(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンのブリスクをリペアするための方法及び装置を提供する。【解決手段】フレキシブルなライト・ガイド装置１６を備える処置光学系が設けられた内視鏡１５と；フレキシブルな光ファイバー装置１０に接続されたレーザ光源９と；フレキシブルなライン８を介して溶接フラックスを供給するためのフィラー材料フィーダー７と；フレキシブルなライン１２に接続された水供給源１１と；不活性ガスを供給するためのフレキシブルなライン１６に接続された不活性ガス供給源１３と；を有しており、前記フレキシブルなライン８，１２，１４、前記フレキシブルなライト・ガイド装置１６、及び前記フレキシブルな光ファイバー装置１０は、少なくともその末端領域で、結合されてフレキシブルな長いリペア器具を形成し、内視鏡及びフレキシブルな研磨装置には、駆動ユニットが設けられ、この駆動ユニットは、その末端領域に回転式研磨ボディが設けられている。【選択図】図３
2009085208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンのブリスクをリペアするための装置であって、
−  フレキシブルなライト・ガイド装置（１６）を特徴として備える処置光学系が設けられた内視鏡（１５）と；
−  フレキシブルな光ファイバー装置（１０）に接続されたレーザ光源（９）と；
−  フレキシブルなライン（８）を介して溶接フラックスを供給するためのフィラー材料フィーダー（７）と；
−  フレキシブルなライン（１２）に接続された水供給源（１１）と；
−  不活性ガスを供給するためのフレキシブルなライン（１６）に接続された不活性ガス供給源（１３）と；
を有しており、
−  前記フレキシブルなライン（８，１２，１４）、前記フレキシブルなライト・ガイド装置（１６）、及び前記フレキシブルな光ファイバー装置（１０）は、少なくともその末端領域で、結合されてフレキシブルな長いリペア器具（１７）を形成し、
−  内視鏡及びフレキシブルな研磨装置には、駆動ユニットが設けられ、この駆動ユニットには、その末端領域に回転式研磨ボディが設けられていること、
を特徴とする装置。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の装置：
前記フレキシブルな長いリペア器具（１７）は、コントロール可能なガイド・チューブを形成する。
【請求項３】
請求項１または２に記載された装置を使用してガスタービンのブリスクをリペアするための方法であって、
前記リペア器具（１７）は、組み込まれた状態で、リペアされるガスタービンのゾーンへガイドされることを特徴とする方法。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項３に記載の方法：
前記リペア器具（１７）は、前方から、航空機用ガスタービンのファンを介して導入される。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項３に記載の方法：
前記リペア器具（１７）は、側面の開口を介してガスタービンの内側の中に導入される。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項３に記載の方法：
前記リペア器具（１７）は、背後の開口を介してガスタービンの内側の中に導入される。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項３〜６のいずれか１項の記載の方法：
前記リペア器具（１７）が損傷ゾーンにガイドされ；
次いで、損傷が評価され；
次の運転ステップで、損傷ゾーンが溶融により除去されて平坦化され；
後続のステップで、損傷ゾーンが肉盛り溶接によりリペアされ；
次の運転ステップで、被着された材料の機械的な手直しが実行されて、損傷ゾーンの幾何学的形状が復元される。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項３〜７のいずれか１項の記載の方法：
ガスタービンが分解されていない状態で、全てのステップが実行される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンのブリスクをリペアするための方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
現代のコンプレッサでは、最適な流れの状態及び高いコンプレッサ効率を、低重量との組み合わせで、実現するために、ブリスク（“blisk”：ブレイド付のディスク）の技術の採用が拡大している。ブリスク・デザインとは、ディスクとブレイドが、単一のコンポーネントから形成される技術を意味している。このデザインは、従来のブレイド−ディスク装置、即ちブレイド及びディスクが別個に製造され、その後で組立てられるとものとは異なっている。コンプレッサ・ブレイドが、砂及びダストにより引き起こされるエロージョンや、ＦＯＤ（異物損傷）（即ち、石、雹などの異物による衝撃）に曝されるので、コンプレッサの断面内のブレイドのリペアが可能であることは、不可欠の要求である。従来のブレイド−ディスク・デザインの場合には、通常、個々のブレイドが交換される。その理由は、ブレイドをリペアすることは、新品のブレイドのコストと比較して、経済的でないからである。しかしながら、ブリスク・デザインの場合には、ブレイドを交換することができないので、そのリペア方法を開発することは、特に関心を集めている。
