(57)【要約】      （修正有）【課題】電解加工（ＥＣＭ）電極用の取付具が提供される。【解決手段】取付具（２００）は、タービンホイール（１３２）内の複数の蟻溝（１３０Ｍ）のうちの選択された蟻溝の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプを含み得る。電極マウント（２０６）は、電極ヘッドが選択された蟻溝の一部に一部の電解加工のために動作可能に係合するように、クランプに対して電極ヘッドを配置する。取付具の電極は、ＥＣＭプロセスのための陰極（３００）として作用し得る。取付具は、タービンホイールをターボ機械から取り外さずに現場でのＥＣＭを可能にする。【選択図】図１０
2016187864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解加工（ＥＣＭ）電極（２０２）用の取付具（２００）であって、
タービンホイール（１２２、１３２）内の複数の蟻溝（１３０Ｍ）のうちの選択された蟻溝（１３０Ｍ）の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプ（２０４）と、
電極ヘッド（２０８）が前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）の一部に前記一部の電解加工のために動作可能に係合するように、前記クランプ（２０４）に対して前記電極ヘッド（２０８）を配置するための電極マウント（２０６）と、
を備える取付具（２００）。
【請求項２】
前記電極マウント（２０６）が、前記クランプ（２０４）の断面を貫通する第１の穴（２４０）を含む、請求項１に記載の取付具（２００）。
【請求項３】
前記電極マウント（２０６）が、前記クランプ（２０４）の端部に結合された配置部材（２４２）と、前記配置部材（２４２）を貫通して前記第１の穴（２４０）と実質的に位置合わせされた第２の穴（２４４）と、を更に含む、請求項２に記載の取付具（２００）。
【請求項４】
前記第１の穴（２４０）が、前記クランプ（２０４）の長手方向軸線に対してある角度で延びている、請求項２に記載の取付具（２００）。
【請求項５】
端部に孔（２２２）を有する電極ヘッド（２０８）を含む電極（２０２）を更に備え、前記孔（２２２）が、前記電極（２０２）を貫通する電解質溶液通路（２２４、２５０）と流体連通している、請求項１に記載の取付具（２００）。
【請求項６】
前記電極（２０２）が実質的に線形であり、前記電極ヘッド（２０８）が実質的に丸み付けされている、請求項５に記載の取付具（２００）。
【請求項７】
前記電極（２０２）が、ＥＣＭコントローラに動作可能に結合されている、請求項５に記載の取付具（２００）。
【請求項８】
前記クランプ（２０４）が絶縁体を含み、前記取付具が、前記電極ヘッド（２０８）を除いて前記電極（２０２）を覆う絶縁体を更に備える、請求項５に記載の取付具（２００）。
【請求項９】
前記クランプ（２０４）が、前記クランプ（２０４）の選択的な固定及び前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）からの取外しを可能にするための調節可能部材（２１０）を含む、請求項１に記載の取付具（２００）。
【請求項１０】
前記クランプ（２０４）が複数の長手方向クランプ部材を含み、前記調節可能部材（２１０）が、前記複数の長手方向クランプ部材のうちの少なくとも１つを、径方向に調節可能に、すなわち、前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）に対して径方向に、変位させて、前記クランプ（２０４）を前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）内に固定する、請求項９に記載の取付具（２００）。
【請求項１１】
前記クランプ（２０４）を貫通して前記電極ヘッド（２０８）に隣接して終端する電解質溶液通路（２２４、２５０）を更に備える、請求項１に記載の取付具（２００）。
【請求項１２】
前記蟻溝（１３０Ｍ）の前記少なくとも一部が、前記蟻溝（１３０Ｍ）内の冷却溝の縁部を含む、請求項１に記載の取付具（２００）。
【請求項１３】
複数の蟻溝（１３０Ｍ）を有するタービンホイール（１２２、１３２）のうちの選択された蟻溝（１３０Ｍ）の一部のための電解加工（ＥＣＭ）陰極（３００、３０２）であって、
陰極ヘッド（３０８）を含む陰極（３００、３０２）本体と、
前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプ（２０４）と、
前記陰極ヘッド（３０８）が前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）の一部に前記一部の電解加工のために動作可能に係合するように、前記クランプ（２０４）に対して前記陰極ヘッド（３０８）を配置するための陰極（３００、３０２）マウントと、
を備える、電解加工（ＥＣＭ）陰極（３００、３０２）。
【請求項１４】
前記陰極（３００、３０２）マウントが、前記クランプ（２０４）の断面を貫通する第１の穴（２４０）を含む、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項１５】
前記陰極（３００、３０２）マウントが、前記クランプ（２０４）の端部に結合された配置部材（２４２）と、前記配置部材（２４２）を貫通して前記第１の穴（２４０）と実質的に位置合わせされた第２の穴（２４４）と、を更に含む、請求項１４に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項１６】
前記第１の穴（２４０）が、前記クランプ（２０４）の長手方向軸線に対してある角度で延びている、請求項１４に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項１７】
