(57)【要約】【課題】  部品を洗浄のために準備する方法、部品を洗浄する方法、および部品を補修する方法を提供する。【解決手段】  部品を洗浄のために準備する方法は、内部空洞と、開口部と、空洞内の異物とを有する部品を提供するステップと、異物に隣接して部品に追加の開口部を設けるステップと、を含む。部品を洗浄する方法は、内部空洞と開口部とを有する部品を提供するステップと、部品に追加の開口部を設けるステップと、空洞を液体で洗い流すステップと、を含む。追加の開口部は液体の出口または入口として機能する。部品を補修する方法は、内部空洞と、開口部と、空洞内の異物とを有する部品を提供するステップと、部品に追加の開口部を設けるステップと、追加の開口部を通して異物を除去するステップとを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄のために部品を準備する方法であって、
内部空洞と、該空洞に連通する少なくとも一つの開口部と、前記空洞内の異物とを有する部品を提供するステップと、
前記異物に隣接する位置において前記部品に追加の開口部を設けるステップと、
を有することを特徴とする、洗浄のために部品を準備する方法。
【請求項２】
前記空洞内の異物の位置を特定するステップをさらに有し、追加の開口部を設けるステップが位置特定ステップに対応することを特徴とする、請求項１記載の洗浄のために部品を準備する方法。
【請求項３】
位置特定ステップは目視を含むことを特徴とする、請求項２記載の洗浄のために部品を準備する方法。
【請求項４】
位置特定ステップは、ｘ線、中性子線、超音波、または熱画像解析を含むことを特徴とする、請求項２記載の洗浄のために部品を準備する方法。
【請求項５】
前記空洞は入口から出口までの通路を有し、前記追加の開口部の位置は前記異物の下流であることを特徴とする、請求項１記載の洗浄のために部品を準備する方法。
【請求項６】
前記部品はブレードまたはベーンであることを特徴とする、請求項１の洗浄のために部品を準備する方法。
【請求項７】
部品を洗浄する方法であって、
内部空洞と、該空洞に連通する少なくとも一つの開口部とを有する部品を提供するステップと、
前記部品に追加の開口部を設けるステップと、
前記空洞を液体で洗い流すステップとを含み、
前記追加の開口部が前記液体の出口または入口として機能することを特徴とする、部品を洗浄する方法。
【請求項８】
前記部品は前記空洞内に異物を有し、追加の開口部を設けるステップは前記空洞内の異物の位置を特定するステップを含むことを特徴とする、請求項７記載の部品を洗浄する方法。
【請求項９】
追加の開口部を設けるステップが位置特定ステップに対応することを特徴とする、請求項８記載の部品を洗浄する方法。
【請求項１０】
前記空洞は入口から出口までの通路を有し、前記追加の開口部は前記異物の下流に位置することを特徴とする、請求項８記載の部品を洗浄する方法。
【請求項１１】
洗い流すステップは高圧洗浄を含むことを特徴とする、請求項７記載の部品を洗浄する方法。
【請求項１２】
前記追加の開口部を閉鎖するステップをさらに有することを特徴とする、請求項７記載の部品を洗浄する方法。
【請求項１３】
前記部品はブレードまたはベーンであることを特徴とする、請求項７記載の部品を洗浄する方法。
【請求項１４】
部品を補修する方法であって、
内部空洞と、該空洞に連通する少なくとも一つの開口部と、前記空洞内の異物とを有する部品を提供するステップと、
前記部品に追加の開口部を設けるステップと、
前記異物を除去するステップとを含み、
除去ステップが前記追加の開口部を通して行われることを特徴とする、部品を補修する方法。
【請求項１５】
除去ステップは前記空洞を液体で洗い流すことを含むことを特徴とする、請求項１４記載の部品を補修する方法。
【請求項１６】
洗い流すステップは高圧洗浄を含むことを特徴とする、請求項１５記載の部品を補修する方法。
【請求項１７】
追加の開口部を設けるステップは、前記追加の開口部を前記異物に隣接して位置付けることを特徴とする、請求項１４記載の部品を補修する方法。
【請求項１８】
追加の開口部を設けるステップは、前記追加の開口部を前記異物の下流に位置付けることを特徴とする、請求項１７記載の部品を補修する方法。
【請求項１９】
前記空洞内の異物の位置を特定するステップをさらに有し、追加の開口部を設けるステップが位置特定ステップに対応することを特徴とする、請求項１４記載の部品を補修する方法。
【請求項２０】
前記追加の開口部を閉鎖するステップをさらに有することを特徴とする、請求項１４記載の部品を補修する方法。
【請求項２１】
前記部品はブレードまたはベーンであることを特徴とする、請求項１４記載の部品を補修する方法。
【請求項２２】
外部表面と、
内部空洞と、
前記表面を貫通するとともに前記空洞に連通する少なくとも一つの開口部と、
