(57)【要約】【課題】高耐摩耗性と共に低摩擦係数が得られるようにする羽根およびブシュを提案することによって、従来の欠点を軽減する。【解決手段】本発明はターボ機械の圧縮機のための可変ピッチ羽根に関し、羽根が、羽根の案内ピボット（８）を中心として回転するために取付けられターボ機械のケーシング（２２）に取付けるためのブシュ（１８）を含み、ブシュ（１８）と案内ピボット（８）との間のピボット接触部がニッケル−黒鉛とチタンタイプである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械の圧縮機のための可変ピッチ羽根であって、羽根は、羽根の案内ピボット（８）を中心として旋回するように取付けられターボ機械のケーシング（２２）に取付けるためのブシュ（１８）を含み、ブシュ（１８）と案内ピボット（８）との間のピボット接触部がニッケル−黒鉛およびチタンタイプであることを特徴とする、可変ピッチ羽根。
【請求項２】
案内ピボット（８）がチタン系材料から作製され、羽根が、ブシュ（１８）がニッケルと黒鉛を主成分とする材料によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の羽根。
【請求項３】
ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を金型で焼結することによってブシュ（１８）が得られる、請求項２に記載の羽根。
【請求項４】
案内ピボット（８）がチタン系金属材料によって構成されず、羽根が、前記案内ピボットがニッケル−黒鉛の付着物で被覆され、ブシュ（１８）がチタン系材料から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の羽根。
【請求項５】
案内ピボット（８）がチタン系金属材料によって構成されず、羽根が、ニッケル−黒鉛の付着物で被覆され案内ピボットに熱収縮された金属フェルール（２４）をさらに含み、ブシュ（１８）がチタン系材料によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の羽根。
【請求項６】
案内ピボット（８）がチタン系金属材料によって構成されず、羽根が、ニッケルと黒鉛を主成分とする材料で構成され案内ピボットに熱収縮されたフェルールをさらに含み、ブシュ（１８）がチタン系材料によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の羽根。
【請求項７】
フェルールがニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を金型で焼結することによって得られることを特徴とする、請求項６に記載の羽根。
【請求項８】
ニッケル−黒鉛がニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を熱溶射することによって被着することを特徴とする、請求項４または５に記載の羽根。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の複数の可変ピッチ羽根（２）を含むことを特徴とする、ターボ機械の圧縮機。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の複数の可変ピッチ羽根（２）を含むことを特徴とする、ターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変ピッチ羽根の一般分野に関する。航空機分野には、特定の用途、特に、ターボ機械の圧縮機における空気吸込み口の案内羽根の角ピッチを制御するための用途がある。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械において、高圧圧縮機は、一般に、ターボ機械の運転速度に応じてガスの流量特性を変更する役目をする、複数の可変ピッチ羽根の段から構成される。
【０００３】
所定の段における可変ピッチ羽根が、それぞれの頭部制御ピボットおよび根元部案内ピボットを有し、制御ピボットが、ターボ機械のステータケーシングを貫通して羽根のピッチ角を制御するための部材と協動し、案内ピボットが、ターボ機械のケーシングの内部リングにある凹部に収容されるブシュ内で旋回するように取付けられる。制御部材に作用することによって、問題となっている段における羽根のピッチ角を変動させることが可能となる。
【０００４】
したがって、ブシュ内で羽根の案内ピボットを中心として旋回することによって、可変ピッチ羽根が１つの自由度のみで配置される。それゆえに、ブシュが、羽根に作用する力をケーシングの内部リングに伝えなければならず、ブシュが、羽根の案内ピボットに対する摩擦に耐えなければならない、すなわち、ブシュは低摩擦係数および高耐摩耗性を備えなければならない。
【０００５】
これらの要件を満たすために、可変ピッチ羽根の案内ピボットがスチールから作製される場合、ブシュを黒鉛系材料から作製することが知られている。現代のターボ機械において、可変ピッチ羽根は、その案内ピボットが早く摩耗するようになる高レベルの機械的応力を受ける。その結果、羽根が、ほんの数千時間のみ作動した後で交換が必要となり、このことは、コストの観点から容認できなくなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の主要な目的は、高耐摩耗性と共に低摩擦係数が得られるようにする羽根およびブシュを提案することによって、このような欠点を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、ターボ機械の圧縮機のための可変ピッチ羽根によって達成され、羽根は、羽根の案内ピボットを中心として旋回するために取付けられターボ機械のケーシングに取付けるためのブシュを含み、本発明によると、ここでは、ブシュと案内ピボットとの間のピボット接触部が、チタンにニッケル−黒鉛を有する。