前記陰極ヘッド（３０８）が端部に孔（２２２）を含み、前記孔（２２２）が、前記陰極（３００、３０２）本体を貫通する電解質溶液通路（２２４、２５０）と流体連通している、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項１８】
前記陰極（３００、３０２）が実質的に線形であり、前記陰極ヘッド（３０８）が実質的に丸み付けされている、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項１９】
前記クランプ（２０４）が絶縁体を含み、前記ＥＣＭ陰極が、前記陰極ヘッド（３０８）を除いて前記陰極（３００、３０２）本体を覆う絶縁体を更に備える、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項２０】
前記クランプ（２０４）が、前記クランプ（２０４）の選択的な固定及び前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）からの取外しを可能にするための調節可能部材（２１０）を含む、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項２１】
前記クランプ（２０４）が複数の長手方向クランプ部材を含み、前記調節可能部材（２１０）が、前記複数の長手方向クランプ部材のうちの少なくとも１つを、径方向に調節可能に、すなわち、前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）に対して径方向に、変位させて、前記クランプ（２０４）を前記選択された蟻溝（１３０Ｍ）内に固定する、請求項２０に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項２２】
前記クランプ（２０４）を貫通して前記陰極ヘッド（３０８）に隣接して終端する電解質溶液通路（２２４、２５０）を更に備える、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【請求項２３】
前記蟻溝（１３０Ｍ）の前記少なくとも一部が、前記蟻溝（１３０Ｍ）内の冷却溝の縁部を含む、請求項１３に記載のＥＣＭ陰極（３００、３０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電解加工（ＥＣＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、この発明は、蟻溝の一部のＥＣＭのための、例えば、発電に用いられるガスタービンを非限定的に含むターボ機械に使用されるタービンホイール内の溝の縁領域のＥＣＭのための、ＥＣＭ電極用の取付具に関する。
【０００３】
ガスタービンエンジンの過酷な動作環境において、タービンランナ、バケット、及びタービンセクション内の他の構成要素の構造的一体性は、構成要素が高温で連続的に耐える必要がある高い機械的応力の観点から非常に重要である。例えば、バケットが内部に固定される溝を形成する、タービンホイールの領域、典型的に蟻溝として知られる形態を取る領域は、最終的に時間と共にクラックを生じることが知られており、それらの領域におけるホイールの監視を必要とする。非限定的な例としてＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ９ＦＢガスタービンのステージ１、２、及び３ホイールを含む一部のホイール形状構成において、バケット及びホイール周囲の冷却は、ホイールの周囲の近くに位置し、蟻溝が内部に延びる、冷却溝の存在により支援される。ホイールの酷い動作状態の下で長期間に亘って、蟻溝と冷却溝が交差する場所に形成された共通縁部にはクラックが生じる場合がある。このようなクラックの可能性を低減するように冷却溝の形状寸法を構成することは、タービンホイールの期待寿命を向上させるために望ましい。
【０００４】
タービンロータをその個々のホイールにアクセスするために完全に分解できる一方、限定された分解により実施できるＥＣＭ技術は、電力産業において使用されるガスタービンの停止スケジュールに納まるように停止期間を最短化するために好まれる。しかし、冷却溝へのアクセスは非常に限定されており、いずれのＥＣＭ技術も、丸み付けされる縁部の安定した近傍に工具を持って来る困難さに対処しなければならない。
【０００５】
現在、ガスタービンエンジンの冷却溝は、機械的研削と、ＢＰＰ（ブレンド加工、研磨、ピーニング加工）などの後続の仕上げプロセスとにより概ね丸み付けされる。これらの方法は、冷却溝の縁部の材料を除去するためにビットを用いること、次いで、交差縁部の所望の半径を得るために縁部をブレンド加工及び／又は研磨することを含む。しかし、研削が機械的手段により実施される場合には、所望の半径を実現することが困難となることが多い。更に、ＢＰＰ法は、冷却溝内の全てのクラックを除去することに失敗する場合がある。
【０００６】
したがって、タービンホイール上のクラックを生じ易い鋭利な縁部、特にホイール内の溝の縁領域を、ＥＣＭを用いて最小の研磨及び／又はブレンド加工により所望の半径に丸み付けできる方法が存在することが望ましい。タービンロータの完全な分解を必要とせずに、その個々のホイールにアクセスするように、このようなプロセスを実施できることも望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の第１の態様は、電解加工（ＥＣＭ）電極用の取付具であって、タービンホイール内の複数の蟻溝のうちの選択された蟻溝の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプと、電極ヘッドが選択された蟻溝の一部に一部の電解加工のために動作可能に係合するように、クランプに対して電極ヘッドを配置するための電極マウントと、を備える取付具を提供する。
【０００８】
