(57)【要約】【課題】  ブレードシールドの除去及び交換に関する有効かつ効率的な方法を提供する。【解決手段】  本開示の複数の態様は、ブレード本体に結合した第１のシールドの少なくとも１つのストリップを残すように、ブレードの第１のシールドの突出部をフライス切削することと、当該フライス切削に続き、第１のシールドとブレード本体との間の接着を弱めるために、ブレードに低温技術を適用することと、当該低温技術を適用することに続き、ブレード本体から第１のシールドの少なくとも１つのストリップを除去することと、に関する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレード本体に結合した第１のシールドの少なくとも１つのストリップを残すように、ブレードの前記第１のシールドの突出部をフライス切削し、
前記フライス切削に続き、前記第１のシールドと前記ブレード本体との間の接着を弱めるように前記ブレードに低温技術を適用し、
前記低温技術の適用に続き、前記ブレード本体から前記第１のシールドの前記少なくとも１つのストリップを除去する、
ことを備えた方法。
【請求項２】
前記低温技術の適用は、前記少なくとも１つのストリップにドライアイスを適用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記低温技術の適用は、前記第１のシールドと前記ブレード本体の間に配置された接着剤を弱体化させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのストリップは、少なくとも２つのストリップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ブレード本体から前記少なくとも１つのストリップを除去することは、器具を使用して、前記少なくとも１つのストリップを取り外すまたは切断することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記器具は、ナイフを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のシールドは、接着剤によって前記ブレード本体に結合され、前記方法は、
前記ブレード本体から前記少なくとも１つのストリップを除去することに続き、前記ブレード本体から残留接着剤を除去することをさらに備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ブレード本体から前記少なくとも１つのストリップを除去することに続き、第２のシールドを取り付けるために前記ブレード本体を準備することをさらに備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記準備することは、
前記ブレード本体に溶媒を適用することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記準備することは、
前記ブレード本体にプライマーを適用することと、
前記プライマーを硬化することと、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記準備することは、
前記ブレード本体に接着剤を適用することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ブレード本体から前記少なくとも１つのストリップを除去することに続き、前記ブレード本体に第２のシールドを結合させることをさらに備えた、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のシールドが調整または修理を受けた後、前記第２のシールドは前記第１のシールドに対応する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のシールドは前記第１のシールドとは異なる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のシールドにヒートブランケットを適用することと、
前記ヒートブランケットを適用することに続き、前記ブレード本体に前記第２のシールドを接着することと、
をさらに備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のシールドにバキュームバッグを適用することと、
前記バキュームバッグを適用することに続き、前記ブレード本体に前記第２のシールドを接着することと、
