JP2002138853A - 燃焼室ライナを修理する方法 - Google Patents

燃焼室ライナを修理する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンエンジン燃焼室用の損傷された
環状蒸散冷却式ライナを修理する方法。 【解決手段】 損傷領域を含むライナの環状部分は、ラ
イナの上流側セクションと下流側セクションの間から取
除かれる。金属薄板が、置換えセクションの上流側端部
と下流側端部の間に延びる少なくともひとつの軸方向継
ぎ目を有する環状置換えセクションに成形される。置換
えセクションは、ライナの取除かれた環状部分に類似の
寸法及び形状にされる。 成形された環状セクションの
上流側端部は、ライナの上流側セクションに結合され、
成形された環状セクションの下流側端部は、ライナの下
流側セクションに結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に燃焼室ラ
イナに関し、より具体的には、損傷した環状蒸散冷却式
ライナを修理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンにおいて、ガス
は、ガスに燃料を混合し、その混合気を燃焼させること
によって加熱される。混合と燃焼は、環状内側ライナと
環状外側ライナの間に形成された環状燃焼室内で起こ
る。 燃焼室の上流側端部に位置するドーム部は、燃焼
室へ燃料を供給する燃料ノズルと流路ガスに燃料を混合
する混合器を備えている。 時が経つにつれ、高温及び
腐食性の燃焼ガスは、蒸散冷却領域のライナを損傷す
る。
【０００３】初期の燃焼室ライナは、ろう付けで一体に
された金属薄板リング部材で造られていた。 これらの
ライナは、ライナに沿って間隔を置いて配置された凹ん
だ冷却孔を有し、フィルム冷却空気を導入しライナを冷
却している。 これらのライナが損傷した時、損傷した
リング部材は取除かれ、最初にライナを製造するのに用
いた方法とほぼ同一の方法を用いて取換えられていた。
最近では、数千の小さい冷却孔を有する蒸散冷却式ライ
ナが用いられてきている。 これらのライナのほとんど
は、一体に溶接され、最終の部品形状に機械加工され
た、鋳物、または鍛造リング部材で造られている。 過
去においては、これらのライナは極度に損傷した場合、
廃却されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の幾つかの特徴
の中でもとりわけ、ガスタービンエンジン燃焼室用の環
状蒸散冷却式ライナを修理する方法を提供できることに
注目されたい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】損傷領域を含むライナの
環状部分は、ライナの上流側セクションと下流側セクシ
ョンの間から取除かれる。金属薄板が、置換えセクショ
ンの上流側端部と下流側端部の間に延びる少なくとも一
つの継ぎ目を有する環状置換えセクションに成形され
る。置換えセクションは、ライナの取除かれた環状部分
と類似の寸法及び形状にされる。成形された環状セクシ
ョンの上流側端部はライナの上流側セクションに結合さ
れ、成形された環状セクションの下流側端部はライナの
下流側セクションに結合される。
【０００６】本発明の他の特徴は、一部は自明であり、
また一部は以下に述べる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図面の幾つかの図にわたって類似
の参照符号は類似の部分を示している。
【０００８】図面、特に図１を参照すると、ガスタービ
ンエンジン環状燃焼室の区域が、全体的に参照番号１０
で示される。 燃焼室１０は、全体を１２で示す外側ラ
イナと全体を１４で示す内側ライナを含み、その各々は
本発明の方法を用いて修理されることができる。燃焼室
１０はまた、締結具（図示せず）で外側ライナ１２及び
内側ライナ１４に接続されている、全体を１６で示す通
常のドームを含む。燃料ノズル（図示せず）が、ドーム
１６の上流に取付けられ、燃焼室１０に燃料を供給す
る。通常の混合器１８が、ドーム１６に設けられ、流路
ガスに燃料を混合する。燃焼室１０は全ての点において
従来のものと同様であるので、さらに詳細には説明しな
い。
【０００９】図２に示すように、外側ライナ１２は、鍛
造した環状上流側セクション３０及び環状下流側セクシ
ョン３２を含む。これらセクション３０、３２は、同軸
であり、ガスタービンエンジンの中心線に一致する共通
の中心線（図示せず）を取囲んでいる。
【００１０】外側ライナ１２のある領域が損傷している
と認められる（目視検査によって）時、損傷領域を含む
ライナの環状部分３４が、図３に示すようにライナの上
流側セクション３０と下流側セクション３２の間から取
除かれる。当業者にはよく知られているように、環状部
分３４は、立型タレット旋盤によるライナ１２の旋削あ
るいはレーザによるライナ１２の切断などの通常の機械
加工法により取除くことができる。
【００１１】図４に示すように、金属薄板が、少なくと
も１つの軸方向継ぎ目４２（図１）を有する環状置換え
セクション４０に成形される。置換えセクション４０
は、ロール成形のような通常の方法で成形されることが
できる。 金属薄板の円周方向端部は、本発明の技術的
範囲から離れることなく他の方法で結合できるが、１つ
の好ましい実施形態では、端部は電子ビーム溶接によっ
て結合される。図４にさらに示すように、置換えセクシ
ョン４０は、ライナ１２の取除かれた環状部分に類似の
寸法及び形状になっている。置換えセクションの成形に
用いられる金属薄板は、本発明の技術的範囲から離れる
ことなく、他の厚さとすることができるが、１つの好ま
しい実施形態では、金属薄板は、ライナ１２の取除かれ
た部分３４の厚さと実質的に同じ厚さを持つ。 置換え
セクション４０は、上流側端部４４及び下流側端部４６
を有している。環状置換えセクション４０の上流側端部
４４は、ライナ１２の上流側セクション３０に結合され
る。 環状置換えセクション４０の下流側端部４６は、
ボルト孔のようなライナの下流側セクションの特徴のあ
る形状が上流側セクションの特徴のある形状に対して適
切に位置決めされるようにして、下流側セクション３２
に結合される。他の方法も、本発明の技術的範囲から離
れることなく、置換えセクション４０の端部４４、４６
をライナ１２の上流側及び下流側セクション３０、３２
に結合するのに用いることができるが、１つの好ましい
実施形態では、置換えセクションは、電子ビーム溶接に
よってライナの上流側及び下流側セクションに結合され
ることができる。
