(57)【要約】【課題】  ガスタービンエンジンの組立方法を提供する。【解決手段】  この方法は、ベーンセクタ（３２）とハニカムシール（３７）を用意することを含む。この方法はさらに、油圧工具（２００）を使用して、ハニカムシールをベーンセクタに結合することを含む。前記ベーンセクタ（３２）を用意するステップは、半径方向下部（３８）と前記半径方向下部に結合された少なくとも一つのトラック保持部材（４０）とを有するベーンセクタを用意することをさらに含んでもよく、前記少なくとも一つのトラック保持部材は、前記半径方向下部とは実質的に垂直である第１の部分（４６）と、前記第１の部分とは実質的に垂直で前記半径方向下部と実質的に平行な第２の部分（４８）とを有するようにすることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベーンセクタ（３２）を用意し、
ハニカムシール（３７）を用意し、
油圧工具（２００）を使用して、前記ベーンセクタに前記ハニカムシールを結合させることを含む、ガスタービンエンジン（１０）の組立方法。
【請求項２】
シール部分（５４）とシールトラック（５６）を有するハニカムシールを用意することをさらに含み、前記シール部分は第１の幅（５８）を有し、前記シールトラックは、前記シール部分の第１の幅とは異なる第２の幅（６０）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
シール部分と前記シール部分と一体に形成されたシールトラックを含むハニカムシールを用意することをさらに含み、前記シール部分は第１の幅を有し、前記シールトラックは、前記シール部分の第１の幅より広い第２の幅を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ベーンセクタ（３２）を用意するステップが、半径方向下部（３８）と前記半径方向下部に結合された少なくとも一つのトラック保持部材（４０）とを有するベーンセクタを用意することをさらに含み、前記少なくとも一つのトラック保持部材が、前記半径方向下部とは実質的に垂直である第１の部分（４６）と、前記第１の部分とは実質的に垂直で前記半径方向下部と実質的に平行な第２の部分（４８）とを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
シール部分と前記シール部分と一体に形成されたシールトラックを有するハニカムシールを用意することをさらに含み、前記シール部分は第１の幅を有し、前記シールトラックは、前記シール部分の第１の幅より広い第２の幅を有し、
前記少なくとも一つのトラック保持部材と前記半径方向下部とにより定義されるキャビティ（５２）内部に前記シールトラックを挿入することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記トラック保持部材の第１の部分に対して、鋭角（β）で前記トラック保持部材の第２の部分の位置決めすることを容易にするために、油圧工具を使用して前記少なくとも一つのトラック保持部材をクリンプすることをさらに含み、それにより前記トラック保持部材の第２の部分が前記シールトラックと接触する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記油圧工具が、第１の部分（２０９）と第２の部分（２１０）を有する工具アセンブリ（２０１）を含み、前記方法が：
前記工具アセンブリの第１の部分を、前記トラック保持部材の第２の部分に結合し；
前記工具アセンブリの第２の部分を、前記ベーンセクタの半径方向下部に結合し；かつ
前記トラック保持部材を前記油圧工具でクリンプすることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記油圧工具の動作を制御するために、フットペダル（２１７）を使用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ベーンセクタの下部は第１の半径（Ｒ２）を有して形成され、前記トラック保持部材の第２の部分は第２の半径（Ｒ１）を有して形成され、前記工具アセンブリの第１の部分は前記トラック保持部材の第２の部分の半径より小さい半径（Ｒ３）を有して形成され、前記工具アセンブリの第２の部分は前記ベーンセクタの半径方向下部の半径より大きい半径（Ｒ４）を有して形成されており、前記工具アセンブリの第１の部分を、前記トラック保持部材の第２の部分に結合し、前記ベーンセクタ内部のシールの確保を容易にするために、前記工具アセンブリの第２の部分を、前記ベーンセクタの半径方向下部に結合して、前記油圧工具による前記少なくとも一つのトラック保持部材の前記シートトラックへのクリンプを容易にすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にガスタービンエンジンに関し、また特に、ガスタービンエンジンの部品にハニカムシールを結合するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハニカムシールは、ガスタービンエンジンの用途に広く使用されている。