JP2016532804A - タービンエンジンケーシングおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、タービンエンジンケーシング（１）を製造する方法であって、前記方法は、複数のセクタ（２）を製造するステップ（Ｅ１）であり、セクタ（２）の少なくとも一部が、鋳造によって製造され、その表面に、鋳造ステップ中に製作される締結要素（３）を含み、組立てバンド（８）が、鋳造によってセクタ（２）を製造するステップ中にセクタ（２）の端部において製作され、それによってセクタ（２）が組み立てられ得る、製造ステップ（Ｅ１）と、ケーシング（１）のリング（５）を形成するように端と端を接したセクタ（２）を組み立てるステップ（Ｅ２）と、を含むことを特徴とする、方法に関する。また、本発明は、タービンエンジンケーシング（１）に関する。

Description

本発明は、タービンエンジンケーシングおよびタービンエンジンケーシングを製造する方法に関する。

図１は、ファンケーシング１０１によって取り囲まれる、ファン１００を備えるタービンエンジンの上流側部分を示している。ファン１００ケーシングは、リング１０３またはフェルールを備える中間ケーシング１０２によって延長される。

中間ケーシング１０２のリング１０３は、複数の締結要素を備え、それにより、ケーシング１０２にアクセサリ駆動モジュール（または、ＡＤＭ）などのタービンエンジン部材を締結することができる。

この種の中間ケーシングは、たとえば、仏国特許出願公開第２９２５１２０号明細書に、または仏国特許出願公開第１２６２２６９号明細書に説明されている。

中間ケーシング１０２は、従来、アルミニウム、鋼、またはチタンの原塊の本体に機械加工することによって製造される。組み立てられるべき部材は、その後、塊を機械加工することによって形成される部品に付加される。

仏国特許出願公開第２９２５１２０号明細書 仏国特許出願公開第１２６２２６９号明細書

この解決策は、いくつかの欠点を有する。

これは、複雑な機械加工ステップを必要とし、それにより、製造コストの増大がもたらされる。

そのうえ、締結要素を部品に付加することが必要であるが、これは、組立てを可能にする付加的なワッシャ、ねじ、およびフランジの重量のために、部品をより重くする。

現存する解決策を改善するために、本発明は、タービンエンジンケーシングを製造する方法であって、
複数のセクタを製造するステップであり、セクタの少なくとも一部が、鋳造によって製造され、鋳造ステップで得られるそれらの表面取付け要素によって成り立つ、製造ステップと、
ケーシングのリングを形成するように端と端を接したセクタを組み立てるステップと、にあるステップを含むことを特徴とする、方法を提案する。

本発明は、単独で使用され、または、それらの技術的に可能な組み合わせのいずれか１つによって使用される次の特徴によって完成されることが有利であり、すなわち、
鋳造によってセクタを製造するステップにおいて、組立てストリップが、セクタの端部に得られ、それによってセクタが組み立てられることができ、および／または取付け要素、
本方法は、セクタの組立て前に、組立てストリップの外面を機械加工することにあるステップを含み、
本方法は、溶接またはボルト締めによってセクタを組み立てることにあるステップを含み、
本方法は、セクタの組立て後に、
セクタの表面に付加的締結要素を形成するように、セクタを機械加工するステップ、および／または
少なくとも部分的に組立てストリップを機械加工するステップ、にあるステップを含む。

さらに、本発明は、複数のセクタのアセンブリから成るリングを備え、セクタの少なくとも一部が、鋳造方法によってそれらの表面に取付け要素を持つ単一体で製造されていることを特徴とする、タービンエンジンケーシングに関する。

一実施形態によれば、セクタは、チタンで作られる。

一実施形態によれば、セクタは、それらの端部に組立てストリップを備え、それによってセクタが組み立てられている。

特に、組立てストリップは、一定の幅を有し、かつ／または
組立てストリップは、高さを有し、その輪郭は、セクタの端部の厚さ輪郭の変化に追従する。

最後に、本発明は、先に説明したようなファンおよびケーシングを備える、タービンエンジンに関する。

本発明は、多くの利点を有する。

鋳造によるセクタの製造により、製造段階より取付け要素を組み込むことができ、それにより、付加的な部品に接合し、それをボルト締めするその後のステップが回避される。したがって、関連する重量およびコストが、低減される。

本解決策は、ケーシングの製造に要求される機械加工ステップの数および複雑さを低減する。

加えて、本解決策は、ケーシングの重量と製造コストとの間の良好な妥協を提供する。

そのうえ、ケーシングは、ケーシング自体よりも小さいサイズの複数のセクタを備え、したがって、製造作業は、より多くの数の製錬業者によって行われ得る。

したがって、セクタの適度のサイズにより、鋳物形状公差を改善することができる。

最後に、本解決策は、大きい寸法のケーシングにさえ適用でき、ケーシングは、小さい寸法のいくつかのセクタに細分される。

本発明の他の特徴および利点は、単に例示のかつ非限定的なものであり、添付の図面を参照して読まれなければならない、次の説明からさらに明らかになるであろう。

タービンエンジンの部分図である。 取付けクレビスを備えたタイプのケーシングのセクタを示す図である。 ケーシングのもう１つのタイプのセクタを示す図である。 ケーシングのセクタのアセンブリを示す図である。 ケーシングのセクタのアセンブリを示す図である。 さらなる機械加工ステップ後のケーシングを示す図である。 ケーシングを製造する方法の概略を示す図である。

