JP5767628B2 - 航空機タービンエンジン部品を流体試験するための装置用のシールヘッド - Google Patents

Description

本発明は、一般に、ガス流の流れを対象とした回路を有する航空機タービンエンジン部品の流体試験を行うこと目的とする装置の分野に関する。

より詳細には、本発明は、このタイプの装置に装備するシールヘッドに関するものであり、（テストベンチ／被試験部品）−インターフェースヘッドとも呼ばれるこのヘッドは、その流れ回路の中へガス流をこれに注入するために、被試験部品と封止可能に接触することが意図される。

実現される流体試験のタイプは、変えられることができ、たとえば、被試験部品を通る漏れ率、たとえばタービン整流中空翼を通過する漏れ率の測定に関係する。

この種の試験装置は、一般に、固定台、および被試験部品が取り付けられる支持体、ならびに試験を行うために使用されるガス流をこれらに供給するために、部品と接触することが意図され、部品の開口にそれぞれ面する１つまたは複数のシールヘッドを備える。

習慣的に、各シールヘッドは、セットされて、その関連する開口の方向にピストンの軸に沿って並進運動および回転／傾斜することができるように、アクチュエータのピストンによって担持される。ヘッドのシール要素と被試験部品の開口との間の位置合わせにより、通常、ヘッドから漏れ、部品の開口の中に貫入するガス流の循環に対して良好なシールが保証される。

とりわけ被試験部品が変位する可能性のために、この種の位置合わせは、得ることおよび保つことが困難であると分かる場合があり、したがって、一般に、試験作業を始める前にヘッドが部品と並んでドッキングすることを操作者がチェックすることが行われる。このことは、この種のドッキングが頻繁に実現されなければならないことを考慮すれば、試験方法の速度をかなり落とす。

さらに、ドッキングの密封性質は、操作者が視覚によって検出することが困難であり得る。したがって、シール要素と部品の開口との間の小さな芯ずれは、操作者の外観検査を免れる場合があり、その結果、行われる測定に重大な結果が生じる。

したがって、本発明は、先行技術の実施形態に関して、前述の欠点の改善策を少なくとも部分的に見出すことである。

このために、本発明の目的は、まず第一に、ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジンの部品の流体試験を行うための装置用のシールヘッドであり、前記ヘッドは、閉じたラインに沿って、かつガス流を通過させるための通路によって内側で交差されるシール要素を備え、前記シール要素は、被試験部品と接触することが意図されるシール面、および前記ガス流が供給されることが意図される部品の開口を有する。

本発明によれば、シールヘッドは、シール要素を被試験部品の前記開口に対してセンタリングするための手段をさらに備え、前記センタリング手段は、この要素に堅く取り付けられ、これらのセンタリング手段を取り囲む外側部分を有する前記シール面の前面に向かって突出する。

したがって、本発明は、これらの要素の両方の効果的な位置合わせを行うために、被試験部品の開口の中に貫入することが意図される、シール要素をセンタリングするための手段の取付けを巧みに行い、その結果、密封されたドッキングを保証する。換言すれば、センタリング手段は、部品の開口内のそれらの収容により、開口の周囲にシール面の外側部分の良好な位置決めが保証されるように配置される。したがって、操作者の外観検査は、簡単化され、またはさらには廃止されることができ、非密封ドッキングを得る危険が低減されてゼロになる。したがて、行われるべき流体試験は、より迅速に互いに後から続くことができ、さらにまた、部品の開口とヘッドのシール面との間の接続箇所でいかなる漏れも無いので、非常に関連のある結果が得られる。

さらに、本発明の独特の特異性が、この種のヘッドを備えた試験装置の部分的または完全な自動化に関連する要求と両立できる再現性を実現する。したがって、このような自動化を有利に考え得る。

また、シールヘッドは、孔を備えるベース、ならびに孔を備える前記ベースとシール要素との間に配置される接続手段をも備え、前記ヘッドは、後部から前面の方へ、孔を備える前記ベースを通って空気流を連続的に循環できるように設けられ、接続手段および前記通路は、シール要素によって画定されることが好ましい。

このようなシナリオでは、前記接続手段は、孔を備える前記ベースに対して前記センタリング手段の変位を可能にするために優先的に設計される。したがって、これらの手段により、被試験部品に設けられるその関連する開口に対してシール要素の自動センタリングを可能にする。それにもかかわらず、被試験部品に面するシールヘッドを担持するツーリングのアセンブリの変位を可能にするもののような他の形状構成が、シール要素の自動センタリングを得るために考えられ得る。

