JP2022530106A

JP2022530106A - 複合ブレードの修理方法

Info

Publication number: JP2022530106A
Application number: JP2021563278A
Authority: JP
Inventors: テシェ，マルク－エマニュエル・ジャン・フランソワ; モスト，バンサン・ベルナール・セルジュ
Original assignee: サフラン・エアクラフト・エンジンズ
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2040-04-22
Also published as: US11787135B2; CA3137132A1; WO2020217006A1; EP3959068B1; EP3959068A1; CN113825895A; FR3095368B1; FR3095368A1; US20220184906A1

Abstract

本発明は、いわゆる軸線方向（Ｘ）に延びる複合材料からなるブレード（１）を修復する方法に関し、該ブレード（１）は、根元（２）とブレード（３）とを含み、該根元（２）の反対側の軸線方向端部は、修復されるべき領域を含み、該ブレード（３）は、内面（４）の表面および外面（５）の表面を含む。

Description

発明の技術分野
本発明は、ターボ機械ブレード、特に複合材料ブレードの修理方法に関する。

発明の開示
ターボ機械ファンは、典型的には、例えば複合材料製のブレードを具備するロータを備え、ファンは、ブレードの外端部または先端部と協働するように位置された摩耗性材料を具備する内壁を備えるファンケーシングによって囲まれている。

ブレード先端と摩耗性材料との間に摩擦が発生すると、特にブレードが複合材料で作られている場合、ブレード先端が損傷する危険性がある。このような損傷は、前述の頂点とファンケースとの間に隙間を生じさせ、ターボ機械の性能に悪影響を及ぼす。

このような性能の劣化を避けるために、損傷したブレードの先端を再構築することが想定される。例えば０．２ｍｍ程度の非常に小さい寸法公差が、このような再構成における明細書によって与えられる。１つの解決策は、ブレードの頂部に樹脂を添加し、次いで硬化した樹脂を所望の寸法に機械加工することである。このような解決策は、複合ブレードの場合に実施するのが困難であり、その理由は、樹脂で再充填されたブレード先端領域は、動作中に破損または剥離する傾向を有する可能性があるからである。機械加工。更に、このような方法は、高価なマシニングセンタの使用を必要とする。

本発明は、このような欠点を、簡単で、信頼性があり、かつ安価な方法で改善することを目的とする。

この目的のために、本発明は、いわゆる軸線方向に延在する複合材料で作られたブレードを修理する方法であって、前記ブレードが根元部とブレードとを備え、前記ブレードの軸線方向端部は、根元の反対側に修理されるべき領域を備え、本方法は、
ａ）ブレードを工具内に位置決めするステップと、
ｂ）少なくとも第１の箔および少なくとも第２の箔を、修復されるべき端部領域のレベルに、それぞれブレードの内面および外面上に位置決めするステップであって、ブレードの内面および外面のそれぞれにおいて、各箔は、ブレードの対応する端部を越えて軸線方向に延在し、工具の基準に対して位置決めされる軸線方向端部を備え、各箔の前記端部は、修復されるべき領域の軸線方向端部を画定し、前記箔は、それらの間に再充填体積を画定するステップと、
ｃ）再充填体積を、未硬化樹脂または複合再充填ペーストなどのペースト状または流体状の再充填材料で充填し、それによって、再充填材料が再充填体積を越えて延在しないようにするステップと、
ｄ）前記材料を焼成または重合させることによって再充填材料を硬化させるステップと、
ｅ）箔を除去するステップと、
からなるステップを備えることを特徴とする。

このようにして、再充填材料が再充填される領域の軸線方向寸法は、再充填体積を画定する箔によって与えられる。したがって、硬化材料の硬化後に機械加工操作を行う必要はなく、これは、マシニングセンタの使用と同様に、再充填領域への損傷のリスクを回避する。

工具は、基準面を形成し、前記ブレードを工具内で軸線方向に位置決めするようにブレード根元と協働する支持面を備えることができ、工具は、軸線方向に垂直な方向に前記ブレードを工具内に位置決めするように、ブレード根元またはブレードに当接することができる停止部をさらに備える。