【０００３】
これまでにブリスクのためにテストされ且つ開発されて来た一般的なリペア技術は、損傷されたブレイドを取り除いて、リニア摩擦再溶接（linear friction re-welding）を行うこと（EP 1 535 692 A1）、並びに、ＴＩＧ肉盛り溶接、レーザ肉盛り溶接またはその他の溶接プロセスより、ブレイドの輪郭を復元すること（US 5,038,014）である。肉盛り溶接の基本的な手順によれば、損傷されたブレイド部分（portion）が機械加工で除去され、肉盛り溶接が行われ、熱処理が行われ、特定の寸法へのミリングが行われる。
【０００４】
更にまた、米国特許第 6,568,077 B1 号明細書に記載されたリペア方法では、ブレイドの規定された部分が切り取られ、“インサート”が溶接される。
【０００５】
軽微な損傷であって、オリジナルの幾何学的形状を復元する必要が無い場合には、更なるオペレーションに許容可能な程度まで、機械的な加工（研磨、溶融による除去及び平坦化）により取り除かれることも可能である。
【０００６】
従来の技術は、分解された状態でのみリペア溶接が可能である点で、好ましくない。即ち、従来の技術では、エンジン全体を分解することが必要になり、それは、相当の分解コスト及び航空機材の長期間のデッド・タイムまたはダウン・タイムを、必然的に伴う。
【０００７】
従来
【特許文献１】欧州特許出願公開第 EP 1 535 692 A1 号明細書
【特許文献２】米国特許第 US 5,038,014 号明細書
【特許文献２】米国特許第 6,568,077 B1号明細書
【発明の開示】
【０００８】
広いアスペクトにおいて、本発明は、ガスタービンのブリスクをリペアするための方法及び装置を実現するものであって、本発明は、分解されていない状態のガスタービンのリペアを可能にし、シンプルなデザイン、及び容易でコスト効率が良い適用可能性を特徴として備えている。
【０００９】
本発明の特別の目的は、上記の問題に対するソリューションを、独立請求項の特徴の組み合わせにより実現することにある。本発明の更なる好ましい実施形態は、従属請求項から明らかになる。
【００１０】
従って、本発明の第一の目的は、ファンを通ってあるいはアセンブリの開口を通って、ガスタービンの内側へ挿入されることが可能なフレキシブルな長いリペア器具を有する装置を提供することにある。この装置は、ガスタービンを分解することなく、内視鏡を用いた観察により損傷ゾーンが検出され、もし該当する場合には、この部分が少なくとも部分的に取り除かれ、肉盛り溶接によりリペアされることを可能にする。このようにして、この装置は、リペアが、現場で、例えば航空機に組み込まれた状態のガスタービンに対して（オン・ウイング：on-wing）、実行されることを可能にする。
【００１１】
方法に関して、本発明は、ガスタービンを分解する必要がなく、迅速な且つコスト効率の良いリペアを実現する。これは、時間及びコストの大幅な節約がなされることを可能にする。
【００１２】
本発明は、分解することなく、即ちオン・ウイングで、材料が肉盛りされることを可能にし、このようにして、ブリスク・コンポーネント上のブレイド領域の幾何学的形状が復元されることを可能にする方法に係る。これは、内視鏡型の溶接装置により実現される。
【００１３】
この装置は、以下のように構成されることが可能である：内視鏡を用いた溶融による除去及び平坦化に対して類推的に、レーザ導波管、レーザ溶接ヘッド、及びフィラー材料フィーダー（好ましくは、フラックス・フィーダー）が、検査光学系及びグラインダーとともに、エンジンのメインテナンス開口を介して導入される。
【００１４】
本発明に基づくリペアのシーケンスは、以下のように記述されることが可能である：
−  内視鏡型の装置（光学系、グラインダー、レーザ溶接ヘッド、及び導波管、並びにフィラー材料フィーダー）の導入；
−  損傷の検査；
−  損傷ゾーンの溶融による除去及び平坦化；
−  損傷ゾーンの肉盛り溶接及び復元；
−  損傷ゾーンの幾何学的形状の復元のための、肉盛り溶接材料の機械的な手直し；
−  内視鏡型の装置の撤収。
【００１５】
この方法により、少なくとも、次のスケジュールされたメインテナンスまでエンジンが運転されることが可能な程度まで、損傷がリペアされる。
【００１６】
本発明に基づくソリューションは、以下の点で好ましい：即ち、このソリューションは、好ましくは、航空機エンジンと産業用ガスタービン・エンジンの両者のブレイド領域において、エンジンの全体を予め分解することなく、即ち、オン・ウイングまたはオペレーションの現場で、材料の肉盛りによる損傷のリペアが実行されることを可能にする。このことは、分解コストの大幅な節約が成されることを可能にするのみではなく、リペアの所要時間の大幅な削減が成されることをも可能にする。従って、これらのファクターは、航空機材のデッド・タイムまたはダウン・タイムの減少をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明が、好ましい実施形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細にされる。