本開示の第２の態様は、複数の蟻溝を有するタービンホイールのうちの選択された蟻溝の一部のための運搬可能な電解加工（ＥＣＭ）陰極であって、陰極ヘッドを含む陰極本体と、選択された蟻溝の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプと、陰極ヘッドが選択された蟻溝の一部に一部の電解加工のために動作可能に係合するように、クランプに対して陰極ヘッドを配置するための陰極マウントと、を備える電解加工（ＥＣＭ）陰極を提供する。
【０００９】
本開示の第３の態様は、電解加工（ＥＣＭ）のための方法であって、コントローラ及びＥＣＭ用の電極を配置するための取付具を含むＥＣＭ機器を用意すること、タービンホイール内の複数の蟻溝のうちの選択された蟻溝内に取付具を配置することであって、タービンホイールがターボ機械内の原位置に配置されており、取付具が選択された蟻溝の一部のＥＣＭのための電極を配置する、取付具を配置すること、選択された蟻溝と電極との間に電解質溶液を適用すること、並びに、電極に電位を印加して電極と選択された蟻溝の一部との間に電位差を作り出すことによって、選択された蟻溝の一部から材料を除去すること、を含む方法を含む。
【００１０】
本開示の例示的な態様は、本明細書に記述される問題及び／又は議論されない他の問題を解決するように構成される。
【００１１】
この開示のこれら及び他の特徴は、本開示の各種の実施形態を描写する添付の図面と併せて、本開示の各種の態様の以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ターボ機械の概略図である。
【図２】本発明の実施形態による取付具を用いたＥＣＭの前の蟻溝の端部斜視図である。
【図３】図２の蟻溝の加工後の端部斜視図である。
【図４】本発明の実施形態によるＥＣＭ電極用の取付具を使用するＥＣＭ機器の概略図である。
【図５】本発明の実施形態によるＥＣＭ電極用の取付具の側部斜視図である。
【図６】選択された蟻溝内に配置されている間の取付具のクランプの、図５の６−６線に沿う断面図である。
【図７】図５の取付具を用いるための例示的な陰極の側部斜視図である。
【図８】ＥＣＭ電極が取り外された状態で、図５の取付具の側部斜視図である。
【図９】図５の取付具の上面斜視図である。
【図１０】蟻溝にＥＣＭを実施するための所定位置にある、図５の取付具の斜視図を示す。
【図１１】本発明の実施形態による運搬可能なＥＣＭ輸送コンテナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示の図面が縮尺通りでないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様を描写することのみを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと解釈されてはならない。図面において、図面間で同様の番号は同様の要素を表す。
【００１４】
本発明は、蟻溝の少なくとも一部を、例えばクラックを生じ易いその高応力縁領域の形状寸法を補修するために、加工するための、ＥＣＭ電極用の取付具２００（図５）及びＥＣＭ陰極３００（図５）の取付具に関して記述される。関連する作業方法も記述される。各種の適用が予測可能であり可能であるが、関心がある適用は、地上設置型ガスタービンエンジンを含むガスタービンの構成要素の領域にアクセスするための困難性を含む。より関心があるのは、翼形部材との嵌合及びホイールの周囲への翼形部材の固定のために構成されタービンホイールの周囲に沿う軸方向蟻溝と、軸方向蟻溝と交差する環状冷却溝とを有する、タービンホイールである。この場合において、蟻溝の一部は、蟻溝内の冷却溝の縁部を含み得る。
【００１５】
上で指摘されたように、本開示は、ターボ機械のタービンホイール内の蟻溝の一部のためのＥＣＭ電極用の取付具を提供する。図１は、圧縮器／タービン共通シャフト１０６によりタービン部１０４に動作可能に結合された圧縮器部１０２を含むターボ機械１００を示す。圧縮器部１０２は、燃焼器アセンブリ１０８によりタービン部１０４に流体的に接続もされる。燃焼器アセンブリ１０８は、１つ又は複数の燃焼器１１０を含む。燃焼器１１０は、環状筒型配列に並べられることを非限定的に含む広範な形状構成でターボ機械１００に装着され得る。圧縮器部１０２は、複数の圧縮器ランナ１１２を含む。ランナ１１２は、関連する翼形部１１８をそれぞれに有する複数の第１ステージ圧縮器ロータブレード１１６を有する第１ステージ圧縮器ランナ１１４を含む。同様に、タービン部１０４は、複数のタービンランナ１２０（以下では「タービンホイール」）を含み、それらは、複数の第１ステージタービンロータブレード１２４を有する第１ステージタービンホイール１２２を含む。例示的な実施形態によると、ＥＣＭ電極２０２用の取付具２００（図５）は、例えば第１ステージタービンホイール１２２に装着するために設けられ得る。しかし、ＥＣＭ取付具２００がターボ機械１００の任意のタービンホイールを加工するように配置され得ることが理解されるであろう。
【００１６】
タービンホイールの部分図が図２〜図３に表されており、以下の議論における例となる。図２に示されるように、タービンホイール内の複数の蟻溝の中のタービンホイール１３２内の一対の蟻溝１３０が例示される。蟻溝１３０は、ターボ機械１００の任意のホイール内に位置し得る。理解されるように、蟻溝１３０は、タービンホイールの周りに周方向に離間する。各蟻溝１３０は、今日知られている又は今後開発される、任意のブレード−ロータ装着要素の形態を取り得る。例示される例において、蟻溝１３０は、複雑な「樹木状」形状構成を含むが、より単純な形状構成が可能である。例えば、蟻溝１３０は、実質的に三角形断面を有してもよい。図２は、タービンホイール１３２の２つの蟻溝１３０を描写しており、発電産業において用いられるガスタービンエンジンなどのガスタービンエンジンに従来用いられている種類を表している。環状冷却溝１３４は、軸方向の蟻溝１３０と交差する。冷却溝１３４は、側縁部１３６及び径方向外側縁部１３８を備える。縁部１３６、１３８は、蟻溝１３０内の冷却溝１３４の縁部１４０、すなわち溝内の溝を全体として形成する。縁部１３６及び１３８が十分に鋭利である場合、冷却溝１３４の領域にクラックが生じる場合がある。例として、クラックは、ガスタービンエンジンを下流方向に（例示されるページに向かって）見ると、後側縁部１３６と径方向外側縁部１３８の交差部の近くに生じることが観察されている。これらの縁部１３６及び１３８の形状寸法を補修する目的でタービンホイール１３２を機器から取り外すことは、納期の長い高コストな作業となる。
