(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンの差込み翼（１２）を取り除く装置（１０）であって、
取り除くべき差込み翼（１２）に隣接した翼ディスク構造体（３０）に一時的に固定可能なハウジング（１６）と、
回転する入力トルクを受けるように適合された前記ハウジング（１６）に係合されたトルク受け構造体（１８）と、
前記トルク受け構造体（１８）から前記入力トルクを受け、前記入力トルクを、所望の方向の成分を含む衝撃力に変換可能な前記ハウジング（１６）に係合された変換構造体（２０）と、
前記変換構造体（２０）から前記衝撃力を受け、前記翼ディスク構造体（３０）から前記差込み翼（１２）を取り除くために前記差込み翼（１２）の根元部（１２Ａ）に前記衝撃力をかけることが可能な前記ハウジング（１６）に係合された衝撃構造体（２２）と、
を備え、さらに、
前記トルク受け構造体（１８）がカムシャフトを備え、前記変換構造体（２０）が、非円形断面を含む部分（２０Ａ）を有するカムローブを備え、
前記衝撃構造体（２２）は、前記変換構造体（２０）が回転し前記カムローブの非円形断面を含む部分（２０Ａ）が回転した際に、前記差込み翼（１２）の前記根元部（１２Ａ）の方へ移動するフォロワとして構成され、
前記変換構造体（２０）が、タービンエンジンにおける半径方向軸（ＲA）の周りを１つの方向（ＤR）に回転するにつれ、第１の半径（Ｒ1）を有する前記変換構造体（２０）の第１の接触表面（２０Ａ1）が、前記衝撃構造体（２２）との接触から外れる方向に移動するようにし、
前記変換構造体（２０）が半径方向軸（ＲA）の周りを回転し続けるにつれ、第１の半径（Ｒ1）より大きい第２の半径（Ｒ2）を有する前記変換構造体（２０）の第２の接触表面（２０Ａ2）が、前記衝撃構造体（２２）と接触する状態になるように次第に移動して、前記衝撃構造体（２２）に力をかけるようにし、これにより、前記衝撃構造体（２２）は、前記半径方向軸（ＲA）から離れる方向であって、前記差込み翼（１２）の根元部（１２Ａ）の方へ向かって移動するようにし、
前記第１および第２の接触表面（２０Ａ1および２０Ａ2）の間にさらなる複数の接触表面が画定され、これらのさらなる接触表面は、前記半径方向軸（ＲA）から次第に離れる方向に前記衝撃構造体（２２）を移動させるべく、前記第１の接触表面（２０Ａ1）から第２の接触表面（２０Ａ2）に向かって半径が増大され、
前記さらなる接触表面によって、前記第１および第２の接触表面（２０Ａ1および２０Ａ2）の間での滑らかな移行または段階状の移行がもたらされる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ハウジング（１６）が、前記差込み翼（１２）が貫通する１つの開口（２６）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジング（１６）が、隣接する翼（１２）間の前記翼ディスク構造体（３０）に前記ハウジング（１６）を一時的に固定するための取付け構造体（２８）をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記トルク受け構造体（１８）が、前記差込み翼（１２）の前記根元部（１２Ａ）から半径方向外向きの位置に設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記カムローブの部分（２０Ａ）の少なくとも一部が楕円形断面を含む、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年１月２２日に出願された、「ＩＭＰＡＣＴ  ＣＡＭ−ＤＲＩＶＥＮ  ＴＯＯＬ  ＴＯ  ＲＥＭＯＶＥ  ＳＴＵＣＫ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＯＲ  ＢＬＡＤＥＳ  ＮＯＮ−ＤＥＳＴＲＵＣＴＩＶＥＬＹ」という発明の名称の米国特許出願第６１／２９７，３９３号の利益を主張し、同出願の内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【０００２】
