JP2008064312A - 断熱ブランケットの修復方法、メタライズ織物を下地層に再接合する方法、および断熱ブランケットの補修キット - Google Patents

Abstract

【課題】断熱ブランケットの下地のセラミック織物層からメタライズ織物層の大きな部分が剥離してしまった場合に、断熱ブランケットを修復する方法を提供する。
【解決手段】断熱ブランケット（２４ａ，２４ｂ）の下地層（３０）からメタライズ織物（２６）が剥離してしまった断熱ブランケット（２４ａ，２４ｂ）を修復する方法とシステムを提供する。この方法は、メタライズ織物（２６）の剥離した部分の近傍のメタライズ織物（２６）内に第一のスリットを切り込み、前記第一のスリットを通って補修材料（５０）を挿入して織物の剥離部分と下地層の間に補修材料（５０）が位置するようになし、かつ剥離した織物（２６）と下地層（３０）を前記補修材料（５０）に接着し、メタライズ織物（２６）の機能を回復することを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、２層の織物を再接着する方法に関する。さらに詳しくは、本発明はメタライズ織物層（metallized fabric layer）が下地の織物層から剥離してしまった断熱ブランケットを修復する方法に関する。

ガスタービンエンジンの様々な部品の熱的な保護のために、断熱ブランケットが一般に使用されている。断熱ブランケットは、セラミック繊維の織物その他の断熱性材料の層から形成できる。断熱ブランケットの下地層の断熱材料を保護するための外側層として、メタライズ織物層が一般的に使用される。しかしエンジンの運転中の圧力と温度の変化によって生じる接着剤の疲労のために、メタライズ織物層は時間の経過と共に下地層から剥離する可能性がある。

場合によっては、メタライズ織物層のはがれた面積が小さく、接着剤をはがれた部分に塗布した後にこの補修部位を硬化するなどの既知の補修方法を使用して、織物層を下地層に直接付着しなおすこともできる。しかしメタライズ織物層のある割合を下地層に付着させないままでおく必要性を考えると（この制約は、空気が透過できる多孔性の障壁を確保することが必要であるということから生じる）、はがれた部分が大き過ぎてこれらの補修方法が適用できない可能性がある。それに対して、断熱ブランケットを交換することは費用がかかる。

断熱ブランケットの下地のセラミック織物層からメタライズ織物層の大きな部分が剥離してしまった場合に、断熱ブランケットを修復する方法が求められている。

本発明は、断熱ブランケットの下地層からメタライズ織物が剥離してしまった断熱ブランケットを修復する方法とシステムである。この方法は、前記織物の剥離した部分の近傍におけるメタライズ織物内に少なくとも第一のスリットを切り込み、前記第一のスリットに補修材料を挿入して前記織物の剥離部分と前記下地層の間に前記補修材料が位置するようになし、かつ前記剥離した織物と前記下地層の双方を前記補修材料に接着することを含む。前記補修材料は、計り取られた量の接着剤を一様に、補修区域の管理された区域に送り込む。

図１は高バイパスのガスタービンエンジンアセンブリ１０で、中間ケーシング１２、ファン出口ライナ部１４、ストラット１６、高圧コンプレッサ（ＨＰＣ）１８、高圧タービン２０および低圧タービン２２を含むものの斜視図である。

ストラット１６はフランジを有し中間ケーシング１２のストラット１６同士の間の各空間にライナ部１４を取り付けるように構成される。第一の部分１４ａと第二の部分１４ｂを含む内周側のライナ部１４は、９本のストラット１６の各々の間に嵌合するように構成される。ライナ部１４は各ストラット１６の外形に追従して、バイパス空気流が流れる内径に沿った流路を形成するように設計される。ライナ部１４はまた、ブリード空気がＨＰＣ１８からバイパス空気流に抜き出されるようにする通路を含む。