【０００８】
出願人は、連続する摩擦の間、黒鉛が固体潤滑剤としての役割を果たし、それによって比較的低い摩擦係数を提供することと、黒鉛およびチタン間の摩擦によって粗さのピーク（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ｐｅａｋｓ）に炭化チタンが形成されるようになり、それによって羽根のブシュと案内ピボットの間に良好な耐摩耗性を保証することを理解した。その結果、羽根の寿命、特に羽根の根元部の寿命が増大する。
【０００９】
いくつかの変形実施形態が想定され得る。本発明の一実施形態において、案内ピボットがチタン系材料から作製される場合、ブシュは、ニッケルと黒鉛を主成分とする材料によって構成される。このような状況下では、ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を金型で焼結することによって、ブシュが得られることができる。
【００１０】
本発明の別の一実施形態において、案内ピボットがチタン系金属材料によって構成されない場合、上記の案内ピボットがニッケル−黒鉛の付着物で被覆され、ブシュがチタン系材料から作製される。
【００１１】
あるいは、案内ピボットがチタン系金属材料によって構成されない場合、羽根はまた、ニッケル−黒鉛の付着物で被覆され案内ピボット上に熱収縮する金属フェルールを含んでもよく、その結果、ブシュがチタン系材料から作製される。
【００１２】
別の代替案において、さらにチタン系金属材料から作製されない案内ピボットのために、羽根はまた、ニッケルと黒鉛を主成分とする材料から作製され案内ピボット上に熱収縮するフェルールを含んでもよく、その結果、ブシュがチタン系材料から作製される。
【００１３】
いかなる実施形態が選択されても、ニッケル−黒鉛が被着しているとともに、ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を熱溶射することによって実施形態が実行され得る。
【００１４】
本発明はまた、上述のような複数の可変ピッチ羽根を含むターボ機械の圧縮機およびターボ機械を提供する。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、いかなる限定的な特徴をも有さない実施形態を示す添付の図面を参照しつつ、以下の説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照すると、ターボ機械の高圧圧縮機の可変ピッチ羽根２が、ターボ機械のロータ（図示せず）に固着される動翼（図示せず）の段の間に配置される円形段で分配される。
【００１７】
円形段の各可変ピッチ羽根２は、制御ピボット６（または頂部ピボット）において径方向外側の端部（または羽根頭部）で、および、案内ピボット８（または底部ピボット）によって径方向内側の端部（または翼根元部）で終端する、エーロフォイル４の形である。
【００１８】
制御ピボット６が、ターボ機械のステータケーシング１０を貫通し、羽根のピッチを制御するための部材と協動する。この目的を達成するために、制御ピボット６は、他端が制御リング１６と協動する制御リンク１４の一端を上に係合した頭部１２によって終端される。
【００１９】
リンク１４および制御リング１６が、羽根のピッチを制御するための部材を形成する。ターボ機械の軸を中心として制御リング１６を回転させることが、制御リンク１４を回転させる役目をし、その結果、高圧圧縮機の所定の段における可変ピッチ羽根２のすべてのピッチ角を同時に変更する。
【００２０】
羽根の案内ピボット８が、ピボット支持部を形成するほぼ円筒状の中空のブシュ１８内部で旋回するように設計される。各ブシュ１８が、ターボ機械のケーシングの内部リング２２において形成される凹部２０内に収容され、ブシュと凹部は形状においてほぼ相補的である。
【００２１】
本発明によると、ブシュ１８と羽根のための案内ピボット８との間のピボット接触部が、チタンにニッケル−黒鉛を有する。
【００２２】
ブシュ１８と羽根のための案内ピボット８との間のピボット接触部が第１の接触面および第１の接触面に隣接する第２の接触面を構成する場合、接触部がチタンにニッケル−黒鉛を有すると述べられており、第１の接触面がニッケルと黒鉛を主成分とする材料によって構成され、第２の接触面がチタン系材料によって構成されている。
【００２３】
ブシュと案内ピボットとの間の連続したピボット接触部を使用する条件において、ニッケル−黒鉛とチタンによって構成された材料の対が、高耐摩耗性および低摩擦係数に関して特別な性能を示す。
【００２４】
ブシュと案内ピボットとの間のピボット接触部が、ＮｉＧｒおよびＴｉの表面上の粗さのピーク間における初期摩擦によって特徴付けられる慣らし運転期間にわたり動く。この摩擦によって、特に、（低い熱伝導係数をもつ）チタンを極めて高く局部的に加熱するようになる。その結果、ＮｉＧｒと関連付けられる極めて高温のチタンが炭化チタン（ＴｉＣ）の形成につながり、炭化チタンがブシュと案内ピボットの間にある接触面に被着するようになり、その結果、接触面の摩耗を制限する局所的に高い硬度を保証する。
