(57)【要約】  本発明は、ターボ機械ブレードの分野に関し、より詳細には、ターボ機械ブレード（１６）用の前縁シールド（３２）に関し、前記前縁シールド（３２）が、正圧側翼（３４）および負圧側翼（３６）を有し、それぞれが高さおよび長さに沿って延在し、翼がその高さに亘って一体に結合され、正圧側翼（３４）が、前縁シールド（３２）の第１のセグメント（Ｓ１）に亘って負圧側翼（３６）よりも長い長さ、および前縁シールド（３２）の第２のセグメント（Ｓ２）に亘って負圧側翼（３６）以下の長さを提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械ブレード（１６）用の前縁シールド（３２）であって、前記前縁シールド（３２）が、正圧側翼（３４）および負圧側翼（３６）を有し、正圧側翼（３４）および負圧側翼（３６）のそれぞれが高さおよび長さに沿って延在し、翼がその高さに亘って一体に結合され、正圧側翼（３４）は、前縁シールド（３２）の第１のセグメント（Ｓ１）に亘って負圧側翼（３６）よりも長い長さを提供し、且つ、前縁シールド（３２）の第２のセグメント（Ｓ２）に亘って負圧側翼（３６）以下の長さを提供する、前縁シールド（３２）。
【請求項２】
シールド（３２）の前記第１のセグメント（Ｓ１）が、正圧側翼（３４）および負圧側翼（３６）の高さの少なくとも６０％に亘って延在する、請求項１に記載の前縁シールド（３２）。
【請求項３】
シールドの前記第２のセグメント（Ｓ２）では、正圧側翼（３４）の長さが、負圧側翼の長さの７０％以上に維持される、請求項１または２に記載の前縁シールド（３２）。
【請求項４】
シールドの前記第２のセグメント（Ｓ２）では、正圧側翼（３４）の長さが、負圧側翼の長さの８５％以上に維持される、請求項３に記載の前縁シールド（３２）。
【請求項５】
金属材料でできている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシールド（１６）。
【請求項６】
ブレード根元（２８）からブレード先端（２６）までの高さに沿って延在し、ブレード本体（９）と、ブレード本体（３０）に組み付けられた、請求項１から５のいずれか一項に記載の前縁シールド（３２）とを備えるブレード（４）であって、ブレード本体（９）が、繊維によって強化されたポリマーマトリックスを有する複合材料でできており、前縁シールド（３２）が、ブレード本体（９）の複合材料よりも優れた先端の衝撃耐性を有する材料でできている、ブレード（４）。
【請求項７】
前縁シールド（３２）の第１のセグメント（Ｓ１）が、前縁シールド（３２）の第２のセグメント（Ｓ２）よりもブレード根元（２８）に近い、請求項６に記載のブレード（４）。
【請求項８】
請求項６または７に記載の複数のブレード（１６）を含むターボ機械。
【請求項９】
請求項６または７に記載の複数のブレード（１６）を含むファン（１４）。
【請求項１０】
請求項９に記載のファン（１４）を含むターボファン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械ブレード用の前縁シールドに関する。「ターボ機械」という用語は、この文脈では、流体流と、少なくとも１組のブレードとの間でエネルギーが伝達され得る任意の機械を意味するために使用されており、例えば、圧縮機、ポンプ、タービン、プロペラ、または実際には、上記の少なくとも２つの組み合わせなどである。
【背景技術】
【０００２】
そのような前縁シールドは、典型的には、回転ブレードの前縁またはガイドベーンの前縁を衝撃から保護することを目的としている。用語「ブレード」は、この文脈では、ファンブレードおよび航空機プロペラのブレードの両方に使用される。それらの重量を制限するために、そのようなブレードは、典型的には、主として、例えば繊維によって強化されたポリマーなど、有機マトリックス複合材料でできているブレード本体の形態である。そのような材料は、特にそれらの重量に比べて、一般に非常に好ましい機械的性質を示すが、それにもかかわらず先端の衝撃に影響されやすい。したがって、典型的には、チタン合金のような非常に強い金属材料でできたシールドが、そのような衝撃からそれらを保護するために、そのようなブレードの前縁上に通常取り付けられる。