JP6221544B2 - ターボファンエンジンのためのシール - Google Patents

Description

本発明は、ターボファンエンジンのためのシールに関し、特に出口案内翼においてベーンとライナとの間の隙間を封ずるためのシールに関する。

ターボファンエンジンは、コアとなるエンジンの周囲にバイパスダクトを有する形式のジェットエンジンである。エンジンが発生するエネルギの一部を利用してファンが駆動され、ファンが発生する空気流の一部はコンプレッサにより圧縮されてエンジンの燃焼に利用されるが、他の一部はバイパスダクトを介して直接に後方に噴出する。バイパスダクトを介した空気流は、それ自体が推力を発生してエンジン推力の増大に寄与し、またエンジンのエネルギ効率を改善する。

バイパスダクト中には、出口案内翼が設けられる。出口案内翼は、径方向に延びた複数のベーンであって、かかるベーンが周方向に並べられて環状の構造を形成する。ファンが発生する空気流は、その軸周りに回転する渦のような流れだが、出口案内翼を通過することによって整流され、後方に直進する流れとなる。出口案内翼は、バイパスダクトを囲むファンケースとコア部とを連結して支持する機能をも担うことがあるので、それに足る強度及び剛性も必要である。

バイパスダクト内の空気流がコンプレッサ内の空気流または２次空気と混合することは避けねばならない。それゆえ、特に出口案内翼の各ベーンと内周側ライナとの間の隙間には、空気流を封止するための適切なシールが必要である。

関連する技術が特許文献１，２に開示されている。

特表２０１２−５１１６６１号公報 特開平１０−３２５３０３号公報

上述のごとく、出口案内翼におけるシールには十分な気密性が要求される。またベーンとライナとは直角に近い角を成すが、急峻に角を成す隅部分は気流を乱す原因となりかねない。そこでシールには、ベーンの面とライナの面とを滑らかに連結することが求められる。そのようなシールを自動的な作業により形成することは困難であって、例えばペースト状のシール材を手作業により該当箇所に盛り付け、固化した後に仕上げ加工を行うような、手間のかかる作業が必要である。

本発明は上述の問題に鑑みて為されたものであって、ライナに取り付けてライナ及びベーンとともに出口案内翼を組み上げるだけで気流の封止をすることができるシールを提供することにある。

本発明の一局面によれば、ターボファンエンジンのバイパスダクト中の出口案内翼においてベーンとライナとの間の隙間を封ずるためのシールは、前記ベーンに接して丸い隅を形成するべく、先端に向かって次第に薄くなる形状を有する可撓性のフィレット部と、前記ライナと結合する結合部と、内面から突出した可撓性のリブ部であって、前記ベーンを固定する構造の上面に接して気密を保つべく寸法づけられたリブ部と、を備える。

好ましくは、前記リブ部は、円柱、楕円円柱、角柱、先端に向かって次第に薄くなるフィレット形状、よりなる群より選択された一の形状を有する。また好ましくは、前記リブ部は押し潰しを容易にするべく中空である。さらに好ましくは、前記フィレット部と前記リブ部とは一体に形成されている。

ライナに取り付けて出口案内翼を組み上げるだけで、気流の封止ができ、また空気流に乱れを生じさせない丸い隅を形成することができるシールが提供される。

図１は、ターボファンエンジンの模式的な縦断面図である。 図２は、一実施形態によるシールが組み込まれた出口案内翼の斜視図である。 図３は、シールとベーンを固定する構造との関係を特に示す出口案内翼の部分断面図である。 図４は、ライナの一部と共に示すシールの断面図である。 図５は、変形例によるシールの断面図である。 図６は、他の変形例によるシールの断面図である。 図７は、さらに他の変形例によるシールの断面図である。

本発明の幾つかの実施形態を添付の図面を参照して以下に説明する。図面は必ずしも正確な縮尺により示されておらず、従って相互の寸法関係は図示されたものに限られないことに、特に注意を要する。

図１を参照するに、ターボファンエンジン１は、一例として、その中心にファン３を備え、その周囲を囲むナセル５の内壁とコア部７との間にバイパスダクトが確保される。ファン３が生ずる空気流の一部ａは、低圧コンプレッサ９内に流入してエンジンの燃焼に利用されるが、他の一部ｂはバイパスダクトに流入する。バイパスダクトを通過する空気流の一部ｂは、複数のベーン１１よりなる出口案内翼により整流され、後方に噴出する。

図２を参照するに、各ベーン１１は、整流のためのエアフォイル形状を有する径方向に延びた板状構造体である。その外端は固定のための構造１３により挟まれ、その内端も類似の構造１５により挟まれ、以ってナセル５およびコア部７に対して固定される。

外端を固定するための構造１３に隣接して、その縁がベーン１１の面に接するように、アウタライナ１７が配置される。同様に、内端を固定するための構造１５に隣接して、その縁がベーン１１の面に接するように、インナライナ１９が配置される。ベーン１１とライナ１７，１９よりなる組合せが、相互に接して周方向に配列されることにより、環状の構造を構成する。円筒状に配列された複数のアウタライナ１７は内壁の一部を成し、同様に円筒状に配列された複数のインナライナ１９はコア部の外壁の一部を成し、アウタライナ１７とインナライナ１９とでバイパスダクトを囲む。

