(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚のブレードがガス検出プローブを受け入れ、またはガス検出プローブと連通するように意図された内部の空洞（１３）と、壁に形成され、ターボ機械のガスダクトから前記空洞（１３）およびプローブへと向かうガスの通路を構成する少なくとも１つの穴（１９）を備える、ターボ機械の案内ベーンのための金属製のブレード配列セクタ（１）を製造する方法であって、前記空洞（１３）に対応する中子を鋳造用金型へと取り付け、溶けた金属を前記鋳造用金型に流し込むことによって製造され、中子（２０）が、前記空洞（１３）に連通する各々の穴（１９）を得るために、金型の壁を貫く突起（２２）を備えており、該突起（２２）が、中子（２０）を鋳造用金型に所定位置に保持する唯一の要素を構成することを特徴とする、方法。
【請求項２】
検出プローブが、温度検出プローブを構成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
検出プローブが、ＥＧＴプローブ式の温度検出プローブを構成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記中子（２０）が取り付けられ、前記鋳造用金型を構成するシェル金型を製造することによって、ロストワックス鋳造技法を使用して実行される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
鋳造用金型（２０）の前記突起（２２）の根元が、鋳造穴（１９）の基部に隅肉（１９’）をもたらすよう、丸み（２２’）を帯びている、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記中子（２０）が、複数の突起（２２）を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ブレード配列部品（１）の少なくとも１枚のブレード（１４）の前記空洞（１３）へと前記プローブを導入するように意図されたオリフィスが、前記空洞の延長部分に、鋳造後に得られた前記部品に穿孔を行うことによって生成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
案内ベーンアセンブリの全体について、ブレード配列部品（１）のモデルが１つだけ製作され、プローブを受け入れるように意図されたブレード配列部品だけが、前記空洞の延長部分において穿孔される請求項７に記載のブレード配列部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製のターボ機械のブレード配列の製造に関し、さらに詳しくは、内部の空洞おおよびそれらの空洞をブレード配列の外部へと連通させることができるようにする穴またはオリフィスを有している部品の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなブレード配列は、通常は、それ自身は知られているロストワックス鋳造技法を使用し、ブレード配列のセクタをそれぞれが構成する個々のブレード配列部品を鋳造することによって製造される。この技法は、中子を形成する内部部品（ブレード配列の空洞を特徴とする）を含むモデルをワックスまたは他の何らかの同様な材料で製造する段階を経る。モデルを形成するために、中子が配置されてワックスが注入されるワックスの射出成型が使用される。次いで、ワックスによるモデルが、セラミック粒子の懸濁液からなる鋳込みスリップに数回浸され、シェル金型が生成される。ワックスが除去され、シェル金型が焼成される。溶けた金属を、シェル金型の内壁と中子との間の空間を占めるように流し込むことによって、ブレード配列が得られる。
【０００３】
ターボ機械の低圧案内ベーン段において、ブレードまたはベーンの一部は、内部の空洞およびこの空洞をブレードの外部に連通させる一連の穴を有している。この空洞およびこの一連の穴が、ＥＧＴ（排ガス温度）プローブとして知られる温度検出プローブの取り付けを可能にする。例として、１８個のブレード配列部分またはセクタを含んでなる従来技術に見られる形式のターボ機械の低圧案内ベーンにおいては、８枚のブレードを含んでいる各セクタの１枚のブレードに、内部の空洞および一連の穴が設けられる。
【０００４】
ターボ機械のこの特定の領域の温度プローブは、正しい動作およびエンジンの摩耗を監視するために使用される。
【０００５】
現在の技法を使用して、温度プローブを受け入れるべきこのブレード配列の空洞は、上側および下側ほぞが設けられた中子を取り付けることによって製造され、上側および下側ほぞによって、金属が流し込まれたときに部品の外側の台座および内側の台座にオリフィスが形成される。外側の台座のオリフィスが、温度プローブを受け入れ、または温度プローブに連通するように意図される一方で、内側の台座のオリフィスは、金属が流し込まれるときに中子を所定位置に保持するためだけに使用され、したがってブレード配列のセクタの仕上げ作業の際にろう付けされる塞ぎ板（ｂｌａｎｋｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）の取り付けを必要とする。
【０００６】