図２は、図１の第一および第二のライナ部１４ａ，１４ｂの拡大図である。図２にはまた、ライナ部１４ａ，１４ｂの内周側表面に取り付けられるように構成された断熱ブランケット２４ａ，２４ｂをも示す。断熱ブランケット２４ａ，２４ｂは、ＨＰＣ１８およびその周囲における高温から内部のライナ部１４を保護し、かつ炎を閉じ込めるように設計されている。ＨＰＣ１８内で炎が発生したときに、断熱ブランケット２４ａ，２４ｂはエンジンアセンブリ１０内に炎を閉じ込めるか、あるいは炎の拡大を抑制することができる。第一および第二のライナ部１４ａ，１４ｂに類似した他の７個のライナ部（図２には図示せず）には、図２には示してない同様の断熱ブランケットが同様に取り付けられている。

ライナ部１４は、カーボンエポキシ複合材料を含むが、これに限定されないタービンエンジンの部品で使用される様々な複合材料で形成できる。以下、更に詳しく説明するように、断熱ブランケット２４ａ，２４ｂはセラミック織物を含むがこれに限定されない任意の適切な材料で形成できる。断熱ブランケット２４ａ，２４ｂは、シリコーンゴムを含むがこれに限定されない高温用接着剤を使用して、ライナ部１４ａ，１４ｂに接合できる。

断熱ブランケット２４ａ，２４ｂは、セラミック織物の下地層に取り付けられてこれを保護するように構成されたメタライズ織物の外側層を含むことができる。しかしエンジンアセンブリ１０の運転中に、温度と圧力の変動のために、メタライズ織物は下地層のセラミック織物から離れあるいは剥離する可能性がある。そのため、ライナ部１４の上の損傷した断熱ブランケットを補修するかまたは交換する必要が生じる。

図３は図２のライナ部１４ａの内側表面の斜視図であり、外部層２６と裏当て２８とを有する断熱ブランケット２４ａを含む。断熱ブランケット２４ａの外部層２６はメタライズ織物で形成され、具体的には層２６は、個々の繊維がアルミニウムのような金属で被覆されたガラスまたはセラミック製の織布で形成できる。図３に示すように、裏当て２８は断熱ブランケット２４ａの枠を構成し、ライナ部１４ａの外周に断熱ブランケット２４ａを保持するのを補助するために使用される。

図４は図３のライナ部１４ａの一部の横断面図であり、断熱ブランケット２４ａがライナ部１４ａに取り付けられた状態を示す。

図５は図４の断熱ブランケット２４ａの一部を拡大した横断面図であり、外側層２６、セラミック層３０、断熱材３２、第二のセラミック層３４およびガラスカバー３６を含むものを示す。上で述べたように、外部層２６はアルミニウムで被覆された織布のようなメタライズ織物で形成でき、シリコーンゴムなどの、しかしこれに限定されない接着剤の薄い層により、下地のセラミック層に接合される。セラミック層３０，３４は織布で形成できる。断熱材３２はセラミックの不織布層のようなバッティング材料であってよい。セラミック層３０，３４と断熱材３２は、断熱ブランケット２４ａのための断熱部材を形成し、各層３０〜３４は通常の方法で互いに縫い合わせることができる。ガラス層３６は接着剤、一般的にはシリコーンゴムを使用して、層３４およびライナ部１４ａに取り付け、あるいはモールドすることができる。

上記のように、メタライズ織物２６はセラミック層３０からはがれることがある。本発明は、断熱ブランケット２４ａを交換するというコストのかかる方法に代わって、断熱ブランケット２４ａを補修する方法に関する。

場合によっては、メタライズ織物層の小さな部分だけが下地のセラミック層３０から剥離し、従来の方法によって織物層２６の剥離した部分を下地のセラミック層３０に再接合することもできる。例えば、接着剤を剥離した織物の内側表面に塗布した後に硬化させて、織物層２６をセラミック層３０に再度接合することができる。しかし場合によっては、剥離部分が大きすぎてこのタイプの補修方法が適用できないことがある。

