(57)【要約】【課題】インターシャフトベアリングを損傷するリスクを軽減するためのＬＰタービンの組み立て条件を改善する。【解決手段】第二のシャフトはベアリングによって組み立てられ、このベアリングは、第一のモジュールに一体化されたジャーナル内側に焼嵌めされた外部リングと第二のシャフトに一体化された内部リングとを備え、第二のモジュールは、上記外部リングを備えるジャーナル内での第二のシャフトの上記内部リングとの係合によって、第一のモジュール上で組み立てられ、ジャーナルからの所定の距離まで第二のモジュールを第二のシャフトにはめ合わせるステップと、ジャーナルに対し第二のシャフトを調心し、ジャーナル上の基準に対する距離偏差を測定することに基づいて制御されるステップと、ジャーナルの外面を加熱することによって膨張させるステップと、第二のシャフトのはめ合わせを完了するステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一のモジュールと第二のモジュールとを備える、特にガスタービンエンジンの、ターボ機械の組み立て方法であって、第二のシャフトはベアリングによって組み立てられ、前記ベアリングは、第一のモジュールに一体化されたジャーナル内側に焼嵌めされた外部リングと第二のシャフトに一体化された内部リングとを備え、同方法によると、第二のモジュールは、前記外部リングを備えるジャーナル内での第二のシャフトの前記内部リングとの係合によって第一のモジュール上で組み立てられ、同方法は以下のステップすなわち、
−ジャーナルからの所定の距離まで第二のモジュールを、第二のシャフトにはめ合わせるステップと、
−ジャーナルに対し第二のシャフトを調心し、前記調心はジャーナル上の基準に対する距離偏差を測定することに基づいて制御されるステップと、
−ジャーナルを、これの外面を加熱することによって膨張させるステップと、
−第二のシャフトのはめ合わせを完了するステップと、
を有する、方法。
【請求項２】
エンジンがダブルボディエンジンであり、第一のモジュールは高圧（ＨＰ）ボディであり、且つ第二のモジュールは低圧（ＬＰ）タービンであり、且つ第二のシャフトがＬＰタービンシャフトである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第一のモジュールが第一のシャフトを備え、ジャーナルはこれの延長にあって且つこれに一体化される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第二のモジュールをはめ合わせるステップに先駆け、前記ジャーナルにおける外部リングの取り付けのためジャーナルを加熱するステップを含む、請求項１、２、または３に記載の組み立て方法。
【請求項５】
はめ合わせステップと加熱によるジャーナルの膨張との間に、環状加熱手段をジャーナル上の適所に置くことを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ジャーナルの、または外部リングの、温度が測定され、且つ所定の温度に達するまで加熱が制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
一方で温度の値が、そして他方でジャーナルに対する距離偏差が、所定の限度内にあるときに第二のモジュールのはめ合わせが遂行される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法の実施のための装置であって、環状ジャーナル加熱手段を支えるフレームと、ジャーナルの温度を測定するため配置される少なくとも一つの温度プローブと、ジャーナルの中で取り付けられるシャフトとジャーナル上の基準との間で半径方向距離偏差を測定する手段とを備える、装置。
【請求項９】
一方でジャーナルの周囲で、そして他方で退避位置において、加熱手段を適所に置くことを可能にするため、フレーム上に加熱手段の支持体が配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