前述の変位を確実にするために、前記接続手段は、たとえば中空弾性部品の形状、たとえばガス流によって交差されることが意図される線対称の形状をとり、かつ、たとえばベローズの形状をとることが好ましい。この種のベローズは、ヘッドの孔を備えるベース上へのこの要素の接続を確実にするために十分な機械的剛性を与えながら、その自動センタリング中にシール要素の変位に付随できるように実際に完全に適応される。

前記センタリング手段は、ピンまたは複数のセンタリングピン、たとえばそれらが貫入しなければならない開口の形状に応じて２個、３個、または４個のセンタリングピンを備えることが好ましい。一般に、ピンは、被試験部品に流入する流れについてできるだけ小さな摂動を生じるように設計され、配置される。

前記センタリング手段は、摩耗の場合はこれらの取り替えを容易にするために、前記シール要素に取り外し可能に取り付けられることが好ましい。

また、本発明の目的は、ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品の流体試験を行うこと目的とする装置用のツーリングであり、前記ツーリングは、上で示したようなシールヘッド、ならびに前記シールヘッドにガス流を供給することが意図され、かつシールヘッドに取り付けられる、ガス流を鎮静化するためのチャンバを備える。

このツーリングは、アクチュエータをさらに備え、アクチュエータのピストンは、前記鎮静化チャンバを担持することが好ましい。

また、本発明は、ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品の流体試験を行うこと目的とする装置であり、この装置は、上で説明したように少なくとも１つのツーリング、および好ましくはガス流が同時に供給されるべき開口があるのと同じ数のツーリングを備える。

最後に、本発明の目的は、上で説明したもののようにシールヘッドを使って、ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品の流体試験を行うための方法であり、前記方法は、
そのセンタリング手段がこの部品の開口の中に貫入するように、被試験部品に向かってシールヘッドを変位させるステップであり、密封接触が前記シール面と被試験部品との間に確立されるまで、変位が継続される、ステップと、
前記シールヘッドを通して、被試験部品の前記開口の中にガス流を注入するステップと、
ガス流について測定を実施するステップとを含む。

本発明の他の利点および特徴は、下記の非限定的な詳細な説明により明らかになるであろう。

この説明は、添付の図面を参照して行われることになる。

航空機タービンエンジン部品の流体試験を行うこと目的とする装置の概略上面図を示し、装置は、本発明の好ましい実施形態として認められる図である。 装置に装備するシールヘッドを示す、図１の線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。 図２に示されるものと同様の図を示し、シールヘッドが第１の他の実施形態として現れている図である。 図２に示されるものと同様の図を示し、シールヘッドが第２の他の実施形態として現れている図である。 図２ｂの線ＩＩｂ’−ＩＩｂ’による断面図である。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。 そのシール要素の自動センタリングをもたらす、被試験部品に向かうシールヘッドの変位を図式化した図である。 そのシール要素の自動センタリングをもたらす、被試験部品に向かうシールヘッドの変位を図式化した図である。 より詳細に示されたシールヘッドの斜視図である。 図５に示されるヘッドの長手方向断面図を示し、ヘッドが休止位置を占める図である。 シール要素が自動調心された後の、図６ａに示されるものと同様の図である。 他の実施形態として見られる、休止位置を占めるシールヘッドの断面図である。 シール要素が自動調心された後の、図７ａに示されるものと同様の図である。 もう１つの他の実施形態として見られる、休止位置を占めるシールヘッドの断面図である。 シール要素が自動調心された後の、図８ａに示されるものと同様の図である。

まず第一に図１を参照して、ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品２の流体試験を行うこと目的とする装置１を見ることができ、装置は、本発明の好ましい実施形態として見られる。

ここに、被試験部品２は、その半径方向端部のうちの１つを通して貫入し、かつ後縁すべてに沿ってその後縁に配置されるオリフィス（図示せず）を通して漏出する空気流によって、これが動作する時に交差されることが意図されるたとえば中空整流翼である。したがって、装置１は、整流翼２を通る漏れ流量を決定するために設けられ、この漏れ流量は、たとえば翼を修理した後に、実際に試験されるべきである。

装置１は、固定台４を備え、これは概略的に示されているだけであり、部品２は、図１では６として参照される当業者に知られている従来の取付け手段を介して、取り外し可能に固定して取り付けられる。また、この台の上に、ツーリング８が取り付けられ、その主な機能は、台に配置された被試験部品２にガス流を供給することである。したがって、たとえ図１では１つの工具８だけが示されていても、装置は、ガス流が注入されなければならない部品２の特定の開口と協働することがそれぞれ意図される、互いに接続されまたは互いから独立した、それらのうちの数個を設置できることが明らかである。例として、２つのツーリング８が、これらの対向する半径方向開口の両方を通して同時にガス流を注入するように、翼２のどちら側にも設置され得る。

