(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形スリーブ（１１）と、スリーブ（１１）を他の同心のスリーブ（８）に接合させる実質的に径方向のアーム（１０）と、アームのスリーブへの接続部とを備え、接続部がそれぞれ、スリーブ（１１）と平行にアームを横断した少なくとも１つの穴抜き部（２０）を備え、前記穴抜き部（２０）のそれぞれを軸が横断している、装置であって、軸には、アームの両側で一対の穴抜き部（２４）が設けられていること、接続部が、アーム（１０）の両側で軸（２１）とスリーブ（１１）との間に配置された一対のスペーサ（２６）と、スリーブおよびスペーサを横断して軸の穴抜き部（２４）と位置合わせ部を形成した穴抜き部（２９、２７）と、穴抜き部の位置合わせ部を横断してスリーブ、軸、およびスペーサを抱き込むボルト（３３）とをさらに備えることを特徴とする、装置。
【請求項２】
各接続部について一対の平行な軸（２１）と、前記穴抜き部と前記ボルトとの４つの位置合わせ部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
アームの穴抜き部（２０）と、アーム穴抜き部内に係合された軸（２１）の中央部分（２２）とが円形断面を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
アーム（１０）内とスリーブ（１１）内とに延在する、他の穴抜き部の位置合わせ部（３０、３１）内で位置決めするためのピン（３２）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
アーム内とスリーブ内と軸内とに延在する他の穴抜き部の位置合わせ部内の位置決めピンを備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
実質的に円錐形であるスリーブが、平面状または円筒状の内部表面を備えた隆起部（２８）を備え、スリーブの穴抜き部（２９、３０）が隆起部を横断し、スペーサ（２６）が平面状または円筒状の内部表面上に載っていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の装置を備えることを特徴とする、ターボ機械。
【請求項８】
アーム（１０）が、フェアリング（１２）で取り囲まれていることを特徴とする、請求項７に記載のターボ機械。
【請求項９】
スリーブと、他のスリーブ（８）である内部ハブと、アームとが、高圧タービン（６）と低圧タービン（７）との間に存在し、アーム（１０）が燃焼ガスの流れ（９）を横断していることを特徴とする、請求項７または８に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空技術で使用されるターボ機械における、軸とスペーサを介した径方向のアームの円形スリーブへの接続に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらのターボ機械の特定の装置は、内部ハブのスリーブと同心の外部スリーブであって、径方向のアームを介して内部ハブのスリーブに接合され、環状チャンバまたは同じく環状であるがその軸端部で開いたガスの流れの一部分を画定した外部スリーブを含む。その例を図１に示している。図１は、ターボ機械であって、ステータ１とロータ２との間に、連続的に、低圧コンプレッサ３および高圧コンプレッサ４と、燃焼室５と、高圧タービン６および低圧タービン７とを従来通りに備えたターボ機械を部分的かつ概略的に示している。ロータ２はタービン６と７との間で別個の２つの部分に分割されることが可能であり、内部ハブ８は、ターボ機械内でガスストリーム９の滑らかな形態を維持するように、これら２つの部分の間に延在する。内部ハブ８は実質的に径方向のアーム１０によって支持されており、それらは、内部ハブ８の（内部円形の）スリーブを、ステータ１に属した、また反対側の外部のガスストリーム９と境界を画した同心の外部スリーブ１１に接合させている。アーム１０は、一般的に長方形の、単純な断面の外形である。これらのアーム１０は燃焼ガスによって達成される高温を受け、燃焼ガスの流れに対して影響を及ぼす。それらを熱から幾分保護するように、かつガスに対して良好な空気力学的品質の迂回セクションをもたらすように、それらを、充分な間隔をもってこれらから分離させたフェアリング１２で取り囲むことが必要である。図４は、これについて明確に分かるように、分離された状態の、外部スリーブ１１、アーム１０、および内部ハブの組み立て体を示している。ここではステータ１とロータ２との組み立てフランジ（参照符号なし）が現れている。
【０００３】
アーム１０のまわりに配置されたフェアリング１２が外部スリーブ１１のところまで少量の隙間しか残さないことから、アーム１０が内部ハブ８と一体を成す部片であっても、事前に組み立てられたものであっても、アーム１０の外部スリーブ１１への組み立てを実施する際には困難が生じる。
【０００４】
したがって、外部スリーブ１１の組み立て位置へアーム１０をドッキングするように移動させることは、フェアリング１２の空間を通して、組み立てに必要な道具を導入すること同様に、実施に細心の注意を要する。アーム１０と外部スリーブ１１との間の接続部は、これらの制約に応えるように、しかしまた、フェアリング１２にも関わらず稼働中のアームに及ぼされる大きな作動力と、アームが受ける大きな加熱とに耐えるようにも設計されなければならない。
【０００５】