プローブを受け入れるブレードのエアフォイルの空洞とブレード配列の外部との間に連通をもたらす穴が、部品の鋳造後に穿孔／機械加工によって（特に、火花による侵食または放電加工（ＥＤＭ）によって）製造される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この手法は、追加の作業を必要とし、そのような作業が、穴の周囲に機械的特性が不適切な焼けた領域を生じさせる。
【０００８】
本発明の目的は、これらの欠点を回避する金属製のブレード配列部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明は、ターボ機械の低圧案内ベーンのための金属製のブレード配列セクタを製造する方法であって、少なくとも１枚のブレードがガス検出プローブを受け入れ、またはガス検出プローブと連通するように意図された内部の空洞と、壁に形成され、ターボ機械の低圧領域から前記空洞およびプローブへと向かうガスの通路を構成する少なくとも１つの穴を備えブレード配列、前記空洞に対応する中子を鋳造用金型へと取り付け、溶けた金属を前記鋳造用金型の空洞に流し込むことによって製造する方法を提案する。この方法が、前記中子が、前記空洞に連通する各々の穴について、金型の内面を貫く突起であって、中子を鋳造用金型に所定位置に保持する唯一の要素を構成する突起を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、この検出プローブが、好ましくは温度検出プローブを構成し、さらに具体的には、ＥＧＴプローブ式の温度検出プローブを構成する。
【００１１】
本発明の別の好ましい態様によれば、方法が、より詳しくは、中子が取り付けられるシェル金型であって、鋳造用金型を構成するシェル金型を製造することによって、ロストワックス鋳造技法を使用して実行される。
【００１２】
本発明のまた別の好ましい特徴によれば、鋳造用金型の突起の根元が、鋳造穴の基部に隅肉をもたらすよう、「半径」を有し、または丸みを帯びており、鋳造時の製造プロセス制御の際には検出することができないクラックまたはミクロ割れの形成を回避できるようにしている。
【００１３】
本発明のさらに別の好ましい態様によれば、鋳造中子が、中子を鋳造用金型に所定位置に保持する唯一の要素を構成する複数の突起（例えば、３から８個（好ましくは５個）の突起）を備える一方で、ブレード配列部品の少なくとも１枚のブレードの空洞へとプローブを導入するように意図されたオリフィスが、空洞の延長部分において前記部品に穿孔を行うことによって得られる。
【００１４】
この方法で、空洞と複数の穴（例えば、３から８個（好ましくは５個）の穴）とを備えるブレードを有するブレード配列部品が得られる。
【００１５】
本発明のこの最後の好ましい態様の特に有利な実施形態によれば、案内ベーンアセンブリの全体について、ブレード配列部品／ブレード配列セクタのモデルがただ１つだけ製作されることができ、プローブを受け入れるように意図されたブレード配列セクタだけが、空洞の延長部分において穿孔される。これは、製造プロセスおよび在庫管理の観点からの大幅な節約を実現可能にする。
【００１６】
本発明による新規な方法は、従来技術の方法に対して以下の利点を有している：
内部空洞を有するブレード配列に放電加工を使用して（５つの）穴を穿孔する作業が不要になることによる節約、およびこの扱いにくい作業につきまとう廃物がなくなることによる節約、
今日のプロセスにおける中子の下側出口穴への塞ぎ板のろう付け作業の省略。
【００１７】
本発明のさらなる詳細および特徴が、添付の図面を参照しつつあくまでも例として提示されるターボ機械の低圧案内ベーンアセンブリのためのブレード配列セクタの２つの実施形態についての説明を検討することによって、明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ターボ機械の低圧案内ベーンアセンブリの典型的なブレード配列のセクタを示している。
【図２ａ】今日の技術を用いたブレード配列のセクタの製造における段階を概略的に示している。
【図２ｂ】今日の技術を用いたブレード配列のセクタの製造における段階を概略的に示している。
【図３】本発明の以前の現時点において使用されている鋳造中子を示している。
【図４ａ】本発明によるブレード配列のセクタの製造を概略的に示している。
【図４ｂ】本発明によるブレード配列のセクタの製造を概略的に示している。
【図５】本発明による中子を示している。
【図６】図５による中子の突起のうちの１つについて、半径を有した根元の拡大図を示している。
【図７】空洞および穴を備える本発明によるブレードまたはエアフォイルの断面図を示しており、半径を有した穴の形状を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面は、図１に示したとおりのターボ機械の低圧案内ベーンアセンブリのブレード配列セクタ１の製造を示している。セクタ１は、内側の台座８と半径方向外側の台座７との間の放射状に配置されたブレード４（図１には６枚が存在している）で構成されている。２つの台座が、気体の流れがブレードのエアフォイルによって案内されるガスダクトを定めている。ひとたび組み立てられると、セクタが、案内ベーンのリングを形成する。図示のセクタは、ターボ機械の低圧段からのセクタである。エアフォイルは、１枚のエアフォイルを除き、中実である。中実でない１枚のエアフォイルは、ガスの取り出しを可能にして、ガスの温度を測定できるようにする機能を有する。これは、ＥＧＴとして知られる測定である。このセクタの最初のブレードのエアフォイルに、ガスダクトをエアフォイルの内部の空洞に連通させるオリフィス（９）が穿孔されている。
