JP4714498B2 - 特にターボ機械において、環状フランジを合わせて組み立てるための装置 - Google Patents

Description

本発明は、環状フランジ、特にターボ機械におけるロータまたはステータの部品を合わせて締め付けるためのフランジを、合わせて組み立てるための装置に関する。

ターボジェットの低圧タービン段において、部品は、相互に対して押圧され、且つ環状フランジにおける開口部を貫通するボルトによって合わせて締め付けられる環状フランジによって、互いに組み立てられ、これらの開口部は、環状フランジの周りに一様に分配される。

いくつかのそのようなフランジは、「フェストゥーン状（ｆｅｓｔｏｏｎｅｄ）」であり、すなわち締め付けボルトのためのそれらフランジの貫通開口部が、そのような環状フランジに「フェストゥーン状」の形状を与える、換言すれば、丸められたまたは矩形の縁部を有する銃眼状（ｃｒｅｎｅｌｌａｔｅｄ）の形状を与える、切り欠き部によって互いに分離されている中実部分に形成される。

ターボジェットの低圧タービンに関して、種々の部品が、互いに垂直に積み重ねられ、且つそれら部品は、それから環状フランジにおける開口部を見えない状態で貫通するボルトを用いて合わせて締め付けられる。それゆえ、フェストゥーン状のフランジは、締め付けボルトを通すための貫通開口部同士の間で、ピッチの半分だけ他のフランジに対して相対的に角度的にオフセットされ、そのような状況のもとで、他のフランジにおける開口部を貫くボルトが、オフセットされたフェストゥーン状フランジにおける切り欠き部を貫通し、且つ該フランジの中実部分に設けられる開口部を通らないことが起こり得る。そのような状況のもとで、オフセットされたフランジは、他のフランジの間に軸方向に単にクランプされているから、他のフランジにしっかりと締め付けられてはおらず、締め付けボルトがゆるんだ場合または遠心力のもとにおいては、角度的にまたは径方向に動くかもしれない。

組み立てを行う作業員によって払われる注意以外に、環状締め付けフランジの適切な角度配置を確実にするための知られている手段は提供されておらず、そして角度配置が良くないことを作業員に警告するための手段は設けられていない。

本発明は、特にこの問題に対する単純で、効果的で、且つ安価な解決策を提供しようとするものである。

このために、本発明は、ターボ機械のロータまたはステータの部品を合わせて締め付けるためのフランジのような、２つの環状フランジを合わせて組み立てるための装置であって、前記フランジにおける開口部を貫通するボルト等の締め付け手段を備えており、第１のフランジは、フェストゥーン状または銃眼状の形状からなり、且つ締め付け手段を通過させるための開口部を含む中実部分の間に形成された切り欠き部を有し、他の環状フランジは、第１のフランジに向かって面する面に少なくとも１つの突出要素を呈し、前記突出要素は、互いに対する２つのフランジの角度配置が適正であるときに、第１のフランジの切り欠き部内に係合するためのものである装置を提供する。

切り欠き部において軸方向に係合するこれらの突出要素によって、積み重ねられたフランジは、それらの相対角度配置が適正であるときに、相互に対して適切に押圧される。もしくは、２つのフランジは、相互から軸方向に間隔があけられ、且つこの軸方向間隔は、組み立てを行う作業員によって認められ得て、該作業員は、それによって、フランジの誤った角度配置が知らされ、且つ矯正のための作業をすることができる。

突出要素は、フランジの間の角度配置が適正であるかまたは適正でないかを、作業員に知らせるキー機能手段を構成している。

本発明の第１の実施形態において、上述された突出要素が、２つのフランジの一方に取り付けられたペグである。

本発明の変形実施形態において、上述された突出要素が、２つのフランジの一方から機械加工されまたは切り抜かれたスタッドである。

これらの実施形態の両方において、フランジから突出するペグまたはスタッドは、２つのフランジの間の相対角度配置が適正であるとき、他のフランジのいずれかの切り欠き部に係合し得る。もしくは、ペグまたはスタッドは、中実部分に対して当接し、２つのフランジが、相互に対して軸方向に押圧されるのを妨げる。

本発明の装置は、より詳細には、ロータディスクにより、駆動コーンにより、またはターボ機械、特にターボジェットの低圧タービンにおける、ディスクの１つのブレード基部を軸方向に保持するための部品により与えられる、環状締め付けフランジと合わせて組み立てることを目的としている、しかしながら装置は、フェストゥーン状または銃眼状の環状フランジが、他の環状フランジと組み立てられることが必要であるときはいつも、産業全体にわたってより一般的に適用される。

本発明は、非限定的な例を用い且つ添付図面を参照してなされた以下の説明を読むことによって、よりよく理解され、且つ本発明の他の特徴、詳細、および利点が一層明確にわかるであろう。