本発明は、タービンエンジンのコンプレッサ翼などの差込み翼（ｓｔｕｃｋ  ｂｌａｄｅ）の非破壊的な取外しに関する。
【背景技術】
【０００３】
タービンエンジンは、コンプレッサ部と、燃焼部と、タービン部とを含む。コンプレッサ部およびタービン部の各々は、交互に列をなした静翼および動翼を含む。コンプレッサ部およびタービン部内の翼は、翼が係合される翼ディスク構造体に差し込まれた状態とすることができ、翼ディスク構造体は、エンジンにおいて翼を構造的に支持する。このような差込み翼を、例えば、修理や交換のためにエンジンから取り外す必要がある場合、隣接する翼または翼ディスク構造にダメージを与えることなく各差込み翼を取り外す諸々の措置が講じられる。このような措置は危険を伴い、例えば、各差込み翼をエンジンから切り離す作業を含み、このような手法は時間がかかり、高コストであり、困難である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、タービンエンジンの翼ディスク構造体から１つの差込み翼を取り除くための方法が提供される。ハウジングに連結されたトルク受け構造体に入力トルクが与えられ、このハウジングは、当該差込み翼に隣接した翼ディスク構造体に一時的に取り付けられる。トルク受け構造体が受けた入力トルクは、所望の方向の成分を含む衝撃力に変換される。この衝撃力は、翼ディスク構造体から差込み翼を取り除くために、差込み翼の根元部にかけられる。
【０００５】
入力トルクを与えるステップは、反復的な空気圧入力トルクまたは連続的な入力トルクをトルク受け構造体に与えることを含むことができる。
【０００６】
反復的な空気圧入力トルクは、半径方向軸の周りに衝撃銃を用いて与えることができる。
【０００７】
入力トルクは、翼の根元部から半径方向外向きの位置でトルク受け構造体に与えることができる。
【０００８】
入力トルクを変換するステップは、非円形の断面を含む部分を有する変換構造体を回転することを含むことができ、変換構造体部が回転すると、この変換構造体部に接触した衝撃構造体が差込み翼の方へ向って押される。
【０００９】
この方法は、取り除いた翼を翼ディスク構造体から半径方向外向きに持ち上げることによって、取り除いた翼を翼ディスク構造体から取り外すことをさらに含むことができる。
【００１０】
入力トルクを与える前、ハウジングに形成された１つの開口に差込み翼が受け入れられるように、翼ディスク構造体に対して半径方向内向きにハウジングを移動することによって、ハウジングを組み立てることができる。
【００１１】
ハウジングを組み立てるステップは、ハウジングを翼ディスク構造体に一時的に固定するステップをさらに含むことができる。
【００１２】
差込み翼の根元部は、差込み翼と翼ディスク構造体との間に半径方向の隙間が実質的に存在しないように、翼ディスク構造体と接触した状態であってもよい。
【００１３】
この差込み翼は、エンジンの長手軸に対してブローチ角（ｂｒｏａｃｈ  ａｎｇｌｅ）で配設されることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、タービンエンジンの差込み翼を取り除くための装置が提供される。この装置は、ハウジングと、トルク受け構造体と、変換構造体と、衝撃構造体とを備える。ハウジングは、取り除くべき差込み翼に隣接した翼ディスク構造体に一時的に固定可能である。トルク受け構造体は、ハウジングに係合され、トルク受け構造体を回転する入力トルクを受けるように適合される。変換構造体は、ハウジングに係合され、トルク受け構造体から入力トルクを受け、入力トルクを、所望の方向の成分を含む衝撃力に変換可能である。衝撃構造体は、ハウジングに係合され、変換構造体から衝撃力を受け、翼ディスク構造体から差込み翼を取り除くために、差込み翼の根元部に衝撃力をかけることが可能である。
【００１５】
ハウジングは、差込み翼が貫通する１つの開口を備えうる。ハウジングは、隣接する翼間の翼ディスク構造体にハウジングを一時的に固定するための取付け構造体をさらに備えうる。
