(57)【要約】【課題】【解決手段】先端レール４を修復することと、凹状壁を先端レールの凸状壁に接続する補強リブ５をブレード先端キャップを亙って取り付けることとにより、タービンブレードのブレード先端キャップの修理が行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼形の中空体及び翼形のブレード先端キャップを有し、ブレード先端キャップが翼形閉塞プレート及び閉塞プレートの上でタービンブレードの円周の周りを伸びる先端レールを有するタービンブレードを修理する方法であって、
ブレード先端キャップの先端レールを修復する工程、及び
凹状壁を先端レールの凸状壁に接続する、ブレード先端キャップを横切って補強リブを取り付ける工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記補強リブはタービンブレードのブレード先端キャップの下方の内部リブの上方に配置される請求項１の方法。
【請求項３】
前記先端レールは溶接により修復され、補強リブは溶接により取り付けられる請求項２の方法。
【請求項４】
前記補強リブは閉塞プレートから先端レールの頂部まで伸びる請求項３の方法。
【請求項５】
前記補強リブは閉塞プレートから先端レールの頂部の下方まで伸びる請求項３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
大型の燃焼タービンエンジンで使用される高圧のタービンブレードにおいて、ブレード先端にブレード先端キャップを備え、タービンブレードは翼形（airfoil shaped）のブレード先端キャップが設けられた翼形の中空体を有する設計とすることは、比較的一般的である。ブレード先端キャップ２は、全体として、翼形の閉塞プレート３と、先端にてタービンブレードの円周の周りを伸びる先端レール（rail;横木）４とを有する（図１及び図２参照）。先端レールは、先端空所を完全に包み込むようにするか、又は、典型的に、凹状側部の後縁にスロット又は開口部を有することができる。その何れの場合でも、先端キャップ空所の周りのレールを含んで、ブレードの全長を修復することは、全ての標準的なブレード再生過程の必須の部分である。
【０００２】
ブレードがエンジン内にて回転するとき、ブレードの先端は、エンジンケースに対し極めて狭い隙間を有し、エンジンを通って流れる気体が非効率的な仕方にてブレードの頂部の上方を流れるのを阻止する。殆どのエンジンの設計において、ブレードは、実際には、エンジンケースの摩擦面と接触する。このため、ブレード先端はかなりの程度に物理的に磨耗する。この接触が極端であるならば、その結果、先端レールが破断し又は破損する可能性がある。この型式のブレードの損傷は、任意の個々のエンジンが遭遇する作動状態と共に、ブレードの基本的設計如何に依存する。
【０００３】
先端レールがブレード先端キャップ空所の周りで特に破断し易いタービンブレードは、ブレード先端の周りに極めて高く且つ薄いレールを有する設計とされ且つ製造される。先端レールは、典型的に、高さが６．３５ｍｍ（０．２５０インチ）乃至７．６２ｍｍ（０．３００インチ）であり、肉厚は、０．３８１ｍｍ（０．０１５インチ）程度と薄い。これらブレードにおける先端レールが、エンジンの作動中に破断することは普通のことである。その破損は、新品の部品及びそれ以前に修理した部品の双方にて、また、先端レールを修復するために使用される合金の型式に関係なく生ずる。
【０００４】
エンジンがこの型式の難点を伴って作動することが許容される場合でさえ、影響を受けるブレードの先端に適正な隙間が存在しないため、性能は測定可能な程度に損失する。この性能の損失は、エンジンのオペレータにとって作動コストの増加となる。また、これらの損傷したブレードを修理するため、エンジンを使用箇所から除去しなければならないとき、コスト上の顕著な悪影響が及ぶ。
【発明の概要】
【０００５】