フレームが、加熱手段を不動化するため停止体を形成する手段と、エンジンの固定モジュールを基準とする測定手段とを備える、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
環状加熱手段が、少なくとも二つのヒーターによって供給される高温ガスの環状ディフューザを備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
温度測定プローブが加熱手段に一体化される、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
基準とシャフトとの間で半径方向距離偏差を測定する手段がフレームに一体化される、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
温度測定信号と距離測定信号とを受信し、且つはめ合わせ作業にとって必要な情報を提供する制御手段を備える、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボ機械の分野に関し、より具体的にはマルチボディガスタービンエンジンに関する。これはエンジン組み立て作業に、より具体的には高圧ボディへの低圧タービンモジュールの取り付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
フロントターボファンとダブルボディとを有するターボジェットは、例えば低圧（ＬＰ）ボディと高圧（ＨＰ）ボディとを備える。ＬＰボディは高速度で回転し、ＬＰタービンはファンを駆動する。ＨＰボディはＬＰタービンのそれとは異なる速度で回転する。二つのボディのシャフトは同心であり、低圧シャフトは、タービンの下流と高圧コンプレッサの上流とにそれぞれ位置するエンジンの固定構造によって支えられるベアリングにおいて回転案内される。高圧ボディのシャフトは、上流にてエンジンの固定構造によって支えられるベアリングによって、そして下流インターシャフト（ｉｎｔｅｒ−ｓｈａｆｔ）ベアリングを用いて低圧ボディのシャフトによって、回転案内される。後者はローラーベアリングタイプであって、少なくとも公知のエンジンによると、高圧タービンと低圧タービンとの間に位置する。ベアリングは、ＬＰシャフト上でケージによって保持されたローラーを装備する内部リングと、ＨＰシャフトにて焼嵌めされた外部リングとを備える。このベアリングの取り付けは、すなわちローラーによって形成されるアセンブリを備える外部リングと、ケージおよび内部リングとの組み立ては、低圧タービンのはめ合わせと同時に遂行され、ここで、あらかじめ低圧タービンに取り付けられたシャフトは高圧ボディに案内される。用語「はめ合わせ」はここで、ＬＰタービンモジュールの、これの外部ケーシングのフランジが対応するＨＰモジュールのフランジに接触するまでの、並進移動の全部または一部を指す。
【０００３】
続いて、インターシャフトベアリングの組み立ては見えない状況で遂行される。オペレータは、特にＨＰローターにおける、さらにその後の外部リングにおける、ローラーの係合をモニタリングにて視認できない。この作業は、もしも条件が制御されないなら、高いベアリング損傷リスクをもたらす。ベアリングにとって最大のリスクは、ローラーと外部リングの止めナット及びリング自体との強い接触である。
【０００４】
現在使われている方法では、使用される加熱方法故に、そしてＬＰタービンの位置決めの不正確さ故に、このインターシャフトベアリングに対するリスクなくしてＬＰタービンを取り付けることはできない。特に、ＨＰ部分（外部リングを装備）の加熱は、ヒーターによって供給されるディフューザを用いてジャーナルの内部から遂行される。温度測定は、ＨＰ部分の外側にプローブを当てて手作業で遂行される。この作業方法について行われた調査からいくつかの不利点が、すなわち
−加熱される部分の温度レベルの、２０℃台の、相対的に高い不均一性、
−加熱のため取り込まれる周囲空気、そして加熱装置自体による高い汚染拡大リスク、及び