【００１６】
トルク受け構造体は、差込み翼の根元部から半径方向外向きの位置に設けることができる。
【００１７】
トルク受け構造体は、カムシャフトを備えてもよく、変換構造体は、非円形断面を含む部分を有するカムローブ（カムの突出部）を備えてもよい。
【００１８】
このカムローブ部分の少なくとも一部が、楕円形の断面を有するものであってもよい。
【００１９】
衝撃構造体は、リフタを備えてもよく、カムローブ部分が回転すると、リフタは、差込み翼の根元部の方へ移動しうる。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、タービンエンジンの差込み翼を取り除くための装置が提供される。この装置は、ハウジングと、カム構造体と、衝撃構造体とを備える。ハウジングは、取り除くべき差込み翼に隣接した翼ディスク構造体に一時的に固定可能である。カム構造体は、ハウジングに係合され、カム構造体を回転する入力トルクを受けるように適合され、カム構造体は、入力トルクを、軸方向の成分を含む衝撃力に変換可能である。衝撃構造体は、ハウジングに係合され、カム構造体から衝撃力を受け、翼ディスク構造体から差込み翼を取り除くために、差込み翼の根元部に衝撃力をかけることが可能である。
【００２１】
カム構造体は、入力トルクを受けるように適合されたカムシャフトと、入力トルクを衝撃力に変換可能なカムローブとを備えることができる。カムシャフトは、カムローブと一体で形成されることができる。
【００２２】
本明細書は、本発明を詳細に指摘し、明確に請求する特許請求の範囲をもって特定されるが、本発明は、同様の参照番号が同様の要素を特定する添付の図面とともに以下の詳細な記載からさらに深く理解されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態によるタービンエンジンの差込み翼を取り除くための装置の斜視図である。
【図２】図１の線２−２で示す平面で切り取られた図である。
【図３】図２の線３−３で示す平面で切り取られた図である。
【図４】本発明の実施形態によるタービンエンジンの差込み翼を取り除くための例示的なステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部をなし、本発明の実施が可能な特定の好ましい実施形態が限定的ではなく例示的に示された添付の図面を参照する。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されてもよく、変更がなされてもよいことを理解されたい。
【００２５】
図１および図２を参照すると、タービンエンジンの差込み翼１２を取り除くための装置１０が示されている。図１に示す翼１２は、コンプレッサ翼であるが、装置１０は、差込みタービン翼を取り除くために使用することができる。装置１０は、ハウジング１６と、トルク受け構造体１８と、変換構造体２０（図２）と、衝撃構造体２２（図２）とを備え、それらの各々について、本明細書において詳細に後述する。図示した実施形態において、トルク受け構造体１８および変換構造体２０は、一体型ユニットとして形成されるが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これらのコンポーネントが別々に形成され、接合されてもよいことを理解されたい。この一体型ユニットは、本明細書において、「トルクユニット１８／２０」として参照される。
【００２６】
ハウジング１６は、主要本体２４を備え、主要本体２４は、主要本体２４を貫通する１つの開口２６を含む。開口２６は、図１および図２に示すように、取り外す差込み翼１２を受け入れる。さらに詳しく言えば、翼１２の翼形部分が、開口２６に受け入れられる。開口２６は、翼１２の壁が、開口２６を画定する主要本体２４の壁に近接した状態になるように細長いスロットを画定してもよい。主要本体２４は、隣接する翼１２にダメージを及ぼすことなく、差込み翼１２の両側に隣接する翼１２と翼１２との間に挿入可能なようなサイズにされることが好ましい。また、主要本体２４は、図１に示すように、差込み翼１２を含む列の両側に隣接する翼１２の列の間に挿入可能なようなサイズにされることが好ましい。
