(57)【要約】【課題】環状フランジと、該フランジに接合される少なくとも１つの要素と、該少なくとも１つの要素を該フランジに接合するための接合手段とを含んでなるタービンエンジンの構成要素を提供する。【解決手段】環状フランジ、フランジに接合される２つのダクト管の半割部などの少なくとも１つの要素、少なくとも１つの要素をフランジに接合する接合手段からなる、ダクト管などのタービンエンジン部品を提供する。接合システムは２つの対向する平坦壁部を備えるため、少なくとも１つの要素がフランジに対して軸方向で移動するのを防ぐ。シーリング要素は第２の環状溝内に配置される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状フランジと、
フランジに接合される、少なくとも１つの要素と、
上記少なくとも１つの要素を、上記フランジに連結するための接合手段であって、第１の環状溝をそのフランジ中に備える、接合手段と、
を含んでなり、
上記第１の環状溝が、上記少なくとも１つの要素が上記フランジに対して移動するのを防止するために、２つの対向する平坦壁部分を有することを特徴とする、タービンエンジン構成要素。
【請求項２】
フープ強度を与えるために、前記環状溝が、さらに、前記２つの平坦壁部分を連結する平坦部を有し、かつ、前記平坦壁部分のうちの１つに隣接する傾斜壁部分を有することを特徴とする、請求項１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項３】
前記少なくとも１つの要素が、さらに前記フランジ上の前記傾斜壁部分と接する接合傾斜壁部分と、その接合傾斜壁部分に隣接する舌部とを備え、かつ、その舌部は前記溝の前記２つの平坦壁部分の間に嵌合することを特徴とする、請求項２記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項４】
前記接合手段が、前記フランジ中の第２の環状溝と、その第２の環状溝内に配置されるシーリング要素とをさらに含み、かつ、前記少なくとも１つの要素が、前記第２の環状溝と重なり、かつ、前記シーリング要素と接する、前記接合傾斜壁部分に隣接する実質的に平坦な部分をさらに備えることを特徴とする、請求項３記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項５】
前記シーリング要素がＯリングからなることを特徴とする、請求項４記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項６】
前記少なくとも１つの要素が、前記フランジと接合させる第１の半環状要素と第２の半環状要素とを含むことを特徴とする、請求項４記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項７】
前記第１の半環状要素が、第１の接合要素を備え、前記第２の半環状要素が、その第１の接合要素と位置合わせされる第２の接合要素を備え、かつ、前記第１と第２の半環状要素が、第１の接合要素を第２の接合要素に連結するための固定手段をさらに含むことにより、前記第１の接合要素が前記第２の接合要素に連結されるとき、前記シーリング要素が前記第１と第２の半環状要素によって圧縮されることを特徴とする、請求項６記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項８】
前記半環状要素のうちの１つが、前記固定手段へアクセスするためのドアと、偏向バッフルアッセンブリとをさらに備え、その偏向バッフルアッセンブリは、前記半環状要素の内の１つに連結される複数のバッフル部材を含むことを特徴とする、請求項７記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項９】
前記接合手段が、前記少なくとも１つの要素の前記フランジに対する回転防止手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１０】
前記回転防止手段が、前記フランジに連結される回転防止ピンを含んでなり、前記少なくとも１つの要素が、その回転防止ピンの一部を収容するスロットを備えることを特徴とする、請求項９記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１１】