このようなシールドは通常、前縁を覆っている、より厚い部分によって一体に接合された薄い正圧側翼および薄い負圧側翼の形態であり、翼および厚い部分は、前縁上で、ならびに隣接する正圧側部分および負圧側部分上でブレードの形状に密接に嵌合している。正圧側翼および負圧側翼は、ブレードのこれらの正圧側部分および負圧側部分に亘ってそれぞれ高さおよび長さに沿って延在し、それらは主に、シールドが前縁上に位置決めされ、固定されることを保証する働きをし、それらはさらに、衝撃の力を分散させ、そのエネルギーをブレード本体の広い領域に散逸させる働きをする。この理由から、ブレードの正圧側がより一層衝撃に曝されるので、正圧側翼は、通常シールドの高さ全体に亘って負圧側翼よりも長い長さを提供する。それにもかかわらず、特に回転ブレード上では、正圧側翼のこの追加的な長さは、シールドの重量を著しく増加させることにつながり、したがって、高さ方向に位置合わせされた軸線を中心とする慣性を増加させるという欠点をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、低減された重量および慣性によって、ブレードの正圧側に適した保護を提供することを可能にする、ターボ機械ブレード用の前縁シールドを提案することによってこれらの欠点を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
少なくとも１つの実施形態において、金属材料でできており、圧力側翼および負圧側翼を有することができる前記前縁シールドでは、正圧側翼および負圧側翼のそれぞれが、高さおよび長さに沿って延在し、圧力側翼は、前縁シールドの第１のセグメントに亘って負圧側翼よりも長い長さを提供し、且つ、前縁シールドの第２のセグメントに亘って負圧側翼以下の長さを提供することによって、この目的は達成される。
【０００５】
これらの提供によって、正圧側上のブレード本体が衝撃に曝されることが少なくなり、かつ／またはシールドの前記第２のセグメント内において、前記第１のセグメント内におけるよりも衝撃によって受ける影響が少ない場合、シールドの重量および慣性を減少させることが可能である。
【０００６】
シールドの前記第１のセグメントは、正圧側翼および負圧側翼の高さの少なくとも６０％に亘って延在することができる。シールドの前記第２のセグメント内の正圧側に対して十分な保護を提供するために、正圧側翼の深さは、負圧側翼の深さの７０％以上、または実際には８５％以上に維持されることが可能である。
【０００７】
本開示は、ブレード根元からブレード先端までの高さに沿って延在し、ブレード本体と、ブレード本体に組み付けられたそのような前縁シールドとを備えるブレードをさらに提供しており、ブレード本体は、繊維によって強化されたポリマーマトリックスを有する複合材料でできており、前縁シールドは、ブレード本体の複合材料よりも優れた、先端の衝撃に耐える高い材料でできており、シールドの第１のセグメントは、第２のセグメントよりもブレード根元に近い。
【０００８】
本開示は、複数のそのようなブレードを有するターボ機械、複数のそのようなブレードを有するファン、およびそのようなファンを含むターボファンをさらに提供する。
【０００９】
限定されない実施例として提供される以下の実施形態の詳細な説明を読めば、本発明が十分理解されることが可能であり、その利点がより明らかになる。説明は、以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ターボファンの概略斜視図である。
【図２Ａ】ブレードの一実施形態における図１のターボジェットファンの回転ブレードの正圧側の概略斜視図である。
【図２Ｂ】ブレードの一実施形態における図１のターボジェットファンの回転ブレードの負圧側の概略斜視図である。
【図３】図２Ａおよび図２Ｂのブレードの、ＩＩＩ−ＩＩＩ平面上の部分断面図である。