メタライズ織物２６は、通常、断熱ブランケット２４ａの下地層を、ＨＰＣ１８を取り囲む空間内およびその周囲のチリその他の異物から保護するための、キルトカバーとして構成される。更にメタライズ織物２６は、ブランケット２４ａの下地層を、炎との直接的な接触から保護するように構成される。しかし断熱ブランケットがガスタービンエンジンの一部であるようなこのタイプの用途では、メタライズ織物２６と下地層３０の間の取り付けが気密性（ａｉｒｔｉｇｈｔ）を有しないように設計される。断熱ブランケット２４ａは織物２６を含む多孔性の織物からなる様々な層で構成され、エンジン１０の運転中にメタライズ織物２６を介して圧力の平衡が制限されないことが重要である。メタライズ織物層２６の剥離した部分を再度付着させる際、メタライズ織物２６内に残る開口した孔を補修用接着剤が塞いでしまうであろう。その場合、メタライズ織物２６の全面積の一部分だけを下地層３０に再度接合すればよい。

織物２６の大きな部分が層３０から剥離した場合は、織物２６を再度取り付けて、しかも層２６，３０の間の取り付け部を全許容面積未満に保持することは期待できない。しかも剥離した織物２６の内側表面に塗布される接着剤を一様に制御することは困難である。

図６は、メタライズ織物２６の大きな面積が下地のセラミック層３０から剥離し、あるいははがれてしまった場合に、ライナ部１４ａの断熱ブランケット２４ａを補修する１つの実施形態を示す。メタライズ織物２６のはがれた部位の近傍の織物２６に、大きな上側スリット４０を形成する。剥離した部位の反対側の端に、小さな下側スリット４２を形成する。大きな上側スリット４０は約１．０〜２．０インチの幅Ｗ１を有し、小さな下側スリット４２は約０．２５〜０．５インチの幅Ｗ２を有する。大きな上側スリット４０の隣に、小さな上側スリット４４を形成し、これを小さな下側スリット４２の近傍の大きな下側スリット４６と整列させる。図６に示す実施形態では、断熱ブランケット２４ａの上面と下面に沿った各スリットが、約０．５インチの最小距離ＳＤだけ離れている限りにおいて、織物２６がセラミック層３０から剥離した部分において、断熱ブランケット２４ａの上面と下面にわたって小さなスリットと大きなスリットが交互に配置される。

図６は、裏当て２８の外周の内側でメタライズ織物２６が実質的にセラミックス層３０から完全に（すなわち断熱ブランケット２４ａの上面から下面まで、また断熱ブランケット２４ａの側方から側方まで）はがれてしまった場合を表す。この場合、織物２６の大部分をセラミックス層３０に再度接合する必要がある。そのため、図６の補修部位は裏当て２８の外周の内側にある断熱ブランケット２４ａの実質的に全てを含む。多くの場合、織物２６の一部だけがセラミック層３０からはがれてしまい、そのため補修区域は断熱ブランケット２４ａの総面積の一部分だけである。

大きな上側スリット４０と小さな下側スリット４２を形成した後、アセトンを含むがこれに限定されない既知の洗浄用溶剤を使用して、はがれた織物２６と下地のセラミック層３０を洗浄する、その後で断熱ブランケット２４ａを加熱して織物から溶剤を取り除く。次に図７に示すように、補修アセンブリ５０をメタライズ織物２６とセラミック層３０の間に挿入するための準備をする。

補修アセンブリ５０は、接合材料で飽和したキャリアすなわち支持部材からなる。適切な支持部材にはセラミックス、繊維ガラス、およびその他のガラス繊維の織物および不織布が含まれるが、これらに限定されない。実施形態において、繊維ガラスの布を使用できる。接合材料は支持部材に塗布される接着性のシーラントであり、織物２６とセラミック層３０への支持部材の接合を助ける。そのため接着性のシーラントは、支持部材、メタライズ織物２６およびセラミックス３０に接着するように設計された任意の材料を含むことができる。