前記接合手段が、前記少なくとも１つの要素を、前記フランジに対して固定したり開放したりする手段をさらに有することを特徴とする、請求項１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの要素を固定したり開放したりする手段が、前記フランジ中のスロット内に挿入されるピンと、前記少なくとも１つの要素の末端壁中の差込みスロットとを含んでなり、該差込みスロットが、前記少なくとも１つの要素が固定位置と開放位置の間で移動可能にするノッチを有することを特徴とする、請求項１１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１３】
前記フランジを接合体に連結する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１４】
前記連結する手段が、前記接合体内に導入される完全フープ型フランジアッセンブリと、前記環状フランジを通過するフランジ保持ボルトと、を含み、前記フランジ保持ボルトは、前記完全フープ型フランジアッセンブリ中に嵌合することを特徴とする、請求項１３記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１５】
前記フランジ中の第２の環状溝を備える前記接合手段と、
前記少なくとも１つの要素が、前記フランジに対して軸方向で移動するのを防止する２つの対向する平坦壁部を備える第２の環状溝と、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１６】
前記空くなとも１つの要素が、前記第１と第２の環状溝に嵌合する２つの離間した舌部材と、前記フランジ中の第３の環状溝をさらに備え、その第３の環状溝中にはシーリング要素が存在し、前記少なくとも１つの要素は、前記シーリング要素を圧縮する実質的に平坦な部分を有することを特徴とする、請求項１５記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１７】
前記第３の環状溝が前記第１と第２の環状溝間に配設されることを特徴とする、請求項１６記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１８】
前記フランジ中の第２の環状溝を備える前記接合手段を含み、前記少なくとも１つの要素が前記フランジに対して移動するのを防止するために、その第２の環状溝は、実質的にＶ字形であることを特徴とする、請求項１記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項１９】
前記実質的にＶ字形溝は、第１の平坦壁と、その第１の平坦壁に対して傾斜している第２の平坦壁と、それら第１と第２の平坦壁を連結する第３の平坦壁と、を備えることを特徴とする、請求項１８記載のタービンエンジン構成要素。
【請求項２０】
フランジ中において、第１の平坦壁と第２の平坦壁とを備える、第１の環状溝と、
上記第２の平坦壁に隣接し、その第２の平坦壁に対して、上記第１の平坦壁と共に実質的にＶ字形の溝を形成するように傾斜している、第３の平坦壁と、
を含んでなることを特徴とする、環状フランジ。
【請求項２１】
前記第１の平坦壁が、前記第２の平坦壁よりも長い長さを有することを特徴とする、請求項２０記載の環状フランジ。
【請求項２２】
シーリング要素を収容するための第２の環状溝をさらに含むことを特徴とする、請求項２０記載の環状フランジ。
【請求項２３】
前縁と、回転防止ピンを収容するための、その前縁内の第１のスロットと、固定開放ピンを収容するための、その前縁内の第２のスロットと、をさらに含むことを特徴とする、請求項２０記載の環状フランジ。
【請求項２４】
前記第２のスロットが、前記第１のスロットに対して半径方向において対向していることを特徴とする、請求項２３記載の環状フランジ。
【請求項２５】
前記フランジの後縁に隣接する内壁構造体をさらに含み、その内壁構造体は、複数の保持ボルトを受容する複数のスロットを備えることを特徴とする、請求項２３記載の環状フランジ。
【請求項２６】
第１の部品を第２の部品に接合するための接合システムであって、
第１の部品中の第１の環状溝と、