図２で示している従来型の組み立て体は、各アーム１０の端部で穴抜きを実施すること、穴抜きされたラグ１３を外部スリーブ１１上に設置すること、アーム１０の穴抜き部をラグの穴抜き部に位置合わせするようにアーム１０をラグ１３に対して配置すること、支持軸としての働きもするボルト１４をこれらの穴抜き部の位置合わせ部に通すことからなる。しかしアーム１０によって受けられた作用力が、組み立て体の部品を、組み立て体の突起部によって生じたより大きな作用力にさらし、特にボルトには曲げ負荷が掛かる。これは不利であり、２つのラグを用いた対称形構成の場合よりも大きな曲げ圧迫に抵抗するように、接続部の部品の寸法を精確に大きくすることが必要になる。こうしたことから、図３で示した別の設計では、外部スリーブ１１には平行な２つのラグ１５と１６が設けられ、それらの間にアーム１０の端部が位置決めされ、ボルト１７がアーム１０と２つのラグ１５および１６との穴抜き部を通して取り付けられている。このように曲げ作用力が軽減され、接続がより軽く構築されることが可能になるが、ジレンマがここで現れる。ラグ１５と１６が分離されている場合（これは、アーム１０が、ラグ１５と１６の面と平行ではない方向に接近することを必要とする組み立てによって必要な場合がある）、この組み立ては容易であるが、ボルト１７はせん断および実質的な曲げにさらされ（構成の対称性によってこの曲げが大きくない場合でさえも）、この組み立てはいくらかの遊びを有する。組み立て中、ボルト１７を締めることによってラグ１５と１６を互いに接近させることは、内部応力が過剰となり、ボルト１７がより容易にグリッピングすることから有利ではない。これとは反対にラグ１５と１６が互いに対して接近して構築されている場合、アーム１０の端部との遊びは小さくなり、または無くなりさえし、ボルト１７の湾曲は消失するが、ラグ１５と１６との間にアーム１０を導入することが困難になり、さらには、アーム１０が機械の角度方向に傾斜をともなって配向されている場合には不可能となる。こうしたことは、加えなければならないガス流れの修正の後で、極めて頻繁に起こる。その場合に組み立てが、ネジ運動にしたがって実施されて、導入に必要な作用力を及ぼすことを不可能にしてしまうためである。
【０００６】
アームと外部スリーブとの間の接続部の別の設計では、スリーブにもアームにも組み立てられる中間部片を使用している。その例が米国特許第５２７２８６９号明細書にある。これらの部片は、容易な組み立てを可能にするために過大な寸法を有し、一般的にアームにボルト締めされて、ボルトがグリッピングした場合にアームの取り外しを不可能にしてしまうリスクをともなうという欠点を有する場合が多い。
【０００７】
この後者の欠点は、アームが、直接スリーブに、スリーブを横断してアームの方向と平行に位置決めされるボルトによって接続される他の接続でもなお存在する。この例が米国特許第６４３９８４１号明細書にある。ここではネジが、アームの穴抜き部内の設置されたネジ式挿入物内に係合され、または、アームの滑らかな穴抜き部の中に遊びをもって係合されることができ、これらの穴抜き部は、ボルトのナットが導入されてネジ締めされることが可能な開口部に通じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５２７２８６９号明細書
【特許文献２】米国特許第６４３９８４１号明細書
【特許文献３】欧州特許公開第１４８２１３０号明細書
【特許文献４】米国特許第５２９２２２７号明細書
【特許文献５】米国特許第５１８０２８２号明細書
【特許文献６】英国特許公開第２２７２０２７号明細書
【特許文献７】欧州特許公開第１１４９９８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの様々な設計に関連して、本発明によって得られる利点は、以下のように説明することができる。即ち、フェアリングが原因でアクセスが低下しても接続部の組み立てが容易である。接続部品が単純であり、体積および重量が小さい。張り出しまたは組み立て中の変形に起因した追加の作用力が回避される。ボルトがアームから分離されて、より冷たい部品と接触し、したがって加熱およびグリッピングを受けにくい。スリーブ上でのアームの精確な位置決めが保証される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一般的な形態で述べると、本発明は、円形スリーブと、このスリーブを他の同心のスリーブに接合させる実質的に径方向のアームと、スリーブまたは内部ハブへのアームの接続部とを備え、これらの接続部はそれぞれ、スリーブと平行にアームを横断した少なくとも１つの穴抜き部を備え、上記穴抜き部のそれぞれを軸が横断している、装置であって、軸にはアームの両側で一対の穴抜き部が設けられていること、これらの接続部は、アームの両側で軸とスリーブとの間に配置された一対のスペーサと、スリーブおよびスペーサを横断して軸の穴抜き部と位置合わせ部を形成した穴抜き部と、穴抜き部の位置合わせ部を横断してスリーブ、軸、およびスペーサを抱き込むボルトとをさらに備えることを特徴とする装置に関する。
【００１１】
本発明に関して、ここに示した通りのアームに接続されるスリーブは、通常通りに外部スリーブ１１であることが可能であるが、内部ハブ８の円形スリーブであることも可能である。その装置は、いくつかの寸法修正を除いては、同じことになる。
【００１２】
好ましい実施形態では、この装置は、これらの接続部のそれぞれについて一対の平行な軸と、上述の穴抜き部と上述のボルトの４つの位置合わせ部とをさらに備える。