シリコーンゴムは断熱ブランケット２４ａによって必要とされる熱的な特性のために、接着剤として使用される代表的な例である。あるいは支持部材に接着性のシーラントを事前に含浸させておいてもよい。実施形態では、接着性のシーラントは室温で加硫化（ＲＴＶ）されるシリコーンゴムである。

層２６，３０を補修アセンブリ３０に接合する準備をするために、メタライズ織物２６とセラミックス層３０にプライマーを施しても良い。適切なプライマーはシラン系接着助剤（ａｄｈｅｓｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｅｒ）が含まれるが、これに限定されない。表面２６，３０をプライマーで完全に覆うことが重要であるが、プライマーの厚みを一様にすることは必要でない。はがれた表面２６，３０へのプライマーの塗布は、綿棒のようなものを使う既知の方法で行える。同様に、補修アセンブリ５０の支持部材にプライマーを施すこともできる。プライマーを施した後、補修アセンブリ５０だけでなく層２６と３０も乾燥する。

図７は、メタライズ織物２６のはがれた部分とセラミックス層３０の間、すなわち大きな上側スリット４０と小さな下側スリット４２の間に挿入されようとしている補修アセンブリ５０を示す。補修アセンブリ５０は上で述べたように支持部材と接着性のシーラントを含む。補修アセンブリ５０の挿入を補助するために、ガイド５２を使用しても良い。織物２６の下地部分とセラミック層３０は上記のように接合の準備がされた。

図７に示すように補修アセンブリ５０を、幅Ｗ３が約１．０インチで、スリット４０と４２の間の織物２６の剥離部分の長さとほぼ等しい長さＬ３を有する細片に切断する。この細片は、接着性のシーラントを支持部材に付着する前、または付着した後に切断しても良い。

補修アセンブリ５０を挿入する前に、ガイド５２の第一の端部５２ａを大きな上側スリット４０に挿入し、次に小さな下側スリット４２から出す。第二の端部５２ｂを次に補修用細片５０の一端に取り付ける。その後第一の端部５２ａを引っ張り、ガイド５２を小さな下側スリット４２から引き出し、補修用細片５０を大きな上側スリット４０と小さな下側スリット４２の間に配置する。その後、補修用細片５０をガイド５２の第二の端部５２ｂの近傍で切り揃えてガイド５２を除去する。補修アセンブリ５０から露出した織物は、小さな下側スリット４２を通して押し戻せばよい。

その後、スリット４０と４２の間の区域で断熱ブランケット２４ａに軽い圧力を加えることで、しわや空気の泡があればそれを除去して滑らかにする。断熱ブランケット２４ａを真空に引いて余分な接着剤を取り除き、織物２６を下地のセラミック層３０に押し付ける。最後のステップで、断熱ブランケット２４ａを硬化する。

図７のガイド５２は、スリット４０と４２の間の距離などによっては、剛性のあるものでも柔軟性があってもよい。ガイド５２はワイヤ、引き綱その他、補修アセンブリ５０を大きな上側スリット４０を通して送り込むのに適した道具であればよい。スリット４０と４２の間の距離が大きい場合は、剛性のある道具が好ましい。それに対して、スリット４０と４２が互いに近接しており、スリット４２を通して道具をガイドすることが難しくない場合は、引き綱のような柔軟性のある道具を使用すればよい。

図８は織物２６をセラミック層３０に再接合するための別の実施形態を示す。ガイド５２を大きな上側スリット４０に通して小さな下側スリット４２を通って引き出す前に、織物２６，３０の各層を互いに離しておくために、スペーサ６０，６２をスリット４０に挿入する。図８に示すように、スペーサ６０，６２は大きな上側スリット４０の各々の端に配設され、ガイド５２と補修アセンブリ５０がスリット４０を通過できるようにする。スペーサ６０，６２は、鋭い縁が無い限り、ロッドその他同様の道具を含むことができ、また様々な長さの補修部位を収容するために様々な長さに作ることができる。スペーサ６０，６２は、ＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））およびその他のタイプのプラスティックを含むがこれに限定されない非粘着性（ｎｏｎ‐ｓｔｉｃｋ）の任意の適切な材料で形成できる。