例えば、少なくともいくつかの既に知られたガスタービンエンジンは、周囲の静翼アセンブリの内部に形成されたキャビティ内部の複数のハニカムシールから半径方向の内部にある、少なくとも一列の動翼を含む。少なくともいくつかの既に知られたハニカム材料は、手動のクリンプ工程を介してガスタービンエンジンに、例えば固定されたベーンセクタ部品に取り付けられている。エンジンの慣らし運転に際して、第１の回転可能な環状の部材に配置されたシール歯は、第１の部材とは異なる回転速度を有する第２の部材に配置されたハニカムシールに、構または通路を切り込む。このシール歯によ切り込まれた通路は、シール歯とハニカム材料の間に動作の間隔を定義し、ハニカム材料と第１の部材の間を空気が流れることをハニカム材料が実質的に防止できるようにする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
少なくともいくつかの既に知られたハニカムシールの組立の際に、ハンマーと、ハニカムシールを打撃する非損傷性のナイロンブロックを使用して、このシールは固定されたベーンセクタ部品に手動でクリンプされる。これは特に、ハニカムシールが所定位置に固定される前に、ある長さのハニカムシールトラックに対して、ハンマーの繰り返しの打撃をしばしば必要とする。しかしながら、ハニカムシールトラックに対する繰り返しのハンマーの使用は、ハニカムまたはシールトラックを損傷して、ハンマーの打撃の締め付けの危険を増加し、および／またはハニカムシールの期待使用寿命を限定することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様では、ガスタービンエンジンの組立方法が提供される。その方法は、ベーンセクタおよびハニカムシールを提供することを含む。その方法はまた、油圧工具を使用して、ベーンセクタにハニカムシールを結合することを含む。
【０００５】
この他、ガスタービンエンジンの組立用工具が開示される。この工具は、油圧機構と、その油圧機構に結合された工具アセンブリを含む。この工具アセンブリは、ハニカムシールをベーンセクタにクリンプするように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、例示的なガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０は、低圧圧縮機１２、高圧圧縮機１４および燃焼器アセンブリ１６を含む。エンジン１０はまた、高圧タービン１８、およびそれに連続した軸方向の流れ関係に配置された低圧タービン２０を含む。低圧圧縮機１２と低圧タービン２０は、第１のシャフト２４により結合され、高圧圧縮機１４と高圧タービン１８は、第２のシャフト２６により結合されている。
【０００７】
動作中には、エンジン１０の上流側２８から低圧圧縮機１２を通って空気が流れる。圧縮された空気は、低圧圧縮機１２から高圧圧縮機１４に供給される。圧縮された空気は、次いで燃焼器アセンブリ１６に供給され、燃料と混合されて点火される。燃焼ガスはタービン１８、２０を駆動するために、燃焼器１６から流される。
【０００８】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示される）に使用される、例示的な静翼アセンブリ３０の概略端面図である。高圧圧縮機１４はそれを通る環状の流路を定義し、少なくとも一つのローターディスク（図示せず）を含む。ローターディスクは、それから半径方向の外部へ延伸する、円周上に隔てられた複数の動翼（図示せず）を含む。静翼アセンブリ３０は、ローターディスクに隣接してその下流に結合されている。上記の例示的な実施形態では、静翼３０は６個の円周上に隔てられた静翼セクタ３２を含み、そこでは各々の静翼セクタ３２が、１６個の円周上に隔てられた静翼３４を含む。静翼セクタ３２は、エンジン１０内部で円周上に結合されている。従って上記の例示的な実施形態では、静翼アセンブリ３０は、実質的に均一な円周上、つまり静翼アセンブリ３０内部の一対の隣接する静翼３４の間に定義されたピッチ間隔Ｓ１で配置された合計９６個の静翼３４を含む。上記の例示的な実施形態では、各々の静翼セクタ３２は、約６０度の半径方向の弧Ａ１でアーチ状に延伸している。各々の静翼セクタ３２はまた、静翼３４から半径方向に内側である内弧３６、および静翼３４から半径方向に外側である外弧３５を含む。
【０００９】