−ベアリングの外部リングの、ディフューザとの接触による、高い損傷リスクが明らかにされている。ディフューザと外部リングとの間の隙間はわずか数ミリメートルであり、このリスクは特に高く、アセンブリはローラーの上に設置され、それ故オペレータの不注意によって動かされるリスクを伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、インターシャフベアリングを損傷するリスクを軽減するため、上記に説明したタイプのエンジン上でのＬＰタービンの組み立て条件を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
より一般的に、本発明は、少なくとも第一のモジュールと第二のモジュールとをベアリングとともに備える、特にガスタービンエンジンの、ターボ機械の組み立てに関し、同ベアリングは第一のモジュールに一体化されたジャーナル内側に焼嵌めされた外部リングと、第二のシャフトに一体化された内部リングとを備え、これによると、第二のモジュールは上記外部リングを備えるジャーナル内での第二のシャフトの上記内部リングとの係合によって第一のモジュール上で組み立てられる。
【０００７】
本発明によると、所望の目的はある組み立て方法によって達成され、ここで同組み立て方法は以下のステップすなわち、
−第一のモジュール内部をジャーナルからの所定の距離まで第二のモジュールを第二のシャフトにはめ合わせるステップと、
−第二のシャフトをジャーナルに対し調心し、この調心はジャーナル上の基準に対する距離偏差を測定することに基づいて制御されるステップと、
−ジャーナルの外面を加熱することによって外部リングを膨張させるステップと、
−第二のモジュールのはめ合わせを完了するステップと、
を含む。
【０００８】
上記で説明した特定の場合に、第一のモジュールはＨＰボディであり、第二のモジュールは低圧タービンＬＰであり、ジャーナルは、ＨＰボディのシャフト、すなわち第一のシャフトの延長にあってこれに一体化され、第二のシャフトはＬＰタービンシャフトである。
【０００９】
ただしジャーナルは、ベアリングの外部リングの支持体を形成する、固定された、または回転可能の、中空部品であってもよい。
【００１０】
ジャーナルに対するシャフトの調心を制御することによって正確な位置決めが保証され、これは、ひとたびジャーナルが膨張しても、支障なきはめ合わせを可能にする。しかも、外側の空間からのジャーナルの加熱はシャフトの係合を可能にするスペースを自由にし、結果的に組み立て時間を短縮する。
【００１１】
方法のもう一つの特徴によると、第二のモジュールのはめ合わせに先立つステップでは、ＨＰジャーナルにて外部リングを取り付けるためジャーナルが加熱される。
【００１２】
内部リングは好ましくは、ベアリングの転動体を装備する。具体的に、転動体はケージの中でともに保持されたローラーからなる。
【００１３】
好ましくは、はめ合わせステップと加熱によるジャーナルの膨張との間に、環状加熱手段がジャーナル上の適所に置かれる。このステップの間にはジャーナルの、またはリングの、温度が測定され、所定の温度に達するまで加熱が制御される。
【００１４】
方法のもう一つの特徴によると、第二モジュールのはめ合わせは、温度およびジャーナルに対する距離偏差の測定値が所定の限度内にあるときに遂行され、支障なき組み立てを保証する。
【００１５】
本発明はまた、環状ジャーナル加熱手段を支える可動フレームと、ジャーナルの温度を測定するため配置される少なくとも一つの温度プローブと、ジャーナルにて取り付けられるシャフトとジャーナル上の基準との間で半径方向距離偏差を測定する手段とを備える、方法実施のための装置に関する。
【００１６】
フレーム上の加熱手段の支持体は好ましくは、一方でジャーナルの周囲で、そして他方で退避位置において、加熱手段の位置決めを可能とするべく配置される。より具体的にフレームは、エンジンの固定モジュールに対しフレームを不動化するため停止体を形成する手段を備える。
【００１７】
方法のもう一つの特徴によると、環状加熱手段は、少なくとも二つのヒーターによって供給される高温ガス環状ディフューザを備える。有利には、温度測定プローブは加熱手段に一体化される。基準とシャフトとの間で半径方向距離偏差を測定する手段は、フレームに、そして特に加熱手段に、一体化される。
【００１８】