【００１７】
本明細書に記述される取付具２００（図５）は、応力集中を低減して、例えば、縁部１４０の形状寸法、例えば、冷却溝縁部１３６及び１３８の部分の形状寸法に寄与できる、タービンホイール１３２の形状寸法をケースオフ状態で原位置で補修する手段を提供する。理解されるように、ＥＣＭは、電極と加工されるべき構造との間にＡＣ又はＤＣ電位を印加することを含み、電流が誘導され、導電性流体（電解質溶液）の存在において電極（すなわち陰極）が負に帯電するときに電解質系材料の除去プロセスが導電性被加工物（すなわち陽極）で生じる。取付具２００（図５）は、蟻溝の一部、例えば、蟻溝１３０内の冷却溝（図２〜図３）の縁部１３６を除去するために最初に用いられる、切削ヘッド又は電解研削（ＥＣＧ）工具など、他の切削及び研削工具と併せて用いられる、中間仕上げプロセスを提供するために用いられ得る。取付具２００（図５）は、損傷した任意の材料を除去すること、並びに、縁部１３６及び１３８を形成する嵌合面を切削プロセス又は研削プロセスと比べて向上した仕上げ質感まで同時に丸み付けさせることを続けるために使用され得る。ピーニング加工は、表面圧縮層を適用するための継続する作業において用いられ得る。本発明の教示が蟻溝１３０内の冷却溝１３４の縁部の形態を取る蟻溝１３０の一部（図３）を修正する特定の状況について記述されるが、取付具２００及び本発明の教示が蟻溝１３０内及びタービンホイール１３２内の多数の他の部分に使用され得ることが強調される。例えば、蟻溝１３０の他の部分は、蟻継の部分、蟻溝の根元部分などを含み得る。
【００１８】
図４を参照すると、本発明の実施形態による取付具２００（図５）を使用する例示的なＥＣＭ機器１５０の概略図が示される。ＥＣＭ機器１５０は、電解質溶液供給源１５２、及び加工の前後に液体電解物質を貯蔵するための電解質溶液収集器１５４を含み得る。電解質溶液は、電解加工について今日知られている又は今後開発される任意の形態を取り得る。供給源１５２及び収集器１５４は、例えば、プラスチックタンク又は金属タンクなど、任意の形態の貯蔵隔室を含み得る。ＥＣＭ機器１５０は、被加工物１５８、例えばタービンホイール１３２（図３）に係合するＥＣＭ電極に供給される電荷を制御するように構成されたＥＣＭコントローラ１５６も含む。一実施形態において、被加工物１５８は陽極として帯電し、取付具２００は、本明細書に記述されるように陰極を配置するように構成される。ＥＣＭコントローラ１５６は、今日知られている又は今後開発される任意の電解加工制御システムを含み得る。当該技術において理解されるように、ＥＣＭコントローラ１５６は、非限定的に、被加工物１５８に送出される電解質溶液の流量、圧力、温度などを制御するように機能するポンプ及びヒータ、電極に送出される電荷など、多数の属性を制御する。ＥＣＭ機器１５０は、例えば、加工の遠隔開始／停止のための、遠隔コントローラ１６０を随意的に含み得る。一実施形態において、ＥＣＭ機器１５０は、運搬可能に構成される。例えば、ＥＣＭ機器１５０の全ての部品は、標準輸送コンテナ内で運ばれるように構成及びサイズ決定され得る。このようにして、ＥＣＭ機器１５０を現場で使用することができ、各種のターボ機械を手入れするために場所から場所に移動させることができる。
【００１９】
図５を参照すると、ＥＣＭ機器電極の電極２０２用の取付具２００の一実施形態の斜視図が例示される。取付具２００は、タービンホイール１３２（図２）内の複数の蟻溝のうちの選択された蟻溝１３０（図２）の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプ２０４を含み得る。加えて、取付具２００は、選択された蟻溝１３０の一部に一部の電解加工のために電極ヘッド２０８が動作可能に係合するように、クランプに対して電極ヘッド２０８を配置するための電極マウント２０６を含み得る。
【００２０】
図５及び図６を参照すると、例示的なクランプ２０４の詳細がつぎに記述される。図６は、選択された蟻溝１３０Ｍ内のクランプ２０４の、図５の線６−６に沿う拡大断面図を示す。図５及び図６に関してクランプの特定の形態が記述されるが、クランプは、選択された蟻溝１３０Ｍ（図６）の少なくとも一部に選択的に係合して溝に対して電極２０２を保持するように構成された形状及びサイズを有する任意の構造を含み得る。図５及び図６に例示されるように、一実施形態において、クランプ２０４は、クランプの選択的な固定及び選択された蟻溝１３０Ｍ（図６）からの取外しを可能にするための調節可能部材２１０を含む。調節可能部材２１０は、クランプ２０４の残り部分をタービンホイール１３２内の選択された装着用蟻溝１３０Ｍ（図６）内に選択的に固定することを可能にする任意の調節可能部材を含み得る。例えば、クランプ２０４は、複数の長手方向クランプ部材２１２Ａ、２１２Ｂ及び／又は２１２Ｃも含み得る。調節可能部材２１０は、選択された蟻溝１３０Ｍ内にクランプを固定するように、複数の長手方向クランプ部材２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃのうちの少なくとも１つを、径方向に調節可能に、すなわち、選択された蟻溝１３０Ｍに対して径方向に、変位させる。図５及び図６が３つの長手方向クランプ部材２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを示すが、例えば、選択された蟻溝１３０Ｍの断面形状及びサイズに応じて２つ又は３つ以上のセグメントが使用されてもよいことが理解される。