【図４】図２Ａおよび図２Ｂのブレードの、ＩＶ−ＩＶ平面上の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ガス発生器ユニット１２およびファン１４を有するターボファン１０を示す。ファン１４は、中心軸線Ｘを中心として半径方向に配置された複数の回転ブレード１６を有し、これらの回転ブレードは、回転する場合に空気を推進するように空気力学的に成形されており、ファンケーシング５０によって取り囲まれている。したがって、図２Ａ、図２Ｂ、図３および図４に示すように、各ブレード１６は、前縁１８、後縁２０、正圧側２２、負圧側２４、ブレード先端２６、およびブレード根元２８を提供する。
【００１２】
通常の作動では、相対空気流は、実質的に各ブレード１６の前縁１８の方へ向けられる。したがって、前縁１８は特に衝撃に曝される。特に、ブレード１６が、複合材料、特に繊維によって強化されたポリマーマトリックスを有するブレード本体３０を含む場合、各ブレード内に一体化された前縁シールド３２で前縁１８を保護することが適切である。すなわち、ブレード本体３０上に前縁シールド３２が組み付けられている。
【００１３】
前縁シールド３２は、ブレード本体３０の複合材料よりも先端の衝撃耐性（withstanding point impacts）に優れた材料でできている。前縁シールド３２は、主に金属でできており、より具体的には例えばＴＡ６Ｖ（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）のようなチタン系合金からできている。前縁シールド３２は、同様に、登録商標Ｉｎｃｏｎｅｌ（ＴＭ）によって一般的に言及されている鋼または金属合金でできていることが十分可能である。「Ｉｎｃｏｎｅｌ」という用語は、ニッケルおよびクロムと合金化された鉄をベースとする合金を指すように以下で使用される。
【００１４】
前縁シールド３２は、共にシールド３２の高さＨに沿って延在している正圧側翼３４と、負圧側翼３６と、ブレード本体３０の縁部を覆い、正圧側翼３４および負圧側翼３６を高さＨに亘って一体に結合するより厚い中央部分３８とを有する。正圧側翼３４および負圧側翼３６は、ブレード本体３０上にシールド３２を位置決めする働きをする。正圧側翼３４および負圧側翼３６のそれぞれは、自由縁４０または４２を有し、それぞれが中央部分３８から対応する自由縁４０または４２まで長さに沿って延在する。
【００１５】
相対的な空気流は、通常、前縁１８に対してある迎え角を提供するので、ブレード１６の正圧側は、前縁１８の近傍で、負圧側よりもより一層衝撃に曝される。この理由のために、図示の実施形態では、ブレード根元部２８に隣接し、前縁シールドの高さＨの少なくとも６０％または実際には７５％に亘って延在する前縁シールド３２の第１のセグメントＳ１において、前縁１８から自由縁４０まで測定された正圧側翼３４の長さｌは、図３に示すように、前縁１８から対応する自由縁４２まで測定された負圧側翼３６の長さＬよりも長い。
【００１６】
それにもかかわらず、ブレードの捻れが原因で、および／またはファン１４よりも小さい入口を提供するケーシング５０が原因で、高いエネルギーの衝撃に曝されることはより少ない。これにより、図４に示すように、ブレード根元２８よりもブレード先端２６の近くにある前縁シールド３２の第２のセグメントＳ２で、正圧側翼３４の長さｌは、負圧側翼３６の長さＬ以下になるように減少させることが可能である。したがって、前縁シールド３２によって提供される保護に著しい悪影響を与えることなく、シールド３２の重さ、とりわけ慣性が低減され得る。前縁シールド３２のこの第２のセグメントＳ２では、正圧側翼３４の長さｌは、負圧側翼３６の長さＬの７０％以上、または実際には８５％以上に維持され得る。
【００１７】
本発明は特定の実施形態を参照して説明されるが、特許請求の範囲によって定義される本発明の全体的な範囲を超えずに、様々な修正形態および変形形態が、これらの実施形態に対して保証され得ることは明らかである。加えて、言及された様々な実施形態の個々の特徴は、追加の実施形態の中に組み合わされることが可能である。したがって、説明および図面は、限定的であるというのではなく、むしろ例示的であるという意味で考察されるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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