図は、タービンエンジンケーシング１を製造するための異なるステップおよび要素を示している。

これは、たとえば、図１に既に示されているように、タービンエンジンのファンケーシングに並置されるいわゆる中間ケーシング１であってもよい。また、本解決策は、タービンエンジンの他のケーシング（ファンケーシング等）に適用される。

図２および図３に示されるそれらのような、複数のセクタ２は、鋳造によって製造される（ステップＥ１−冷却後に所与の形状に複製するように液体金属を型に注ぐことにある、金属を形成する方法）。

セクタ２は、それらの表面に取付け要素３を備える。これらの取付け要素３は、特に、軸、フランジ、アーム、またはケーシング１に連結されるタービンエンジンの任意の機械的部品を固締するためのボスあるいはクレビスを備える。取付け要素３は、鋳造ステップで製造される。

鋳造工程のおかげで、セクタ２は、それらの表面に取付け要素３を持つ単一体に製造され、それにより、付加的な部品をボルト締めし、それに接合するステップが回避される。

従来、セクタ２は、構造体の補強材として働くリブ７を備える。これらのリブ７はまた、鋳造ステップにおいて製造される。

鋳造によってセクタ２を製造した後に、これらは、ケーシング１のリング５を形成するように端と端を接して組み立てられる。

セクタ２のアセンブリは、たとえば、溶接によって行われ得る。たとえば、一緒にセクタ２をボルト締めするような、他の組立て作業が可能である。

変形においては、アセンブリは、ケーシング１のリング５の真円度を向上させるために熱間成形作業を含む。

異なる実施形態においては、組み立てられるべきセクタ２の一部は、特に円型の積層形成などの異なる製造方法を用いて製造される。

セクタ２の製造は、セクタ２の端部において組立てストリップ８を得ることを含むことができ、それによって、セクタ２は組み立てられる。これらのストリップ８は、鋳造を通して組み込まれることによって、またはセクタ２と共に単一部品として作られることによって得られる。

これらの組立てストリップ８は、鋳造ステップで製造される。したがって、これらはまた、セクタ２と共に単一体から成り、付加的な部品についての接合を必要としない。

これらの組立てストリップ８は、機械加工を必要とする粗鋳物外面８ａを有するセクタ２の端部に現れる。ストリップ８の未加工の外面８ａの機械加工（ステップＥ２）は、セクタを組み立てる前に行われる。

ストリップ８は、セクタ２を一緒に溶接またはボルト締めする作業を著しく容易にし、セクタ２の端部における厚さの変化を低減する。

組立てストリップ８の異なる形状が使用され得る。簡単な形状は、平行六面体の形状である。

例示的な実施形態によれば、組立てストリップ８は、一定の幅Ｌを有する。幅は、セクタ２によって形成されるリング５に正接する軸線に沿った組立てストリップ８の寸法である（図２を参照）。

一定の幅Ｌのこの選択は、溶接エネルギーのより良好な拡散、または均一に分布されるボルト締め力のための材料の十分な分布、および同一のねじの使用を可能にする。

組立てストリップ８の高さＨは、一定であってもまたは可変であってもよい。

高さＨは、変化を有し、共にストリップ８を溶接することを容易にするために、その振幅は限定されることが好ましい（特に、階段型の急激な変化は回避されることになる）。

例示的な実施形態によれは、高さＨは、その輪郭が、セクタ２の端部の厚さ輪郭の変化に追従する輪郭を有する。

高さＨの輪郭は、階段形状の変化を有することを回避するために、セクタ２の端部の厚さの輪郭と厳密に同一ではないが、その一般的形状に追従する。

これは、図２および図３において特に認識でき、その場合、高さＨの輪郭は、セクタ２の端部の厚さの輪郭と同じ場所に最小量および最大量を有するということが理解できる。

セクタ２は、角度セクタであり、その角度範囲は、リングのセクタの所望の数、製造されるべきケーシングの直径、鋳造作業の製造公差、およびセクタ２上の取付け要素３の位置などのさまざまな基準に従って変化する。

リング５は、少なくとも２つのセクタ２を備えるが、また、より大きい数のセクタ２を備えることもできる（たとえば、２ｍに等しい直径のリングの場合は、およそ６００ｍｍのコードの１０個ほどのセクタ）。