【００２７】
ハウジング１６はまた、差込み翼１２が係合された翼ディスク構造体３０にハウジング１６を一時的に固定するために使用される取付け構造体２８を含み、すなわち、差込み翼１２の根元部１２Ａが、翼ディスク構造体３０に取り付けられている。図示した実施形態において、取付け構造体２８は、一対のボルト３４を回転することによって、翼ディスク構造体３０に対して近付く方向および離れる方向に移動可能な締付け部材３２を備え、一対のボルト３４は、主要本体２４を通して挿入され、主要本体２４とねじ結合し、締付け部材３２に連結される。ボルト３４を第１の方向に回転すると、締付け部材３２は翼ディスク構造体３０の方へ移動する。ボルト３４を第１の方向に引き続き回転すると、翼ディスク構造体３０は、ハウジング１６を翼ディスク構造体３０に一時的に固定するために、締付け部材３２と主要本体２４の表面３６との間にとどまった状態になる。差込み翼１２が取り外されると、本明細書において記述するように、ボルト３４を第１の方向とは反対の第２の方向に回転すると、締付け部材３２は、装置１０が取外し可能なように翼ディスク構造体３０から結合解除される。
【００２８】
主要本体２４は、開口２６に隣接した、主要本体２４を貫通する段付き穴４０をさらに含む。穴４０は、トルクユニット１８／２０を受け入れる。トルクユニット１８／２０の溝４２が、図２に示すように、穴４０内にトルクユニット１８／２０を固定するために、ハウジング１６の底部にボルト留めされる押さえ板４４を介して支持される。トルクユニット１８／２０は、本明細書に記載されるように、穴４０内で回転可能である。
【００２９】
図示した実施形態のトルク受け構造体１８は、第１の端部４６を含むカムシャフトを備え、第１の端部４６は、図１および図２に示すように、主要本体２４の外側端部２４Ａで穴４０を通って露出されている。第１の端部４６は、図２に示すように、トルク発生デバイス５０によって結合されるように適合された結合部分４８を含む。図示した実施形態の結合部分４８は、トルク発生デバイス５０の対応する形状の拡張部材５２によって結合されるように適合された形状のくぼみを備えるが、トルク受け構造体１８とトルク発生デバイス５０との間に他のタイプの結合を使用することができる。また、トルク受け構造体１８またはトルクユニット１８／２０全体をトルク発生デバイス５０と一体で形成することも考えられる。トルク発生デバイス５０は、好ましくは、衝撃レンチとも呼ばれる衝撃銃または同様の構造体を備えるが、例えば、トルクレンチまたはトルクラチェットなどの他のタイプのトルク発生デバイスを備えてもよい。図２に示すように、トルク受け構造体１８、特に、トルク受け構造体１８の第１の端部４６は、差込み翼１２の根元部１２Ａから半径方向外向きの位置に設けられる。
【００３０】
図示した実施形態の変換構造体２０は、偏心カムローブを備え、この偏心カムローブの部分２０Ａは、図３に示すように、非円形断面を有する。１つの実施形態において、カムローブの部分２０Ａの一部５４は、楕円形の断面を有するが、このカムローブは、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の非円形断面を有しうる。
【００３１】
図２に示すように、衝撃構造体２２は、非円形断面を有するカムローブ部分２０Ａに隣接した位置に設けられる。図示した実施形態において、衝撃構造体２２は、リフタ／フォロワとも呼ばれるリフタを備えるか、もしくは、それ自体でフォロワを構成する。衝撃構造体２２は、主要本体２４に形成された孔５６に滑動可能に受け入れられ、孔５６は、図２に示すように、エンジンの軸方向コンポーネントを含む。孔５６は、差込み翼１２を受け入れる開口２６と連通するとともに、トルクユニット１８／２０を受け入れる穴４０と連通し、これにより、衝撃構造体２２が差込み翼１２および変換構造体２０とが接触可能となる。
【００３２】