簡単に説明すれば、ブレード先端キャップの先端レールを修復する工程と、凹状壁を先端レールの凸状壁と接続する、補強リブをブレード先端キャップを横切って取り付ける工程とを備える、タービンブレードのブレード先端キャップを修理する方法が提供される。好ましくは、補強リブは、タービンブレードのブレード先端キャップの下方にて内部リブの上方に配置される。本発明は、添付図面と共に、以下の説明を参照することにより、より容易に理解されよう。
【０００６】
本発明は、凹状壁６を先端レール４の凸状壁７に接続する補強リブ５をブレード先端キャップを跨って組み込む工程を含むブレード先端を修理する方法を提供する（図１及び図２参照）。好ましくは、補強リブ５は、先端レール４に対し更なる強度を提供し得るように、ブレード先端キャップ２の表面下方のブレードの内部キャビティ内に鋳造された中央リブ８の上方に配置される。補強リブは、先端レールに更なる支持力を提供し得るように、従来のブレード長さの修復修理を行う間、ブレード先端内に組み込まれる。この補強リブは、先端レールの破損の問題に対するコスト効果のある解決策である。この修理方法を具体化することは、エンジンのオペレータを、さもなければエンジンの分解修理に関連する不必要な費用又は先端レールの破損に起因する性能の損失から、助ける。
【０００７】
この修理方法は、標準的な先端修理を行う間、追加的な装置を使用せずに、既存のレーザ溶接装置を利用して容易に行うことができる。新規なブレード先端キャップの形態は、ブレードの空気流、重量又は釣り合いに悪影響を及ぼすことはない。１つの特定の形態について説明したが、同一の基本的目標を実現するその他の同様の形態が可能である。例えば、補強リブは、凹状壁及凸状壁に接触するが、ブレード先端の頂部までは伸びないようにしてもよい。これと同一の修理方法は、実質的に同様のブレード先端キャップの形態を有する任意のタービンブレードに成功裏に適用することができる。
【実施例１】
【０００８】
ブレードの先端長さを修復するのに適した対象としてＣＦ６−５０の２段式高圧タービンブレードを決定した。次に、ブレードは、先端亀裂の溶接工程迄、標準の修理方法の全てを通じて加工した。溶接前の主要な工程は、内部の洗浄、ブレード先端の被覆の除去、真空応力除去工程、残る先端レールの大部分の除去、及びブレード先端の亀裂を除去するためのノッチング工程から成る。次に、高温度にて手で溶接することによりブレード先端の亀裂を修復した。
【０００９】
これと同時に、先端レールの残る凹状壁及び凸状壁を接続する一回の溶接パスをブレード先端キャップを亙って付与した。溶接パスは、先端キャップの表面の下方にて内部リブの頂部に直ちに配置した。全ての亀裂が修理されたことを保証するため、Ｘ線及び蛍光透過検査を行った。次に、予め加熱した相互作用可能なレーザ溶接の準備として、残るブレード先端レールを完全に平らに研磨した。
【００１０】
修理する間、予め加熱した相互作用レーザ溶接装置（米国特許第５，３７４，３１９号及び米国特許第５，５５４，８３７号参照）がブレード先端の円周の周りで一連のパスを溶接し、先端レール、従ってブレードの全長を修復する。本発明を具体化するため、溶接パスの各々の間、先端レール及び補強リブの表面を亙って材料を追加し得るように溶接プログラムを変更した。その結果、補強リブはブレード先端キャップと一体に溶接され、先端レールの凹状壁及び凸状壁を接続することになった（図２）。
【００１１】
レーザ溶接後、ブレードを最終長さまで研磨し、外部輪郭を修復した。レーザ溶接過程は精密であるため、ＥＤＭを施すこと、すなわちブレード先端キャップ空所の内部輪郭を仕上げることは、不要であった。最終的なＮＤＴ、熱処理及び被覆工程を行った。次に、ブレードに対し、破壊的金属学的分析を行った。先端溶接の構造及び完全性は受容可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に従って組み込まれた補強リブを示すタービンブレードの側面図である。
【図２】本発明によるブレード先端キャップの端面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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