セクタ２の角度範囲は、それらの端部に配置される組立てストリップ８がセクタ２の取付け要素３と接触していないように選択される。

そのうえ、それらの製造に要求される異なる原塊の数、およびしたがって製造コストを低減するために、同じ角度範囲を持つできるだけ多くのセクタ２を配置することが望ましい。

それらの組立てストリップ８を介したセクタ２の組立て（ステップＥ３）後に、ストリップ８は、少なくとも部分的に機械加工され得る（ステップＥ４）。この機械加工により、ケーシング１の重量を低減するために、ストリップ８の厚さを厳密な最小量まで低減することができる。ストリップ８は、機械加工によって除去されることが有利である（図４Ｂで行われる組立て後にストリップ８が機械加工されている、図５を参照されたい）。

そのうえ、セクタ２は、セクタ２の表面に付加的な締結要素１２を形成するようにそれらの組立て後に機械加工される。

これらの付加的な要素１２は、たとえば、その製造公差が狭く、鋳造ステップでは達成され得ない、要素である。これは、たとえば、セクタ２のリブ７に加工される開口の場合である。

一実施形態によれば、セクタ２は、チタンで作られる。チタンは、その良好な機械的抵抗力およびその良好な耐火性のために知られている。これは、フランジまたは本体の厚さを著しく低減することが可能になる。

したがって、材料のこの選択は、アルミニウムなどの他の知られている材料に比べてケーシング１の重量を低減し、アルミニウムの使用は、そのより小さい機械的抵抗力および耐火性を考慮すればあまり適切でない。

そのうえ、鋳造方法に起因する複数のセクタ２の組立てを介してケーシング１を製造すると、特に単一の塊の本体に機械加工することを必要とする解決策に関しては、原塊に必要とされる材料を低減することができる。実際、最終部品の材料と原塊の材料との割合は、単一の塊の大部分を機械加工する場合よりもこの解決策の場合において明らかにより有利である。

したがって、チタンはアルミニウムよりも大きいコストを有し、被削性の問題を提起するが、原塊材料としてのチタンの選択によって生じるコストは低く、アルミニウムはまた、鋳造作業において成形上の問題を提起する。

また、鋳造によるセクタ２の製造により、セクタの製造段階からセクタ２の表面に取付け要素３を組み込むことができ、それにより、付加的な部品を接合し、ボルト締めするその後のステップが回避される。したがって、関連する重量およびコストが、低減される。

鋳造によるセクタ２の予備成形は、機械加工ステップの数および複雑さをさらに低減し、それにより、関連するコストがさらに低減される。

本解決策は、任意のタービンエンジンケーシングに適用される。これは、特に、ストリームの流れ方向に沿ったファンケーシングの下流側の、タービンエンジンの中間ケーシングに適用できる。

これは、有利なことに、しかし限定的ではなく、大きい寸法の、すなわち１．５０メートルよりも大きい直径を持つケーシングに適用できる。

Claims (8)

1. タービンエンジンケーシング（１）を製造する方法であって、
   複数のセクタ（２）を製造するステップ（Ｅ１）であり、セクタ（２）の少なくとも一部が、鋳造によって製造され、それらの表面上に鋳造ステップで得られる取付け要素（３）を備え、組立てストリップ（８）が、鋳造によってセクタ（２）を製造するステップにおいてセクタ（２）の端部に得られ、それによってセクタ（２）が組み立てられ得る、製造ステップ（Ｅ１）と、
   ケーシング（１）のリング（５）を形成するように端と端を接したセクタ（２）を組み立てるステップ（Ｅ２）と、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. セクタ（２）の組立て前に、組立てストリップ（２）の外面を機械加工するステップ（Ｅ２）を含む、請求項１に記載の方法。
3. 溶接またはボルト締めによってセクタ（２）を組み立てるステップ（Ｅ３）を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. セクタ（２）の組立て後に、
   セクタ（２）の表面に付加的締結要素（１２）を形成するように、セクタ（２）を機械加工するステップ、および／または
   少なくとも部分的に組立てストリップ（２）を機械加工するステップにあるステップ（Ｅ４）
   を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 複数のセクタ（２）のアセンブリから成るリング（５）を備え、セクタ（２）の少なくとも一部が、鋳造方法によってそれらの表面に取付け要素（３）を持つ単一体から製造されており、セクタ（２）が、それらの端部において組立てストリップ（８）を備え、それによってセクタ（２）が組み立てられていることを特徴とする、タービンエンジンケーシング（１）。
6. セクタ（２）が、チタンで作られる、請求項５に記載のケーシング。
7. 組立てストリップ（８）が、一定の幅（Ｌ）を有し、かつ／または
   組立てストリップ（８）が、高さ（Ｈ）を有し、その輪郭が、セクタ（２）の端部の厚さ輪郭の変化に追従する、請求項５または６に記載のケーシング。
8. 請求項５から７のいずれか一項に記載のファンおよびケーシング（１）を備える、タービンエンジン。

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