衝撃構造体２２は、変換構造体２０とは結合されておらず、変換構造体２０と接触するように適合され、変換構造体２０から翼を取り除く力を受けとる。詳細には、変換構造体２０が回転すると、衝撃構造体２２を差込み翼１２の根元部１２Ａの方へ動かすように、カムローブ部分２０Ａと衝撃構造体２２との間に接触をもたらす。さらに詳しく言えば、図３を参照すると、変換構造体２０が半径方向軸ＲA（図２を参照）の周りを方向ＤRに回転するにつれ、第１の半径Ｒ1を有する変換構造体２０の第１の接触表面２０Ａ1が、衝撃構造体２２との接触から外れる方向に移動するように回転する。変換構造体が半径方向軸ＲAの周りを回転し続けるにつれ、第１の半径Ｒ1より大きい第２の半径Ｒ2を有する変換構造体２０の第２の接触表面２０Ａ2が、衝撃構造体２２と接触する状態になるように次第に移動して、衝撃構造体２２に力をかけるように回転する。第２の接触表面２０Ａ2の第２の半径Ｒ2が、第１の接触表面２０Ａ1の第１の半径Ｒ1より大きいため、衝撃構造体２２は、半径方向軸ＲAから離れる方向、すなわち、差込み翼１２の根元部１２Ａの方へ向かって移動する。図示した実施形態において、第１および第２の接触表面２０Ａ1および２０Ａ2の間にさらなる複数の接触表面が画定されることに留意されたい。これらのさらなる接触表面は、半径方向軸ＲAから次第に離れる方向に衝撃構造体２２を移動させるべく、第１の接触表面２０Ａ1から第２の接触表面２０Ａ2に向かって半径が増大する。第１および第２の接触表面２０Ａ1および２０Ａ2の間での滑らかな移行または段階状の移行が、さらなる接触表面によって画定されてもよいことに留意されたい。
【００３３】
図４を参照すると、タービンエンジンの差込み翼を取り除くための方法１００が示されている。取り除くべき翼は、図１および図２を参照しながら上述した翼１２とすることができる。
【００３４】
装置１０は、ステップ１０２において使用するために組み立てられる。組み立て中、ハウジング１６は、差込み翼１２が主要本体２４に形成された開口２６に受け入れられるように翼ディスク構造体３０に対して半径方向内向きに移動される。次に、ハウジング１６は、上述したように、取付け構造体２８を使用して翼ディスク構造体３０に一時的に固定される。ハウジング１６のサイズおよび形状と、差込み翼１２の根元部１２Ａから半径方向外向きにトルク受け構造体１８にトルクが与えられることから、装置１０は、隣接する翼１２間および翼１２の隣接する列間で、しっかりと固定され略限定された空間で使用可能である。さらに、装置１０は、ブローチ（非軸方向）角で延在する翼１２に加えて、一般に軸方向に延在する翼１２、すなわち、軸方向に略平行な吸入側壁および圧力側壁を有する翼１２を取り外すために使用することができる。装置１０を、取り外す翼１２の構成および／または取り外す翼１２に係合された翼ディスク構造体３０に対応するように選択することができることに留意されたい。
【００３５】
ステップ１０２において、装置１０が組み立てられると、ステップ１０４において、トルク発生デバイス５０を使用してトルク受け構造体１８に入力トルクが与えられる。１つの実施形態によれば、入力トルクを与えるステップは、半径方向軸ＲAの周りに反復的な空気圧入力トルクをトルク受け構造体１８に与える衝撃銃を用いて実行することができる。別の実施形態によれば、入力トルクを与えるステップは、半径方向軸ＲAの周りに連続的な入力トルクをトルク受け構造体１８に与えるトルクレンチまたはトルクラチェットを用いて実行することができる。上述したように、このトルクは、差込み翼１２の根元部１２Ａから半径方向外向きの位置でトルク受け構造体１８にトルク発生デバイス５０によって与えられる。この特徴により、装置１０は、上述したように、複数の翼１２間および翼１２の複数の列の間の限定された空間にある差込み翼を取り外すことが可能になる。トルク受け構造体１８に入力トルクが与えられると、半径方向軸ＲAの周りにトルク受け構造体１８が回転する。入力トルクは、結果的に得られる衝撃力の大きさを増大するために徐々に増大することができ、この衝撃力については、本明細書において後述されることに留意されたい。１つの例示的な実施形態において、入力トルクは、最初、約２４，０００ポンドの衝撃力を送り出しうる約３０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）の空気系統圧力から始まり、最終的には、約５２，０００ポンドの衝撃力を送り出しうる約９０ｐｓｉの空気系統圧力とすることができる。