ツーリング８は、アクチュエータ１０を備え、その本体１２は、台４に取り付けられ、そのピストン１４は、その軸１６の方向に沿ってその本体１２に面して並進変位可能である。ピストン１４の端部は、ガス流がフレキシブルホース２０を介してこのチャンバに接続される補助供給手段１８を通して導かれ得る、鎮静化チャンバ１６を担持する。表示する例として、供給手段１８は、台４のそばに配置されるガス源の形態をとることができる。

さらに、ツーリング８は、それが連通する鎮静化チャンバ１６によって固定して担持されるシールヘッド２２を備えている。このために、シールヘッド２２は、鎮静化チャンバ１６の上に機械的接続するのに使用される孔を備えるベース２４、シール要素／ガスケット２６、ならびにベース２４と被試験部品２に当たっているシール要素２６との間に配置される接続手段２８を備える。

このような形状構成の場合、ガス流は、被試験部品の中に最終的に貫入するために、鎮静化チャンバ１６、孔を備えるベース２４、接続手段２８、シールガスケット２６を通して連続的に前面から後部に向かって循環する。ここに、求められる漏れ流量を得ることは、たとえば、ガス流の循環の方向に互いから間隔を置いて設けられたチャンバ１６の２つの点の間の圧力差を測定することがら成り、これは、適切な測定装置３０を使って行われる。

図１、図２、および図３を参照して、シールガスケット２６は、図２の破線で概略的に示される閉じたライン３２に従い、このガスケットは、被試験部品に向かって流れるガス流用の通路３４を内部に画定することが分かり得る。

本発明の特殊性のうちの１つは、シールヘッド２２が、シールガスケット２６を被試験部品に対して相対的にセンタリングするための手段をさらに備え、これらのセンタリング手段が、シール要素２６に堅く取り付けられ、ガスケットによって画定されるシール面３６から突出し、かつ被試験部品２と接触していることが意図されることにある。ここに、センタリング手段は、被試験部品の開口４０の中への導入を容易にするために、前方に突き出しており、かつそれぞれがチップの形状を持ちあるいは凸状または円錐形の鼻形を持つ端部を有する、複数のセンタリングピン３８の形状をとる。実際に、このことは図１でよりよく認識できるように、センタリングピン３８は、部品２によって画定される開口４０の中に貫入することが意図され、これを通してガス流は、この開口４０の内壁に従うことによって循環することが意図される。

さらに、シール面３６は、シール面３６の外側部分が、センタリング手段３８を取り囲むように形成され、したがって、このことは図３に図式化さたように、外側部分４４は、開口４０をすっかり取り巻いて部品２に当たっていることが見出される。これによって、シールヘッド２２と被試験部品２との間の接続箇所において完全なシールを与えることができる。この好ましい実施形態では、突出ピン３８を取り囲む外側部分４４は、シール面３６の全体に対応している。それにもかかわらず、図２ａに示される他の実施形態は、異なる形状構成を示しており、ここに、センタリングピン３８は、シール面３６から立ち上がっており、シール面３６の一部が、これらのピン３８に対して相対的に内部に配置されていることを意味する。さらに、ピン３８は、再び通路３４に配置されていることが見出されないが、シール面３６で画定される通路３４に対して外部に配置されていることが見出される。

さらにもう一つの他の実施形態によれば、シール要素２６のセンタリング手段は、もはや互いから間隔を置いて設けられた複数のピンの形状をとらなくて、また図２ｂおよび図２ｂ−１で３８としても参照される突出リップの形状をとり、このリップ３８は、開口３４をすっかり取り巻いて連続的に延在する。部品２の対応する開口４０の中へのこのリップ３８の導入を容易にするために、リップ３８は、面取りされた端部４６を有する。

次いで、図４ａおよび図４ｂを参照して、部品２に向かうシールヘッド２２の変位が示されており、同時に、これらの要素２、２２の両方の間で、僅かな芯ずれに遭遇する。換言すれば、開口４０の中心軸４８は、シールガスケット２６の中心軸５０と一致しておらず、たとえば、１ｍｍだけのずれが観察される。したがって、たとえ通例的に遭遇される芯ずれが１ｍｍ程度のものであっても、ここでのツーリングの場合、数ミリメートル、たとえば５ｍｍ程度の芯ずれを補償できることが注目される。