【００２０】
ブレード配列のセクタを鋳造するためのモデルを概略的に描いている図２ａに示されているとおり、エアフォイルのうちの１つのモデルに、中子２が備えられている。鋳造中子２（一般に、セラミックで作られる）は、今日の技術を使用して、ブレード配列のセクタ１のエアフォイル４のモデルに空洞３を形成する。図２ｂによって示されるとおり、鋳造後に、２つのオリフィス５および６がそれぞれブレード配列のセクタ１の上側の台座７および下側の台座８に得られる一方で、空洞３をブレード４の外部に連通できるようにするブレードの壁の穴９（約２．２ｍｍになる）を、金属の鋳造後にＥＤＭ（放電加工）を使用して穿孔しなければならない。
【００２１】
上側のオリフィス５が、操縦席の警報用として温度を測定するＥＧＴプローブの取り付けを可能にする一方で、下側のオリフィス６を、板８’をろう付けすることによって再び封じなければならない。
【００２２】
今日の技術による中子２は、その長さゆえに、中子２をシェル金型内に保持するための下部の出口を必要とする。これは、結果的に生じるオリフィス６を再び塞がなければならず、内側の台座８の領域において中子の出口のために利用できる空間が不足しているために中子２が脆弱な突起２’（図３に描かれている）を有するという事実を、欠点として有する。
【００２３】
したがって、本発明の目的は、突起における中子の破損を抑え、オリフィス６を再び封じる必要をなくし、部品の鋳造後に穴９を穿孔する作業を不要にすることにある。
【００２４】
図４ａおよび図４ｂに示されるとおり、本発明による方法においては、中子２０を所定位置に保持するために、セラミック製の中子２０の突起２２によってエアフォイルの壁に形成される穴が使用される。本発明による中子２０が、図５に示されている。中子２０は、エアフォイルにおいて得ようとする空洞の形状に一致する形状の管状部２１を備えている。ほぞ２３が、上側の台座に開口を形成する。この管状部２１に沿って、中子の軸に対して直角に延びる棒状の突起２２が分布している。これらの突起は、エアフォイルの壁に形成されるべきオリフィスの断面に一致する断面を有している。突起の数は、生成されるべきオリフィスの数に等しい。図４ａは、鋳造用モデルにおける中子の配置を示している。中子２０は、モデルの壁を貫く突起２２によって所定位置に保持される。図４ｂが、鋳造後に得られるセクタの図を示している。ブレード１４が台座、すなわち、内側の台座１８および外側の台座１７の間に配置されている。１枚のブレードが、長手方向の空洞１３を有しており、空洞１３が、ガスダクトを空洞１３に連通させるオリフィス１９によって穿孔されている。空洞１３は、内側の台座１８にはいかなる開口も有していない。
【００２５】
このようにして、空洞１３をブレード４の外部に連通させる穴１９（ＥＧＴ（排ガス温度）穴として知られている）が、鋳造によって得られる。
【００２６】
これにより、下側の台座の領域に現れる突起によって形成される中子の脆弱部分がなくなると同時に、そのように形成されるオリフィスを再び塞ぐ必要もなくなり、さらにはＥＧＴ穴を放電加工を使用して穿孔する作業も不要になる。機械的な挙動を損ないかねない穴の周囲の熱影響領域（焼けた領域）の発生が、回避される。さらには、エアフォイルに沿って穴が存在することで、下側の台座の領域に出口が存在しなくても、中子を化学的な攻撃によって金属製の部品からより簡単に除去することが可能になる。
【００２７】
このように、本発明は、従来技術の中子２よりも短い中子であって、中子を所定位置に保持するための突起または「スパイク」２２を備えている中子２０の使用を含む。これらは、例えばセラミックで制作されるが、スパイクを、中子の射出成型時に中子へと取り入れられる石英管で形成することも可能である。
【００２８】
図５の中子の拡大図である図６によってさらに詳しく示されるとおり、中子２０の突起２２の根元２２’は、いわゆる「隅肉」をもたらすように、半径を有しており、または丸みを帯びている。
【００２９】
したがって、金型に金属を流し込むことによって得られる穴１９の形状は、図７に示されるように、対応する隅肉／丸みを帯びた部分１９’を有する。穴１９のこの丸みを帯びた形状１９’は、製造プロセス管理方法では現実的に検出不可能な欠陥の一種である内部の割れの形成を回避できるようにする。
【００３０】
本発明の別の形態（図面には示されていない）によれば、中子２０を、上側の台座１７における出口を備えずに製造することも可能であり、そのような場合には、中子が、突起２２によってのみ金型内に所定位置に保持され、上側のオリフィス１５は形成されない。
【００３１】
この代案の形態は、案内ベーンのブレード配列のセクタについて、ただ１つのモデルを製造すればよく、したがって、この単一のセクタのうち、プローブを受け入れるためのものだけを、空洞１３に連通するように上側の台座１７にオリフィス５’を穿孔することによって改造すればよいことを意味する。
【００３２】
したがって、これにより、製造プロセスおよび在庫管理の観点から、さらなる節約が実現される。
【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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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