【００３６】
トルク受け構造体１８に与えられた入力トルクは、ステップ１０６において、所望の方向の成分、例えば、軸方向の成分を含む衝撃力に変換される。１つの実施形態において、入力トルクは、トルク受け構造体１８と一体の変換構造体２０で衝撃力に変換される。さらに詳しく言えば、トルク受け構造体１８が回転すると、上述したように、非円形断面を有する部分２０Ａを備える変換構造体２０が、それに対応して回転する。変換構造体２０の部分２０Ａが回転すると、上記に詳述したように、変換構造体２０が軸ＲAの周りに回転するにつれ、接触表面の半径が増大することから、所望の方向に衝撃力が生じる。
【００３７】
入力トルクが、例えば、衝撃銃で与えられる反復的な空気圧入力トルクであれば、衝撃力は、反復的な「打撃」衝撃力を含む。入力トルクが、例えば、トルクレンチやトルクラチェットで与えられる連続的な入力トルクであれば、衝撃力は、連続的で安定した衝撃力を含む。
【００３８】
ステップ１０８において、衝撃力は、翼ディスク構造体３０から差込み翼１２を取り除くために差込み翼１２の根元部１２Ａにかけられる。さらに詳しく言えば、図示した実施形態において、ステップ１０６において上述した衝撃力は、差込み翼１２の根元部１２Ａの方に衝撃構造体２２を推し進め、根元部１２Ａと接触する状態になるように衝撃構造体２２に伝えられる。反復的な打撃接触であっても、連続的で安定した接触であってもよいこのような衝撃構造体２２と差込み翼１２との間の打付け接触により、上述したように、差込み翼１２が翼ディスク構造体３０から取り除かれる。打撃接触から得られる振動は、さらに、差込み翼１２を翼ディスク構造体３０から取り除く際の助力となる。
【００３９】
ステップ１１０において、翼１２は、ハウジング１６の開口２６から翼１２を持ち上げることによって、翼ディスク構造体３０から取り外される。次に、装置１０は分解され、翼ディスク構造体３０から取り外される。
【００４０】
本明細書に記載する差込みタービン翼１２を非破壊的に取り除いて取り外すことで、差込み翼１２をタービンエンジンから取り外すコスト、時間および複雑性が著しく低減されると考えられる。さらに、差込み翼１２は、隣接する翼１２または差込み翼１２に係合された翼ディスク構造体３０にダメージを与えることなく、取除き／取外しができる。加えて、差込み翼１２と翼ディスク構造体３０との間に半径方向の隙間が実質的に存在しないように、翼１２の根元部１２Ａが翼ディスク構造体３０と接触状態にあっても、差込み翼１２を、翼ディスク構造体３０から取除き／取外しできる。
【００４１】
本発明の特定の実施形態を例示し記載してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな他の変更および修正が可能であることは明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲に、本発明の範囲内にあるすべてのこのような変更および修正が含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００４２】
１０：差込み翼を取り除くための装置、１２：差込み翼、１６：ハウジング、１８：トルク受け構造体、２０：変換構造体、２０Ａ：カムローブ部分、２２：衝撃構造体、２４：主要本体、２６：開口、２８：取付け構造体、３０：翼ディスク構造体、３２：締付け部材、４０：段付き穴、４６：第１の端部、４８：結合部、５０：トルク発生デバイス、５６：孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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