含むガスタービン反動エンジンも提供する。

本発明およびその利点は、非限定例として提示される本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読むと、より良く理解されることが可能である。説明は、以下の添付図面を参照する。

本発明のガスタービン反動エンジンを示す図である。 図１のガスタービン反動エンジンのファンの部分断面図である。 本発明のガスタービン反動エンジンのファンの内部の、本発明のガスケットの部分斜視図である。 矢印ＩＶから見た図２のファンを示す図である。 切断面Ｖにおける図４の線形ガスケットを示す図である。 切断面ＶＩにおける図４の線形ガスケットを示す図である。 切断面ＶＩＩにおける図４の線形ガスケットを示す図である。 切断面ＶＩＩＩにおける図４の線形ガスケットを示す図である。 切断面ＩＸにおける図４の線形ガスケットを示す図である。 本発明の線形ガスケットのセグメントの斜視図である。

図１は、本発明のロータを形成するファン８０を含むガスタービン反動エンジン１００を示す。図２に示されるように、ファン８０は、その外周に実装された、複数のブレード５０および複数のブレード間プラットフォーム４０の両方を有するディスク８２を含み、各ブレード５０は２つのブレード間プラットフォーム４０の間に介在している。言い換えると、各プラットフォーム４０は隣接する１対のブレード５０の間に配置されている。この例において、それぞれのブレード５０の圧力側５２ａおよび吸引側５２ｂに対向する、各プラットフォーム４０の各縁４２ａおよび４２ｂには、本発明のそれぞれの線形ガスケット１０または１０’が設けられている。各線形ガスケット１０および１０’は、それぞれの線形基部１２、１２’および線形リップ１４、１４’を有し、それぞれの線形溝１６、１６’が基部１２とリップ１４との間、または基部１２’とリップ１４’との間に形成されている。この例において、ガスケット１０はその圧力側５２ａにおいてブレード５０と協働するように構成されており、その一方でガスケット１０’はその吸引側５２ｂにおいてブレード５０と協働するように構成されている。各ブレード５０はその高さＨに沿って連続的に、翼５２に続く根元５１を有する。根元５１は、ディスク８２内に係合する部分５１ａおよび中間部分５１ｂを有する。翼５２は、圧力側５２ａ、吸引側５２ｂ、前縁５２ｃ、および後縁５２ｄを有する（図４参照）。

一般的に、圧力側壁および吸引側壁は根元５１の中間部分５１ｂと翼５２との間で実質的に連続しており（すなわちこれらはいかなる有意な違いも示さない）、そのためブレードの根元におけるブレードの圧力側壁および吸引側壁は圧力側および吸引側と称されることもある。

図３に示されるように、ガスケット１０のリップ１４は、前記前縁５２ｃの近傍において、ブレード５０の前縁５２ｃの下方のブレード５０の根元５１と協働する。図示されないものの、ガスケット１０’も同様に、前記前縁５２ｃの近傍において、ブレード５０の前縁５２ｃの下方のブレード５０の根元５１と協働する。図３は、プラットフォーム４０の一部およびガスケット１０の一部とともに、ブレード５０の一部（中間部分５１ｂの一部および翼５２の一部）のみを示す部分図であることが、わかるはずである。

図４は、図２の矢印ＩＶに沿って見た、２つのプラットフォーム４０を伴うブレード５０の図である。ガスケット１０および１０’は、ブレード５０の前縁５２ｃの上流からブレード５０の後縁５２ｄの下流まで延在している。このため、各ガスケット１０および１０’は、前縁５２ｃより上流に延在するセグメント１０ａ、１０’ａと、ブレード５０のそれぞれブレード５０の圧力側５２ａまたは吸引側５２ｂに対向して延在するセグメント１０ｂ、１０’ｂと、ブレード５０の後縁５２ｄより下流に延在するセグメント１０ｃ、１０’ｃとを有する。「上流」および「下流」は、ブレード５０に沿って流れる、矢印Ｃによって表される空気の流れに対して考慮されるものであり、矢印Ｃは上流から下流を指している。各ガスケットセグメントは、ガスケットの長手部分にわたって延在している。ガスケット１０および１０’の長手方向は、それぞれの破線ＬおよびＬ’によって表される。上流セグメント１０ａおよび１０’ａは、ガスケット１０および１０’のリップ１４および１４’がブレード５０より上流の領域で互いに当接することによって協働するように、互いに対向している（図５参照）。同様に、下流セグメント１０ｃおよび１０’ｃは、ガスケット１０および１０’のリップ１４および１４’ｃがブレード５０より下流の領域で互いに対して押圧することによって協働するように、互いに対向している（図９参照）。