装置はまた、温度測定信号と距離測定信号とを受信して熱的及び幾何学的補正を指示し、他方、課せられた品質基準に従ってはめ合わせを完了できるか否かを指示する情報を提供する、制御手段を備えることができる。
【００１９】
他の特徴と利点とは、添付の図面を参照しながら提示される、ダブルボディガスタービンの高圧ボディにおける低圧タービンモジュールの取り付けに応用される、本発明の実施形態に限定されることなく以降の説明を読むことにより明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は組み立ての過程にあるエンジンを示し、ここでは外部ケーシングだけが見える。この場合のそれは、ＣＦＭ５６等のダブルボディバイパスターボジェットである。これは前部ファン３と、第一のモジュールと呼ばれるモジュール５とを備え、モジュール５は、ＨＰボディによって、第一のシャフトと呼ばれるこれのシャフトとともに構成される。これらの構成品はすでに組み立てられている。この図では、第二のモジュールと呼ばれるＬＰタービンモジュール７が取り付けの過程にあり、第二のシャフトと呼ばれるそのシャフト９はすでにＨＰボディの中で係合されている。要注意区域はインターシャフトベアリングの区域８に位置し、視認不可である。
【００２１】
以下に説明を続け、よってこの第二のモジュール、すなわち低圧モジュールの、第一のモジュール、すなわち高圧モジュールの中への取り付けを説明する。
【００２２】
図２においてはこの区域が断面で、そしてより詳細に見られる。シャフト１０１、すなわち第二のモジュールの、すなわちＬＰタービンの、第二のシャフトは、シャフト１０３、すなわち第一のモジュールの、すなわちＨＰボディの、第一のシャフトの中に収容される。シャフト１０１は、図の右側のこれの末端にて、ベアリング取り付けのためのジャーナル１０４を備える。ラジアルフランジ１０５は、部分的に見えるＬＰタービン１１０を構成する様々な構成品の取り付けを可能にする。
【００２３】
ＨＰボディのシャフト１０３は、これの下流末端にてジャーナル１１１によって伸張される。ＨＰボディのタービン１１２の一部分だけを見ることができる。
【００２４】
インターシャフトベアリング１２０は、それ自体公知であり、ローラー１２２等の転動体を有するシャフト１０１へ固定された内部リング１２１を備え、転動体のケージ１２２’はリング１２１上に圧着される。外部リング１２３はジャーナル１１１の内側で焼嵌めされる。これはナット１２３によって適所に固定される。図３は組み立て後の同じ構成品を示す。組み立ては、固定されているＨＰモジュールを加熱することによるジャーナルの外部リングを含めて膨張の後、シャフト１０１を伴うＬＰタービンモジュール１１０の、図２に対し左の方への並進移動によって遂行される。小さい公差故、回転部分間の接触に大きなリスクがあることは理解されよう。この接触は、ベアリングの破裂を招く引っかき傷、溝、剥落因子の原因になることがある。
【００２５】
出願人である会社は、この作業での安全なＬＰモジュール取り付けを可能にする一つの設備を開発した。
【００２６】
設備２００は可動フレーム２１０を備え、同可動フレームからはＨＰボディジャーナルの加熱手段が吊り下げられる。図４、図５、及び図６ではこのアセンブリが数通りの位置づけで見られる。
【００２７】
フレーム２１０は、垂直のフレーム部材２１２とともにローラーに載置された台車２１１を備える。支持桁２２０は、図４に見られる第一の低い、作動または操作位置と、図６に見られる第二の高い退避位置との間で摺動できるようにするため、レールを設けたこのフレーム部材の上に載置される。
【００２８】
支持桁２２０の水平アーム２２２の末端には、反転Ｔ字形の支持体２３０が固定されている。
【００２９】
支持体２３０は、支持桁の水平アーム２２２に対し堅固に固定された垂直のアーム２３２と、二つの水平な腕木２３３及び２３４とを備える。図７に見られるとおり、後者は、環状加熱装置３００の半部３００Ａ及び３００Ｂを各々支える、二つのスライダー２３３Ｃ及び２３４Ｃを支えるべく配置される。
【００３０】