シールヘッド２２が、軸４８および軸５０に平行な方向５４に沿ってツーリングのピストンの移動の効果によって変位されると、センタリングピン３８のうちの少なくとも１つが、そのテーパ付き端部を開口４０内壁と接触させることになる。ヘッド２２の前進が徐々に継続されると、前述のピン３８への開口４０の内壁の押圧作用は、ピン３８の全部の変位によって表現され、その結果、これらのピンに堅く取り付けられたシールガスケット２６の同じ変位がもたらされる。したがって、ガスケット２６は、図４ｂに示されるように、開口４０と一致するまで、開口４０の軸４８により接近して徐々に移動するその軸５０が見える。

これは後に説明されるように、それによって生じるシール要素２６の自動センタリングは、接続手段２８によって可能にされ、この接続手段２８は、その初期位置のままでいるガスケット２６と孔を備えるベース２４との間の相対変位を吸収できる可能性を与える。

開口４０に対してその相対的に自動調心されるシールガスケット２６を備えるシールヘッド２２の変位は、密封接触がシール面２６の外側部分４４と開口４０を区切る部品２の表面５６との間に得られるまで、継続される。ガス流が装置の鎮静化チャンバの中に注入され得るのは、この密封接続が確立される１回のみであり、この作業には、この同じ流れについて要求される測定作業が続く。

図５は、シールヘッド２２の可能な実施形態を示しており、その特殊性のうちの１つは、センタリングピン３８がシールガスケット２６に取り外し可能に取り付けられることにある。実際に、消耗部品６０には、ピン３８を突き出すベース６２が設けられ、この消耗部品６０は、ピン３８のそれぞれが、シールガスケット２６によって画定される通路３４内に設けられるそれらの関連するシース６４の中に貫入するのを可能にするように、中空ヘッド２２の中に導かれることが意図される。

図６ａは、そのベース２４を介して鎮静化チャンバ１６に取り付けられ、かつ同じ鎮静化チャンバに固く追加されたガイド６６に収容される、静止したこのシールヘッド２２を示している。ここに、接続手段２８は、線対称の形状を備え、かつベローズの形状をとる中空弾性部品の形状をとり、このベローズの形状は、シールガスケット２６の自動センタリング中にベース２４とシールガスケット２６との間の、求められる相対変位に付随するために特に良好であることが分かる。この点で、図６ｂは、センタリング手段３８が導入されている部品２の開口４０に対して相対的に自動調心された形状構成になってそのガスケット２６を備えるシールヘッド２２を示しており、次いで、シールガスケット２６とベース２４との間の変位は、ベローズ２８の弾性変形によってここに可能にされる。もちろん、シールヘッド２６の後退中には、逆の変位が観察され、その結果、図６ａに示されるように、ガスケット２６を再びその休止位置になるように導く。

図７ａおよび図７ｂは、ヘッド２２の他の実施形態を示しており、その中で、主な改変は、接続手段２８の設計にある。したがって、ここに、これらは、このことが図７ｂに示されたように、部品２の開口４０にシール要素２６を自動センタリングできるように十分な可撓性を有する弾性中空シリンダの形状をとる。実際に、好ましくは円形断面を備えるシリンダ２８の可撓性により、固定されたままでいるベース２４に対して相対的にこのガスケット２６の変位が可能にされる。

最後に、図８ａおよび図８ｂは、シールヘッド２２のもう一つの他の実施形態を示しており、その中で、主な変更は、やはり接続手段２８の設計にある。ここに、これらは、２つの実質的に剛性のある同心のシリンダ２８ａ、２８ｂを備え、外側シリンダ２８ａは、鎮静化チャンバ１６に堅く取り付けられた孔を備えるベース２４を一体化している。さらに、内側シリンダ２８ｂは、その前端部でシールガスケット２６を担持し、ばねが、その後端部と鎮静化チャンバ１６との間に随意に挿入され得る。ここに、半径方向の遊び７０が、シールガスケット２６とヘッド２２のベース２４との間で半径方向変位を得ることができるように、両方のシリンダ２８ａとシリンダ２８ｂとの間に特に設けられる。実際に、これは図８ｂに示されるように、部品２の開口４０内のシール要素２６の自動センタリングは、この目的のために設けられる遊び７０を使い尽くすことによって行われ得る。ヘッド２２内のシールを保護するために、シールガスケット２６を通して画定される通路３４を、好ましくは可撓性の導管７２を通して鎮静化チャンバ１６に接続を行うことができ、この可撓性の導管７２は、内側シリンダ２８ｂおよびベース２４によって画定される中空空間を通して進む。