図２と組み合わせて図３を参照するに、本実施形態によるシール２１は、例えばインナライナ１９とベーン１１との間の隙間を封ずるために利用される。もちろんアウタライナ１７とベーン１１との間の隙間に適用してもよいし、あるいは他の任意の隙間を封ずる目的で利用できる。以下ではインナライナ１９に適用する例について説明するが、もちろんこれに限られない。

主に図３を参照するに、既に述べた通り、ベーン１１の内端１１ｅは内端を固定するための構造１５により挟まれるが、構造１５は内端１１ｅの直上において平らな上面を有する。シール２１は、その先端がベーン１１の面に接するのみならず、かかる上面にも接することにより、空気流を封止する。

図４を参照するに、シール２１は、インナライナ１９の一端に結合して使用される。シール２１は結合部２３を備え、結合部２３はインナライナ１９と結合するに適した適宜の構造を有することができる。そのような構造としては、例えば図示のごとく係合のための適宜の凹凸であってもよいし、接触面を増大する他の何らかの構造であってもよい。接触面の増大は、シール２１とインナライナ１９とを接着するのに有利である。

シール２１は、その基端近傍において例えばインナライナ１９と同程度の厚さであるが、先端に向かって次第に薄くなる形状のフィレット部２７を有する。シール２１は、少なくともフィレット部２７において可撓性であり、あるいはその全体が可撓性であってもよい。可撓性を与えるべく、合成ゴムのごときエラストマをシール２１に適用することができる。可撓性のために、フィレット部２７はベーン１１に接すると上方に反り、以ってインナライナ１９とベーン１１との間の丸い隅を構成する。上方に反り易くするべく、フィレット部２７は図示のごとく予め上方に反った形状であってもよい。

シール２１は、さらに、その内面から突出したリブ部２５を有する。リブ部２５は、シール２１の長手方向に沿って実質的にその全長に亘る突起である。リブ部２５も可撓性であって、ベーン１１を固定する構造１５の上面に接すると、押し潰されてこれに密着する。以ってリブ部２５は構造１５の上面との間で気密を保つ。リブ部２５は、構造１５の上面の位置に応じて、またシール２１から構造１５の上面までの距離に応じて、適宜の位置および寸法が選択される。

リブ部２５とフィレット部２７とは、好ましくは図４に示すごとく一体である。ただし図５に示すシール２１’のごとく、リブ部２５ｔとフィレット部２７ｆとが別体であってもよい。その場合、リブ部２５ｔはインナライナ１９’に直接に結合される。

リブ部の形状としては、押し潰しを容易にするべく、内部に孔２５ｈを備えた中空な円柱形を選択することができるが、図６に示すごとく中実なリブ部２５ｓであってもよい。また円柱に限らず楕円円柱や角柱等、他の適宜の形状を選択することができる。あるいは図７に示すごとく、リブ部２５ｆにも先端に向かって次第に薄くなるフィレット形状を適用することができる。またリブ部２５ｆを適宜に反らせ、構造１５に接するとフィレット部２７をベーン１１に向かって押し付ける力が発生するようにしてもよい。

上述の何れの形態においても、シール２１はインナライナ１９と結合した状態で組み立てに供される。インナライナ１９と共に出口案内翼に組み込まれると、その先端のフィレット部２７がベーン１１の面に接し、上方に反ることによって、空気流を乱さない丸い隅を構成する。ベーン１１は曲面であるから、その全面に気密に接することは、いかなる構造にとっても難しく、それは本実施形態によるフィレット部２７も例外ではない。しかしリブ部２５ｆが構造１５の上面に接し、フィレット部２７に代わって気密を保つので、シール２１はバイパスダクト内の空気流を封止することができる。

すなわち本実施形態によるシールは、手間のかかる作業を必要とすることなく、ライナに取り付けて出口案内翼を組み上げるだけで空気流の封止をすることができ、空気流を乱すこともない。

好適な実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、当該技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。

ライナに取り付けてライナ及びベーンとともに出口案内翼を組み上げるだけで気流の封止をすることができるシールが提供される。

１ ターボファンエンジン
３ ファン
５ ナセル
７ コア部
１１ ベーン
１３ ベーンを固定するための構造
１５ ベーンを固定するための構造
１７ アウタライナ
１９ インナライナ
２１ シール
２３ 結合部
２５ リブ部
２５ｈ 孔
２７ フィレット部

Claims (4)

1. ターボファンエンジンのバイパスダクト中の出口案内翼においてベーンとライナとの間の隙間を封ずるためのシールであって、
   前記ライナと結合する結合部と、
   前記結合部から延び、前記ベーンに接して前記ベーンと前記ライナとの間の丸い隅を構成するべく、先端に向かって次第に薄くなる形状を有する可撓性のフィレット部と、
   内面から突出した可撓性のリブ部であって、前記ベーンを固定するための外部構造の上面に接して気密を保つべく寸法づけられたリブ部と、
   を備えたシール。
2. 請求項１のシールであって、前記リブ部は、円柱、楕円円柱、角柱、先端に向かって次第に薄くなるフィレット形状、よりなる群より選択された一の形状を有する、シール。
3. 請求項１または２のシールであって、前記リブ部は押し潰しを容易にするべく中空である、シール。
4. 請求項１乃至３の何れか１項のシールであって、前記フィレット部と前記リブ部とは一体に形成されている、シール。

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