前記表面の補修された部分とを有し、
前記補修された部分は、前記空洞から異物を除去するための前記空洞への一時的な出口または入口を提供する追加の開口部であったことを特徴とする、部品。
【請求項２３】
前記部品はガスタービンエンジンの部品であることを特徴とする、請求項２２記載の部品。
【請求項２４】
前記部品はブレードまたはベーンであることを特徴とする、請求項２２記載の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部品を準備、洗浄、補修する方法および補修された部品に関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の目的は部品を洗浄のために準備する方法を提供することである。
【０００３】
本発明の他の目的は部品を洗浄する方法を提供することである。
【０００４】
本発明の他の目的は部品を補修する方法を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は補修された部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上述およびその他の目的は一つの形態では洗浄するために部品を準備する方法によって達成され、該方法は、内部空洞と、空洞に連通する少なくとも一つの開口部と、空洞内の異物とを有する部品を提供するステップと、異物に隣接する位置において部品に追加の開口部を設けるステップと、を含む。
【０００７】
本発明の上述およびその他の目的は他の形態では部品を洗浄する方法によって達成され、該方法は、内部空洞と、空洞に連通する少なくとも一つの開口部とを有する部品を提供するステップと、部品に追加の開口部を設けるステップと、空洞を液体で洗い流すステップとを含む。追加の開口部は液体の出口または入口として機能する。
【０００８】
本発明の上述およびその他の目的は他の形態では部品を補修する方法によって達成され、該方法は、内部空洞と、空洞に連通する少なくとも一つの開口部と、空洞内の異物とを有する部品を提供するステップと、部品に追加の開口部を設けるステップと、異物を除去するステップとを含む。除去ステップは追加の開口部を通じて行われる。
【０００９】
本発明の上述およびその他の目的は他の形態では部品によって達成され、該部品は、外部表面と、内部空洞と、表面を貫通するとともに空洞に連通する少なくとも一つの開口部と、表面の補修された部分とを有する。補修された部分は空洞から異物を除去するための一時的な出口または入口を提供する追加の開口部であったものである。
【００１０】
本発明のその他の用途と利点とは明細書および図面を参照すれば当業者にとって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、例えば、推進や発電に用いられるガスタービンエンジン１０を示している。エンジン１０は、中心軸線１２に沿い下流に向かって、ファンセクション１４、圧縮機セクション１６、燃焼器セクション１８、およびタービンセクション２０を含む。
【００１２】
ファンセクション１４はエンジン１０に空気２２を引き入れる。ファンセクション１４によって引き入れられた空気２２の一部は圧縮機１６に流入し（すなわち「コアエンジン流れ」）、残りは流入しない（すなわち「バイパス流れ」）。コアエンジン流れは、圧縮機セクション１６を通過する間に圧縮され、次いで燃焼器セクション１８で燃料噴射器によって供給された燃料と混合される。燃焼器セクション１８内で空気／燃料混合物が燃焼される。燃焼ガスは燃焼器セクション１８を出てタービンセクション２０に入る。燃焼ガスはタービンセクション２０を駆動する。
【００１３】
図２はタービンセクション２０の一部を示している。具体的には、図は、プラットフォーム３０によってルート部分２６およびエアフォイル部分２８に分けられるタービンブレード２２を示している。ルート部分２６は、ローター３２（仮想線で図示）の対応する形状の部分に固定されている。プラットフォーム３０はエンジン１０のその他の部分とともにコアガス流路の半径方向内側の境界を画定しているから、エアフォイル部分２８はコアガス流路の内部にある。エンジンケース３４（仮想線で図示）はコアガス流路の半径方向外側の境界を画定している。運転中は、ローター３２およびタービンブレード２２は燃焼器セクション１８から放出される燃焼ガスＣＧによって回転する。
【００１４】
タービンセクション２０、特にタービンブレード２２のエアフォイル部分２８が燃焼ガスＣＧの高温に長時間さらされることに耐えるように、エンジン１０は冷却空気をタービンセクション２０に導入する。通常、エンジン１０はこの冷却空気を圧縮機セクション１６から導入する。タービンセクション２０に冷却空気を導入する一つの経路はタービンブレード２２を通過する。以下においてさらに詳細に説明するように、タービンブレード２２は冷却空気ＣＡを受け入れるために中空になっている。