図３は、ベーンセクタ３２の一部の断面図である。特に図３は、その内部に挿入されたハニカムシール３７を含む内弧３６の一部を示している。内弧３６は、半径方向の内側部分３８と、少なくとも一つのトラック保持部材４０を含む。内側部分３８の半径方向の内部表面４２は、静翼３４のベーンセクタの隣に結合されている。トラック保持部材４０は、一対の対向する第１の部分４６と、各々が第１の部分４６から外部に延伸し、第１の部分４６と一体に形成された一対の対向する第２の部分４８とを含む。上記の例示的な実施形態では、各々の第１の部分４６は内側部分３８と実質的に垂直で、各々の第２の部分４８は内側部分３８と実質的に平行である。従ってトラック保持部材４０と内側部分３８は、トラックキャビティ５２を定義する。
【００１０】
シール３７は、シール部分５４とシールトラック５６で製造されたハニカムシールである。上記の例示的な実施形態では、シール部分５４は、シールトラック５６の幅６０より狭い幅５８を有する。シール３７は、以下により詳細に記述されるように、ベーンセクタ３２内部のシールの確保を容易にするために、少なくとも一つのトラック保持部材４０がシールトラック５６にクリンプされるように、内弧３６に結合されている。シール部分の幅５８は、対向する第２の部分４８の間に定義されるキャビティ５２の入口の幅６２より狭い。さらに、シールトラックの幅６０は、対向する第１の部分４６の間に定義される幅６４より狭い。加えて、シールトラック５６の高さ６６は、第２の部分４８により定義される、トラックキャビティ５２の対応する高さ６８より低く、そのようにシーリングトラック５６は、トラックキャビティ５２の内部への挿入のための大きさにされている。
【００１１】
図４はシール３７を、ベーンセクタ３２（図３に示される）、特に内弧３６（図３に示される）に結合するために使用される、例示的な工具２００の概略図である。図５（ａ）−（ｃ）は各々が、工具２００と共に使用される例示的な工具アセンブリ２０１の図である。図５（ａ）は工具アセンブリ２０１の正面斜視図であり、図５（ｂ）は工具アセンブリ２０１の背面斜視図であり、図５（ｃ）は工具アセンブリ２０１の正面図である。一実施形態では、工具２００は、インディアナ州フォートウェインのＰＨＤ社から商業的に入手可能なシリーズＰＮＣクランプである。工具２００は、テーブルまたは壁のような固定物に工具２００を堅く結合する基部２０２を含む。別の実施形態では、基部２０２は工具２００を回転可能に固定物に結合する。工具２００はまた、基部２０２から延伸する本体２０４を含む。一対の顎部２０６が、工具２００の末端２０７で本体２０４に蝶番式に固定されている。顎部２０６の内部に収容したトラック保持部材４０を工具アセンブリ２０１がクリンプできるように、工具アセンブリ２０１は顎部２０６に結合している。特に、工具アセンブリ２０１は第１の部分２０９と第２の部分２１０を含み、また顎部２０６は、第１の部分２０９に結合するように構成された上顎２１１と、第２の部分２１０に結合するように構成された下顎２１２とを含む。
【００１２】
トラック保持部材の第２の部分４８はアーチ型であり、第１の半径Ｒ１を伴って形成され、また半径方向の内部表面４２はアーチ型であり、第２の半径Ｒ２を伴って形成されている。一実施形態では、第１の部分２０９のクランプ表面２１４は、トラック保持部材の第２の部分４８の半径Ｒ１より約１０００分の１程度小さい半径Ｒ３を伴って形成されている。さらに、第２の部分２１０のクランプ表面２１６は、半径方向の内部表面４２の半径Ｒ２より約１０００分の１程度大きい半径Ｒ４を伴って形成されている。
【００１３】
上記の例示的な実施形態では、工具アセンブリ２０１の第１の結合部２２０は、工具アセンブリの第１の部分２０９と一体に形成され、上顎２１１への挿入のための大きさにされている。同様に、工具アセンブリ２０１の第２の結合部２２２は、工具アセンブリの第２の部分２１０と一体に形成され、下顎２１２への挿入のための大きさにされている。
【００１４】
第１の部分のクランプ表面２１４はアーチ型で、半径Ｒ３を伴って形成されている。半径Ｒ３は、トラック保持部材の第２の部分の半径Ｒ１より約１０００分の１程度小さい。さらに、第２の部分のクランプ表面２１６は、半径方向の内部表面の半径Ｒ２より約１０００分の１程度大きい半径Ｒ４を伴って形成されている。クランプ表面２１４、２１６は、トラック保持部材の第２の部分４８と、半径方向の内部表面４２の間の変化する半径への適応を容易にする。さらにクランプ表面２１６は、内弧３６の歪みの防止を容易にするために、角度θで配置されて閉じている。特に第２の部分の前面２２６は、クランプ表面２１６が前面２２６から後面２２８に向かって角度θで傾斜するように、第２の後面２２８より高い。
【００１５】
工具アセンブリの第２の部分２１０はまた、工具アセンブリの第２の部分２１０の前面２２６から外部へ延伸する一対のフランジ２２９を含む。フランジ２２９は、工具アセンブリ２０１に挿入される際に、ベーンセクタ３２の支持を容易にする。
【００１６】