ストッパは、例えば、ブレードの後縁に載置することができる。

ブレード根元は、固定手段によって、工具の前記支持面および前記工具停止部と当接して保持されてもよい。固定手段は、ファスナを含むことができる。

ブレード根元は、蟻継ぎ形状を有することができる。

ステップ（ｃ）は、ブレードが工具に取り付けられている間に実行できる。

ステップ（ｂ）において、前記箔は、ブレード上の所定の位置に固定することができ、前記ブレードおよび箔によって形成されたアセンブリは、ステップ（ｃ）の前に、工具から取り外される。

箔は、少なくとも１つのクランプのような固定装置によって、ブレード、特にブレードに固定することができる。

ステップ（ｂ）では、箔は、工具の基準面に対して軸線方向に位置決めすることができる。

前記基準面は、例えば、ターボ機械のファンケースの摩耗性材料の表面をシミュレートすることができる。

ステップ（ｃ）では、再充填体積を越えて延在する過剰な再充填材料は、トリミングまたはスクレイピングによって除去することができる。

シェービング工具またはスクレイピング工具は、余分な再充填材料を除去するために、箔の軸線方向端部に対して適用される、例えばシリコーンの可撓性部分を備えることができる。シェービングまたはスクレイピング作業は機械加工作業ではなく、このような作業は、このステップにおける再充填材料の流体またはペースト状の性質によって可能になる。

再充填材料は、ヘラで再充填体積内に挿入することができる。

ブレードの対応する端部と、基準面と、箔とは、閉鎖された再充填体積を画定し、材料は、ステップ（ｃ）で前記閉鎖体積内に挿入されて、それを完全に充填する。

このような方法は、再充填材料の硬化前にトリミングまたはスクレイピング工程を必要とせず、閉じられた再充填体積の寸法は所望の寸法に対応する。

再充填材料は、シリンジを使用して再充填体積に注入することができる。

再充填材料は、熱硬化性樹脂とすることができる。

樹脂は、例えば、エポキシまたはポリウレタンベースの樹脂である。例えば、樹脂は、３ｍｍ未満の長さのガラス繊維のような短い強化繊維で充填される。あるいは、樹脂は、５０～１００ミクロンの直径を有するガラスビーズで充填されることができる。

例えば、樹脂の収縮率は２％未満である。

閉鎖壁は、再充填体積を閉鎖するように箔の前記端部を覆うことができ、再充填材料は、例えば、オリフィスまたは開口部を通して、前記再充填体積内に挿入または注入される。

本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な例として与えられる以下の説明を読むと、より良く理解され、本発明の他の詳細、特徴、および利点が明らかになるであろう。

図１は、本発明の一実施形態による、ブレードの修理方法の異なるステップを示す図である。工具に取り付けられたブレードの概略斜視図である。ブレード先端および箔の概略斜視図である。本方法における種々の連続した工程を示す、ブレード先端の概略図である。本方法における種々の連続した工程を示す、ブレード先端の概略図である。本方法における種々の連続した工程を示す、ブレード先端の概略図である。は、本発明の別の実施形態を示すブレード先端の概略図である。

発明を実施するための形態
一実施形態による、ターボ機械用の複合ファンブレード１の修理方法が、図１～図６に概略的に示されている。

ブレード１は、軸線Ｘに沿って延在し、図２の底部に位置するダブテール形状のブレード根元２と、内面４の表面および外面５の表面を備える異形ブレード３とを備える。ブレード３は、ブレード根元２に連結された第１の軸線方向端部と、第１の端部とは反対の、先端部６（図３）とも呼ばれる第２の軸線方向端部とを有する。根元２は、ブレードの先端部６に対向する２つの傾斜面７を有し、ファンのロータディスクの相補的な面との協働のための支持面を形成する。