図４では作動位置での設備が見られる。支持体２３０は、ＨＰボディモジュールのケーシングのフランジ５１に押し当てられている。この位置から始まり、二つの半部３００Ａ及び３００Ｂに分離することによって加熱装置は解放され、二つの半部３００Ａ及び３００Ｂは、それぞれのスライダー２３３Ｃ及び２３４Ｃにより二つの腕木２３３及び２３４に対し平行の方向に動く。ひとたび加熱装置が開くと、フレーム部材２１２のレールにおける支持桁２２０の摺動を命令することによって、これが上方向に遠ざけられる。図６において、装置は高い退避位置に示される。
【００３１】
加熱装置を適所に置くことは逆の順序を用いて遂行される。
【００３２】
図７、図８、及び図９を参照し加熱装置をより詳しく説明する。図４の拡大図にあたる図７は、加熱装置を、ディフューザと空気分配器とを形成する環状囲壁３１６に対し概ね接線方向に配置された破線の三つのヒーター３１０、３１２、及び３１４とともに示す。これらは互いに等距離にあり、制御温度まで熱せられたガスを、具体的には空気を、少なくとも一つの接線方向構成品に沿って給送する。図９では、ヒーターが、懸架の大きさ故に、環状室３１６に対し厳密に接線方向に配置できないことを見てとれる。後者は円柱形のケーシング３１７と、エンジンの軸に対し垂直の二つの壁３１８及び３１６とによって仕切られている。内側の円柱形の壁３２０は穿孔され、ジャーナル１１１とともに空間を形成する。ケーシングは、壁３１７及び３１８で見てとれるよう断熱材を備える。
【００３３】
環状囲壁の内側、二つの連続するヒーターの間には偏向器３２１が配置される。これらの偏向器は弧をなし、エンジンの軸に向かって傾いている。近傍のヒーターからガス流を受け取る末端は、他端より軸から遠く離れている。このようにして囲壁の中に現れるガス流は、穿孔壁３２０に向かう求心成分を伴い、エンジンの軸周りに回転運動で同時に駆動される。
【００３４】
ジャーナルの末端に向かう壁３１８はジャーナルの末端に接触する。反対側の壁３１９はガス通過のための空間または開口部を形成し、ガスはジャーナルのその場所でより厚い部分を加熱する。環状囲壁３１６を規定するジャケットの構成品３１７、３１８、３１９は、それぞれの支持体３２０Ａ及びＢへ取り付けられた二つの部分からなる。これらの支持体は、それぞれスライダー２３３Ｃ及び２３４Ｃから各々吊り下げられたそれら自体である。
【００３５】
支持体２３０は、停止体によってフランジ５１に押し当てられ、同停止体の内一つは図８に見ることができる。これは、支持体の垂直アーム２３２に一体化された停止体２３２Ｂである。アーム２３３及び２３４はまた、図７に見ることができる固定（ｃｈｏｃｋｉｎｇ）手段２３４Ｂ及び２３３Ｂを備える。くさびは退避可能であり、フランジ５１上での支持体の不動化を保証するためフランジ５１の後ろに位置付けられる。
【００３６】
装置は、互いに等距離に分散された熱電対のための支持体として働く。図９は、熱電対３４０の内一つの高さにおける加熱装置３００の部分断面図である。熱電対は、温度を感知するため、ジャーナルの下流表面に押し当てられている。ケーブル３４１はセンサを制御ユニットへ接続し、同制御ユニットは特に、到達温度に従ってヒーターを制御する機能を備える。この例では、ブラケット３４２によって壁３１８へ取り付けられた熱電対が見られる。
【００３７】
装置はまた、ジャーナル１１１とこれの内側のＬＰシャフトとの間の距離を測定する三つの計器３５０を支える。これらは互いに等距離に、例えばエンジンの後ろから見て三時、六時、及び九時のところに分散される。ＬＰシャフトのアラインメントは、これらの三つの地点における距離測定値の差を比較することによって、そしてハンドリングシステムにおいてシャフトの横方向の位置決めに相関的に作用することによって、遂行される。距離測定器３５０は、例えばレーザータイプのものである。これらは図７及び図８にて図示されている。これらは、支持体２３０の水平アームに固定された支持アーム３５１上に載置される。これらは、図８に見られるとおり二つの位置間で移動でき、図８はエンジンの軸に対し高く位置付けられた測定器を示す。これらは、図の位置３５０にあるときにジャーナルを目指し、これらを位置３５０’へ移すことにより、低圧シャフトを目指す。よってこれから、シャフトとジャーナルとの間の隙間を導き出すことが可能である。ジャーナルの周囲にともに分散された三つは、二つの軸の相対的位置を正確につかむことを可能にする。補正は、適切な制御手段を用いて空間的にタービンモジュールを動かすことによって遂行される。