【００１３】
他の実施形態では、この装置は、アーム内と、スリーブ内または１つもしくは複数の軸内のいずれかとに延在する他の穴抜き部の位置合わせ部における位置決めピンを備える。
【００１４】
本発明の他の態様は、以上に詳述した接続の装置を備えたターボ機械である。
【００１５】
次に、以下の図面を参照して、特定の実施形態の態様で、本発明について記述する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が提供されたターボ機械を示す図である。
【図２】従来技術で知られた実施形態または組み立て体を示す図である。
【図３】従来技術で知られた実施形態または組み立て体を示す図である。
【図４】組み立てられた後のスリーブとアームの全体図である。
【図５】本発明をより精確に示す図である。
【図６】本発明をより精確に示す図である。
【図７】本発明をより精確に示す図である。
【図８】本発明をより精確に示す図である。
【図９】本発明をより精確に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この組み立て体を図５に、その構成要素を図６、図７、図８、および図９に示している。
【００１８】
アーム１０の端部は、その端部に、最小寸法によってかつ両側に設定された平行な２つの穴抜き部を担持している（図５および図８）。軸２１（図５および図６）が穴抜き部２０を通して係合され、これを通り超える。軸２１は、穴抜き部２０と同じ、より好ましくは円形の断面を有して穴抜き部２０内に収容される中央部分２２と、アーム１０から突出し、軸の穴抜き部２４によってそれぞれが横断される２つの側方部分２３とを含む。側方部分２３には平坦な表面２５が設けられている。この装置は、スペーサ２６（図５および図７）であって、互いに関して平行である一対のスペーサの穴抜き部２７によって横断されたスペーサ２６をさらに備える。
【００１９】
外部スリーブ１１には、それぞれの連結部と結合された隆起部２８（図５および図９）が設けられ、隆起部２８の表面は平面状または円筒状である。その円筒はターボ機械と同じ軸線である。それは各隆起部２８を通った穴抜き部によって横断され、それらのうちの４つは外部穴抜き部２９であり、２つは内部穴抜き部３０である。
【００２０】
この組み立ては、フェアリング１２（後者の図面では示していない）をアーム１０のまわりに取り付けることによって、内部ハブ８、アーム１０、およびフェアリング１２からなる組み立て体を、軸方向移動によって外部スリーブ１１の中に導入することによって実施される。この位置決めは、内部穴抜き部３０が、アーム１０の端部内で設定された穴抜き部の延長３１として到来するときに実施される（図８）。次いで、アーム１０を精確で固定された位置に維持するように、位置決めピン３２がこれらの穴抜き部の位置合わせ部３０と３１の中に導入されることが可能である。次いで穴抜き部２０の中に軸２１が導入される。次いでアーム１０の両側で、スペーサ２６が隆起部２８と軸２１の平面表面２５との間に導入される。スペーサ２６はそれぞれ、軸２１のそれぞれの突出する部分２３の一方の下となっている。位置の調整が実施されるときには、スリーブ１１の外部穴抜き部２９とスペーサの穴抜き部２７と軸の穴抜き部２４とをそれぞれが備えた４か所の位置合わせが実施されている。最後にボルト３３が、これらの穴抜き部の位置合わせ部を通され、軸２１と外部スリーブ１１との間でスペーサ２６を圧縮するように締め付けられる。あるいは、３２と類似の位置決めピンが、軸２１の他の穴抜き部内まで延在して軸２１を定位置に保持するようにすることも可能である。
【００２１】
この組み立て体の対称性は、加えられる作用力を、特にアーム１０に加えられる作用力を軽減する。接続部の全ての部品が外部スリーブ１１から遠くないところに配置され、これによって、外部スリーブ１１とフェアリング１２との間に存在する間隔を介して困難なくそれらを取付け、またはそれらを調整することが可能になる。ボルト３２は、容易にアクセスされることが可能であり、見受けられる可能性のある妨害または他の制約に応じてスリーブ１１の内部または外部にあるナットを用いて、要望に応じて取り付けられることが可能である。ボルト３２は、ナットのグリッピングなどの複雑な状況が起こっても、接続部の分解が可能なままであるような方法で、アーム１０から分離される。作用力を僅かに小さく分配して受け取ることによって、軸２１が１つだけに少なくされることが可能となる。中央部分２２と穴抜き部２０との断面は、非円形であることも可能である。しかし、円形の形態が製造し易いと同時になおかつ、作用力をより整然と、よりうまく画定して分配することを可能にすることから、円形の形体が好ましい。
【符号の説明】
【００２２】
１  ステータ
２  ロータ
３  低圧コンプレッサ
４  高圧コンプレッサ
５  燃焼室
６  高圧タービン
７  低圧タービン
８  内部ハブ
９  燃焼ガスの流れ
１０  アーム
１１  スリーブ
１２  フェアリング
１３、１５、１６  ラグ
１４、１７、３３  ボルト
２１  軸
２０、２４、２７、２９、３０  穴抜き部
２２  中央部分
２３  側方部分
２５  軸２１の平坦な表面
２６  スペーサ
２８  隆起部
３０、３１  穴抜き部の位置合わせ部
３２  位置決めピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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