JP2004044423A - 動翼のクリープ検知方法及びクリープ検知用マーク付き動翼 - Google Patents

Abstract

【課題】動翼のクリープの進展状況を、エンジンを分解することなく検知できるようにする。
【解決手段】チップシュラウド６上のシールセレーション部８に、先端から所要深さ位置まで切欠いたノッチ１１を設けてクリープ検知用マーク付き動翼１ａとする。動翼１ａにクリープが生じ進展すると、回転時の荷重により動翼１ａの長さ寸法が延び、シールセレーション部８がケース３とのラビングにより徐々に摩耗させられることになるため、ノッチ１１の深さは、動翼１ａのクリープの進展が動翼１ａの破断に至る前のシールセレーション部８の摩耗量と対応するように設定しておく。クリープ検知用マーク付き動翼１ａをガスタービンエンジンに組付けた状態のままボアスコープ検査し、シールセレーション部８にノッチ１１が視認できるか否かにより、動翼１ａのクリープの進展状況を判断する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は航空機用エンジン等に用いられるガスタービンエンジンにおけるタービンや圧縮機の動翼についてクリープの進展状況を確認するために用いる動翼のクリープ検知方法及び該クリープ検知方法に用いるクリープ検知用マーク付き動翼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機用エンジン等として用いられているガスタービンエンジンは、空気を導入するファン、導入した空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させる燃焼器、燃焼ガスにより回転駆動されてその回転力を上記圧縮機に伝えるようにするタービンなどを備えている。
【０００３】
上記ガスタービンや圧縮機では、動翼と静翼を備えており、動翼としては、図３（イ）（ロ）にＬＰタービンの部分についてのものを符号１で示す如く、翼部２の基端にプラットフォーム３を形成し、該プラットフォーム３の部分を、ダブテイル４を介してタービン軸側のディスク５に支持させるようにし、且つ翼部２の先端に、ガスシール用のチップシュラウド６を一体に張り出させると共に、該チップシュラウド６上となる先端部には、タービン軸方向（矢印Ｏ方向）の前、後部に、各動翼１の外周側を取り囲むケース７の内周面との間にてガスシールするためのシールセレーション部８を、それぞれ回転方向に沿うよう突設した構成としてある。９は上記前、後部のシールセレーション部８の間における所要位置に設けて、回転方向に隣接する動翼のチップシュラウド６に対する重合を防止するためのインターロック用突起である。又、１０は上記動翼の前後に設けた静翼を示す。
【０００４】
ところで、上記動翼１には、クリープが発生する虞があり、万一、発生したクリープが進展して動翼１が破断するようになると、ガスタービンエンジン自体に多大な損傷を与える虞があることから、上記動翼１については、破断する前にクリープの進展状況を把握する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ガスタービンエンジンに組みつけられたままの状態の動翼１についてクリープの進展状況を確認することは、従来、非常に困難であった。そのため、従来の動翼のクリープ検知方法としては、ガスタービンエンジンを、上記動翼１を単品として取り出すまで分解した後、単品となった各動翼１ごとにクリープの進展状況の確認を行うようにしていたために、エンジンの分解作業に時間及び手間が嵩むという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明者は、より容易に動翼のクリープの進展状況を確認できるようにするための工夫、研究を重ねた結果、動翼に生じたクリープが、該動翼の破断に至る前段階で進展しつつある状況では、該クリープの進展状況に応じて、回転時に作用する荷重により該動翼の長さ寸法が伸びるため、周囲を取り囲んでいるケースと、動翼先端部のシールセレーション部との間にラビングが発生し、該ラビングによりシールセレーション部が徐々に摩耗させられることに着目して、このシールセレーション部の摩耗状況を、目視検査にて容易に把握できるようにすることにより、動翼のクリープの進展状況を容易に検知できることを見出し、本発明をなした。
