JP2016531231A - ターボ機械部品を組み立てる方法、および当該方法において使用されるアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、ターボ機械の第一部品とターボ機械の第二部品を組み立てる方法に関する。当該方法は、好ましくはＲＴＶシリコンと称されるシリコン（１４５）のような常温で加硫されうる可加硫エラストマを、第一部品と第二部品の結合部における注入部（１４０）に注入する工程と、可加硫エラストマを加硫するために注入部（１４０）を局所加熱する工程と、を備えている。また、本発明は、当該方法において使用されるアセンブリ（２０）に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ機械部品を組み立てる分野に関する。

ターボ機械の製造には、複数の組立工程が必要である。そのうちの幾つかは、特に時間とエネルギーを消費する。

本発明は、ターボ機械部品を組み立てる方法、および当該方法において使用されるアセンブリに関する。

シリコンのように常温で加硫されうる加硫エラストマは、二つのターボ機械部品を組み立てるのに使用されうる。

そのようなアセンブリは、以下に列挙された工程を含むターボ機械部品の組立方法により得られる。
・第一部品と第二部品を支持体上に組み付ける。
・シリコンのように常温で加硫されうる加硫エラストマを、第一部品と第二部品の結合部における選択された領域に注入する。
・支持体、第一部品、および第二部品を、１００℃の乾燥室内に約１時間入れておく。
・支持体、第一部品、および第二部品を冷却する。
・第一部品と第二部品のアセンブリを分解する。

上記の方法は、常温における加硫よりも迅速にエラストマを加硫できるが、多くの短所が存在する。

組み付けられる部品が大きく、特に重い場合、支持体と二つの部品を加熱するために使用される乾燥室は、エネルギーを消費する。さらに、この種の重い部品の冷却に要する時間は２時間を超え、４時間に達する場合がある。なお、支持体および組付け対象の全部品をオペレータが乾燥室に入れ、取り出す作業が必要であることも忘れてはならない。当該部品が大きく重い場合、そうした作業はオペレータにとって困難である。

乾燥室の代わりに加熱室を用いる加熱工程を行なう方法も知られている。そのような加熱室は、支持体のカバーあるいは支持体上に配置されたブランケットにより形成される。当該カバーまたはブランケットは、エラストマを加硫するように支持体および組付け対象部品を加熱する加熱システムを備えている。

そのような加熱システムは、支持体および組付け対象部品の取扱いに係る問題を緩和しはするものの、加硫に使用されるエネルギーと加熱・冷却時間に係る問題は変わりない。

なお、上述した問題は、複数の羽根が既に固定されている内側シェルと外側シェルから案内羽根を組み立てる場合において、当該内側シェルと外側シェルの質量と寸法に起因して特に顕著となる。

仏国特許第２９５８３２３号明細書

本発明は、これらの短所を克服することを目的とする。

本発明の目的の一つは、従来よりもエネルギー消費の少ない加硫工程を含む組立方法を提供することである。

本発明の目的の一つは、従来よりも冷却工程の継続時間が短い加硫工程を含む組立方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明が関連するターボ機械の第一部品とターボ機械の第二部品を組み立てる方法は、
好ましくはＲＴＶシリコンと称されるシリコンのような常温で加硫されうる可加硫エラストマを、前記第一部品と前記第二部品の結合部における注入部に注入する工程と、
前記可加硫エラストマを加硫するために前記注入部を局所加熱する工程と、
を備えている。

可加硫エラストマを加硫するために注入部を局所加熱する工程は、注入部を局所的に加熱することにより、第一部品と第二部品の過加熱を防ぐ工程である。

上記の組立方法によれば、注入部の加熱に要するエネルギーさえ提供すればよい。結果として、従来の方法よりも大幅にエネルギー消費が低くなるだけでなく、加熱時間や冷却時間が短くなる。

前記第一部品と前記第二部品は、組立後にターボ機械の案内羽根を形成する二つの環状部品でありうる。

第一部品は、案内羽根の内側シェルでありうる。第二部品は、案内羽根が既に組み付けられている外側シェルから形成されうる。

第一部品が案内羽根の内側シェルであり、第二部品が羽根であってもよい。

案内羽根に用いられる部品は特に大きな質量を有するため、組み立てられる部品が上記の場合において、エネルギーおよび組立時間の観点から上記の方法は特に有益である。

前記局所加熱する工程は、前記第一部品と前記第二部品用の支持体、および局所加熱システムを備えているアセンブリを使用して行なわれうる。前記局所加熱システムは、加熱部を備えている。前記加熱部は、局所加熱が行なわれている間、前記注入部に面するように前記支持体と関連付けられている。

