(57)【要約】【課題】レバーの剛性を実質的に変更することなく、従来のタイプのレバーにおける裂け目または割れ目の発生を回避する。【解決手段】ステータブレードの角度設定のための制御レバーであって、この制御レバーは、ブレード旋回軸に固定された態様で嵌合されるように構成された第１の端部と、制御リングに嵌合させるための円柱状ピンを備える第２の端部と、レバーの上流側のターボシャフトエンジンの振動周波数よりも上に、屈曲およびねじれにおけるレバーの固有振動数を増大させるため、且つレバーの剛性を保持するために決定された形状および寸法を有する、第１の端部と第２の端部を結合する平坦な中間部分とを備えている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にターボシャフトエンジンコンプレッサにおける、ステータブレードの角度設定の制御のための制御レバーであって、ブレード旋回軸に固定された態様で嵌合されるように構成された第１の端部と、駆動手段に嵌合させるための円柱状ピンを備える第２の端部と、第１の端部と第２の端部を結合する平坦な中間部分とを備え、前記第１の端部が、制御レバーの中間部分および第２の端部よりも大きな厚みおよび幅を有し、中間部分および第２の端部の形状および寸法が、屈曲およびねじれにおける制御レバーの固有振動数を、制御レバーの上流側のターボシャフトエンジンの振動周波数よりも上に増大させるために、且つ制御レバーの剛性を保持するために決定される、制御レバー。
【請求項２】
第２の端部が、中間部分の厚みよりも大きな厚みを有し、且つ中間部分が、制御レバーの第２の端部の幅よりも小さな幅を局所的に有する、請求項１に記載の制御レバー。
【請求項３】
中間部分の小さな幅の部分が、中間部分を第２の端部に結合する部分である、請求項２に記載の制御レバー。
【請求項４】
中間部分が、一定の厚みからなり、且つ次第に増大する厚みの領域によって制御レバーの両端部に結合されている、請求項１に記載の制御レバー。
【請求項５】
前記中間部分が、凹面形状の内側に湾曲された長手方向縁部を有する、請求項１に記載の制御レバー。
【請求項６】
中間部分の縁部の曲率半径が、制御レバーの第２の端部から第１の端部に向かって増大する、請求項５に記載の制御レバー。
【請求項７】
制御レバーが、少なくとも部分的にショットピーニングによって処理される、請求項１に記載の制御レバー。
【請求項８】
制御レバーが、チタンから作られている、請求項１に記載の制御レバー。
【請求項９】
複数の可変設定角度ブレードを備えるターボシャフトエンジンコンプレッサであって、各可変設定角度ブレードが、請求項１に記載の制御レバーを装備している、ターボシャフトエンジンコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボシャフトエンジンにおけるステータブレードの角度設定のための制御レバー、およびこれらの制御レバーを装備する複数の可変設定角度ステータブレードを備えるターボシャフトエンジンコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボジェットエンジンのようなターボシャフトエンジンにおけるステータブレードの角度設定の調整は、このターボシャフトエンジンの効率を最適化し、且つ種々のフライト形態における燃料の消費量を低減することを目的としている。
【０００３】
この調整は、その長手軸のまわりで回転するように駆動するために、ブレードの旋回軸に固定された態様で嵌合される第１の端部と、外部からターボシャフトエンジンのステータを取り囲み、且つジャッキまたは電気モータのような駆動手段によってステータの長手軸のまわりで回転運動可能である、制御リングに嵌合させるための円柱状ピンを備える第２の端部と、レバーの第１の端部と第２の端部を結合する扁平な中間部分とを備える、レバーを用いて行われる。
【０００４】
制御リングによって回転駆動され且つブレードの旋回軸に固定される、制御レバーは、主としてその中間部分および第２の端部に印加される屈曲およびねじれ力をかけられる。
【０００５】