図１は、３段の可動ブレード１２、１４および１６、ならびに２段の固定ベーン１８、２０を有する、ターボジェットの低圧タービン１０の部分図である。

固定ベーン１８、２０の径方向外側の端部は、ターボジェットのケーシングに（図示されていない）手段によって取り付けられており、可動ブレード１２、１４および１６の径方向内側の端部は、適切な手段、例えば、ありつぎ（ｄｏｖｅｔａｉｌ）等によって、ロータの３つのディスク２２、２４、および２６に取り付けられている。

各ディスク２２、２４、および２６は、上流側環状フランジおよび下流側環状フランジを有し、これらのフランジは、ディスクを相互に対して、およびターボ機械のシャフトに結合されている駆動コーン２８に対して締め付け固定するために役立ち、そしてまたブレード基部をディスクに保持するための環状体（ａｎｎｕｌｕｓ）に締め付け固定するためにも役立つ。

より詳細には、上流側ディスク２２は、上流側環状フランジ３０を有し、この上流側環状フランジ３０は、ボルトを用いてそこに締め付け固定された環状体３２を持ち、環状体３２は、ディスク２２にブレード１２の基部を保持するのに役立っている。上流側ディスク２２は、さらに下流側環状フランジ３４を有し、この下流側環状フランジ３４は、ボルトによって、中間ディスク２４の上流側環状フランジ３６、およびブレード１４の基部を中間ディスク２４に保持するための環状体３８に締め付け固定される。

中間ディスク２４は、下流側環状フランジ４０を有し、この下流側環状フランジ４０は、ボルトによって、下流側ディスク２６の上流側環状フランジ４２と、ブレード１６の基部をディスク２６に保持するための環状体４６の環状フランジ４４と、駆動コーン２８の環状フランジ４８とに締め付け固定され、フランジ４４および４８は、ディスク２４および２６の環状フランジ４０および４２の間にクランプされる。

本発明のアセンブリ装置は、さらに詳細には、図２および図３により明白に見られ得る特徴を有する、ディスク２４および２６、環状体４６、ならびに駆動コーン２８の、環状フランジ４０、４２、４４、および４８に適用されるが、フランジ３４、３６および環状体３８にも、任意に適用され得る。

図２および図３において、ディスク２４の環状フランジ３６および４０と、駆動コーンの環状フランジ４８は、フェストゥーン状または銃眼状である、すなわち締め付けボルト５８を通すための開口部５４、５６を有する中実部分５０、５２を有しており、前記中実部分５０、５２は、切り欠き部６０、６２によって相互から分離されていることが分かる。

下流側ディスク２６（図２および図３には図示されていない）の環状フランジ４２も、フェストゥーン状である。下流側ディスク２６にブレード１６の基部を保持するための環状体４６の環状フランジ４４だけは、フェストゥーン状でなく、３６０°にわたって連続的に延びている。

取り付けている間、ディスクは相互に垂直に積み重ねられ、且つ締め付けボルト５８が、見えない状態で取り付けられる。ボルトの頭部は、中間ディスク２４の下流側環状フランジ４０を押圧し、ナットは、下流側ディスク２６の環状フランジ４２を押圧する。ボルトは、環状体４６の連続的環状フランジ４４に形成される開口部に、いかなる誤差の危険もなしに係合され、且つそれらボルトは、図２に示されるように、駆動コーン２８のフェストゥーン状の環状フランジ４８の開口部５６に係合されるべきである。

部品は、軸方向に積み重ねられており、締め付けボルトは見えない状態で取り付けられているので、駆動コーン２８の環状フランジ４８が、他の環状フランジに対して適正に角度配置されず、図３に示されるように、ボルトを通すために貫通開口部５６の間のピッチの半分だけ角度的にオフセットされることが起こり得る。

そのような状況のもとで、ボルト５８は、駆動コーン２８の環状フランジ４８の中実部分５２の間を通って、ディスク２４の環状フランジ４０の開口部５４と、環状体４６の連続的な環状フランジ４４における開口部と、下流側ディスク２６の環状フランジ４２に形成される開口部とに係合され、このことは、そのとき駆動コーンが、他のフランジに確実に締め付け固定されておらず、環状体４６の環状フランジ４４と下流側ディスク２６の環状フランジ４２との間に、軸方向に単にクランプされていることを意味する。

本発明の装置の目的は、図４から図６に概略的に示される手段を用いて、この欠点を回避することにある。

本発明の第１の実施形態（図４に示されている）において、これらの手段は、駆動コーン２８の環状フランジ４８に対して押圧されるべく、環状体４６の環状フランジ４４の面から軸方向に突出すべく形成された円筒状ペグ６４を備える。

円筒状ペグ６４は、２つの連続的な開口部の実質的に中間点に配置され、且つ前記通路内に通るのを防止するように、ボルト５８を通すための開口部５６の直径よりも大きな直径からなっている。変形形態において、ペグ６４は、任意の直径からなり、ボルト５８を通すための開口部５６に対して径方向にオフセットされ得る。