【００１８】
図１は、ブレイド２が一体的に設けられたガスタービンのディスク１を示す。このように作られたコンポーネントが、ブリスクである。参照符号３は、異物の衝撃により引き起こされたブレイド２の損傷ゾーンを示している。参照符号４は、損傷ゾーンが取り除かれた材料除去領域を、それぞれ示している。参照符号５は、肉盛り溶接によるリペアが既に行われた、リペアされたゾーンを示している。参照符号６は、ブレイド２上で仕上げリペアが行われたゾーンを示している。
【００１９】
本発明によれば、損傷ゾーン３が特定され、材料除去の方法（例えば研磨）により準備作業が行われ（除去されたゾーン４）、肉盛り溶接によりリペアされる（リペアされたゾーン５）、そして、もし該当する場合には、表面処理により仕上げが行われる（リペアされたゾーン６）。
【００２０】
本発明によれば、図２から４に概略的に示されているように、ガスタービン（航空機ガスタービン）組立てられた状態で、リペアが行われることが可能である。ここでは、リペアは、損傷された部品が、エンジンの前側から軸方向にアクセスされるように、実行される（図２）。それに代わって、機械加工の開口を介して側面から（図３）、または、その背後のから（図４）、エンジンの中に入ることにより、リペアが行われることも可能である。
【００２１】
図５及び６は、本発明に基づく装置の形態を、簡略化された図で、示している。ここでは、フィラー材料フィーダー（フラックス・フィーダー）７が設けられ、フレキシブルなラインを介して接続される。レーザ光源９は、ライト・ガイド装置（光ファイバ）を介して接続される。水供給源１１は、フレキシブルなライン１２を介して接続され、これに対して、不活性ガス供給源１３は、フレキシブルなライン１４を介して接続される。参照符号１５は、ライト・ガイド装置１６を介して接続された内視鏡を示している。
【００２２】
図５は、共通の、フレキシブルな長いリペア器具１７のコントロールのための内視鏡１５を示し、このリペア器具は、フレキシブルなライン８，１２，１４、光ファイバー装置１０、及びライト・ガイド装置１６を、一緒に含んでいる。リペア器具１７は、そのトップに、溶接ヘッド１８が取り付けられている。
【００２３】
図５は、処置光学系を備えた別個の内視鏡１９を有する実施形態を示す。内視鏡１５は、フレキシブルな長いリペア器具１７（ガイド・チューブ）のコントロールのために設けられている。
【００２４】
図６の実施形態において、内視鏡１５は、リペア器具１７と観察用器具の両者のコントロールを可能にするようにデザインされる。
【００２５】
図７は、異なるモジュールＩ〜ＩＶにより構成される溶接ヘッド１８を、簡略化された断面図で、示す。ここでは、リペア器具１７（ガイド・チューブ２０）の末端領域が示されている。参照符号２１は、光ファイバーを示し、図８に概略的に示されているように、コリメータ・レンズ２２と集束レンズが、レーザ・ビーム２４を集束させるための光路の一部を形成している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、損傷ゾーン及びリペアされる経路を特徴として備えるブリスクの簡略化された斜視図である。
【図２】図２は、本発明に基づく方法及び装置の異なる適用例を示す図である。
【図３】図３は、本発明に基づく方法及び装置の異なる適用例を示す図である。
【図４】図４は、本発明に基づく方法及び装置の異なる適用例を示す図である。
【図５】図５は、本発明に基づくリペア器具並びに対応する観察用内視鏡の例を示す簡略化された図である。
【図６】図６は、図５と同様な図であって、一体化された観察用内視鏡を備えたリペア器具の図である。
【図７】図７は、本発明に基づく装置の末端領域の拡大された断面図である。
【図８】図８は、処置光学系の光路の概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…ディスク、２…ブレイド、３…損傷ゾーン、４…材料除去領域、５…リペアされたゾーン、２…リペアされたゾーン、７…フィラー材料フィーダー（フラックス・フィーダー）、８…フレキシブルなライン、９…レーザ光源、１０…光ファイバー装置、１１…水供給源、１２…フレキシブルなライン、１３…不活性ガス供給源、１４…フレキシブルなライン、１５…内視鏡、１６…ライト・ガイド装置、１７…リペア器具、１８…溶接ヘッド、１９…内視鏡、２０…ガイド・チューブ、２１…光ファイバー、２２…コリメータ・レンズ、２３…集束レンズ、２４…レーザ・ビーム。
【図１】
2009085208.tif 000003
【図２】
2009085208.tif 000004
【図３】
2009085208.tif 000005
【図４】
2009085208.tif 000006
【図５】
2009085208.tif 000007
【図６】
2009085208.tif 000008
【図７】
2009085208.tif 000009
【図８】
2009085208.tif 000010
【外国語明細書】
2009085208000001.pdf