をさらに備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ブレード本体に前記第２のシールドを結合させることに続き、エンジンの一部として前記ブレードを取り付けることをさらに備えた、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ブレードは、前記エンジンのファンセクションの一部として取り付けられる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ブレードは、前記エンジンのコンプレッサーセクションの一部として取り付けられる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記ブレード本体または前記シールドの少なくとも１つは、複合材料、アルミニウム、またはチタンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレードシールドの除去及び交換の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機及び産業機器に動力を供給するガスタービンエンジンは、コンプレッサーを用いて、ファン及びタービンによってエンジン内に吸い込まれる空気を圧縮し、混合気の燃焼に関連するエネルギーを獲得する。エンジンの様々な構成部品は、エンジンの動作寿命の期間中摩耗され得る。例えば、航空宇宙産業において使用する場合、エンジンは、石、ひょう、動物（例えば、鳥）等を吸い込むことがあり、それによって、エンジンの構成部品の構造的な完全性が低下し得る。この完全性の低下は、構成部品を動作不能にし得、及び／またはエンジンの性能／効率に影響を与えることもある。
【０００３】
エンジンの複数の構成部品のうちの１つは、ファンブレードである。ファンブレードは、ファンブレードの軸方向前縁にシース／シールドを含むように製造される。シールドは、エポシキ系接着剤によってファンブレード本体／基板に結合される。シールドは、腐食に対してブレードを保護するのを助ける。シールドはまた、上述の吸気口に吸い込んだ物体などの、物体による潜在的な衝撃に対してブレードに強度／抵抗を与える。しかし、ファンブレードの前縁にシールドが存在すると、また、シールドが特に摩耗を受けやすくなる。摩耗が十分に激しい場合（例えば、摩耗が、しきい値を上回る量である場合）、シールドを除去及び交換する必要があり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブレード本体からシールドを除去するための従来技術は、ブレード本体にシールドを結合している接着剤を除去するための器具（例えば、パテナイフ）を適用することを含む。器具の使用は効果的だが、これにはブレード本体の完全性を危うくする傾向がある。シールドを除去するために用いられる別の技術は、化学溶液槽にブレードを浸す技術である。この化学溶液が接着剤を弱体化し／侵し、これによって、シールドがブレード本体から分離される。しかし、化学溶液は、化学物質が接着剤と相互作用する場合にのみ効果があり、またシールドがブレード本体から分離可能となるまでに、約２０時間これをこの溶液に浸す必要があることが経験より示唆されている。したがって、ブレード本体からシールドを除去するためのより有効かつ効率的な技術が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のいくつかの態様の基本的な理解をもたらすために、下記に簡単な要約を提示する。この要約は、本開示の包括的な概要ではない。また、この要約は、本開示の鍵となる要素または重要な要素を特定することを意図するものでも、本開示の範囲を詳述することを意図するものでもない。下記の要約は、単に下記の詳細な説明の前置きとして、簡略化した形式で、本開示のいくつかの概念を提示するものである。
【０００６】