上記のアセンブリは、特に効率的な局所加熱を提供しうる。加熱部が直接注入部に面するからである。

前記アセンブリは、前記注入する工程においても支持体として用いられうる。

この場合、注入工程後に第一部品と第二部品からなるアセンブリを取り扱う必要がない。これにより、時間が節約されるとともに、作業者にとって特に困難な工程が省略されうる。

前記局所加熱する工程は、前記第一部品と前記第二部品上における前記注入部の付近に予め配置された加熱素子を使用して行なわれうる。

上記加熱素子は、注入工程において使用される従来の支持体に対して直接的に局所加熱工程を行ないうる。したがって、第一部品と第二部品から形成されたアセンブリを分解する必要がない。

局所加熱工程において、加熱素子は、注入部に面する表面を有しているターボ機械の第一部品と第二部品のいずれかに接触されうる。

前記局所加熱する工程は、前記注入部に熱風を吹き付けるシステム、レーザを照射するシステム、マイクロ波を照射するシステムのような外部の加熱システムを使用して行なわれうる。

上記の外部加熱システムにより、局所加熱工程は、注入工程において使用される従来の支持体上の部品の位置を変えることなく行なわれうる。したがって、第一部品と第二部品から形成されたアセンブリを分解する必要がない。

本発明は、ターボ機械の第一部品とターボ機械の第二部品の結合部における注入部に可加硫エラストマを注入して加硫することにより当該第一部品と当該第二部品を組み立てるためのアセンブリにも関連する。当該アセンブリは、
支持体と、
加熱部を備えている局所加熱システムと、
を備えており、
前記加熱部は、局所加熱が行なわれている間、前記注入部に面するように前記支持体と関連付けられている。

上記のアセンブリは、第一部品を第二部品に組み付ける手段を提供しうる。当該手段は、可加硫エラストマの注入工程と局所加熱工程において使用されうる。

前記局所加熱システムは、前記加熱部を実現するために、加熱液を流す回路、加熱抵抗、ペルチエ効果システム、および誘電コイルを含むグループから選ばれた加熱手段を含んでいる。

局所加熱を行なう上記のような加熱手段の設置に必要な空間は比較的小さい。したがって、当該手段は、本発明に係るアセンブリと容易に一体化されうる。

例えば前記第一部品と前記第二部品のアセンブリをセンタリングするように構成および配置された環状のセンタリング壁を形成することにより、前記局所加熱システムは、前記支持体上に一体化されうる。

上記の支持体は、ベースを備えうる。当該ベースからは局所加熱システムの環状支持壁が延びる。局所加熱システムは、環状壁に沿って設置される。ベースは、注入部に面する加熱部に対して第一部品と第二部品のアセンブリをセンタリングするよう寸法と配置が定められる。

上記の支持体は、第一部品と第二部品のアセンブリをセンタリングするための壁の内部に加熱システムを含みうる。

上記のアセンブリは、組立てが完成することにより、ターボ機械の案内羽根のアセンブリの支持体を形成しうる。

発明の第一実施形態に係る組立方法に使用されるアセンブリを示す。熱伝導液によって加熱が行なわれる。組み立てられる二部品は支持体上に配置されている。 発明の第二実施形態に係る組立方法に使用されるアセンブリを示す。加熱抵抗によって加熱が行なわれる。組み立てられる二部品は支持体上に配置されている。 第三実施形態に係る組立方法における局所加熱工程を示す。加熱ストリップが使用される。 第四実施形態に係る組立方法における局所加熱工程を示す。一定位置における温風吹付けが行なわれる。 第五実施形態に係る組立方法における局所加熱工程を示す。回転する温風吹付けが使用される。