【００１５】
図３はタービンブレード２２の断面図を示している。タービンブレード２２は内部空洞３６を有する。空洞３６は、一つまたは複数の入口３８、および一つまたは複数の出口４０のような、一つまたは複数の開口部を含む。外部表面４２に加えて、タービンブレード２２は、入口３８と出口４０との間で曲がりくねった通路４６を形成するように配置された一つまたは複数の内壁４４を含んでよい。冷却空気ＣＡは、入口３８を通って内部空洞３６に入り、通路４６に沿って流れ、次いで出口４０から出る。図では後縁部に沿って配置されるように示されているが、出口４０はエアフォイル部分２８の任意の場所に、任意の所望の配置で設けられてよい。
【００１６】
図４からわかるように、異物Ｆが空洞３６内に捕捉されることがある。異物Ｆは様々な原因で空洞３６に入り得る。例えば、過酷な運転条件によって異物Ｆ（例えば、砂）がエンジン１０に入ることがある。加えて、（例えば、コーティングの除去などの）保守作業によって異物Ｆが空洞３６に入ることがある。実際には、タービンブレード２２を製造する製造プロセスにおいて異物Ｆが導入されることもある。図では空洞３６内の特定の位置に示されているが、異物Ｆは空洞３６内のいかなる場所にも存在し得る。
【００１７】
空洞３６内の異物Ｆの存在は冷却空気ＣＡの効果を低減させる。異物Ｆがうまく除去されなければ、タービンブレード２２は使用に戻されない（すなわち廃棄される）可能性が高い。タービンブレード２２の廃棄は高くつく。空洞３６から異物Ｆを除去することは、いくつかの理由で困難であることが多い。第一に、異物Ｆが存在した状態でのエンジン１０の運転、保守作業の実施、および製造プロセスにおいて、異物Ｆがその位置に焼結する傾向がある。第二に、入口３８および出口４０の通常の寸法、および曲がりくねった通路４６の形状の故に、異物Ｆへの接近が困難である。
【００１８】
以下において、異物Ｆを除去することによってタービンブレード２２を再生させる一つの可能な方法の各ステップを説明する。特にタービンブレードを参照しつつ説明するが、ここに説明する方法は異物Ｆを含み得る内部空洞を有する任意の部品に応用し得るものである。これらの部品は、例えばタービンベーンなどのエンジン１０のその他の部品、あるいはガスタービンエンジンに関係しない部品であってもよい。
【００１９】
異物Ｆの可能な除去方法の一つのステップは、空洞３６内の異物Ｆの位置を特定することである。曲がりくねった通路４６内の異物Ｆの位置によっては、異物の位置を特定するための種々の方法を用いることができる。例えば、技術者は目視によって異物Ｆの位置を特定できることがある。しかしながら、技術者は異物Ｆの位置を特定するために適切な機器に頼らなければならないことが多い。例えば、技術者は、異物Ｆの位置を特定するために、ｘ線、中性子ラジオグラフ、超音波、および熱画像を用いることができる。
【００２０】
異物Ｆの可能な除去方法の他のステップはタービンブレード２２に他の開口部を設けることである。図５は空洞３６に連通する追加の開口部４８を有するタービンブレード２２を示している。技術者はタービンブレード２２に追加の開口部４８を設けるために任意の適切な技術に頼ることができる。例えば、技術者は、追加の開口部４８を設けるために、ルーター、フライス盤、放電加工（ＥＤＭ）、またはレーザー穿孔を用いることができる。図に示されるように、追加の開口部４８はタービンブレード２２の先端部に設けられてタービンブレード２２をエアフォイル部分２８の凹面側から凸面側まで横切るチャネルの形をとることができるが、他の形状も可能である。また図は半径方向に伸びる開口部４８を示しているが、（例えば、半径方向に対して角度をなす）他の方向も可能である。
【００２１】
また追加の開口部４８はタービンブレード２２において任意の適切な位置にあってよい。追加の開口部４８の位置は、異物Ｆの位置および後の方法のステップに用いられる特定の技術に関連して選択することができる。一般的に言えば、追加の開口部４８の一つの適切な位置は異物Ｆの半径方向外側であって異物Ｆにできるだけ近い位置である。図に示されるように、追加の開口部４８は異物Ｆの下流にある。
【００２２】
位置特定ステップを実施することは必須ではない。位置特定ステップがないと、技術者は異物の正確な位置が分からず、あるいは異物が空洞３６内にあるのかどうかさえ分からない。このような場合の追加の開口部４８の一つの適切な位置は、従来の経験または推測によって決定された、異物Ｆの推定位置の近傍である。追加の開口部４８を設けたならばタービンブレード２２の準備は完了する。タービンブレード２２は可能な方法の他のステップ、すなわち異物Ｆの除去に進むことができる。
【００２３】