ターボシャフトエンジンが動作している間、これらの制御レバーは、特に、ステータブレードの正面におけるロータブレードの通過に起因する振動にさらされ、これらの振動の周波数は、ロータの回転の速度によって変化する。
【０００６】
これらの周波数は、前記レバーの振動モードと一致し得ると共に、レバーによって被られる合成応力は、これらのレバーに、特にそれらの中間部分を制御リングに結合されるそれらの第２の端部に結合している領域に、レバーの破損の危険を伴う、裂け目または割れ目の発生を引き起こし得ることが観測されている。
【０００７】
この深刻な不都合を回避することを可能とさせる一つの解決方法は、割れ目や裂け目のどのような発生をも回避し、それによってレバーの破損のどのような危険も回避するために、各レバーを必要以上に大きくすることからなるであろう。しかしながら、このことは、レバーのどのような変位も、結果として屈曲およびねじれにおけるレバーの変形を生じるから、結果として、レバーの剛性およびレバーを動かすのに必要な動力を、それに対応して増大させることになる。レバーの作動によって消費されるエネルギーは、ターボシャフトエンジンによって供給されるエネルギーから取り出されるので、そのような解決方法は、非常に不都合である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、レバーの剛性を実質的に変更することなく、上述されたタイプのレバーにおける裂け目または割れ目の発生を回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、特にターボシャフトエンジンコンプレッサにおける、ステータブレードの角度設定の制御のための制御レバーを提案し、この制御レバーは、ブレード旋回軸に固定された態様で嵌合されるように構成された第１の端部と、駆動手段に嵌合させるための円柱状ピンを備える第２の端部と、第１の端部と第２の端部を結合する平坦な中間部分とを備え、前記第１の端部が、レバーの中間部分および第２の端部よりも大きな厚みおよび幅を有し、中間部分および第２の端部の形状および寸法が、屈曲およびねじれにおける制御レバーの固有振動数を、制御レバーの上流側のターボシャフトエンジンの振動周波数よりも上に増大させるために、且つレバーの剛性を保持するために決定される。
【００１０】
レバーの上流側のターボシャフトエンジンの振動周波数より上に、屈曲およびねじれにおけるレバーの固有振動数を増大させることは、ターボシャフトエンジンが動作している間に、レバーが共振に至ることができるようになることを防止し、その剛性を保持することによって、その作動のために必要な動力が、増大されず、且つターボシャフトエンジンの機能が低下されない。
【００１１】
このようにして、振動疲労に起因する制御レバーにおける、裂け目または割れ目の発生のどのような危険も回避される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態において、制御レバーの第２の端部は、中間部分の厚みよりも大きな厚みを有し、中間部分は、レバーの第２の端部の幅よりも小さな幅を局所的に有している。
【００１３】
制御レバーの第２の端部の厚みの増大は、円柱状ピンのかしめの間により良好に応力に耐えること、および裂け目または割れ目の発生および伝播を制限することを可能とさせる。そのことは、結果として、レバーの全体での剛性における増大を生じ、これは、制御レバーが、同一の剛性を保持し且つ以前と同様の作動動力を必要とするように、中間部分の幅における局所的な縮減によって補償される。
【００１４】
この実施形態においては、レバーの中間部分は、一定の厚みからなり、且つ次第に増大する厚みの領域によってレバーの両端部に結合されている。
【００１５】
レバーの両端部への結合の領域の厚みの漸次的な増大は、応力の局所集中を低減することを可能とさせる。
【００１６】
レバーの中間部分は、凹面形状の内側に湾曲された長手方向縁部を有し、異なる幅の部分間の漸次的な移行を可能とし、同時に、もしもそれらの幅が急激に且つ不連続的に変化していれば、レバーのところどころにあらわれるであろう応力の集中を回避する。
【００１７】