【０００７】
したがって、本発明の目的とするところは、動翼のクリープの進展状況を容易に且つエンジンに組み付けられた状態のまま検出できる動翼のクリープ検知方法及び該クリープ検知方法に用いるクリープ検知用マーク付き動翼を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためにガスタービンエンジンにおける動翼の先端部にあるシールセレーション部に、該シールセレーション部の摩耗により見え方の変化するクリープ検知用マークを予め設けておき、上記クリープ検知用マークを目視検査するときの見え方に基づいて上記シールセレーション部の摩耗状態を検知して、該シールセレーション部の摩耗状態から上記動翼のクリープの進展状況を検知する動翼のクリープ検知方法とする。
【０００９】
動翼にクリープが発生すると、該発生したクリープの進展に伴って回転時に作用する荷重により動翼の長さ寸法が延びるため、該動翼の先端部に設けてあるシールセレーション部と、外周側のケースとのラビングが発生されるようになり、このため該シールセレーション部が徐々に摩耗させられる。この際、上記シールセレーション部には、該シールセレーション部の摩耗に伴って見え方の変化するクリープ検知用マークが予め設けてあるため、該マークの見え方の変化を目視検査により確認することで、シールセレーション部の摩耗状況が容易に把握されることから、該シールセレーション部の摩耗状況に基づいて、動翼のクリープの進展状況が容易に検知されるようになる。
【００１０】
又、目視検査を、エンジン組み付け状態の動翼に対して行うようにすると、エンジンに組み付けられたままの動翼について、クリープ検知用マークの目視検査を行うことができるため、動翼のクリープの進展状況を検出する際におけるエンジンの分解作業を不要にでき、時間及び手間を大幅に削減することが可能になる。
【００１１】
更に、チップシュラウド上のシールセレーション部に、該シールセレーション部の摩耗により見え方の変化するクリープ検知用マークを設けてなる構成を有するクリープ検知用マーク付き動翼とすると、上記動翼のクリープ検知方法を容易に実施できる。
【００１２】
更に又、クリープ検知用マークを、シールセレーション部の先端部を所要深さ位置まで切欠いたノッチとした構成とすることにより、クリープ検知用マークを動翼に容易に付することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１（イ）（ロ）は本発明の動翼のクリープ検知方法に用いるクリープ検知用マーク付き動翼の実施の一形態を示すもので、図３（イ）（ロ）に示したと同様の動翼１におけるシールセレーション部８の長手方向中間部位置に、該シールセレーション部８の先端部を所要深さ位置まで切欠いて形成してなるクリープ検知用マークとしてのノッチ１１を設けて、クリープ検知用マーク付き動翼１ａとする。
【００１５】
上記ノッチ１１の深さ寸法は、クリープ検知用マーク付き動翼１ａにクリープが発生、進展して該動翼１ａの長さ寸法が徐々に伸び、これに伴ってシールセレーション部８が外周側のケース７とのラビングにより徐々に摩耗させられるときに、上記動翼１ａが破断に至る前にシールセレーション部８の摩耗量がノッチ１１の深さ位置に達するように、材料特性に応じて適宜設定するようにする。すなわち、たとえば、クリープの発生、進展に伴ってクリープ検知用マーク付き動翼１ａが長手方向に伸びて、シールセレーション部８の先端部がケース７とのラビングにより０．５ｍｍを超えて摩耗させられるようになることにより上記動翼１ａに破断の虞が生じるような場合には、シールセレーション部８の摩耗量が０．５ｍｍに達した時点の摩耗状況を容易に且つ確実に把握できるようにするために、該時点でノッチ１１が識別できなくなるようノッチ１１の深さ寸法を０．５ｍｍに設定しておくようにする。これにより、該ノッチ１１が目視にて識別できるか否かで、シールセレーション部８の摩耗状況が０．５ｍｍに達したか否かを容易に判断できるようにする。
【００１６】
なお、図１（イ）（ロ）ではノッチ１１を強調して示してある。その他、図３（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００１７】