上で述べた説明全体では、芯ずれが、シールガスケット２６の中心軸５０と、関連のヘッド２２を担持するツーリングと協働することが意図される開口４０の中心軸４８との間のずれによって表現される状況が説明され、これらの軸４８、５０の両方は、シフトされるが、それにもかかわらず平行のままでいる。したがって、シールガスケットの自動センタリングが生じるために求められる変位は、前述の軸の両方を一致させることを目的とする半径方向変位に対応する。

それにもかかわらず、本発明は、このタイプの位置合わせ補正に限定されず、また、たとえば２つの軸のうちの一方が他方に対して相対的に僅かに傾斜することから生じるもののような、他の芯ずれを処理するのに適しており、シールガスケット２６の自動センタリング中に観測される変位は、この場合、常に両方の軸４８、５０を一致させるように、この傾斜を徐々に補正することに対応する。それにもかかわらず、このシナリオでは、シールヘッド２２の孔を備えるベース２４に対するガスケット２６の「半径方向変位」として参照される。

上で述べたように、シールヘッド２２は、最初の部分から分かるように休止位置から数ミリメートル程度の、ベース２４に対する相対的なシールガスケット２６の変位を可能にすることができるように設計される。

もちろん、単に非限定的な例として今説明したばかりの本発明について、当業者は、様々な改変を行うことができる。

Claims (8)

1. ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品（２）の流体試験を行うこと目的とした装置用のシールヘッド（２２）であって、前記ヘッドは、閉じたライン（３２）に沿った、かつガス流を通過させるための通路（３４）が内側を横切るシール要素（２６）を備えており、前記シール要素が、前記ガス流が供給されることが意図された被試験部品の開口（４０）のところで被試験部品と接触することを意図したシール面（３６）を有しており、
   シールヘッドがさらに、シール要素（２６）を被試験部品の前記開口（４０）に対してセンタリングするための手段（３８）を備えており、該センタリング手段（３８）は、シール要素に堅く取り付けられ、これらのセンタリング手段を取り囲む外側部分（４４）を有する前記シール面（３６）の前方に向かって突出しており、
   孔を備えたベース（２４）、ならびに孔を備えた前記ベースとシール要素（２６）との間に配置された接続手段（２８）もまた備えており、前記ヘッドが、後方から前方へ、孔を備えた前記ベース（２４）、接続手段（２８）、およびシール要素（２６）によって画定された前記通路（３４）を通って空気流が連続的に循環できるように設けられており、
   前記接続手段（２８）が、前記孔のあるベースに対する前記センタリング手段の変位を可能にするように設計されたものであり、
   前記接続手段（２８）が、ガス流が横切ることを意図した中空弾性部品の形状を呈することを特徴とする、前記シールヘッド。
2. 前記中空弾性部品が、ベローズ（２８）の形状を呈することを特徴とする、請求項１に記載のシールヘッド。
3. 前記センタリング手段（３８）が、１つのセンタリングピンまたは複数のセンタリングピンを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のシールヘッド。
4. 前記センタリング手段（３８）が、前記シール要素（２６）に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のシールヘッド。
5. ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品（２）の流体試験を行うこと目的とした装置用のツーリング（８）であって、前記ツーリングが、請求項１から４のいずれかに記載のシールヘッド（２２）、ならびに前記シールヘッド（２２）にガス流を供給することを意図した、かつシールヘッド（２２）に取り付けられる、ガス流を鎮静化するためのチャンバ（１６）を備える、ツーリング。
6. アクチュエータ（１０）をさらに備えており、アクチュエータのピストン（１４）が補助鎮静化チャンバ（１６）を担持することを特徴とする、請求項５に記載のツーリング。
7. ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品（２）の流体試験を行うこと目的とする装置（１）であって、請求項５または６に記載の少なくとも１つのツーリング（８）を備えることを特徴とする、装置。
8. 請求項１から４のいずれかに記載のシールヘッドを使って、ガス流を流すための回路を有する航空機タービンエンジン部品の流体試験を行うための方法であって、
   センタリング手段が前記部品の開口の中に貫入するように、被試験部品に向かってシールヘッドを変位させ、密封接触が前記シール面と被試験部品との間に確立されるまで変位が継続される、ステップと、
   前記シールヘッドを通して、被試験部品の前記開口の中にガス流を注入するステップと、
   ガス流について測定が実施されるステップと、を含む方法。

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