いずれにしても、調節可能なクランプ部材２１２Ａ〜Ｃの組は、選択された蟻溝１３０Ｍの少なくとも一部とほぼ適合する断面形状を全体として有する。つまり、部材２１２Ａ〜Ｃの外周は、選択された蟻溝１３０Ｍの内面の少なくとも一部にほぼ適合し、クランプが蟻溝１３０Ｍ内に軸方向にスライドされるときに、クランプの少なくとも一部が選択された蟻溝１３０Ｍの内面とほぼ適合して、選択された蟻溝１３０Ｍに対して所定位置にクランプ２０４を保持するようになっている。示された例において、選択された蟻溝１３０Ｍは、「樹木状」蟻継形状構成を有しており、したがって、部材２１２Ａ〜Ｃは、少なくとも同様の「樹木状」蟻継形状構成を全体として有する。クランプ２０４は、加えて、例えば、部材２１２Ａ〜Ｃが調節可能部材２１０と一緒に締め付けられるときに、選択された蟻溝１３０Ｍの内面と係合する１つ又は複数の突起２１６を含む。調節可能部材２１０は、例えば、最外側部材２１２Ｃ内にナットがそれぞれ座する１つ又は複数のねじ組を含み得る。他方の調節可能部材２１０には、非限定的に、部材２１２Ａ〜Ｃに挿通されるねじ、接着剤、部材２１２Ａ〜Ｃの端部のクランプその他なども使用され得る。いずれにしても、調節可能部材２１０の調節は、記述されるように、１つ又は複数の突起２１６を選択された蟻溝１３０Ｍの内側の（突起２１６に隣接する）傾斜面に押し付けて突起２１６を傾斜面と係合させ、よってクランプ２０４を選択された蟻溝１３０Ｍに拘束し、よって電極２０２（図５）の動きを防ぎ得る。選択された蟻溝１３０Ｍをクランプするための追加の適した構造は、例えば、万力、スパナ、ジャッキ、又は電極マウント２０６に接続される他の同等の機械的装置を含み得る。クランプ部材２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃは、非限定的に、ナイロン又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの硬質プラスチックなどの絶縁体材料で作られ得る。調節可能部材２１０は、絶縁体材料であるが、金属などの他の材料から作られてもよい。
【００２１】
図５及び図７〜図１０を参照すると、電極２０２と、電極２０２の電極ヘッド２０８をクランプ２０４に対して配置するための電極マウント２０６との例の詳細がつぎに記述される。図７は、電極マウント２０６から分離された例示的な電極２０２の側部斜視図を示し、図８は、電極を伴わずに取付具２００及び電極マウント２０６の側部斜視図を示し、図９は、電極マウント２０６及び電極２０２を伴う取付具２００の平面図を示し、図１０は、ＥＣＭを実施するために蟻溝１３０Ｍとともに所定位置にある取付具２００を示す。
【００２２】
図７を参照すると、電極２０２の一実施形態が例示される。電極２０２は、特定の形状及びサイズとして本明細書に記述されるが、本発明の範囲内で各種の形態を取り得ることが強調される。いずれにしても、電極２０２は、電極ヘッド２０８の露出部２２０を除いて電極を覆う絶縁体２１８を有する導電体２１６を含み、ここで、導電体２１６は、加工のために露出される。導電体２１６は、非限定的に鋼、ニッケル、真鍮、銅、タングステン、銅タングステン合金、チタンその他など、従来の又は今後開発される、ＥＣＭのために用いられる任意の導電性材料を含み得る。理解されるように、電極ヘッド２０８、特に、露出部２２０は、被加工物内、例えばタービンホイール１３２（図３）内に加工される特徴、属性の形状及びサイズを有する。電極２０２は、電極２０２を貫通する電解質溶液通路２２４と流体連通し得る孔２２２を端部に有する電極ヘッド２０８も含み得る。図７に示されるように、電解質溶液通路２２４（仮想線で示される）は、ＥＣＭコントローラ１５６（図４）により導管２２６を介して電解質溶液供給源１５２（図４）と流体連通し得る。これに加えて又は代替として、図８に最良に示されるように、クランプ２０４は、クランプを貫通し、電極ヘッド２０８に隣接して終端する、電解質溶液通路２５０を含み得る。通路２５０は、１つ又は複数のクランプ部材２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを通過し、例えば第１の穴２４０内で終端し得る。作業中、電解質溶液は、（導電性の）露出部２２０がタービンホイール１３２（図３）を加工する間、導管２２６を介して孔２２２により電極ヘッド２０８に提供され得る。示された例において、電極２０２は実質的に線形であり、電極ヘッド２０８は実質的に丸み付けされる。電極ヘッド２０８がタービンホイール１３２（図３）内に加工されるべき形状に一致することが望まれる任意の形状を有し得ることが理解される。例えば、電極ヘッド２０８は、タービンホイール１３２（図３）内の所望の形状に応じて、多少丸み付けされ、四角にされ、尖らされるなどし得る。目下の場合において、図３に示されるように、溝１３４は、縁部１３６及び１３８（図２及び図３）の中の応力を緩和するように丸み付けされた面を有することが予定されるので、電極ヘッド２０８は、ＥＣＭにより縁部１４０をより滑らかにレンダリングするための丸み付けされた形状構成を有する。導電体２１６は、湾曲するなど線形以外の形状を有し得る。いずれにしても、電極２０２は、導電体２１６を介して、例えば、ワイヤ２２８、及び導電性スタッド２３２などの任意の必要なカップリング２３０によって、ＥＣＭコントローラ１５６（図４）に動作可能に結合される。このようにして、ワイヤ２２８は、電荷をＥＣＭコントローラ１５６（図４）から電極２０２に運ぶ。
【００２３】