制御レバーの形状および寸法は、それゆえ、屈曲およびねじれにおけるレバーの固有振動数を、上流側のターボシャフトエンジンの振動周波数よりも上に増大させるために動的に、且つ応力の局所集中を低減することによって静的に、最適化される。
【００１８】
さらに、本発明に従った制御レバーは、有利には、少なくとも部分的にショットピーニング（ｓｈｏｔ  ｐｅｅｎｉｎｇ）にかけられ、この処理は、レバーの表面を硬化させること、およびそれゆえレバーの取り扱い、ならびにブレード旋回軸および制御リングへのレバーの嵌合の間に起こり得る、衝撃または打撃からレバーを保護することを可能にする。これら衝撃および打撃は、裂け目または微小割れ目の原因となり得る。
【００１９】
本発明は、また、上述されたタイプの制御レバーを装備している複数の可変設定ブレードを備える、ターボシャフトエンジンコンプレッサ、例えば、ターボジェットのターボシャフトエンジンコンプレッサも提案している。
【００２０】
本発明の他の利点および特徴は、添付された図面を参照して非限定例として与えられる次の記載を読めば、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、ターボシャフトエンジンの高圧コンプレッサ１０の一部を示しており、コンプレッサの各段が、ステータに嵌合されたガイドベーンブレード１２の列、およびロータに支持されるブレード１４の列を備えている。
【００２２】
ステータのブレード１２は、ジャッキまたは電気モータタイプの駆動手段（図示せず）によって作動される、制御リング１８によって駆動される制御レバー１６を用いて、その向きまたは角度設定が調整可能である、下流側ガイドベーンブレードである。
【００２３】
各制御レバー１６は、外部ケーシング２６の径方向シャフト内に取り付けられた、軸受２４での回転でガイドされた、ブレード１２の径方向旋回軸２２に固定された第１の端部２０と、第２の端部２８と、両端部２０および２８を結合する平坦な中間部分３０とを備えている。
【００２４】
制御レバー１６の第２の端部２８は、円柱状ピン３２を支持しており、円柱状ピン３２はこの第２の端部２８にかしめられ、且つ制御リング１８の円筒状ソケット３４における回転でガイドされる。
【００２５】
ケーシング２６の軸のまわりでの制御リング１８の角度変位は、結果として、旋回軸２２の軸３６のまわりでのレバー１６の回転、およびこれらの軸３６のまわりでのブレード１２の回転駆動、ならびにレバー１６の屈曲およびねじれ変形を生じる。
【００２６】
図２においてより良く見られ得るように、レバー１６の第１の端部２０は、レバー１６の中間部分３４および第２の端部２８よりも大きな厚みおよび幅を有している。例えば、第１の端部２０の厚みは、約１０ｍｍであり、その幅は約２２ｍｍである。
【００２７】
制御リング１８に嵌合させるための円柱状ピン３２を支持するレバー１６の第２の端部２８は、円柱状ピン３２のかしめられた頭部のまわりに約１８０°にわたって延びる円形縁部を有している。例えば、第２の端部の厚みは、約１．１ｍｍであり、そしてその幅は約１０ｍｍである。
【００２８】
第１の端部２０と第２の端部２８とを結合する中間部分３４は、第２の端部２８と同一の厚みおよび三角形状を有し、且つ漸次的に増大する厚みの結合領域３８によって第１の端部２０に対して結合されている。例えば、中間部分３４の厚みは、約１．１ｍｍであり、その幅は、約１０ｍｍと２２ｍｍとの間で変化する。
【００２９】
高圧コンプレッサの動作の間に、屈曲およびねじれにおけるレバー１６の固有振動数が、コンプレッサの上流側部分の振動周波数と一致し得て、それによってレバー１６に大きな振動を引き起こし、結果として、特に円柱状ピン３２をレバー１６の第２の端部２８へかしめる領域に、裂け目および割れ目の形成を生じる。この振動周波数は、ロータの回転の速度に応じ、且つ当該高圧コンプレッサの特定の例については、約６５００Ｈｚである。
【００３０】
本発明によれば、中間部分３４および第２の端部２８の形状および寸法は、屈曲およびねじれにおけるレバー１６の固有振動数が、レバーの剛性を実質的に増大させることなく、コンプレッサの上流側部分の振動周波数よりも高くなるように、変更される。
【００３１】