前縁５２ｃおよび後縁５２ｄの近傍と接触するように構成された領域において、ガスケット１０および１０’は線形スリット１２０＆１２２および１２０’＆１２２’を有する（図５、図６、図８、および図９参照）。これらのスリット１２０、１２２および１２０’、１２２’はそれぞれ長手方向ＬおよびＬ’に対して実質的に平行な方向に沿って延在する。ブレード５０の輪郭に沿って、長手方向ＬおよびＬ’はブレード５０の壁に対して実質的に平行であることが、観察されるはずである。

図５および図６に示されるように、線形遠位末端部１４ａおよび１４’ａはそれぞれ線形スリット１２０および１２０’を有する。これら図５および図６の各々は、ブレード５０の前縁５２ｃの近傍に図４に示されるようなブレードおよびプラットフォームを含むアセンブリの切断面を示す。リップ１４および１４’に対してそれぞれ実質的に平行な方向ＢおよびＢ’は、リップ１４および１４’のそれぞれの幅方向を表す。遠位末端部の「遠位」性は、これらの方向ＢおよびＢ’に沿って考慮され、リップの遠位末端部はリップの幅方向に沿ってその基部から離れている。図７は、ブレード５０の前縁５２ｃまたは後縁５２ｄの近傍にあるものとは異なる領域内の、図４に示されるようなブレードおよびプラットフォームのアセンブリの切断面である。前縁５２ｃおよび後縁５２ｄの近傍とは異なるこの領域において、ガスケット１０および１０’は線形スリットを有していない。前縁５２ｃの近傍におけるのと同じように、ガスケット１０および１０’は、図８および図９に示されるように、リップ１４の遠位末端部１４ａおよびリップ１４’の遠位末端部１４’ａの後縁５２ｄの近傍に、それぞれのスリット１２２および１２２’を有する。

ガスケット１０および１０’の、ならびにより具体的にはガスケット１０の基部１２およびリップ１４のおよびガスケット１０’の基部１２’のおよびリップ１４’の断面は、図５から図９に見られるように、長手方向ＬまたはＬ’に沿って変化する。

図１０は、補剛材１８を含むガスケット１０のセグメントを示す。この例において、各補剛材１８は、ガスケット１０と一体に形成されたリブの形状である。一変形例において、補剛材はリップの厚み内に配置された補強材によって、または実際にはリップの周りに配置されたシースによって、形成される。このような補剛材はまた、ガスケット１０’にも提供されてよい。

ガスケット１０および１０’は、基部１２または１２’の厚み内に配置されたそれぞれのショルダ２０および２０’を有する。このため、基部１２および１２’の各々は、プラットフォーム４０の縁４２ａまたは４２ｂをそれぞれ被覆する、保護部１２ａまたは１２’ａを有する。図４から図９に示されるように、保護部１２ａおよび１２’ａは、セグメント１０ｂおよび１０’ｂよりもセグメント１０ａ、１０’ａおよび１０ｃ、１０ｃ’（すなわち前縁の上流から後縁の下流まで）の方が厚くなっている。これらの領域におけるより大きな厚みは、特に領域内でガスケット１０および１０’を補剛してリップが外向きに折れるのを防止するのに、役立つ（すなわち、ブレードの翼５２の隣の位置を占有する）。