本開示の複数の態様は、ブレード本体に結合した第１のシールドの少なくとも１つのストリップを残すように、ブレードの当該第１のシールドの突出部（nose）をフライス切削（milling）することと、当該フライス切削することに続き、当該第１のシールドと当該ブレード本体との間の接着を弱めるように当該ブレードに低温技術を適用することと、当該低温技術を当該適用することに続き、当該ブレード本体から当該第１のシールドの当該少なくとも１つのストリップを除去することと、を含む方法に関する。いくつかの実施形態において、当該低温技術を当該適用することは、当該少なくとも１つのストリップにドライアイスを適用することを含む。いくつかの実施形態において、当該低温技術を当該適用することは、当該第１のシールドと当該ブレード本体の間に配置された接着剤を弱体化（compromise）させる。いくつかの実施形態において、当該少なくとも１つのストリップは、少なくとも２つのストリップを含む。いくつかの実施形態において、当該ブレード本体から当該少なくとも１つのストリップを当該除去することは、器具を使用して、当該少なくとも１つのストリップを取り外すこと（prying）または切り取ることを含む。当該器具は、ナイフを含む。いくつかの実施形態において、当該第１のシールドは、接着剤によって当該ブレード本体に結合され、当該方法は、当該ブレード本体から当該少なくとも１つのストリップを当該除去することに続き、当該ブレード本体から残留接着剤を除去することをさらに含む。いくつかの実施形態において、当該方法は、当該ブレード本体から当該少なくとも１つのストリップを当該除去することに続き、第２のシールドを取り付けるために当該ブレード本体を準備することをさらに含む。いくつかの実施形態において、当該準備することは、当該ブレード本体に溶媒を適用することを含む。いくつかの実施形態において、当該準備することは、当該ブレード本体にプライマーを適用することと、当該プライマーを硬化することと、を含む。いくつかの実施形態において、当該準備することは、当該ブレード本体に接着剤を適用することを含む。いくつかの実施形態において、当該ブレード本体から当該少なくとも１つのストリップを当該除去することに続き、当該ブレード本体に第２のシールドを結合させることをさらに含む。いくつかの実施形態において、当該第１のシールドが調整または修理を受けた後、当該第２のシールドは当該第１のシールドに対応する。いくつかの実施形態において、当該第２のシールドは当該第１のシールドとは異なる。いくつかの実施形態において、当該方法は、当該第２のシールドにヒートブランケットを適用することと、当該ヒートブランケットを当該適用することに続き、当該ブレード本体に当該第２のシールドを接着することと、をさらに含む。いくつかの実施形態において、当該方法は、当該第２のシールドにバキュームバッグを適用することと、当該バキュームバッグを当該適用することに続き、当該ブレード本体に当該第２のシールドを接着することと、をさらに含む。いくつかの実施形態において、当該方法は、当該ブレード本体に当該第２のシールドを当該結合させることに続き、エンジンの一部として当該ブレードを取り付けることをさらに含む。いくつかの実施形態において、当該ブレードは、当該エンジンのファンセクションの一部として取り付けられる。いくつかの実施形態において、当該ブレードは、当該エンジンのコンプレッサーセクションの一部として取り付けられる。いくつかの実施形態において、当該ブレード本体または当該シールドの少なくとも１つは、複合材料、アルミニウム、またはチタンのうちの少なくとも１つを含む。
【０００７】
本開示は、同様の参照番号が同様の要素を示す添付図面において、例として示されるが、これらに限定されるものではない。これらの図面は、特に指示されない限り、必ずしも原寸に比例して描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ギヤードタービンエンジンの側断面図である。
【図２Ａ】本開示の複数の態様にしたがったブレードを組み込んだシステムの断面図である。
【図２Ｂ】シールドの一部分がブレードから除去された後の図２Ａのシステムを示す図である。
【図２Ｃ】シールドの材料ストリップがブレードから除去された後の図２Ｂのシステムを示す図である。
【図３】本開示の複数の態様にしたがったブレードのシールドを除去及び交換するために用いる方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
下記の説明及び図面において、様々な接続が、複数の要素間で行われることを留意されたい（これらの内容は、参考として本開示に含まれる）。これらの接続は一般的であり、特に指示のない限り、直接接続あるいは間接接続であり得、本明細書では、この点について限定する意図はないことに留意されたい。２つまたはそれ以上の要素の間の結合は、直接接続または間接接続であるといってもよい。間接接続は、１つまたは複数の介在する要素を組み込み得る。
【００１０】