【００３８】
制御コンソールはフレーム上に載置される。これは温度センサからの信号と距離測定値とを受け取る。これはまた、状況を、そしてはめ合わせに先立つジャーナルの準備状態を、オペレータに知らせるため、例えば緑照明／赤照明タイプの、警告信号を提供する手段を備える。
【００３９】
作業の順序は以下のとおりである。
【００４０】
エンジンは部分的に組み立てられる。ファン３とＨＰボディ５とが組み立てられる。ＬＰモジュール７は待機している。
【００４１】
ａ）ジャーナルにて外部リング１２３を取り付けるため、
−図７に見られるとおり装置は適所に置かれ、且つ
−ジャーナル１１１は取り付けのための指定温度まで加熱され、この温度への到達は、図６に示す退避位置への配置と、リング１２３の取り付けと、ナット１２５の締め付けとを認可する。
【００４２】
ｂ）タービンシャフトの調心のため、
−設備は作動位置に置かれ、
−ＬＰシャフト１０１はＨＰボディの中へ挿入され、且つ
−距離測定システム３５０が作動する。計器３５０による測定値は、ジャーナルに対する、所定の限度内の、シャフト１０１の調心を可能にする。
【００４３】
ｃ）ジャーナル／外部リングアセンブリの加熱のため、
−設備は作動位置に置かれ、且つ
−加熱が始まる。加熱は、熱電対３４０によって測定される温度に従い、命令温度に達するまで、所定の限度内で制御される。所定の範囲内への温度到達は、設備の退避位置への配置を認可する。
【００４４】
最終はめ合わせに進むことによって組み立ては完遂される。
【００４５】
本発明の装置は、ベアリングの支障なき組み立てを保証するため、すべてを二つの主要組み立て条件の同時制御とともに提供する。
【００４６】
さらに、本発明がガスタービンエンジンのＨＰボディにおけるＬＰタービンの取り付けに限定されないことは理解されよう。これは、第一のモジュールにおいてベアリングによって組み立てられる第二のモジュールを取り付けるあらゆる同等の状況に当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】組み立ての過程にあるエンジンを示す図である。
【図２】組み立て前のインターシャフトベアリングの詳細を示す図である。
【図３】組み立て後の、図２と同じ区域を示す図である。
【図４】それぞれ使用位置と退避位置にて、加熱装置を支える設備を示す図である。
【図５】それぞれ使用位置と退避位置にて、加熱装置を支える設備を示す図である。
【図６】それぞれ使用位置と退避位置にて、加熱装置を支える設備を示す図である。
【図７】使用位置にて加熱装置の詳細を示す図である。
【図８】図７に示す適所における装置の軸方向断面図である。
【図９】温度センサを示しながら装置の詳細を図解する図である。
【符号の説明】
【００４８】
３  前部ファン
５  第一のモジュール
７  第二のモジュール
８  インターシャフトベアリングの区域
９、１０１、１０３  シャフト
１０４、１１１  ジャーナル
１０５  ラジアルフランジ
１１０  ＬＰタービン
１１２  タービン
１２０  インターシャフトベアリング
１２１  内部リング
１２２  ローラー
１２２’  ケージ
１２３  外部リング
１２５  ナット
２００  設備
２１０  可動フレーム
２１１  台車
２１２  フレーム部材
２２０  支持桁
２２２  水平アーム
２３０  支持体
２３２  アーム
２３３、２３４  腕木
２３３Ｃ、２３４Ｃ  スライダー
３００  環状加熱装置
３１０、３１２、３１４  ヒーター
３１６、３１７、３１８、３１９  壁
３２０  円柱形の壁
３２１  偏向器
３４０  熱電対
３５０  計器
３５１  支持アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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