上で言及されたように、電極マウント２０６は、電極ヘッド２０８が溝の一部の電解加工のために選択された蟻溝１３０Ｍ（図６）の一部、例えば縁部１４０（図３）に動作可能に係合するように、電極ヘッド２０８を配置する。電極マウント２０６は、選択された蟻溝１３０Ｍの一部に対して電極ヘッド２０８を配置可能な任意の構造を含み得る。当該技術において理解されるように、ＥＣＭ機器の電極ヘッド２０８は、蟻溝１３０などの被加工物のすぐそばになければならない。一例において、電極ヘッド２０８は、ほぼ１〜３０ミクロンであり得、典型的に縁部１４０から約１０ミクロンであり、タービンホイール１３２（図２〜図３）がワイヤ２３０を用いて（図４を参照）陽極として正に帯電する間、ワイヤ２２８により陰極として負に帯電する。一実施形態において、例示されるように、電極マウント２０６は、クランプ２０４の断面を貫通する第１の穴２４０（図８及び図９）を含み得る。示された例において、縁部１４０（図３）が、選択された蟻溝１３０Ｍの最下部の根元部１４２（図３及び図６）に近いので、クランプ２０４の断面は、最下部のクランプ部材２１２Ｃを含む。しかし、第１の穴２４０は、任意のクランプ部材２１２Ａ〜Ｃを貫通し得る。必要であれば、例示されるように、第１の穴２４０は、クランプ２０４の長手方向軸線に対して、したがって選択された蟻溝１３０Ｍに対してある角度で延びて、電極ヘッド２０８を所望の位置に位置させ得る。角度は、電極ヘッド２０８をＥＣＭのための適当な位置に置くために必要な任意の角度であり得る。図９に示されるように、電極マウント２０６は、クランプ２０４の端部に結合された配置部材２４２を更に含み得る。配置部材２４２は、配置部材を貫通し、第１の穴２４０と実質的に位置合わせされた、第２の穴２４４を含み得る。電極２０２は、両方の穴２４０、２４４を貫通し得る。このようにして、配置部材２４２は、電極２０２の追加の支持をもたらし得る。配置部材２４２は、クランプ２０４と同じ材料で作られ得、例えば、接着剤、ねじなどの締結具その他の任意の様式でクランプ２０４に結合され得る。
【００２４】
図７及び図８を参照すると、記述されるように、電極ヘッド２０８は、その端部に電極２０２すなわち導電体２１６を貫通する電解質溶液通路２２４と流体連通し得る孔２２２を含み得る。図８に最良に示されるように、それに加えて又は代替として、クランプ２０４は、クランプを貫通し、電極ヘッド２０８に隣接して終端する、電解質溶液通路２５０（仮想線で示される）も含み得る。一例において、通路２５０は、第１の穴２４０内で終端し得る。しかし、通路２５０は、例えば、電解質溶液を加工位置に送出可能な任意の位置でも終端し得る。例えば、通路２５０は、電極ヘッド２０８に隣接してクランプ部材２１２Ａ〜Ｃの外面で終端することができる。電解質溶液通路２５０は、ＥＣＭコントローラ１５６（図４）により導管２５２を介して電解質溶液供給源１５２（図４）と流体連通し得る。
【００２５】
本明細書に言及されたように、電極２０２は、陰極の形態を取り得、タービンホイール１３２は、ＥＣＭコントローラ１５６（図４）により陽極として帯電し得る。したがって、図５及び図９に示されるように、本発明の態様は、複数の蟻溝１３０（図３）を有するタービンホイール１３２（図３）の選択された蟻溝１３０Ｍ（図３）の一部のためのＥＣＭ陰極３００も含み得る。この場合において、ＥＣＭ陰極３００は、陰極ヘッド３０８を含む陰極３０２を含み得る。本明細書に記述されるように、クランプ２０４は、選択された蟻溝１３０Ｍ（図６）の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有し得る。電極マウント２０６は、陰極ヘッドが選択された蟻溝の一部に一部の電解加工のために動作可能に係合するように、クランプ２０４に対して陰極ヘッド３０８を配置するための陰極マウントとしての役目を果たし得る。
【００２６】
作業において、ＥＣＭ機器１５０は、コントローラ１５６と、ＥＣＭ用の電極２０２の配置のために構成された取付具２００とを備える。図６に示されるように、取付具２００は、次いで、ターボ機械１００内の原位置にあるタービンホイール１３２内の複数の蟻溝１３０のうちの選択された蟻溝１３０Ｍ内に配置される。つまり、クランプ２０４は、図６に示されるように、選択された蟻溝１３０Ｍ内にスライドされる。調節可能部材２１０は、クランプ２０４を選択された蟻溝１３０Ｍ（図６）内に固く締結するように調節される。クランプ２０４及び電極２０２の絶縁体２１８は、露出部２２０のみが作用して電解加工をもたらすように、導電体２１６を絶縁する。電極２０２は、電極ヘッド２０８が縁部１４０（図３）など溝１３０Ｍの一部のすぐそばになるように、電極マウント２０６の第１の穴２４０内に配置され又は後で挿入され得る。配置部材２４２は、電極マウント２０６とともに使用されてもよく、第１の穴２４０が十分な支持をもたらす場合には省略されてもよい。図１０は、選択された蟻溝１３０Ｍ内の所定位置にある取付具２００、３００を示す。次いで、電解質溶液は、例えば導管２２６（図７）を介して電極ヘッド２０８（図７、図８）に、又は導管２５２（図８）及び通路２５０（図８）によって、選択された蟻溝１３０Ｍと電極２０２との間に適用される。つまり、ＥＣＭコントローラ１５６は、例えばポンプによって、導管２２６（図７）及び／又は２５２（図８）により電解質溶液を提供するように作用する。電解質溶液は、任意の所望の温度に加熱され、既知の様式でＥＣＭコントローラ１５６により所望の流量及び圧力で提供され得る。作業において、電解質溶液は、指定された温度、流量、圧力などでＥＣＭコントローラ１５６により電極ヘッド２０８に供給される。
【００２７】
言及されたように、電極２０２は、ワイヤ２２８によりＥＣＭコントローラ１５６（図４）に電気的に結合される導電体２１６を含む。同様に、タービンホイール１３２は、ワイヤ２３０（図４）により陽極として作用するようにＥＣＭコントローラ１５６（図４）に電気的に結合される。材料は、電極２０２に電位を印加して電極２０２と溝１３０Ｍの一部との間に電位差を作り出すことによって、選択された蟻溝１３０Ｍの一部から除去される。つまり、電極ヘッド２０８（陰極）及びタービンホイール１３２（陽極）は、電極ヘッド２０８が縁部１４０を電解加工し、半径を付けて滑らかにするように適切に帯電する。例示されるように、ＥＣＭは蟻溝１３０Ｍ内で生じ、オペレータは、生じている実際の加工を見ることができず、すなわち、取付具２００は、選択された蟻溝内のＥＣＭを視覚的に妨げる。