本開示の複数の態様にしたがって、複数の装置、複数のシステム、及び複数の方法は、例えば、ファンブレードのようなエンジンのブレードに関する。ブレードは、ブレードの基板／本体の前縁に配置されたシールドを含み、ここで、その前縁は、エンジンの前方軸基準方向に対して定義され得る。シールドは、１つまたは複数の技術を用いて、ブレードの本体から除去され得る。例えば、フライス切削技術（milling technique）及び低温技術（cryogenic technique）は、本体からシールドを除去するために、いくつかの実施形態において用いられ得る。
【００１１】
本開示の複数の態様は、ガスタービンエンジンに関連して適用され得る。図１は、ギヤードタービンエンジン１０の側断面図である。このタービンエンジン１０は、上流の気流吸気口１４と下流の気流排気口１６との間で軸方向中心線１２に沿って延在している。タービンエンジン１０は、ファンセクション１８、コンプレッサーセクション１９、燃焼器セクション２０、及びタービンセクション２１を含む。コンプレッサーセクション１９は、低圧コンプレッサー（ＬＰＣ）セクション１９Ａ及び高圧コンプレッサー（ＨＰＣ）セクション１９Ｂを含む。タービンセクション２１は、高圧タービン（ＨＰＴ）セクション２１Ａ及び低圧タービン（ＬＰＴ）セクション２１Ｂを含む。
【００１２】
エンジンセクション１８〜２１は、エンジンハウジング２２内の中心線１２に沿って連続して配列される。エンジンセクション１８〜１９Ｂ、２１Ａ、及び２１Ｂの各々は、それぞれのローター２４〜２８を含む。これらのローター２４〜２８の各々は、１つまたは複数のそれぞれのローターディスクの円周方向に配列及び接続された複数のローターブレードを含む。これらのローターブレードは、例えば、それぞれのローターディスク（複数可）と一体に形成され得るか、または機械的に固定、溶接、鑞接、接着され及び／またはその他の方法で取り付けられる。
【００１３】
ファンローター２４は、例えば、ファンシャフト３２を介してギアトレイン３０に接続される。ギアトレイン３０及びＬＰＣローター２５は低速シャフト３３を介してＬＰＴローター２８に接続され、及びこのＬＰＴローター２８によって駆動される。ＨＰＣローター２６は、高速シャフト３４を介してＨＰＴローター２７に接続され、及びこのＨＰＴローター２７によって駆動される。シャフト３２〜３４は、複数のベアリング３６、例えば、回転要素及び／または複数のスラストベアリングによって回転可能に支持されている。これらのベアリング３６の各々は、例えば、環状の支持ストラットのような少なくとも１つの固定構造によってエンジンハウジング２２に接続される。
【００１４】
動作中、空気は、気流吸気口１４を介してタービンエンジン１０に入り、ファンセクション１８を経由して、コアガス経路３８及びバイパスガス経路４０内に送られる。コアガス経路３８内の空気は、「コアエア」と呼ばれ得る。バイパスガス経路４０内の空気は、「バイパスエア」と呼ばれ得る。コアエアは、エンジンセクション１９〜２１を経由して送られ、気流排気口１６を経由してタービンエンジン１０から排出され、前方へのエンジン推力を供給する。燃焼器セクション２０内で、燃料は燃焼室４２内に注入され、圧縮されたコアエアと混合される。この燃料とコアエアの混合物は点火され、タービンエンジン１０に動力が供給される。バイパスエアは、バイパスガス経路４０を経由して送られ、バイパスノズル４４を経由してタービンエンジン１０から出力され、前方への追加のエンジン推力を供給する。この前方への追加のエンジン推力は、エンジンの推力全体の大部分（例えば７０パーセント超）を占めることもある。代替として、バイパスエアの少なくとも幾らかは、逆推力装置を経由してタービンエンジン１０の外部へ送られ、逆方向へのエンジン推力を供給し得る。
【００１５】
図１は、エンジン１０のための１つの可能な構成を表す。本開示の複数の態様は、他の環境に関連して適用され得、ガスタービンエンジンのための追加の構成を含む。本開示の複数の態様は、ギアを使用しないエンジンに関連して適用され得る。
【００１６】
図２Ａを参照して、システム２００が図示される。システム２００は、ブレードと関連するシールドの交換と関連して使用され、ここで、シールドの製造及び使用は、上述したように、当業者に周知である。
【００１７】
システム２００は、ブレード本体２０４を含むように示される。ブレード本体２０４は、シールド２０８に結合される。シールド２０８はブレード本体２０４の前縁に位置決めされ、ここで、その前縁は、エンジン（例えば、図１のエンジン１０）と関連する前方軸基準方向に対して特定され得る。シールド２０８は、例えば、エポシキ系接着剤のような接着剤２１２によってブレード本体に結合され得る。この点で、接着剤２１２は、ブレード本体２０４及びシールド２０８の間に配置され得る。