上記本発明のクリープ検知用マーク付き動翼１ａを従来の動翼１と同様に組み付けて構成してなるガスタービンエンジンを運転した後、上記クリープ検知用マーク付き動翼１ａについてクリープの進展状況を検知するためには、上記動翼１ａを、ガスタービンエンジンに組み付けたまま、目視検査、具体的にはボアスコープ検査により、上記動翼１ａのシールセレーション部８に設けておいたノッチ１１の見え方を調べるようにする。
【００１８】
このとき、上述したように、上記クリープ検知用マーク付き動翼１ａについてのクリープの進展状況が、該動翼１ａの破断に近づくようになると、シールセレーション部８の先端部が、ケース７とのラビングによりノッチ１１の深さ寸法まで摩耗するように設定してあるため、上記ボアスコープ検査によりシールセレーション部８の先端部にノッチ１１が視認できる場合には、検査したクリープ検知用マーク付き動翼１ａのクリープの進展状況は、まだ破断に近づいていないということが判る。
【００１９】
一方、上記ボアスコープ検査において、シールセレーション部８にノッチ１１が視認できない場合は、シールセレーション部８の先端部が、図１（ロ）に二点鎖線で示す如く、ノッチ１１の深さ寸法まで摩耗したという状況が示されることになるため、検査したクリープ検知用マーク付き動翼１ａのクリープの進展状況が、該動翼１ａの破断に近づきつつあるという判断がなされる。したがって、この場合には、上記クリープ検知用マーク付き動翼１ａを交換する等、適宜必要な保守作業を実施すればよい。
【００２０】
このように、本発明の動翼のクリープ検知方法によれば、シールセレーション部８を目視検査するのみで、ノッチ１１の見え方に基づいてクリープ検知用マーク付き動翼１ａのクリープの進展状況を容易に且つ確実に検知できる。しかも、目視検査として、クリープ検知用マーク付き動翼１ａをエンジンに組み付けたままの状態にてボアスコープ検査を実施することにより、上記クリープ検知用マーク付き動翼１ａのクリープの進展状況の検知の際に、従来要していた如きエンジンの分解作業を不要にできるため、クリープの進展状況の検出作業に要する手間及び時間を大幅に削減することができる。
【００２１】
又、上記クリープ検知用マークとしてのノッチ１１は、シールセレーション部８を切欠くことで容易に形成できると共に、ノッチ１１を設けるべき動翼の材料特性に応じてその深さ寸法を容易に変更できるため、クリープ検知用マークの形成を容易なものとすることができる。
【００２２】
次に、図２（イ）（ロ）はいずれも本発明のクリープ検知用マーク付き動翼１ａにおけるクリープ検知用マークの他の例を示すもので、図２（イ）は、シールセレーション部８における先端から所要寸法隔てた位置に、クリープ検知用マークとしての小孔１２を穿設して、図１（イ）（ロ）に示した実施の形態におけるノッチ１１と同様に、クリープ検知用マーク付き動翼１ａにクリープが発生、進展したときに、上記動翼１ａが破断に至る前にシールセレーション部８の摩耗量が、図２（イ）に二点鎖線で示す如く、上記小孔１２の深さ位置に達するようにしたものである。
【００２３】
又、図２（ロ）は、シールセレーション部８の表面に、クリープ検知用マークとしてのマーカー１３を、先端から所要寸法隔てた位置まで延びるように刻設して、図１（イ）（ロ）に示した実施の形態におけるノッチ１１と同様に、クリープ検知用マーク付き動翼１ａにクリープが発生、進展したときに、上記動翼１ａが破断に至る前にシールセレーション部８の摩耗量が、図２（ロ）に二点鎖線で示す如く、上記マーカーの基端部まで達するようにしたものである。
【００２４】
なお、上記図２（イ）（ロ）において、図１（イ）（ロ）に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００２５】