図６は異物Ｆの可能な除去方法の他のステップを示している。図は高圧洗浄機５０などの、空洞３６の洗浄装置を示している。洗浄機は、液体供給源５２と、液体供給源５２から液体Ｗを受け入れるマニフォルド５４と、液体を空洞３６中に放出する一つまたは複数のプローブ５６とを含む。空洞３６内のプローブ５６の長さおよび位置は、曲がりくねった通路４６の形状によって決定されてよい。一例として、プローブ５６の位置は液体を曲がりくねった通路４６を通して送り、空洞３６から排出するのに役立つ。異物Ｆを洗い出す液体としては水が最も経済的で環境に優しい選択と思われるが、洗浄機５０は他の液体で、あるいは添加物を含有する水で作動してもよい。
【００２４】
洗浄機５０は、例えば、約１０００〜２０，０００ｐｓｉの圧力で作動してよい。さらに洗浄機５０は自動的な洗浄サイクルを有してもよく、また技術者が洗浄機５０を手動操作してもよい。一例として、洗浄機５０はオハイオ州デイトンのハンメルマンコーポレーション（Ｈａｍｍｅｌｍａｎｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手できるＨＤＰ５２パワーフラッシュ（Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｕｓｈ）ユニットでもよい。
【００２５】
図６では入口３８から空洞３６に入るように示されているが、プローブ５６は任意の適切な開口部から空洞３６に入ってよい。換言すれば、プローブ５６は出口４０や追加の開口部４８から空洞３６に入ってもよい。すなわち追加の開口部４８は空洞３６への液体の入口として機能してもよく、また図６に示されるように、空洞３６からの液体Ｗの出口として機能してもよい。技術者は異物Ｆを完全に除去するために必要に応じて前述の方法を任意の回数反復してよい。
【００２６】
洗浄器５０を使用するかわりに、本発明は異物Ｆを除去するための別のステップを用いることもできる。一例として、技術者は空洞３６に差し入れて異物Ｆに物理的に接触するためのピックなどの器具を用いてもよい。技術者は器具を追加の開口部４８から挿入することができるが、他の開口部を用いてもよい。追加の開口部４８から空洞３６に挿入するためには、追加の開口部４８は上述とは異なる位置または形状を有しなければならない可能性がある。例えば、追加の開口部は器具の挿入を容易にするために異物Ｆの方に向けられてもよい。
【００２７】
異物を除去した後の、可能な方法の他のステップは追加の開口部４８を閉鎖することである。技術者は追加の開口部４８を閉鎖するために任意の適切な方法を用いることができる。タービンブレード２２に用いられた材料によるが、適切な方法としては、例えば、溶接肉盛り、プラグ溶接、液相拡散接合、および充填材料のロウ付けが挙げられる。
【００２８】
図７は追加の開口部４８を閉鎖した後のタービンブレード２２を示している。この状態ではタービンブレード２２はかつて追加の開口部４８であった補修部分５８を有する。換言すれば、追加の開口部はタービンブレード２２の一時的な特徴部であったものである。好ましくは、補修されたタービンブレード２２は、異物Ｆがないことを除いては、補修前のタービンブレードと同一である。本発明によって、空洞３６内の異物Ｆの存在の故に通常は廃棄されるタービンブレード２２が再生される。
【００２９】
本発明を各図面に示された好ましい実施例に関連して説明した。本発明から逸脱することなく本発明と同様の機能を果たすために他の類似の実施例が用いられ、または説明された実施例に改良または追加がなされ得ることは理解されよう。したがって本発明は単独の実施例に限定されるべきではなく、請求の範囲の記載に従って範囲が解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ガスタービンエンジンの断面図である。
【図２】図１のエンジンに用いられるタービンブレードの正面図である。
【図３】図２のタービンブレードの断面図である。
【図４】内部の異物の存在を示す図３のタービンブレードの断面図である。
【図５】一つの可能な異物除去方法における一ステップ後の図３のタービンブレードの断面図である。
【図６】一つの可能な異物除去方法の他のステップにおける図３のタービンブレードの断面図である。
【図７】一つの可能な異物除去方法によって再生された後の図３のタービンブレードの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ガスタービンエンジン
１２…中心軸線
１４…ファンセクション
１６…圧縮機セクション
１８…燃焼器セクション
２０…タービンセクション
２２…空気
３２…ローター
３４…エンジンケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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