【００１８】
システム２００は、カバー２２２を含んでもよい。カバー２２２は、ブレード本体２０４に結合（例えば、接着）され得る。カバー２２２は、ブレード（例えば、ブレード本体２０４）に含まれる１つまたは複数の空洞に対する保護を提供し、例えば、カバー２２２は、何らかの望ましくない物質または破片がこれらの空洞に入るのを防ぐ。
【００１９】
システム２００は、リリースフィルム２２６を含み得る。シールド２０８と第１の内層ブリーザークロス（breather cloth）２３４の間に配置されるように図２Ａに例示的に示されたリリースフィルム２２６は、セパレータとして機能し得、例えば、シールド２０８とブリーザークロス２３４とが互いに張り付かないように保持する。リリースフィルム２２６は、例えば、ニューハンプシャー州ハンプトンのＮｏｒｔｈｅｒｎ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．などの、１つまたは複数の供給業者から入手され得る。
【００２０】
システム２００は、ブリーザークロス２３４を含み得る。ブリーザークロス２３４は、１つまたは複数の層として実装され得る。例えば、ブリーザークロス２３４の第１の層は、（１）シールド２０８／リリースフィルム２２６と、（２）ヒートブランケット（heat blanket）２３８と、の間に配置され得る。ブリーザークロス２３４の第２の外層は、（１）ヒートブランケット２３８と、（２）バキュームバッグ（vacuum bag）２４４と、の間に配置され得る。これらの層の特定の順序が例示されているが、他の配置が用いられてもよい。さらに、ブリーザークロス２３４の２つの層が図２Ａに示されているが、任意の数の層のブリーザークロス２３４が、いくつかの実施形態において用いられ得る。ブリーザークロス２３４は典型的には、バキュームバッグ２４４の接着工程において使用される軽量なブランケットであることを当業者は理解するだろう。ブリーザークロス２３４は、例えば、ニューハンプシャー州ハンプトンのＮｏｒｔｈｅｒｎ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．などの、１つまたは複数の供給業者から入手され得る。システム２００に関連するヒートブランケット２３８及びバキュームバッグ２４４の役割は、図３に関連して以下に記載する。
【００２１】
図３を参照して、方法３００のフローチャートが図示される。方法３００は、ブレードのブレード本体からシールドを除去するために使用され得る。方法３００は、例示の便宜上、図２Ａ〜２Ｃに関連して以下に記載され、当業者は、方法３００が、他のタイプのシステムまたは構成部品に対応するように適合され得ることを理解するであろう。
【００２２】
ブロック３０６において、ブレードは、ツーリング固定具内に位置決めされ得る。当該固定具は、フライス盤（mill）に対してブレードの動きを抑制し得る。言い換えれば、固定具は、ブレードがフライス盤の方向と関連して方向付けられることを保証し得る。
【００２３】
ブロック３１２において、フライス盤は、第１のシールド２０８の長さに沿って、第１のシールド２０８とブレード本体２０４の間の接合部（例えば接合部２５２）で切り取るようにプログラムされ得る。切断／フライス切削（mill）が行われた後、第１のシールド２０８の前部／突出部（nose）２５６は脱落し、第１のシールド２０８の材料２０８ａ及び２０８ｂのストリップが残る（図２Ｂを参照のこと）。突出部２５６の切断は、３次元の接着線の形状を２次元の形状に変化させることにより、以下に記載するような低温技術の適用を容易にする。
【００２４】
ブロック３１８において、低温技術が、ブレードに適用され得る。例えば、ドライアイスが、ストリップ２０８ａ及び２０８ｂに適用され得る。その結果、ドライアイスはストリップ２０８ａ及び２０８ｂに浸透し、関連する接着線に応力／ひずみを及ぼすことによって、接着剤２１２を弱体化（compromise）し得る。
【００２５】
低温技術は数分（例えば１０分）間適用するのが効果的であり、その後は、第１のシールド２０８をブレード本体２０４から容易に除去し得る。例えば、ブロック３２４の一部として、ブレード本体２０４から第１のシールド２０８（例えばストリップ２０８ａ及び２０８ｂ）の任意の残留部分を取り外す（pry）／切断するように、器具（例えば、パテナイフのような手動の工具）が適用される（図２Ｃを参照のこと、ここで、ストリップ２０８ａ及び２０８ｂは、図２Ｂに関連して除去される）。当業者は、当該器具が、電動工具または自動装置を含み得ることを理解するであろう。