内面４の表面と外面５の表面は、前縁８と後縁９で会合する。前縁８は、ファンを通る気流の方向に対して、後縁９の上流に位置するものとする。

ブレード１は、例えば、樹脂マトリックス中に埋め込まれた繊維布を含む複合材料から作られる。

本発明による修理方法の目的は、ブレード１の先端６を損傷した後に、該先端部６の元の幾何学的形状を再構成することである。ブレード１の先端部６の再充填とも呼ばれる再構成は、例えば０．２ｍｍのオーダーの元のブレード１と同じ寸法公差で行われなければならない。この再構成は、ブレード３の対応する先端部６とファンロータの軸との間の軸線方向距離、従ってブレード３の対応する先端部６とブレード根元２のベアリング面７との間の軸線方向距離の特に完全な制御を必要とする。

本発明による修理方法は、まず、工具１０内でブレード１を位置決めし、ロックする全ての工程（Ｅ１）を含む。

工具１０は、固定支持体１１と、２つの支持領域１２と、支持体１１に対して固定された停止部材１３とを備えている。

各支持領域１２は、図２のＸ軸線に沿ったブレード１の変位を上方に制限するように、ブレード根元２の相補的な支持面７のための支持体またはベアリングを形成することを意図した傾斜面１２ａを含む。

ブレード根元部２の後縁９を形成する下流端または先端部もまた、工具１０の停止部材１３に当接し、軸線Ｘに垂直な軸線Ｙに沿った工具１０に対するブレード１の位置決めを確実にする。

爪型のクランプのような係止手段は、ブレード根元２のベアリング面７を支持領域１２のベアリング面１２ａ上に保持するように、図２において上方に向けられた軸力Ｆを発揮する。

工具１０はさらに、ブレード頂点領域６の両側に、すなわちブレード１の内面４の表面および外面５の表面に対して配置された箔１４を含む。各箔１４の形状は、ブレード１の内面４の表面または外面５の表面の形状に適合される。各箔１４は、ブレードの根元２に対向する第１軸線方向端部１５と、反対側の第２軸線方向端部１６とを有する。箔１４の残りの工具１０に対する第２の軸線方向端部１６の位置は、例えば、前記第２の端部１６を支持体１１の支持領域１７に押し付けることによって制御される。つまり、箔１４の支持面７と第２端部１６との軸線方向距離を制御することができる。箔１４の側エッジ１８は、ブレード３の先端６の後エッジ９と前エッジ８で会合する。

次に、ブレード３および箔１４の損傷した先端６は、再構成されるべき体積１９を区切る。

箔１４は、工具１０と一体にすることも、ブレード１と一体にすることもできる。後者の場合、箔１４は、例えば、クランプなどの任意の適切な手段によってブレード先端６にクランプすることができる。

次いで、ブレード１および箔１４を工具１０から取り外すことができる。

次に、前述の体積１９にペースト状または流体状の再充填材料２０を充填することができる（ステップＥ、図１および図４）。この材料２０は、例えば熱硬化性樹脂、例えばエポキシまたはポリウレタン系樹脂である。例えば、樹脂は、３ｍｍ未満の長さのガラス繊維のような短い強化繊維で充填される。あるいは、樹脂は、５０～１００ミクロンの直径を有するガラスビーズで充填されることができる。

余分な熱硬化性材料２０は、箔１４への損傷を避けるために、例えば、可撓性シリコーン工具とすることができる工具を使用して、シェービングまたはスクレイピング工程（工程Ｅ３、図１および５）において除去されることができる。特に、箔１４の第２端部１６とブレード根元２の支持面７との間の寸法の変更を避ける必要がある。

次に、再充填材料２０は、例えば焼成工程（工程Ｅ４、図１）において、重合によって硬化される。このステップにおいて、再充填材料は、例えば、２％未満の収縮率を有する。箔１４の第２の端部１６の位置は、そのような収縮を考慮に入れるか、または予想するように調整することができ、したがって、収縮および硬化後に所望の寸法を得ることができる。