第１の環状溝に隣接して、第１の部品に対して傾斜している面と、
第１の環状溝中に挿入される第２の部品上の舌部と、
前記舌部が前記第１の環状溝中に挿入されるとき、前記第１の部品に対して傾斜している面を接合される、第２の部品にたいして傾斜している、接合傾斜面と、
を含んでなることを特徴とする、接合システム。
【請求項２７】
前記第１の環状溝が、第１の平坦壁と、その第１の平坦壁に対向する第２の平坦壁を備え、前記舌部は、前記第１と第２の平坦壁間の距離よりも短い幅と、傾斜端部と、を備えることを特徴とする、請求項２６記載の接合システム。
【請求項２８】
前記第１の部品が、第２の環状溝と、その第２の環状溝内に配置されるシーリング要素とを備え、前記第２の部品は、前記第２の環状溝に重なり、前記シーリング要素を圧縮する、実質的に平坦な部分を備え、前記実質的に平坦な部分は、前記接合傾斜面に隣接して配置されることを特徴とする、請求項２６記載の接合システム。
【請求項２９】
前記第１の部品と前記第２の部品の接合境界面が、いずれの固定具も有さないものであることを特徴とする、請求項２６記載の接合システム。
【請求項３０】
前記第１の部品が、タービンエンジン構成要素に使用される環状フランジであり、かつ、前記第２の部品が、前記環状フランジに取り付けられる半環状部材であることを特徴とする、請求項２６記載の環状フランジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジン構成要素の様々な部品を相互に接合するための接合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンの構成要素は、相互に接合されるべき多くの部品から形成される場合が多い。部品を、複数の固定装置で相互に接合する場合が最も多い。部品が複雑で、機械工がそれらを組み立てるスペースが小さいために、部品を組立てたり及び分解したりするのに要する費用が大きくなる場合がある。さらには、部品の製造費用が問題になる場合もある。
【０００３】
従って、ガスタービンエンジンの構成要素の種々の部品（部分）を、それらの接合境界面を接合する固定装置を用いることなく接合し、かつ、現場での取り外しや組立を容易にする接合システムが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、剛性な接合境界面などの第２の部品に固定された、完全フープ型フランジなどのタービンエンジン構成要素の第１の部品を、２つの半円型フープフランジ（分割型フランジ）部品などの複数の他の部品に対して、その接合境界面において固定装置を用いることなく組み立てる手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、概して環状フランジと、該フランジに接合される少なくとも１つの要素と、該少なくとも１つの要素を該フランジに接合するための接合手段とを含んでなるタービンエンジンの構成要素が提供される。その接合手段は、フランジ中の第１の環状溝を備え、この溝は、上記少なくとも１つの要素のフランジに対する軸方向における移動を防ぐための２つの対向する平坦な壁部を有する。好ましい実施態様において、接合手段は又、第２の環状溝をフランジ中に備える。第２の環状溝内にはシーリング要素が配置される。
【０００６】
さらに、本発明によれば、本発明の接合システムで用いられる環状フランジが提供される。環状フランジは、概して、第１の平坦壁を有する、フランジ中の第１の環状溝と、第２の平坦壁と、その第２の平坦壁に隣接する第３の平坦壁とを備える。第３の平坦壁は、第１の平坦壁と一緒に実質的にＶ字形状の溝を形成するよう、第２の平坦壁に対して斜めに設けられている。
【０００７】
さらには、本発明によれば、第１の部品を第２の部品に接合するための接合システムが提供される。この接合システムは、概して、第１の部品中の第１の環状溝、第１の環状溝に隣接する、第１の部品に対して傾斜している面と、第１の環状溝内に挿入される第２の部品上の舌部と、舌部が第１の環状溝中に挿入された際に、第１の部品の傾斜している面に接合する第２の部品に対して傾斜している面とを含んでなる。
【０００８】