【００２６】
ブロック３３０において、ブレード本体２０４に残留し得る任意の残留接着剤２１２を、除去し得る。例えば、ブロック３３０の一部として、サンドブラスト（例えば、酸化アルミニウムサンドブラスト）またはサンドペーパー（例えば、酸化アルミニウムサンドペーパー）が、ブレード本体２０４に適用され得る。
【００２７】
ブロック３３６の一部として、第２のシールド２０８を接着させるためのブレード本体２０４を準備するために、１つまたは複数の技術が、ブレード本体２０４に適用され得る。例えば、ブロック３３６の一部として、１つまたは複数の溶媒がブレード本体２０４に適用され得る。プライマーが、ブレード本体２０４に適用され、当該プライマーが、硬化され得る。接着剤２１２は、ブレード本体２０４に（再度）適用され得る。
【００２８】
ブロック３４２において、第２のシールド２０８は、ブレード本体２０４に結合され得る。第２のシールド２０８は、場合によっては第１のシールド２０８が調整または修理を受けた後に、上述したブロック３２４の一部として除去された第１のシールド２０８に対応し得る。第２のシールド２０８は、シールドの新規の実例に対応し得る、例えば、第２のシールド２０８は、第１のシールド２０８とは異なり得る。
【００２９】
ブロック３４８において、ヒートブランケット２３８及び／またはバキュームバッグ２４４は、例えば、第２のシールド２０８に結合され得る。第２のシールド２０８をブレード本体２０４に接着することに関連して、熱及び圧力が第２のシールド２０８に適用され得る。ヒートブランケット２３８及びバキュームバッグ２４４は、接着剤２１２のサービス特性／パラメーターが、接着工程中に過剰になる／弱体化することがないことを保証するのに役立ち得る。
【００３０】
ブロック３５４において、ブレードは、固定具から取り外され、エンジンの一部として取り付けられ得る。例えば、ブロック３５４の一部として、ブレードは、エンジンのファンセクションまたはコンプレッサーセクションの一部として取り付けられ得る。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ブレードは、１つまたは複数の材料から作られ、またはこれらを含み得る。例えば、ブレードは、複合材料、アルミニウム、チタン等から製造され得る。
【００３２】
本開示の技術的な効果及び利点は、ブレード本体から第１の熱シールドを除去し、及び（第１の熱シールドと同一または異なり得る）第２の熱シールドをブレード本体に結合させることによって、鋳造／鍛造ブレードを再処理加工／改修するための能力を含む。本開示の複数の態様は、シールドの除去及び交換中に、ブレード本体の構造的な完全性を維持し得る。さらに、本開示の複数の態様は、数分（例えば、１５分）間でシールドの除去及び交換を行うために用いられ、その結果、ブレードの再処理／改修のための処理時間の迅速化を容易にする。
【００３３】
本開示の複数の態様は、これらの例示的な実施形態にしたがって記述されてきた。当業者は、本開示を検討することにより、添付の特許請求の範囲及び精神の範囲内にある多数の他の実施形態、変更例及び変形例を起想するだろう。例えば、当業者は、例示的な図面と共に記述される複数のステップが、引用された順序以外でも実行され得、及び例示された１つまたは複数のステップが、本開示の複数の態様にしたがって、選択的に行われ得ることを理解するだろう。第１の実施形態に関連して記述された１つまたは複数の特徴は、１つまたは複数の追加の実施形態の１つまたは複数の特徴と組み合わされ得る。
【符号の説明】
【００３４】
２００…システム
２０４…ブレード本体
２０８…シールド
２１２…接着剤
２２２…カバー
２２６…リリースフィルム
２３４…ブリーザークロス（breather cloth）
２３８…ヒートブランケット（heat blanket）
２４４…バキュームバッグ（vacuum bag）
２５２…接合部
２５６…突出部（nose）
【図１】
2018003832.tif 000003
【図２Ａ】
2018003832.tif 000004
【図２Ｂ】
2018003832.tif 000005
【図２Ｃ】
2018003832.tif 000006
【図３】
2018003832.tif 000007