【００１２】置換えセクション４０がライナ１２の上流
側及び下流側セクションに結合される前又は後の何れか
において、種々の慣用の特徴のある形状を置換えセクシ
ョンに機械加工することができる。 例えば、冷却孔（図
示せず）、希釈孔５０（図1）、及び点火境界面特徴
（図示せず）が、置換えセクションに機械加工されある
いは取付けられることができる。 また、これらの孔及
び特徴のある形状の位置及び寸法は、修理中に必要に応
じ変更することができることが想定される。 さらに、修
理されるライナ１２は、慣用の方法を用いて熱処理さ
れ、応力を取除くことができる。 また、ライナ１２は、
慣用のマンドレル又はサイジングシュー上に位置させ、
図５に示すように元のライナ１２の寸法及び形状に近似
するように置換えセクション４０の寸法／形状を調整す
ることができる。本発明の技術的範囲から離れることな
く、置換えセクション４０は他の材料で造ることができ
るが、好ましい実施形態の置換えセクションは、通常の
燃焼室材料で造られる。さらに、図面に示す置換えセク
ション４０は、ライナ１２の蒸散冷却領域全体を実質的
に包含するが、当業者には、本発明の技術的範囲から離
れることなく、置換えセクション４０が蒸散冷却領域の
１部のみを包含することができることが分るであろう。
【００１３】本発明又はその好ましい実施形態の構成要
素を説明するとき、１つ又はそれ以上の要素があること
を意味し、挙げられている要素以外に他の要素を含むこ
とができることを意味する。
【００１４】本発明の技術的範囲から離れることなく、
上記の構成において様々な変更を行なうことができるの
で、上記説明に含まれ、あるいは添付図面に示される全
ての事項は、例示として解釈されべきものであって、限
定的意味をもたない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 燃焼室の一部の斜視図。
【図２】 損傷した外側燃焼室ライナの垂直断面図。
【図３】 損傷領域を取除いたライナの断面図。
【図４】 損傷領域が置換えられたライナの断面図。
【図５】 形状加工した後の置換えセクションを示すラ
イナの断面図。
【符号の説明】
１２ ライナ ３０ 上流側セクション ３２ 下流側セクション ４０ 置換えセクション ４４ 上流側端部 ４６ 下流側端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・マイケル・コールドウェル アメリカ合衆国、ケンタッキー州、アレク サンドリア、ウインザー・コート、109番 (72)発明者 スティーブン・アレン・スティバーソン アメリカ合衆国、オハイオ州、ブランチェ スター、フランシス・ドライブ、280番 (72)発明者 デビッド・ブルース・パターソン アメリカ合衆国、オハイオ州、メイソン、 ハミングバード・ドライブ、6350番 (72)発明者 エドワード・ジョン・エミリアノウィクス アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・ チェスター、レパード・レーン、6460番 Ｆターム(参考） 4E066 CA18 CB07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンエンジン燃焼室（１０）の
    損傷した環状蒸散冷却式ライナ（１２、１４）を修理す
    る方法であって、 ライナ（１２、１４）の上流側セクション（３０）と下
    流側セクション（３２）の間から、損傷領域を含む前記
    ライナ（１２、１４）の環状部分（３４）を取除く段階
    と、 上流側端部（４４）と該上流側端部（４４）の反対側の
    下流側端部（46）の間に延びる少なくとも1つの軸方向
    継ぎ目（４２）を有し、前記ライナ（１２、１４）の前
    記取除いた環状部分（３４）と類似の寸法及び形状にさ
    れた環状置換えセクション（４０）に、金属薄板を成形
    する段階と、 前記成形された環状置換えセクション（４０）の前記上
    流側端部（４４）を前記ライナ（１２、１４）の前記上
    流側セクション（３０）に結合する段階と、前記成形さ
    れた環状置換えセクション（４０）の前記下流側端部
    （４６）を前記ライナ（１２、１４）の前記下流側セク
    ション（３２）に結合する段階と、を含むことを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 前記継ぎ目（４２）が、電子ビーム溶接
    で形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記成形された環状セクション（４０）
    が、電子ビーム溶接によって前記上流側セクション（３
    ０）及び前記下流側セクション（３２）に結合されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記置換えセクション（４０）が、前記
    ライナ（１２、１４）の前記上流側セクション（３０）
    及び前記下流側セクション（３２）に結合された後、最
    終形状に永久変形されることを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 前記ライナ（１２、１４）は、前記置換
    えセクション（４０）が前記ライナ（１２、１４）の前
    記上流側セクション（３０）及び前記下流側セクション
    （３２）に結合された後に、熱処理されることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 冷却孔が、前記置換えセクション（４
    ０）が前記ライナ（１２、１４）の前記上流側セクショ
    ン（３０）及び前記下流側セクション（３２）に結合さ
    れた後に、前記ライナ（１２、１４）に機械加工される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記冷却孔（５０）は、前記取除かれた
    環状部分（３４）の冷却孔とは異なる位置で前記ライナ
    （１２、１４）に機械加工されることを特徴とする請求
    項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記冷却孔（５０）は、前記取除かれた
    環状部分（３４）の冷却孔とは異なる寸法で前記ライナ
    （１２、１４）に機械加工されることを特徴とする請求
    項６に記載の方法。
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