図３は、本発明に従った制御レバー４０の一実施形態の概略斜視図である。
【００３２】
レバー４０の第２の端部４２は、円柱状ピン３２のかしめに起因する応力により良く耐え、且つ裂け目または割れ目の伝播を遅延させるために、従来技術のレバー１６の第２の端部２８の厚みよりも大きな厚みを有する。この厚みは、例えば、約１．８ｍｍである。
【００３３】
第２の端部４２の形状も、丸くされた縁部の角度の範囲を増大させることによって変更され、１８０°よりも大きな角度にわたって拡がっている。この丸くされた縁部は、例えば、６ｍｍから１５ｍｍの間で変化する、１つ以上の曲率半径を有していても良い。
【００３４】
レバー４０の中間部分４４は、従来技術のレバー１６の中間部分３４の厚みよりも大きいが、レバー４０の第２の端部４２の厚みよりも小さな、一定の厚みからなっている。例えば、レバー４０の中間部分４４の厚みは、約１．４ｍｍである。
【００３５】
中間部分４４および第２の端部４２の厚みにおける増大に起因する、レバー４０の剛性における増大は、従来技術におけるのと同一の全体の剛性を保持することを可能にする、レバー４０の中間部分４４の少なくとも一部分４６の幅における減少によって補償され、この部分４６は、レバーの第２の端部４２に結合されている。
【００３６】
図３に示される例示的な実施形態においては、部分４６は、第２の端部４２の幅よりも小さな、約８ｍｍの幅を有しており、そして実質的に平行な長手方向縁部により範囲が定められている。
【００３７】
レバー４０の中間部分４４は、結合領域５０によって第１の端部４８に結合され、この結合領域５０は、従来技術のレバー１６の結合領域３８と本質的に同一の短い長さで且つ次第に増大する厚みからなり、結合領域５０の厚みが、レバー４０の中間部分４４の厚みとその第１の端部４８の厚みとの間で変化する。
【００３８】
次第に増大する厚みの他の領域５２が、中間部分４４の部分４６をレバー４０の第２の端部４２に結合している。
【００３９】
結合領域５０および５２ならびに中間部分４４の縁部５４、５６は、内側に湾曲され且つ凹状をなし、且つ前記部分４６の直線縁部に結合されている。縁部５４は、例えば、典型的には６ｍｍから１５ｍｍの間の１つ以上の曲率半径を有することができ、縁部５６も、例えば、典型的には１５ｍｍから３０ｍｍの間の１つ以上の曲率半径を有することができる。したがって、縁部５４、５６の曲率半径は、レバー４０の第２の端部４２から第１の端部４８に向かって増大する。
【００４０】
本発明に従った制御レバー４０は、好ましくは、少なくとも部分的に、例えば、中間部分４４にわたっておよび／またはレバー４０の第２の端部４２にわたって、ショットピーニングによって処理される。この処理は、レバーの表面を硬化させ、且つそれゆえ、特に制御レバー４０の嵌合の間に生じ得るとともに、裂け目または割れ目の生成を開始させる、衝撃または打撃に対するその保護を改善することを可能にする。
【００４１】
本発明に従った制御レバー４０は、有利にはチタンから作られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ターボシャフトエンジンのコンプレッサ段における、ステータブレードの角度設定を制御するためのレバーの概略部分断面図である。
【図２】従来技術に従った制御レバーの概略斜視図である。
【図３】本発明に従った制御レバーの概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  高圧コンプレッサ
１２  ガイドベーンブレード
１４  ブレード
１６、４０  制御レバー
１８  制御リング
２０、４８  第１の端部
２２  径方向旋回軸
２４  軸受
２６  外部ケーシング
２８、４２  第２の端部
３０、４４  中間部分
３２  円柱状ピン
３４  円筒状ソケット
３６  軸
３８、５０、５２  結合領域
４６  中間部分の一部分
５４、５６  縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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