【００２８】
本発明の実施形態によるＥＣＭは、縁部１４０の切削、研削及び／又はばり取りなどの他の初期加工の後に実施され得る。１つの蟻継が完了すると、取付具は、取り外されて別の蟻溝内に配置され得、プロセスは、必要に応じて各蟻溝１３０について繰り返される。よって、取付具２００（陰極３００）は、現場及び原位置でタービンホイール１３２の一部に精密なＥＣＭをもたらす運搬可能な機構を提供する。つまり、タービンホイール１３２は、ターボ機械１００から取り外されず、よって補修のためにタービンホイールを取り外して運送するためのコストを低減させる。したがって、取付具２００（陰極３００）は、クラックを生じさせ易い微量の材料をタービンホイール１３２（図３）内の原位置で除去するために使用され、ターボ機械１００（図１）からのタービンホイール１３２（図２〜図３）の取外しの時間及びコストを低減させ得る。表面仕上げは、例えば、約０．０２５〜０．２５ミクロンの表面粗さ（Ｒａ）を有する、鏡面仕上げであり得る。
【００２９】
加えて、取付具２００は、運搬可能な方法でＥＣＭ機器１５０（図５）とともに現地から現地に移動され、広範な各種の場所における使用を可能にし得る。本明細書に言及されたように、ＥＣＭ機器１５０（図５）は、運搬可能に構成され得る。例えば、図１１に示されるように、ＥＣＭ機器１５０の全ての部品は、標準輸送コンテナ４００内で運ばれるように構成及びサイズ決定され得る。コンテナ４００は、任意の従来の輸送コンテナを含み得る。したがって、しかし、コンテナ４００は、電解質溶液供給源１５２と、加工の前後に液体電解質溶液を貯蔵するための電解質溶液収集器１５４とを有するＥＣＭ機器１５０を含み得る。供給源１５２及び収集器１５４は、任意の形の貯蔵隔室、例えば、プラスチックタンク又は金属タンクを含み得、電解質溶液のための任意の必要な加熱システム、冷却システム及び／又は濾過システムを含み得る。ＥＣＭコントローラ１５６は、ＥＣＭ電極に供給される電荷を制御するためにも設けられ得る。言及されたように、ＥＣＭコントローラ１５６は、今日知られている又は今後開発される任意の電解加工制御システムを含み得、タッチパネルコントローラ４０２を含み得る。当該技術において理解されるように、ＥＣＭコントローラ１５６は、非限定的に、電解質溶液の流量、圧力、温度などを制御するように機能するポンプ及びヒータ、電極に送出される電荷などの、多数の属性を制御する。コンテナ４００は、システムメンテナンス又は店舗適用のための着脱式床４０４を含み得、急速接続現場リード線用の任意の必要な外部切断パネル４０６を含み得る。加えて、コンテナ４００は、任意の必要な空気コントローラ、コンテナの外側にＥＣＭ機器１５０の少なくとも部品を置くための任意の必要なケーブルランを含み得る。このようにして、ＥＣＭ機器１５０を現場で使用することができ、各種のターボ機械を手入れするために場所から場所に移動させることができる。
【００３０】
本明細書に用いられる用語は、特定の実施形態を記述することのみを目的としており、本開示の限定となることを意図していない。本明細書に用いられるとき、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに別様に指示していない限り、複数形も含むことを意図している。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、この明細書に用いられるとき、述べられる特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を除外しないことが更に理解されるであろう。
【００３１】
以下の特許請求の範囲における対応する構造、材料、作用、及び、全てのミーンズプラスファンクション若しくはミーンズプラスステップの等価物は、具体的に請求されるような請求される他の要素との組合せにおいて機能を実施するための任意の構造、材料、又は作用を含むことを意図している。本開示の説明は、例示及び説明を目的として提示されてきたが、包括的であること又は本開示を開示される形態に限定することを意図していない。多くの修正及び変形は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱せずに当業者にとって明らかであろう。実施形態は、本開示の原理及び実践的な適用を最良に説明するために、並びに、考えられる特定の使用に適するような各種の修正を伴う各種の実施形態のための開示を他の当業者に理解可能にさせるために、選ばれ記述された。
［実施態様１］
電解加工（ＥＣＭ）電極用の取付具であって、
タービンホイール内の複数の蟻溝のうちの選択された蟻溝の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプと、
電極ヘッドが前記選択された蟻溝の一部に前記一部の電解加工のために動作可能に係合するように、前記クランプに対して前記電極ヘッドを配置するための電極マウントと、
を備える取付具。
［実施態様２］
前記電極マウントが、前記クランプの断面を貫通する第１の穴を含む、実施態様１に記載の取付具。
［実施態様３］
前記電極マウントが、前記クランプの端部に結合された配置部材と、前記配置部材を貫通して前記第１の穴と実質的に位置合わせされた第２の穴と、を更に含む、実施態様２に記載の取付具。
［実施態様４］
前記第１の穴が、前記クランプの長手方向軸線に対してある角度で延びている、実施態様２に記載の取付具。
［実施態様５］
端部に孔を有する電極ヘッドを含む電極を更に備え、前記孔が、前記電極を貫通する電解質溶液通路と流体連通している、実施態様１に記載の取付具。
［実施態様６］
前記電極が実質的に線形であり、前記電極ヘッドが実質的に丸み付けされている、実施態様５に記載の取付具。
［実施態様７］
前記電極が、ＥＣＭコントローラに動作可能に結合されている、実施態様５に記載の取付具。
［実施態様８］
前記クランプが絶縁体を含み、前記取付具が、前記電極ヘッドを除いて前記電極を覆う絶縁体を更に備える、実施態様５に記載の取付具。