このような方法において、環状フランジの角度配置が適正であり、且つボルト５８が、駆動コーン２８の環状フランジ４８に形成される開口部を通過するとき、ペグ６４は、図４に示されるように、環状フランジ４８の２つの中実部分５２の間に配置され、環状フランジ４４および４８が、相互に対して押圧されるのが妨げられない。

対照的に、フランジ４４および４８が、図５に示されるように、適正でない角度位置にあるとき、すなわちボルト５８が、駆動コーンの環状フランジ４８の中実部分５２の間を通るとき、円筒状ペグ６４は、環状フランジ４８の中実部分５２を押圧することとなり、且つ環状フランジ４４および４８が相互に押圧されるのを防止する。２つのフランジ間の軸方向のオフセットは、アセンブリを作り上げる作業者によって認められ得て、それゆえ作業者は、環状フランジの角度配置を修正し且つボルト５８を適正位置に戻すことができ、同時に駆動コーンの環状フランジ４６における開口部５６をそれらボルトが通過することを確実にする。

環状体４６の環状フランジ４４は、都合の良いことに回転の軸線の周りに対称に分布される複数の円筒状ペグ６４を有し得ることは言うまでもない。

例として、円筒状ペグ（群）６４は、環状フランジ４４に据え付けられ、ネジ留め、リベット留め、または何らかの他の適切な手段によって環状フランジ４４に固定される。

図６に示される変形実施形態において、環状体４６の環状フランジ４４は、駆動コーンの環状フランジ４８に対して押圧されるべきその面に、１つ以上のスタッド６６を有しており、これらのスタッドは、締め付けボルトを通すための開口部間の上述された円筒状ペグ（群）６４と同様に配置される。取り付けられた円筒状ペグ６４とは異なり、これらのスタッド６６は、環状フランジ４４を形成する材料から機械加工される。

当然、当業者に自明な種々の変形例が、環状フランジの適正な角度配置を提供する説明され且つ図示された手段に適用され得ることは、他のフランジの切り欠き部に係合するフランジの１つに形成された少なくとも１つの突出要素によって規定される。

従来技術のやり方で組み立てられた環状フランジを示す、ターボジェットの低圧タービンの概略的な部分断面図である。 図１の装置の３つのフランジの適切な角度配置を示す概略的な部分斜視図である。 図１の装置の３つのフランジの誤った角度配置を示す概略的な部分斜視図である。 図２に対応し、本発明の装置の第１の実施形態を示す概略的な部分斜視図である。 図３に対応し、本発明の装置の第１の実施形態を示す概略的な部分斜視図である。 本発明の第２の実施形態におけるフランジの概略的な部分斜視図である。

符号の説明

１０ 低圧タービン
１２、１４、１６ 可動ブレード
１８、２０ 固定ベーン
２２、２４、２６ ディスク
２８ 駆動コーン
３２、３８、４６ 環状体
３０、３４、３６、４０、４２、４４、４８ 環状フランジ
５４、５６ 開口部
５０、５２ 中実部分
５８ 締め付けボルト
６０、６２ 切り欠き部
６４ 円筒状ペグ
６６ スタッド

Claims (6)

1. ターボ機械のロータまたはステータの部品を合わせて締め付けるためのフランジのような、２つの環状フランジを合わせて組み立てるための装置であって、前記フランジにおける開口部を貫通するボルト等の締め付け手段を備えており、第１のフランジが、フェストゥーン状または銃眼状の形状からなり、締め付け手段を通過させるための開口部を含む中実部分の間に形成された切り欠き部を有し、他の環状フランジが、フランジの取り付けの際、第１のフランジと協働して、両フランジ間の角度配置が適正であるかまたは適正でないかを作業員に知らせる、キー機能手段を備えており、該キー機能手段は、第１のフランジに向かって面する前記他のフランジの面に形成された少なくとも１つの突出要素であり、該少なくとも１つの突出要素が、互いに対する２つのフランジの角度配置が適正であるときに、第１のフランジの切り欠き部内に係合させるためのものである、装置。
2. 前記少なくとも１つの突出要素が、２つのフランジの角度配置が適正でないときに、２つのフランジを互いに軸方向に離して間隔をあけさせる、請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの突出要素が、前記他の環状フランジに取り付けられたペグである、請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも１つの突出要素が、前記他の環状フランジの材料から機械加工された、または切り抜かれたスタッドである、請求項１に記載の装置。
5. ロータディスクによって与えられる環状フランジ、ブレード基部をロータディスクの１つに保持するための環状体によって与えられる環状フランジ、およびターボ機械、特にターボジェットの低圧タービン段における駆動コーンによって与えられる環状フランジを、合わせて固定するために用いられる、請求項１に記載の装置。
6. ブレード基部を軸方向に保持するための環状体の環状フランジが、駆動コーンのフェストゥーン状または銃眼状の環状フランジに対して軸方向にクランプされ、且つ相互に対して環状フランジの角度配置が適正であるときに、駆動コーンの環状フランジの切り欠き部の１つに係合するための少なくとも１つの突出要素を含む、請求項５に記載の装置。

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