図６は、ベーンセクタ３２の一部と係合する工具２００の概略図である。使用に際して、工具アセンブリの第１の部分２０９はトラック保持部材の第２の部分４８と係合し、工具アセンブリの第２の部分２１０は半径方向の内側部分３８と係合する。第１の部分２０９は工具アセンブリの第２の部分２１０に向かって下方に移動するので、トラック保持部材の第２の部分４８は、トラック保持部材の第１の部分４６により定義される角度βにクリンプされる。一実施形態では、角度βは約３０−６０度の間である。第２の部分４８がシールトラック５６に対してクリンプされるので、ハニカムシール３７はベーンセクタ３２の内部に確保される。
【００１７】
ツール２００の動作に先立って、シールトラック５６がトラックキャビティ５２内に保持され、トラック保持部材の第２の部分４８と半径方向の内側部分３８の間に位置するように、ハニカムシール３７はベーンセクタ３２の内部に挿入される。工具アセンブリの第１の部分２０９がトラック保持部材の第２の部分４８と係合し、工具アセンブリの第２の部分２１０が半径方向の内側部分４２と係合するように、ベーンセクタ３２の一部が工具２００内に挿入される。次にベーンセクタ３２は、半径方向の内側部分３８の位置決めにより、フランジ２２９上に支持される。
【００１８】
上記の例示的な実施形態では、工具２００はフットペダル２１７を使用して起動される。上記の例示的な実施形態では、フットペダル２１７は、空気弁（図示せず）を作動させる５方向２位置のペダルである。フットペダル２１７は、工具２００のパワーオフとパワーオンのサイクルを操作者が切り換えられるようにする。フットペダル２１７はまた、操作者が両方の手を空けたままベーンセクタ３２を操作して、顎部２０６を開けたり閉じたりできるようにする。
【００１９】
フットペダル２１７を使用して、工具２００のパワー閉止サイクルを動作させるために、操作者はフットペダル２１７の第１の位置を選択する。フットペダル２１７を押圧することにより、使用者はベーンセクタ３２にシール３７をクリンプし始めることができる。上記の例示的な実施形態では、本体２０４内部に収納された空圧または油圧差動モーター（図示せず）が、機械的リンク機構（図示せず）に取り付けられたピストン（図示せず）を駆動する。別の実施形態では、この工具は、電動モーターを含むがこれに限定されることはない、他の手段により駆動されてもよい。ピストンおよび機械的リンク機構の双方は、同様に本体２０４内部に収納されている。機械的リンク機構の駆動は、ベーンセクタ３２上に工具アセンブリ２０１を閉止することを容易にするために、顎部２０６を閉止する。
【００２０】
特に、工具アセンブリの第１の部分２０９は、トラック保持部材の第２の部分４８と係合し、工具アセンブリの第２の部分２１０は、半径方向の内側部分３８と係合する。工具アセンブリの第１の部分２０９は、工具アセンブリの第２の部分２１０に向かって下降し、その間に工具アセンブリ２０１は、ハニカムシール３７のシールトラック５６にトラック保持部材の第２の部分４８を接触させる。従って、ハニカムシール３７をベーンセクタ３２内部に確保することを容易にするために、シールトラック５６は、トラック保持部材４０と半径方向の内側部分３８の間に固定される。
【００２１】
工具アセンブリの第１の部分のクランプ表面２１４の半径と、工具アセンブリの第２の部分のクランプ表面２１６の半径は、第１の部分２０９と第２の部分２１０が、トラック保持部材の第２の部分４８と半径方向の内側部分３８の双方との接触に際して、実質的に一致した線を維持できるようにする。特に、工具アセンブリ２０１は、ベーンセクタ３２を共に保持する脆いろう付け接合部にひびを入らせる曲げモーメントがベーンセクタ３２上に発生することを容易に防止するために、トラック保持部材の第２の部分４８と、半径方向内側表面４２の間の半径の変化を考慮するように設計されている。ツールアセンブリ２０１はまた、望ましくないベーンセクタ３２の損傷の防止を容易にする。さらに、工具アセンブリの第１の部分２０９の角度が付けられた終端は、内弧３６の歪みを防止する。
【００２２】
トラック保持部材４０がシールトラック５６に対してクリンプされた後に、開放サイクルで工具２００を動作させるために、操作者はフットペダル２１７の第２の位置を使用する。開放サイクルは、パワー閉止サイクルとは反対の方向にモーターを駆動して、機械的リンク機構に顎部２０６を開放させる。顎部２０６が開放されると、操作者はベーンセクタ３２の第１の部分を取り除き、シールをそこにクリンプさせるために、第１の部分に隣接するベーンセクタ３２の第２の部分を選択する。ベーンセクタ３２の第２の部分は、第１の部分と同様の方法で工具アセンブリ２０１内に挿入される。フットペダルを使用して、クリンプ工程が繰り返される。トラック保持部材４０の全長がシールトラック５６の全長と接触して閉じられるまで、操作者はこれらのステップを繰り返す。トラック保持部材４０の反対側をシールトラック５６上に閉止するために、ベーンセクタ３２の反対側に対してこの工程が繰り返される。トラック保持部材４０の両側が、内弧３６の全長に沿ってシールトラック５６上に閉止されると、シール３７はベーンセクタ３２に適切に確保される。