【００２５】
同じ摩擦条件下および同じ持続時間における種々の材料の対に対する比較試験が実行されている。以下の表は、得られた結果をまとめたものである（観測された摩耗の測定単位は、任意である）。
【表１】
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【００２６】
この試験において第１の材料の対のために使用されたＷａｓｐａｌｌｏｙは、ニッケル系の既知の合金である。この試験において第２の材料の対で使用されたチタンＴＡ６Ｖは、チタン系でありアルミニウムおよびバナジウムを含む既知の合金である。
【００２７】
その結果、試験の間に、ブシュと羽根の案内ピボットとの接触面は、ほとんど摩耗されていなかった（ＮｉＧｒとＷａｓｐａｌｌｏｙの材料の対に対する摩耗より９倍から１０倍少ない）ことが観測された。
【００２８】
羽根およびその案内ピボットを作製するために使用される材料に応じて、このようなニッケル−黒鉛とチタンの材料の対の種々の実施態様が、本発明において想定され得る。
【００２９】
したがって、羽根の案内ピボット８がチタン系材料によって構成される場合、本発明によると、ブシュ１８がニッケルと黒鉛を主成分とする材料によって構成される。
【００３０】
この実施形態において、ブシュが、ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を金型で焼結することによって得られることができる。このような焼結方法の一例が、金属射出成形（ＭＩＭ）として知られている。すなわち、金属射出成形は、ニッケルと黒鉛を主成分とし有機結合剤と結合した粉末を金型に噴射することと、ついで一旦ブシュが形成されると有機結合剤を化学的に除去することからなる。このような焼結方法の別の例は、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）として知られている。すなわち、他の焼結方法と比較して、この方法で使用される熱源は、押圧用外枠（ｐｒｅｓｓｅｒ  ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）を通過する電流に由来する（したがって、急速な昇温速度が得られる）。
【００３１】
羽根の案内ピボット８が（たとえばスチール系合金から作製されるため）チタン系材料から作製されない場合、その結果、本発明によると、案内ピボットはニッケル−黒鉛の付着物で被覆されることが可能であり、この場合、ブシュ１８がチタン系材料から作製される。
【００３２】
ニッケル−黒鉛は、ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を熱溶射することによって、羽根の案内ピボットに被着することができる。この目的を達成するために、ピボットに粉末を適切に付着するのを保証するために、噴射された粉末の軌道と衝突位置でのピボットに対する接線との間の角度が約４５°よりも小さくなるよう、好ましくはスクリーンを使用されたい。
【００３３】
図２に示される代替案において、さらにチタン系金属材料から作製されない案内ピボット８のために、本発明の羽根は、ニッケル−黒鉛の付着物で被覆され案内ピボットに熱収縮された金属フェルール２４をさらに含み、その結果、ブシュ１８がチタン系材料によって構成されている。
【００３４】
この実施形態において、ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を熱溶射することによって、ニッケル−黒鉛を、羽根のフェルール２４に被着することができる。この目的を達成するために、フェルールに粉末を適切に付着するのを保証するために、噴射された粉末の軌道と衝突位置でのフェルールに対する接線との間の角度が約４５°よりも小さくなることを保証するために、好ましくはスクリーンを使用されたい。
【００３５】
図に示されないさらなる別の代替案において、そして、さらにチタン系金属材料によって構成されない案内ピボットのために、本発明の羽根が、ニッケルと黒鉛を主成分とする材料から作製され案内ピボットに熱収縮されるフェルールをさらに含み、その結果、ブシュがチタン系材料から作製される。
【００３６】
このような状況下では、上述のＭＩＭ法またはＳＰＳ法を使用して、ニッケルと黒鉛を主成分とする粉末を金型で焼結することによって、有利にはフェルールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の可変ピッチ羽根の断面図である。
【図２】本発明の変形実施形態における可変ピッチ羽根の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
２  可変ピッチ羽根
４  エーロフォイル
６  制御ピボット
８  案内ピボット
１０  ステータケーシング
１２  頭部
１４  リンク
１６  制御リング
１８  ブシュ
２０  凹部
２２  内部リング
２４  フェルール
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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