同一、同様、あるいは同等の部品については、比較を容易にするために図面間で同じ参照番号が付与されている。

図示されている部品の縮尺は、見やすさを優先し、図面間で同一であるとは限らない。

複数の可能性（実施形態および変形）は、相互に相容れないものではなく、相互に組み合わせられうる。

本発明は、実施形態例の詳細な説明を読むことによってより良く理解される。当該説明は、添付の図面を参照しつつ、限定的でない情報を提供する。

図１は、ターボ機械の案内羽根１００を組み立てるためのアセンブリ２０を示している。案内羽根１００は、内側シェル１１０と外側シェル１２０から成り、複数の羽根１３０が予め取り付けられている。

そのようなアセンブリ２０は、案内羽根１００の組立てにおいて使用される。組立ては、以下の工程を含んでいる。
・外側シェル１２０を内側シェル１１０に取り付ける。複数の羽根１３０における外側シェル１２０と反対側の端は、シェル１１０において対応する複数の穴に収容される。
・内側シェル１１０と外側シェル１２０のアセンブリを、アセンブリ２０上に載せる。
・注入カバー３０をアセンブリ２０上に載置することにより、外側シェル１２０に設けられた羽根１３０と内側シェル１１０の結合部における注入部１４０を閉塞する。
・ＲＴＶシリコンの名称で知られるような常温で加硫されうるシリコン１４５を注入する。
・注入部１４０を局所的に加熱することにより、シリコン１４５を加硫して羽根１３０と内側シェル１１０の結合部を封止する。

このような案内羽根１００の組立方法は、局所加熱工程を除いて特許文献１に記載されている。したがって、本明細書においては、局所加熱工程以外の工程については具体的な特徴を詳述しない。

このような組立方法は、内側シェル１１０内の羽根１３０を封止するために用いられることが可能であり、ターボ機械におけるロータとステータのアセンブリにおける摩耗封止機能を提供する。

アセンブリ２０は、支持体２２とセンタリング・加熱用のリング２５を備えている。

支持体２２は、ベース２３と、リング２５を支持するための環状壁２４を備えている。ベース２３は、概ね円盤形状であり、その外径は、外側シェル１２０の直径以上である。環状壁２４は、ベース２３から延びる円筒形状であり、その外径は、内側シェル１１０の外径よりも小さい。

リング２５は、環状壁２４の径方向外側に取り付けられるように構成されている。そのため、リング２５の内径は、環状壁２４の外径よりも僅かに大きい。環状壁２４に対向するリング２５の外形状は、注入されたシリコン１４５の流れを制限してシリコン１４５を所望の形状にするように構成されている。また、リング２５の外形状は、内側シェル１１０のアセンブリ２０への取り付け時においてセンタリングを行なうガイド機能を奏する。これにより、内側シェル１１０は、アセンブリ２０に取り付けられる際に、リング２５によって外側シェル１２０に対してセンタリングされうる。

なお、本発明の一変形例においては、上記の支持体２２は、複数のリング２５と組み合わせられうる。各リング２５は、案内羽根１００の種別に対応する外形状を有している。そのような実施形態は、複数種の案内羽根１００に対して単一の支持体２２を使用することを可能にする。

リング２５は、加熱装置２６を備えている。加熱装置２６は、熱伝導液回路からなる。加熱装置２６は、リング２５に内蔵されている。これにより、リング２５は、アセンブリ２０が内側シェル１１０と外側シェル１２０のアセンブリを支持する際に、注入部１４０に面する加熱部２７を区画する。

加熱装置２６は、加熱手段を構成する。リング２５は、局所加熱系を構成する。

図示しない本発明の一変形例においては、リング２５は、熱電対のような温度測定系を含みうる。このような温度測定系は、シリコン１４５を加硫するために加熱装置２６が注入部１４０を正確に加熱しているかを確認する上で特に有利である。

図示しない本発明の有利な一変形例においては、リング２５は、二つの異なる材料から形成されうる。一方は、断熱材料であり、特に支持体２２と接触するリング２５の内面を形成する。他方は、熱伝導材料である。これにより、リング２５の加熱部２７は、比較的均一な温度となる。

注入カバー３０は、内側シェル１１０と外側シェル１２０が組み付けられた後でアセンブリ２０に配置される。これにより、注入カバー３０は、注入部１４０を閉塞する。結果として、注入部１４０は、リング２５の外面、内側シェル１１０、および注入カバー３０によって区画される。これにより、注入部１４０への注入工程により形成されるシールの形状が完全に定まる。