本発明の分割型フランジのＶ字溝と回転防止接合システムのその他の細部、並びに、本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明と関連図面において開示、説明される。なお、図中の同様の符号は同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面を参照すると、図１は、駆動アッセンブリ（図示せず）が配置され得るダクト管などの、タービンエンジン部品１０を示している。タービンエンジン部品１０は、ダクト管の半割部１４，１６が取り付けられる、完全フープフランジ、即ち、環状フランジ１２を備える。ダクト管の半割部１４，１６のそれぞれは、半フープ、即ち、半環状形態を有する。ダクト管の半割部１４は、複数の離間した分割フランジ１８を有する。ダクト管の半割部１６は、ダクト管の半割部１４，１６が組み立てられて相互に接合されるときに、フランジ１８と接合する、複数の離間した接合分割フランジ２０を有する。以下で説明するように、分割フランジ１８，２０のそれぞれの対、即ち、ダクト管の半割部１４，１６を接合するのにボルトやねじなどの固定具２２を使用することができる。
【００１０】
部品１０に使用される完全フープ型、即ち、環状フランジ１２を図２に示す。フランジ１２は、環状の内壁構造部２４を備える。フランジ１２は又、時計方向回転係止（ｃｌｏｃｋ  ａｎｄ  ｌｏｃｋ）ピン３０を受容するように前縁２８が機械加工された第１のスロット２６を有し、そのクロック・ロックピン３０の作用は以下で説明する。また、前縁２８は、回転防止ピン３４を受容するための第２のスロット３２を有する。好ましい実施態様において、ピン３０は、スロット２６内に圧入され、ピン３４はスロット３２内に圧入される。
【００１１】
次に、図３を参照すると、フランジ１２の一部を示す断面図が示されている。この図からわかるように、フランジ１２は第１の環状溝３６を備えている。環状溝３６は、平坦壁４２で相互に連結された一対の対向する平坦壁３８，４０を有する。平坦壁３８，４０は、フランジ１２に接合された各ダクト管の半割部が軸方向に移動するのを防ぐ役割を果たす。溝３６は、接合しているダクトの半割部が径方向に移動するのを防止する面４４をさらに有する。面４４は壁３８に対して傾斜している。即ち、面４４と壁３８は、実質的にＶ字形の溝部分を形成している、とも言える。
【００１２】
フランジ１２は又、第２の環状溝４６を備える。第２の溝４６は、ゴムやプラスチック材料などから製造されたＯリングなどのシーリング要素を収容するのに使用される。
【００１３】
図４を参照すると、フランジ１２に接合されたダクト管の半割部１４の内の１つの断面図が示されている。ダクト管の半割部１４は、壁３８，４０の間に嵌合する舌部５０と、面４４と接合する傾斜部５２とを備える。必要に応じて、舌部５０は、傾斜端部５４，５６と平坦部５８とを備え得る。平坦部５８は平坦壁４２に沿っており、残存応力を軽減するのに役立つ。本発明の好ましい実施態様では、舌部５０は、壁３８，４０間の間隔よりも若干狭い幅を有する。
【００１４】
ダクト管の半割部１４は、傾斜部５２と接する実質的に平坦な部分６０を備える。実質的に平坦な部分６０は、溝４６とかさなって、ダクト管の半割部１４，１６がフランジ１２と接合されるときに、シーリング要素４８を圧縮する機能を有する。シーリング要素４８を圧縮すると、この接合境界面により、接合システムは正の圧力に耐えることが可能となる。
【００１５】
図４に図示されるダクト管の半割部は、符号１４で示されているが、ダクト管の半割部１６も同様の接合構造を有し得ることは留意すべきである。
【００１６】
本発明の接合システムを使用することで、接合境界面においてボルト、ねじ、あるいはその他の固定具を用いることなく、ダクト管の半割部１４又は１６とフランジ１２が相互に接合されることに注目すべきである。接合境界面においてボルト、ねじあるいはその他の固定具が存在しないということは、組み立て中に、それぞれのダクト管の半割部１４又は１６が、必要に応じて、フランジ１２に対して回転可能となる、という点で注目に値すべきことである。
【００１７】