【００２３】
以上に記述された方法と装置は、ガスタービンエンジンのベーンセクタ上に、操作者がハニカムシールを効率的にクリンプできるようにする。本発明により、丸頭ハンマーと非損傷性のブロックの必要性が除去されるので、周知のハニカムシールの取り付け手段と比較してクリンプの効率は増大する。それにより、錯誤の可能性と操作者が発揮しなければならない身体的努力の量は共に、容易に軽減される。さらに、以上に記述されたツールは、脆いろう付け接合部への異常な応力を課すことなく、ベーンセクタ内にハニカムシールをより均一にクリンプすることを可能にする。潜在的な錯誤を削減し、かつベーンセクタをクリンプするために必要とされる時間を減少させることにより、本発明は、より信頼性が高くコストが安価な、周知のハニカムのクリンプ方法の代替案を提供する。
【００２４】
以上に使用されたように、単数形で或いは数詞を伴わずに言及され、または「一つの」が先行する要素または工程は、明らかに言及されている場合を除き、そのような要素または工程が複数を除外していると理解するべきではない。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、引用された図面に同様に関係する付随的な実施形態の存在を除外していると解釈されることを意図していない。
【００２５】
以上に記述された方法と装置は、ガスタービンエンジンのベーンセクタにハニカムシールをクリンプする状況で記述されているが、以上に記述されたクリンプ方法と装置は、ハニカムシールまたはガスタービンエンジンに限定されない。同様に、図示されたクリンプ工具の部品は、以上に記述された特定の実施形態に限定されず、むしろクリンプ工具の部品は、以上に記述された他の部品とは独立して、別個に利用されることができる。
【００２６】
本発明は種々の特定の実施形態に関連して記述されているが、特許請求の範囲とその精神の範囲内で本発明が修正されて実施可能であることが、当業者には認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１に示されるガスタービンエンジンに使用される例示的な静翼アセンブリの概略端面図である。
【図３】図２に示されるベーンセクタの一部の断面図である。
【図４】図３に示されるベーンセクタの一部にシールを結合させるために使用される例示的な工具の概略図である。
【図５ａ】図４に示される工具と共に使用される工具アセンブリを示す正面斜視図である。
【図５ｂ】図４に示される工具と共に使用される工具アセンブリを示す背面斜視図である。
【図５ｃ】図４に示される工具と共に使用される工具アセンブリを示す正面図である。
【図６】図３に示されるベーンセクタの一部に係合された、図４に示される工具の概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  エンジン
１２  低圧圧縮機
１４  高圧圧縮機
１６  燃焼器アセンブリ
１８  高圧タービン
２０  低圧タービン
２４  第１のシャフト
２６  第２のシャフト
２８  上流側
３０  静翼アセンブリ
３２  ベーンセクタ
３４  静翼
３５  外弧
３６  内弧
３７  シール
３８  半径方向内側部分
４０  トラック保持部材
４２  半径方向内部表面
４６  トラック部材の第１の部分
４８  トラック部材の第２の部分
５２  トラックキャビティ
５４  シール部分
５６  シールトラック
５８  シール部分の幅
６０  シールトラックの幅
６２  幅
６４  幅
６６  シールトラック高さ
６８  高さ
２００  工具
２０１  工具アセンブリ
２０２  基部
２０４  本体
２０６  顎部
２０７  末端
２０９  工具アセンブリの第１の部分
２１０  工具アセンブリの第２の部分
２１１  上顎
２１２  下顎
２１４  第１の部分のクランプ表面
２１６  第２の部分のクランプ表面
２１７  フットペダル
２２０  第１の結合部
２２２  第２の結合部
２２６  前面
２２８  第２の部分の後面
２２９  フランジ
【図１】
2007182876.tif 000003
【図２】
2007182876.tif 000004
【図３】
2007182876.tif 000005
【図４】
2007182876.tif 000006
【図５ａ】
2007182876.tif 000007
【図５ｂ】
2007182876.tif 000008
【図５ｃ】
2007182876.tif 000009
【図６】
2007182876.tif 000010
【外国語明細書】
2007182876000001.pdf