第一の実施形態に係るアセンブリ２０によれば、局所加熱工程において加熱された熱伝導液が熱伝導液回路内を循環され、加熱部２７が注入されたシリコン１４５を加硫する温度になる。特にＲＴＶシリコンの場合、熱伝導液の温度は、例えば６０℃とされうる。局所加熱工程において、当該熱伝導液は、約３０分間、熱電動液回路内を循環されうる。

このような加熱装置２６によれば、注入部１４０を強制冷却するために熱伝導液回路を使うこともできる。局所加熱工程において熱伝導液を循環させた後、強制冷却を行なうために、注入部１４０の温度よりも低い温度の液体が循環されうる。

図２は、本発明の第二実施形態に係るアセンブリ２０を示している。本実施形態に係るアセンブリ２０において、加熱装置２６は抵抗加熱回路である。本実施形態に係るアセンブリ２０は、熱伝導液回路が抵抗加熱回路で置き換えられている点において、第一実施形態に係るアセンブリ２０と異なる。

このようなアセンブリ２０は、利用目的も異なる。本実施形態に係るアセンブリ２０は、局所加熱工程後に注入部１４０を強制冷却するようには構成できないからである。

図示しない本発明の一変形例においては、加熱装置２６は、ペルチエ効果システムや誘電コイルとされてもよい。熱伝導液回路と同様にして、ペルチエ効果システムは、強制冷却を行なうように構成されうる。誘電コイルをリング２５に内蔵する場合、当該誘電コイルに電流を発生させるために誘電電流発生手段も必要である。

上記二つの実施形態の一変形例においては、アセンブリ２０は、単一の支持体２２、内側シェル１１０と外側シェル１２０のアセンブリをガイドおよびセンタリングするための環状壁２４に加え、注入部に面する加熱部を構成する加熱装置２７を備えうる。

図３は、第三実施形態に係る組立法における局所加熱工程を示している。局所加熱は、羽根１３０上の注入部１４０付近に配置された加熱素子４０により行なわれる。加熱素子４０は、注入部１４０を局所的に加熱するために、注入部１４０に十分近づけて配置されることを要する。この第三実施形態に係る組立法は、リング２５を使用せず、加熱工程においてリング２５に内蔵された熱伝導液回路２６ではなく加熱素子４０を使用している点で、第一実施形態に係る組立法と異なる。

したがって、この第三実施形態においては、アセンブリ２０は、支持体２２のみを備えている。環状壁２４は、内側シェル１１０と外側シェル１２０のアセンブリをアセンブリ２０に取り付ける際に内側シェル１１０を案内して内側シェル１１０と外側シェル１２０のアセンブリをセンタリングするように構成されている。環状壁２４の外面形状は、注入されたシリコン１４５の流れを制限してシリコン１４５を所望の形状にするように構成されている。

この第三実施形態においては、加熱素子４０は、加熱ストリップである。その温度は、シリコン１４５を加硫するために適切な温度となるように制御される。例えばＲＴＶシリコンの場合、当該温度は６０℃でありうる。

第三実施形態に係る局所加熱工程は、以下のサブ工程を含む。
・羽根１３０における注入部１４０付近に加熱素子４０を配置する。
・注入部１４０を局所的に加熱するために加熱素子４０を使用する。

羽根１３０に加熱素子４０を配置している間、当該加熱素子４０は、注入部１４０に面する表面を有している内側シェル１１０に接触する。よって、加熱素子４０が配置されている間、加熱素子４０より内側シェル１１０へ伝えられる熱の大部分は、内側シェル１１０の当該表面を通じて注入部１４０に加えられる。このようにして加熱が行なわれることにより、注入部１４０が局所的に加熱される。

図４は、第四実施形態に係る組立法における局所加熱工程を示している。局所加熱は、注入部１４０へ熱風５０を吹き付けることにより行なわれる。この第四実施形態に係る方法は、羽根１３０上に配置された加熱素子４０を使用せず、図示しない遠隔の加熱系により局所加熱が行なわれる点において、第三実施形態に係る方法と異なる。

このような局所加熱工程は、例えば、シリコン１４５を加硫するために注入部１４０へ熱風５０を吹き付ける送風フードを使用することにより行なわれうる。この送風フードは、据置型の送風システムであってもよいし、注入部１４０に面している支持体２２の上方にオペレータによって配置される送風装置であってもよい。