図５と図６を参照すると、２つのダクト管の半割部１４，１６が図示されている。好ましくは下半分の部分であるダクト管の半割部１４には、その末端壁６５に差込みスロット６４の形態を有する時計方向回転係止機構６２を設けることができる。図６から明らかなように、差込みスロット６４はノッチ６６を備えている。差込みスロット６４は、時計方向回転係止ピン３０を受容する。ピン３０がスロット６４内に配置された後、ピン３０がノッチ６６内に固定されるように、ダクト管の半割部１４を回転させる。そのため、ダクト管の半割部１４は固定された位置に置かれる。必要に応じて、ピン３０を動かしてノッチから外し、ダクト管の半割部１４が開放位置に置かれるよう、ダクト管の半割部１４を反対方向に回転させることも可能である。時計方向回転係止ピン３０と差込みスロット６４により、組み立てる目的でダクトの半割部１４をその位置で保持することができ、かつ、ダクト管の半割部１４内に何らかを挿入する間、半割部１４自体を支持することができる。
【００１８】
ダクト管の半割部１６は、好ましくは上半分の部分を構成するものである。ダクト管の半割部１６には、その末端壁７０に実質的にＵ字形のスロット６８を設けることができる。実質的にＵ字型のスロット６８は、ダクト管の半割部１６が配置されるとき回転防止ピン３４を受容する。回転防止ピン３４とスロット６８により、組み立てられたダクト管の半割部１４，１６がフランジ１２に対して回転するのを防ぐことができる。
【００１９】
次に図７を参照すると、ダクト管の半割部１６が、分割フランジ１８，２０が相互に接合するようダクト管の半割部１４と接合する位置に配置された後、ドライブレンチなどの器具７２を、ドア、即ち、開口部７４を介してダクト管の半割部１４内に挿入させることができる。器具７２を固定具２２と接触させ、その固定具２２を分割フランジ１８，２０の組を接合する位置に動かす。図１から明らかなように、ダクト管の半割部１４，１６は、複数の分割フランジ１８，２０の組を有する。そのため、ダクト管の半割部１４内に存在する複数のドア７４により、分割フランジ１８，２０の各組に伴う固定具２２のそれぞれにアクセスすることが可能となる。固定具２２のそれぞれが固定位置に締めつけられると、ダクト管の半割部１４，１６は、相互に、かつフランジ１２に接合される。
【００２０】
好ましい実施態様において、偏向バッフルアッセンブリ７６を、各ドア７４に隣接して設け、空気流経路からの漏れを防ぐことができる。各偏向バッフルアッセンブリ７６は、１つ又はより多くのねじ７８でダクト管の半割部１４に接合することができる。好ましくは、各偏向バッフルアッセンブリは、複数のバッフル部材からなる。
【００２１】
図８を参照すると、フランジ１２は、複数のフランジ固定ボルト８２で環状の中空な接合体８０させることができる。各保持ボルト８２は、器具を受容するためのスロット８６を有する第１の端部８４を備える。各ボルト８２は、内壁構造２４（図２）中のスロット８７を通過する。各保持ボルト８２のそれぞれの反対側端部８８は、接合体８０上の完全フープフランジアッセンブリ９０内に固定される。完全フープフランジアッセンブリ９０は、ねじ山を設けて、ボルト８２の端部８８の連結ねじ山に係合させることができる。
【００２２】
本発明の接合システムは、ダクト管の半割部１４，１６のフランジ１２に対する径方向における安定性と適切な配置を提供する点で有利である。接合システムにより、検査や評価に使用されることの多い多部品部品を機械工が組み立てたり取り外したりする際の煩雑さが軽減される。本発明の接合システムにより、部品の寿命を延ばし、製造及び保守費用を低減することが可能となる。
【００２３】
図９を参照すると、ダクト管の半割部１４’又は１６’を完全フープ型の環状フランジ１２’に接合するための代替的なシステムが示されている。この代替システムでは、フランジ１２’には、１対の対向する平坦壁３８’，４０’と、壁３８’と４０’とを連結する実質的に平坦な壁４２’を有する第１の溝３６’が設けられている。溝３６’は、実質的にＵ字形を有するように図示されているが、所望に応じて、壁３８’，４０’を壁４２’に対して角度を有するようにし、実質的にＶ字形の溝を形成するようにすることも可能である。
【００２４】
さらには、フランジ１２’には、１対の対向する平坦な壁９４’，９６’と、それら壁９４’と９６’とを連結する実質的に平坦な壁９８’を有する第２の溝９２’が設けられている。この場合も又、溝９２’は、実質的にＵ字形を有するように図示されているが、所望に応じて、壁９４’，９６’を壁９８’に対して角度を有するようにし、実質的にＶ字形の溝を形成するようにすることが可能である。