図９はスペーサ６０，６２を含む断熱ブランケット２４ａの一部の、図８の９−９断面に沿った横断面図である。図９はメタライズ織物２６を下地のセラミック織物３０から分離するためのスペーサ６０，６２の利点を示している。織物２６と３０が互いに付着してしまうのを防ぐために、織物２６と３０の表面にプライマーを塗布する前に、大きな上側スリット４０にスペーサ６０，６２を挿入することができる。更に層２６と３０の間に開口部を形成することにより、スペーサ６０，６２は層２６と３０の間に補修アセンブリ５０を挿入するのを容易にする。

上記の補修方法の各ステップは、様々な手順で実行可能であることが理解される。本発明は、補修を上で説明した順序で行うことに限定されない。更に補修方法の変形も本発明の範囲内に属する。例えば図７に示すように、ガイド５２は大きな上側スリット４０に通して挿入され、次に小さな下側スリット４２を通って引き出され、その時点で補修アセンブリ５０が端部５２ｂとガイド５２に取り付けられる。しかしそうではなく、ガイド５２を小さな下側スリット４２に通して挿入してから大きな上側スリット４０を通って引き出し、その後で補修材料５０を取り付けてもよい。あるいはまた、ガイド５２を大きな上側スリット４０に挿入する前に、補修材料５０をガイド５２の端部５２ｂに取り付けてもよい。

本発明は、脱落しそうな織物層を下地の織物層に再接合するための補修方法に関する。補修方法を、ファンの出口ライナ部上の断熱ブランケットに関して上述のように説明してきたが、織物層が下地の織物層からはがれてしまっているその他の様々な用途でも、この補修方法が使用可能であることが理解できる。より具体的には、断熱ブランケットを含むガスタービンエンジンの他の部品にも、本補修方法を使用することができる。例えば断熱ブランケットは一般に、ナセルとエンジン部品の間に取り付けることができる。これらの断熱ブランケットは、メタライズ織物がセラミック層からはがれて補修が必要となっている場合のメタライズ織物層と下地のセラミック層の同様の構成を有することができる。

ガスタービンエンジンの斜視図であり、エンジンの中間ケーシング上にストラットによって支持された複数のファン出口ライナ部を含むものを示す。 図１の第一および第二のライナ部の拡大図であり、各ライナ部の内部表面に取り付けた断熱ブランケットを含むものを示す。 断熱ブランケットを含む図２の第一のライナ部の内側表面の斜視図である。 図３の第一のライナ部と断熱ブランケットの一部の横断面図である。 図４の断熱ブランケットの一部の横断面図である。 断熱ブランケットの剥離した外側層の補修のための様々な実施形態を示す。 断熱ブランケットの剥離した外側層の補修のための様々な実施形態を示す。 断熱ブランケットの剥離した外側層の補修のための様々な実施形態を示す。 図８の断熱ブランケットの横断面図であり、断熱ブランケットの２つの層の間のオプションのスペーサを含むものを示す。

Claims (28)