図５は、第五実施形態に係る組立法における局所加熱工程を示している。局所加熱は、注入部１４０に沿って回転移動する熱風５０を吹き付けることにより行なわれる。この第五実施形態に係る方法は、熱風５０の流れが注入部１４０に集中的に向けられ、注入部１４０全体をカバーできるように自由に移動できる点において、第四実施形態に係る方法と異なる。

このように集中された熱風５０の流れは、可動吹き付けノズルが装着された送風装置により提供されうる。当該吹き付けノズルは、局所加熱工程の間、注入部１４０に対向配置されるように構成されている。これにより、熱風５０は、注入部１４０へ集中的に向けられる。この吹き付け工程の間、当該吹き付けノズルは、注入部１４０全体をカバーするように、注入部１４０に沿って円弧を描くように動かされる。この吹き付けノズルの動きにより、回転する熱風が提供される。

別実施形態においては、熱風５０の代わりにレーザ照射やマイクロ波放射によって遠隔加熱がなされうる。このような遠隔加熱手段に係る制約は熱風５０の場合と同様であるため、本明細書ではこれ以上の詳細な説明は行なわない。

上記の実施形態においては、第一部品と第二部品は案内羽根１００の内側シェル１１０と外側シェル１２０であるが、加硫されうるエラストマの注入を伴うのであれば、当該エラストマがシリコン１４５であるかに依らず、上記の方法が他のターボ機械の部品の組立てに適用可能であることは明らかである。

すなわち、本発明は、ＲＴＶシリコン以外の加硫可能なエラストマを用いるターボ機械部品の組立方法に適用されうる。

Claims (10)

1. ターボ機械の第一部品とターボ機械の第二部品を組み立てる方法であって、
   好ましくはＲＴＶシリコンと称されるシリコン（１４５）のような常温で加硫されうる可加硫エラストマを、前記第一部品と前記第二部品の結合部における注入部（１４０）に注入する工程と、
   前記可加硫エラストマを加硫するために前記注入部（１４０）を局所加熱する工程と、
   を備えている、
   方法。
2. 前記第一部品と前記第二部品は、組立後にターボ機械の案内羽根（１００）を形成する二つの環状部品である、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記局所加熱する工程は、前記第一部品と前記第二部品用の支持体（２２）、および局所加熱システムを備えているアセンブリ（２０）を使用して行なわれ、
   前記局所加熱システムは、加熱部（２７）を備えており、
   前記加熱部（２７）は、局所加熱が行なわれている間、前記注入部（１４０）に面するように前記支持体（２２）と関連付けられている、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記アセンブリ（２０）は、前記注入する工程においても支持体として用いられる、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記局所加熱する工程は、前記第一部品と前記第二部品上における前記注入部（１４０）の付近に予め配置された加熱素子を使用して行なわれる、
   請求項１または２に記載の方法。
6. 前記局所加熱する工程は、前記注入部（１４０）に熱風を吹き付けるシステム（５０）、レーザを照射するシステム、マイクロ波を照射するシステムのような遠隔加熱システムを使用して行なわれる、
   請求項１または２に記載の方法。
7. ターボ機械の第一部品とターボ機械の第二部品の結合部における注入部（１４０）に可加硫エラストマを注入して加硫することにより当該第一部品と当該第二部品を組み立てるためのアセンブリ（２０）であって、
   支持体（２２）と、
   加熱部（２７）を備えている局所加熱システムと、
   を備えており、
   前記加熱部（２７）は、局所加熱が行なわれている間、前記注入部（１４０）に面するように前記支持体（２２）と関連付けられている、
   アセンブリ（２０）。
8. 前記局所加熱システムは、前記加熱部（２７）を実現するために、加熱液を流す回路、加熱抵抗、ペルチエ効果システム、および誘電コイルを含むグループから選ばれた加熱手段を含んでいる、
   請求項７に記載のアセンブリ（２０）。
9. 前記第一部品と前記第二部品のアセンブリをセンタリングするように構成および配置された環状のセンタリング壁を形成することにより、前記局所加熱システムは、前記支持体（２２）上に一体化されている、
   請求項７または８に記載のアセンブリ（２０）。
10. 組立てが完成することにより、ターボ機械の案内羽根（１００）のアセンブリの支持体を形成する、
    請求項９に記載のアセンブリ（２０）。

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