次いで、箔１４を除去することができ（ステップＥ５、図１および６）、それにより、補修されたブレード１、すなわち、損傷した先端部６が再構成、再装填または再構築されたブレード１が、ブレード１の元の寸法を寸法許容範囲内で回復するようになる。

図７に示される別の実施形態によれば、閉鎖壁２１は、再構成されるべき体積１９を閉鎖するように箔１４の第２の端部１６を覆うことができる。再充填材料２０は、例えば、注射器によって、開口２１ａを通して前記体積１９に挿入又は注入され、前記体積１９を完全に満たすことができる。ブレード１、箔１４、および閉鎖壁２１は、再充填材料２０を前記体積内に挿入または注入するステップの間、工具１０の残りの部分の所定位置に保持することができる。

次いで、前記材料２０を、例えば焼成によって硬化させ、次いで再構成されたブレード１を工具１０から取り外すことができる。

Claims

軸線方向（Ｘ）に延在する複合材料で作られたブレード（１）を修理する方法であって、前記ブレード（１）は、根元（２）と、根元（２）の反対側の軸線方向端部が修理されるべき領域を含むブレード（３）とを備え、前記ブレード（３）は、内面（４）と外面（５）とを備え、
ａ）ブレード（１）を工具（１０）内に位置決めするステップと、
ｂ）少なくとも第１の箔（１４）および少なくとも第２の箔（１４）を、修復されるべき端部領域のレベルに、それぞれブレード（３）の内面（４）の表面および外面（５）の表面上に位置決めするステップであって、ブレードの内面（４）および外面（５）のそれぞれにおいて、各箔（１４）は、ブレード（３）の対応する先端部（６）を越えて軸線方向に延在し、工具（１０）の基準に対して配置された軸線方向端部（２）を有し、各箔（１４）の前記端部（１６）は、修復されるべき領域の軸線方向端部を画定し、前記箔（１４）は、それらの間に再充填体積（１９）を画定するステップと、
ｃ）再充填体積（１９）を、非重合樹脂または複合再充填ペーストなどのペースト状または流体状の再充填材料（２０）で充填して、それによって、再充填材料（２０）が再充填体積（１９）を越えて延在しないようにするステップと、
ｄ）前記材料（２０）を焼成または重合することによって再充填材料（２０）を硬化させるステップと、
ｅ）箔（１４）を除去するステップと、
からなるステップを備えることを特徴とする、方法。
前記工具（１０）は、基準面を形成し、前記ブレード（１）を前記工具（１０）内で軸方向に位置決めするように前記ブレード根元（２）と協働する支持面（１２、１２ａ）を備え、前記工具（１０）は、前記ブレード（１）を前記工具（１０）内で軸線方向（Ｘ）に垂直な方向（Ｙ）に位置決めするように、前記ブレード（１）の根元（２）またはブレード（３）に当接することができる停止部（１３）をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
ステップ（ｃ）は、ブレード（１）が工具（１０）に取り付けられる間に実行されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
前記箔（１４）は、ステップ（ｂ）の間、ブレード（１）上の所定位置に固定され、前記ブレード（１）と箔（１４）とによって形成されたアセンブリは、ステップ（ｃ）の前に工具（１０）から取り外されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
ステップ（ｂ）において、箔（１４）が工具（１０）の基準面に対して軸線方向に位置決めされることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
工程（ｃ）において、再充填体積（１９）を越えて延在する過剰な再充填材料（２０）が、レベリングまたはスクレイピングによって除去されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
前記ブレード（３）の対応する先端部（６）、前記基準面および前記箔（１４）は、前記再充填体積（１９）を区切り、前記材料（２０）は、前記ステップ（ｃ）において前記体積（１９）内に挿入され、完全に充填されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項および請求項５に記載の方法。
前記再充填材料（２０）が熱硬化性樹脂であることを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の方法。
閉鎖壁（２１）が、箔（１４）の前記端部（１６）を覆って、再充填体積（１９）を閉鎖し、再充填材料（２０）が、前記再充填体積（１９）に挿入または注入されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。