1. 下地層から剥離してしまったメタライズ織物の部分を含む断熱ブランケットを修復する方法において、
   前記織物の剥離した部分の近傍の前記織物内に第一のスリットを切り込むこと、
   前記第一のスリットに補修材料を挿入して、前記織物の前記剥離部分と前記下地層の間に前記補修材料が位置するようになすこと、および
   前記剥離した織物と前記下地層を前記補修材料に接着すること、
   を含む方法。
2. 前記織物の前記剥離した部位の、前記第一のスリットとは反対側の端で、前記織物に第二のスリットを切り込むことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第一のスリットに補修材料を挿入することが、前記補修材料をガイドに取り付けてガイドを引っ張ることにより、前記第一のスリットを通して中に引き入れ、更に前記第二のスリットから引き出すことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第一のスリットが約１．０〜２．０インチ（約２５．４〜５０．８ｍｍ）の幅を有し、前記第二のスリットが約０．２５〜０．５インチ（約６．３５〜１２．７ｍｍ）の幅を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記補修材料が繊維ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記補修材料が約１．０インチ（約２５．４ｍｍ）の幅と、前記織物の前記剥離部分の長さとほぼ等しい長さを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記剥離した織物と前記下地層を前記補修材料に接着することが、前記第一のスリットを通して前記補修材料を挿入する前に、前記補修材料に接着剤を塗布することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記剥離した織物と前記下地層を前記補修材料に接着することが、前記補修材料を前記剥離した織物と前記下地層の間に挿入した後、前記補修材料中の前記接着剤を硬化することを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記織物が、アルミニウムで被覆されたガラスまたはセラミックの織物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記断熱ブランケットが、航空機エンジンの部品に取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. メタライズ織物を下地層に再接合する方法において、
    前記メタライズ織物が前記下地層から剥離した領域の各端部において、前記メタライズ織物内に第一および第二のスリットを切り込むこと、
    前記メタライズ織物の剥離した領域に補修のための準備を施すこと、
    前記下地層の対応する部分に補修のための準備を施すこと、
    支持部材および前記支持部材に注入された接着剤を含む補修アセンブリを前記第一のスリットを通して挿入すること、
    前記補修アセンブリを前記メタライズ織物と前記下地層の間に位置させること、および
    前記接着剤を硬化して、前記メタライズ織物層と前記下地層に前記支持部材を接着すること、
    を含む方法。
12. 前記メタライズ織物と前記下地層に補修のための準備を施すことが、前記メタライズ織物と前記下地層にプライマーを施すことを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記プライマーがシラン系接着助剤であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記第一のスリットを通って補修アセンブリを挿入することが、前記補修アセンブリの一端にガイドを取り付けて、前記ガイドを前記メタライズ織物内の前記第一のスリットを通して挿入し、更に前記第二のスリットから引き出すことにより行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記補修アセンブリを挿入する前に、前記メタライズ織物と前記下地層を分離するために、前記第一のスリットを通ってスペーサを挿入することを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. 前記メタライズ織物がアルミニウムで被覆されていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
17. 前記下地層がセラミックであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
18. 前記補修アセンブリの前記支持部材が繊維ガラスの織布であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
19. 前記補修アセンブリの前記接着剤が、室温で加硫化（ＲＴＶ）されるシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
20. ブランケットの外側層が前記ブランケットの下地層から剥離してしまった断熱ブランケットを補修するためのキットにおいて、
    織物支持部材と、
    前記織物支持部材の一端に取り付け可能であり、かつ前記外側層と前記下地層の間に前記織物支持部材を挿入するように構成されたガイドと、
    前記織物支持部材内に含浸するように構成された接着剤と、
    を含むキット。
21. 前記織物支持部材が約１．０インチ（約２５．４ｍｍ）の幅と、前記外側層の剥離部分の長さとほぼ等しい長さを有することを特徴とする請求項２０に記載のキット。
22. 前記織物支持部材が、ガラス、繊維ガラスおよびセラミックからなるグループから選択されることを特徴とする請求項２０に記載のキット。
23. 前記接着剤がシリコーンゴムであることを特徴とする請求項２０に記載のキット。
24. 前記織物支持部材を挿入する前に、前記外側層の剥離した部分と前記下地層の剥離した部分にプライマーを施すことを特徴とする請求項２０に記載のキット。
25. 前記プライマーがシラン系接着助剤であることを特徴とする請求項２４に記載のキット。
26. 前記ガイドが、ワイヤおよび引き綱からなるグループから選択されることを特徴とする請求項２０に記載のキット。
27. 前記外側層と前記下地層の間に配置可能であり、前記織物支持部材を挿入するために前記各層を互いに分離して保持する、少なくとも１つのロッドを更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のキット。
28. 前記断熱ブランケットがガスタービンエンジンの部品の一部であることを特徴とする請求項２０に記載のキット。

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