ガスケット１０および１０’は好ましくは可塑性エラストマであり、これらは成形によって製造される。

本発明は特定の実施形態を参照して記載されるものの、請求項によって定義される本発明の全体的な範囲を超えることなくこれらの実施形態に対して修正および変更がなされてもよいことは、明白である。具体的には、図示および／または言及される様々な実施形態の個別の特徴が、追加実施形態に組み込まれてもよい。結果的に、記載および図面は、限定的というよりむしろ例示的であると見なされることが可能である。

Claims (10)

1. 長さを有するブレード間プラットフォーム用の線形ガスケット（１０；１０’）であって、ガスケットは、ブレード間プラットフォーム（４０）への締結のための線形基部（１２；１２’）と、線形基部（１２；１２’）から突起している線形リップ（１４；１４’）とを含み、前記線形リップ（１４；１４’）は、ブレード（５０）の圧力側壁（５２ａ）または吸引側壁（５２ｄ）と接触するように構成された線形遠位末端部（１４ａ）を有し、線形溝（１６；１６’）は、前記線形ガスケット（１０；１０’）の長さの少なくとも一部にわたって線形基部（１２；１２’）と線形リップ（１４；１４’）との間に形成されており、ガスケットは、線形遠位末端部（１４ａ；１４’ａ）が前記ガスケット（１０；１０’）の長さの少なくとも一部にわたって延在する少なくとも１つの線形スリット（１２０、１２２；１２０’、１２２’）を有することを特徴とする、線形ガスケット（１０；１０’）。
2. 少なくとも１つの線形スリット（１２０、１２２；１２０’、１２２’）が、ブレードの前縁（５２ｃ）の近傍および／またはブレードの後縁（５２ｄ）の近傍でブレード（５０）と接触するように構成されたリップセグメント（１０ａ、１０ｃ；１０’ａ、１０’ｃ）内に形成されている、請求項１に記載のブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）。
3. 線形スリット（１２０、１２２；１２０’、１２２’）が線形リップ（１４；１４’）の全長にわたって延在する、請求項１または２に記載のブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）。
4. ガスケット（１０、１０’）の長さに沿って変化する断面を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）。
5. 少なくとも１つのリップ（１４）の補剛材（１８）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）を含むブレード間プラットフォーム（４０）。
7. その外周に取り付けられる複数のブレード（５０）および複数のブレード間プラットフォーム（４０）を有するディスク（８２）を含むロータ（８０）であって、ブレード間プラットフォーム（４０）は各対の隣接するブレード（５０）の間に配置され、ブレード間プラットフォーム（４０）のうちの少なくとも１つは、請求項１から５のいずれか一項に記載の少なくとも１つのブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）を含む、ロータ（８０）。
8. 前記線形ガスケット（１０；１０’）のリップが、前記ブレード（５０）の前縁（５２ｃ）の下のブレード根元（５１）と、前記前縁（５２ｃ）の近傍において協働するように構成されている、請求項７に記載のロータ（８０）。
9. 各々が請求項１から５のいずれか一項に記載の少なくとも１つのブレード間プラットフォーム線形ガスケット（１０；１０’）を有する、少なくとも２つのブレード間プラットフォーム（４０）を含み、少なくとも２つのブレード間プラットフォーム（４０）は共通のブレード（５０）に隣接しており、少なくとも２つのブレード間プラットフォーム（４０）からのブレード間プラットフォーム（４０）の前記少なくとも１つの線形ガスケット（１０）は、前記ブレード（５０）の前縁（５２ｃ）より上流および／または後縁（５２ｄ）より下流で少なくとも２つのブレード間プラットフォーム（４０）の他方のブレード間プラットフォーム（４０）の前記少なくとも１つの線形ガスケット（１０’）と対向するように配置されており、前記線形ガスケット（１０；１０’）は、前記ブレード（５０）の前縁（５２ｃ）より上流および／または後縁（５２ｄ）より下流で互いに対して押圧することによって協働する、請求項７または８に記載のロータ（８０）。
10. 請求項７から９のいずれか一項に記載のロータ（８０）を含む、ガスタービン反動エンジン（１００）。

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