［実施態様９］
前記クランプが、前記クランプの選択的な固定及び前記選択された蟻溝からの取外しを可能にするための調節可能部材を含む、実施態様１に記載の取付具。
［実施態様１０］
前記クランプが複数の長手方向クランプ部材を含み、前記調節可能部材が、前記複数の長手方向クランプ部材のうちの少なくとも１つを、径方向に調節可能に、すなわち、前記選択された蟻溝に対して径方向に、変位させて、前記クランプを前記選択された蟻溝内に固定する、実施態様９に記載の取付具。
［実施態様１１］
前記クランプを貫通して前記電極ヘッドに隣接して終端する電解質溶液通路を更に備える、実施態様１に記載の取付具。
［実施態様１２］
前記蟻溝の前記少なくとも一部が、前記蟻溝内の冷却溝の縁部を含む、実施態様１に記載の取付具。
［実施態様１３］
複数の蟻溝を有するタービンホイールのうちの選択された蟻溝の一部のための電解加工（ＥＣＭ）陰極であって、
陰極ヘッドを含む陰極本体と、
前記選択された蟻溝の少なくとも一部に選択的に係合するように構成された形状及びサイズを有するクランプと、
前記陰極ヘッドが前記選択された蟻溝の一部に前記一部の電解加工のために動作可能に係合するように、前記クランプに対して前記陰極ヘッドを配置するための陰極マウントと、
を備える、電解加工（ＥＣＭ）陰極。
［実施態様１４］
前記陰極マウントが、前記クランプの断面を貫通する第１の穴を含む、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様１５］
前記陰極マウントが、前記クランプの端部に結合された配置部材と、前記配置部材を貫通して前記第１の穴と実質的に位置合わせされた第２の穴と、を更に含む、実施態様１４に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様１６］
前記第１の穴が、前記クランプの長手方向軸線に対してある角度で延びている、実施態様１４に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様１７］
前記陰極ヘッドが端部に孔を含み、前記孔が、前記陰極本体を貫通する電解質溶液通路と流体連通している、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様１８］
前記陰極が実質的に線形であり、前記陰極ヘッドが実質的に丸み付けされている、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様１９］
前記クランプが絶縁体を含み、前記ＥＣＭ陰極が、前記陰極ヘッドを除いて前記陰極本体を覆う絶縁体を更に備える、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様２０］
前記クランプが、前記クランプの選択的な固定及び前記選択された蟻溝からの取外しを可能にするための調節可能部材を含む、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様２１］
前記クランプが複数の長手方向クランプ部材を含み、前記調節可能部材が、前記複数の長手方向クランプ部材のうちの少なくとも１つを、径方向に調節可能に、すなわち、前記選択された蟻溝に対して径方向に、変位させて、前記クランプを前記選択された蟻溝内に固定する、実施態様２０に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様２２］
前記クランプを貫通して前記陰極ヘッドに隣接して終端する電解質溶液通路を更に備える、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
［実施態様２３］
前記蟻溝の前記少なくとも一部が、前記蟻溝内の冷却溝の縁部を含む、実施態様１３に記載のＥＣＭ陰極。
【符号の説明】
【００３２】
１００  ターボ機械
１０２  圧縮器部
１０４  タービン部
１０６  圧縮器／タービン共通シャフト
１０８  燃焼器アセンブリ
１１０  燃焼器
１１２  圧縮器ランナ
１１４  第１ステージ圧縮器ランナ
１１６  第１ステージ圧縮器ロータブレード
１１８  翼形部
１２０  タービンランナ
１２２  第１ステージタービンホイール
１２４  第１ステージタービンロータブレード
１３０  蟻溝
１３０Ｍ  蟻溝
１３２  タービンホイール
１３４  冷却溝
１３６  縁部
１３８  径方向外側縁部
１４０  縁部
１４２  根元部
１５０  ＥＣＭ機器
１５２  電解質溶液供給源
１５４  電解質溶液収集器
１５６  ＥＣＭコントローラ
１５８  被加工物
１６０  遠隔コントローラ
２００  取付具
２０２  電極
２０４  クランプ
２０６  電極マウント
２０８  電極ヘッド
２１０  調節可能部材
２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ  クランプ部材
２１６  係合突起、導電体
２１８  絶縁体
２２０  露出部
２２２  孔
２２４、２５０  電解質溶液通路
２２６、２５２  導管
２２８、２３０  ワイヤ
２３２  導電性スタッド
２４０  第１の穴
２４２  配置部材
２４４  第２の穴
２５０  電解質溶液通路
２５２  導管
３００  取付具、陰極
３０２  陰極
３０８  陰極ヘッド
４００  コンテナ
４０２  タッチパネルコントローラ
４０４  着脱式床
４０６  切断パネル
【図１】
2016187864.tif 000003
【図２】
2016187864.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2016187864.tif 000011
【図１０】
2016187864.tif 000012
【図１１】
2016187864.tif 000013
【外国語明細書】
2016187864000001.pdf