図２（イ）（ロ）にそれぞれ示した実施の形態においても、目視検査（ボアスコープ検査）を行うことにより、それぞれ小孔１２やマーカー１３が視認できるか否かという点に基づいてシールセレーション部８の摩耗状況を容易に判断できて、該シールセレーション部８の摩耗状況からクリープ検知用マーク付き動翼１ａのクリープの進展状況を容易に且つ確実に判断できることから、図１（イ）（ロ）に示した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、クリープ検知用マークとしてはノッチ１１、小孔１２、マーカー１３を示したが、ガスタービンエンジン運転時に熱が作用したり、クリープ検知用マーク付き動翼１ａの回転に伴って大きな遠心力が作用しても消えたり、シールセレーション部８に損傷を与えないようにすれば、着色によるマーク、表面に形成した凹部によるマークとする等、形式は自在に設定してよく、又、形状や数も自在に設定してよいこと、本発明のクリープ検知用マーク付き動翼１ａは、タービンのすべての動翼として採用してもよく、又、従来の動翼１に何枚か混ぜて使用するようにしてもよく、この場合は、クリープ検知用マーク付き動翼１ａについて検知されるクリープの進展状況に応じて、他の動翼１のクリープの進展状況を推定すればよいこと、更に、本発明のクリープ検知用マーク付き動翼１ａは、ガスタービンエンジンにおける圧縮機の動翼に採用してもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）ガスタービンエンジンにおける動翼の先端部にあるシールセレーション部に、該シールセレーション部の摩耗により見え方の変化するクリープ検知用マークを予め設けておき、上記クリープ検知用マークを目視検査するときの見え方に基づいて上記シールセレーション部の摩耗状態を検知して、該シールセレーション部の摩耗状態から上記動翼のクリープの進展状況を検知する動翼のクリープ検知方法としてあるので、シールセレーション部を目視検査するのみで、クリープ検知用マークの見え方に基づいて動翼のクリープの進展状況を容易に且つ確実に検知できる。
（２）目視検査を、エンジン組み付け状態の動翼に対して行うようにすることにより、動翼のクリープの進展状況を検知するために、従来要していた如きエンジンの分解作業を不要にできて、手間及び時間を大幅に削減することができる。
（３）チップシュラウド上のシールセレーション部に、該シールセレーション部の摩耗により見え方の変化するクリープ検知用マークを設けてなる構成を有するクリープ検知用マーク付き動翼とすると、上記動翼のクリープ検知方法を容易に実施することができる。
（４）クリープ検知用マークを、シールセレーション部の先端部を所要深さ位置まで切欠いたノッチとした構成とすることにより、動翼に対してクリープ検知用マークを容易に付することができると共に、シールセレーション部の摩耗量の把握を容易に且つ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動翼のクリープ検知方法及びクリープ検知用マーク付き動翼の実施の一形態を示すもので、（イ）は該略正面図、（ロ）はシールセレーション部の拡大図である。
【図２】（イ）（ロ）はそれぞれ本発明の実施の他の形態として、シールセレーション部に設けるクリープ検知用マークの他の例を示す図１（ロ）に対応する図である。
【図３】動翼の概略を示すもので、（イ）は側面図、（ロ）は正面図である。
【符号の説明】
１ａ　クリープ検知用マーク付き動翼（動翼）
６　チップシュラウド
８　シールセレーション部
１１　ノッチ（クリープ検知用マーク）
１２　小孔（クリープ検知用マーク）
１３　マーカー（クリープ検知用マーク）

Claims (4)

1. ガスタービンエンジンにおける動翼の先端部にあるシールセレーション部に、該シールセレーション部の摩耗により見え方の変化するクリープ検知用マークを予め設けておき、上記クリープ検知用マークを目視検査するときの見え方に基づいて上記シールセレーション部の摩耗状態を検知して、該シールセレーション部の摩耗状態から上記動翼のクリープの進展状況を検知することを特徴とする動翼のクリープ検知方法。
2. 目視検査を、エンジン組み付け状態の動翼に対して行うようにする請求項１記載の動翼のクリープ検知方法。
3. チップシュラウド上のシールセレーション部に、該シールセレーション部の摩耗により見え方の変化するクリープ検知用マークを設けてなる構成を有することを特徴とするクリープ検知用マーク付き動翼。
4. クリープ検知用マークを、シールセレーション部の先端部を所要深さ位置まで切欠いたノッチとした請求項３記載のクリープ検知用マーク付き動翼。

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