【００２５】
また、フランジ１２’には、Ｏリングなどのシーリング要素４８’を収容するための第３の溝４６’が設けられている。好ましくは、溝４６’は溝３６’と９２’の間に配設される。
【００２６】
ダクト管の半割部１４’又は１６’には、１対の離間した舌部５０’，１００’が設けられている。舌部５０’，１００’は、溝３６’，９２’内にそれぞれ挿入される。実質的に平坦な部分６０’は、舌部５０’，１００’の間に延在している。実質的に平坦な部分６０’は、溝４６’を覆い、シーリング要素４８’を圧縮するよう、溝４６’に対抗して押しつけられる。
【００２７】
図１０を参照すると、ダクト管の半割部１４’’又は１６’’を完全フープ型の環状フランジ１２’’に接合するための別の代替システムが示されている。フランジ１２’’には、１対の対向する平坦壁３８’’，４０’’と、壁３８’’と４０’’とを連結する実質的に平坦な壁４２’’を有する第１の溝３６’’が設けられている。フランジ１２’’は、第２の、実質的にＶ字形の溝１０２’をさらに備えている。実質的にＶ字形の溝１０２’’は、第１の平坦壁１０４’’と、その第１の平坦壁１０４’’に対して実質的に垂直な第２の平坦壁１０６’’と、傾斜している壁１０８’’とを備える。フランジ１２’’は又、Ｏリングなどのシーリング要素４８’’を収容するための第３の溝４６’’を備える。
【００２８】
ダクト管の半割部１４’’又は１６’’には、溝３６’’内に挿入させる第１の舌部５０’’が設けられている。舌部５０は、平坦壁１１４’’で相互に連結された２つの平坦壁１１０’’，１１２’’を備えていてもよい。ダクト管の半割部１４’’又は１６’’には又、溝１０２’’内に挿入させる第２の舌部１１６’’が設けられている。第２の舌部１１６’’は、第１の平坦壁１１８’’と、その平坦壁１１８’’に平行な第２の平坦壁１２０’’と、壁１２０’’に対して斜めの角度を有する壁１２２’’とを備える。壁１２２’は、ダクト管の半割部１４’’又は１６’’がフランジ１２’’に配置されたとき、壁１０８’’と接する。平坦壁１２４’’は、舌部５０’’と１１６’’の間に延在する。ダクト管の半割部１４’’又は１６’’に、その半割部１４’’又は１６’’がフランジ１２’’に配置されたときに、溝４６’’を覆い、シーリング要素４８’’を圧縮する別の平坦部６０’’を設けることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の接合システムを採用したタービンエンジン構成部品の透視図である。
【図２】図１のタービンエンジン構成部品に使用される完全フープ型フランジの透視図である。
【図３】図２のフランジの部分断面図である。
【図４】図２のフランジに接合されたダクト管の半割部の部分断面図である。
【図５】ダクト管の半割部の端からみた構造図である。
【図６】ダクト管の半割部の内の１つにおける差込みスロットの部分的な端から見た構造図である。
【図７】１組の分割フランジを相互に連結するする器具を示す透視図である。
【図８】フランジに連結される接合体を示す断面図である。
【図９】フランジにダクト管の半割部を接合するための接合システムの第１の代替実施態様を示す断面図。
【図１０】フランジにダクト管の半割部を接合するための接合システムの第２の代替実施態様を示す断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０…部品
１２…フランジ
１４，１６…半割部
３０…時計方向回転係止ピン
３４…回転防止ピン
３６…環状溝
３８，４０…平坦壁
４２…平坦壁
４４…傾斜面
４８…シーリング要素
６２…固定機構
６４…スロット
６６…ノッチ
【図１】
2007187151.tif 000003
【図２】
2007187151.tif 000004
【図３】
2007187151.tif 000005
【図４】
2007187151.tif 000006
【図５】
2007187151.tif 000007
【図６】
2007187151.tif 000008
【図７】
2007187151.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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