JP2007315395A - 付着物を除去する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全体として、その壁を貫通する穴を有する構成部材から材料を除去する方法に関し、特に、被覆したガスタービンの構成部材の冷却穴内から余剰な被覆材料を除去する方法を提供する。
【解決手段】通路を液体中に浸漬させるステップと、浸漬液体内の供給源から且つ付着物の少なくとも一部を除去するのに十分な速度にて液体ジェットを通路に向けるステップとを備える、構成部材を貫通して伸びる通路から付着物を除去する方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、全体として、その壁を貫通する穴を有する構成部材から材料を除去する方法に関する。特に、本発明は、被覆したガスタービンの構成部材の冷却穴内から余剰な被覆材料を除去する方法に関する。

ガスタービンエンジンは、増大した性能及び効率が得られるよう極めて高温度にて作動する。しかし、殆どのガスタービンエンジンの設計における制約的なファクタは、エンジンの色々な構成部材が耐えることのできる最高温度である。このように制限された構成部材のかかる特定の領域は、ガスタービンエンジンの燃焼室である。

許容可能な最高温度を増大させ且つ（又は）構成部材の金属の温度を低下させる１つの方法は、構成部材の壁に冷却穴を提供することである。これらの冷却穴は、冷却空気が高いガス温度に曝される構成部材の壁を通り且つその壁に沿って流れることを許容する。空気が壁の表面に沿って流れるとき、その空気は冷却層を形成する。この冷却層は、壁表面の温度を低下させ、また、高温のガスが構成部材の壁と接触するのを物理的に防止し、これにより構成部材がその他の場合に可能である場合よりも高いガス温度に耐えることを許容する。

より高いガス温度を使用することを許容する別の方法は、高温のガスに曝される構成部材の壁に対し保護熱バリア被覆を施すことである。燃焼装置、すなわち特に、火炎管の内壁の場合、外壁は、より低温度のコンプレッサからの吐出空気に曝される。かかる被覆は、従来、例えば、熱及び腐食からの保護効果を提供するＭＣｒＡｌＹ材料を備えている。ＭＣｒＡｌＹは、Ｍがニッケル、コバルト、鉄又はそれらの混合体を表わし、Ｃｒがクロム、Ａｌがアルミニウム、Ｙがイットリウムを表わす既知の被覆システムを意味する。改良された熱的保護効果を与えるため、更なるセラミック層がＭＣｒＡｌＹ層の頂部にしばしば施される。かかる構成において、ＭＣｒＡｌＹ層は、セラミック被覆層に対するボンドコートとして作用する。かかるセラミック被覆材料の一例は、ＭＣｒＡｌＹ層の頂部に施されるイットリア安定化ジルコニアである。

ＭＣｒＡｌＹ及びセラミック保護被覆は、典型的に、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）又はプラズマ溶射手段によって施される。保護被覆及びその施工方法の例は、周知であり、その他のものの内、米国特許明細書４，３２１，３１１号、米国特許明細書５，５１４，４８２号、米国特許明細書４，２４８，９４０号に記載されたものがある。

冷却穴及び保護被覆は、ある構成部材が高温度にて作動することを許容することと相俟って使用でき且つ使用されている。冷却穴及び保護被覆を有するかかる構成部材を製造する２つの基本的な方法がある。第一の方法において、被覆は構成部材に施され、次に、被覆した構成部材に穴が穿孔される。この方法の例は、レーザ穿孔法を使用して熱バリア被覆及び構成部材の金属に貫入するものであり、欧州特許明細書０，８２６，４５７号に記載されている。この方法に伴う問題点は、設計上、熱障壁被覆が材料に穿孔するレーザにより発生された熱に対する抵抗性があることである。その結果、被覆への穿孔は、高パワーのレーザを必要とし、作業時間が長引き、その結果、取り囲む領域を顕著に加熱することになり、これは望ましくないことである。また、機械式の穿孔技術が使用される場合、熱障壁被覆は全体として弱体であるから、問題が生ずる。機械式穿孔は、穴の回りの領域内の被覆に亀裂を生じさせ且つ損傷を与えて、機械的加工工程中に又は使用中に過早の時点の何れかにて被覆が構成部材から剥落する可能性がある。

第二の方法において、構成部材に穴が穿孔され、その後、穿孔した構成部材に被覆が施される。この方法には、上述した被覆の穿孔／機械的加工に関係した問題点は全くない。しかし、穴が穿孔された後、被覆を施すことは、穴の一部又は全体を少なくとも部分的に妨害する傾向となる。このことは、穴を通る冷却空気の流れを制限し、構成部材の冷却を不十分にし、高温箇所、構成部材の過熱及び破損の可能性を招来する。更に、冷却穴が妨害されることは予見不可能であり、このため、ある程度の妨害を受容し得るよう穴を設計することは問題を生じ、また、それが可能であるとしても、エンジンの効率を低下させることになろう。

その結果、冷却穴を妨害する全ての被覆材料を除去しなければならない。冷却穴の妨害の問題点及び被覆を冷却穴から除去する方法は、欧州特許明細書０，９１６，４４５号に記載されている。高圧の流体ジェットが被覆が施された面と反対側の構成部材の面に向けられる。そのとき、貫通穴がマスクとして作用し且つ被覆を損傷から保護する。

４１３．６８５ＭＰａ（６０，０００ｐｓｉ）までの高圧力にて作動する流体ジェットは、１２０ｄＢレベルの騒音を発生させる。更に、流体ジェットが向けられる構成部材の表面の損傷を防止するため、慎重に制御することが必要とされる。

このため、上述した問題点に対処し且つ（又は）全体としてかかる方法を改良する、構成部材の穴から材料を除去する改良された方法を提供することが望まれる。

本発明に従い、通路を液体中に浸漬させるステップと、液体内にて且つ付着物の少なくとも一部を除去するのに十分な速度にて液体ジェットを供給源から通路にて向けるステップとを備える、構成部材を貫通して伸びる通路から付着物を除去する方法が提供される。

この方法において、通路が浸漬される液体は、過程の騒音を減衰させる作用を果たす。

付着物は、構成部材の第一の面に施された被覆に連続するものとすることができ、また、液体ジェットは第一の面と反対側の構成部材の第二の面から通路に向けられるようにすることが好ましい。

この方法において、構成部材自体は、高圧力の流体ジェットを冷却穴を通して向けるマスクとして使用され、このとき、この流体ジェットは、穴を妨害する全ての材料を機械的に分離し且つ除去する。このことは、ジェットを特定の穴に正確に向ける必要はなく、より精密でなく、低廉で且つより簡単な機械を使用することを許容するという有利な効果がある。更に、穴を妨害しない被覆のその他の部分は、構成部材自体によってジェットから保護される。このため、被覆への全ての損傷が減少する。構成部材自体をマスクとして使用することは、この過程が簡単で且つ相対的に迅速であることも意味する。

液体ジェットは、その内部に配分された固体粒子を更に有することができる。固体粒子はガラスビードとすることができる。

構成部材内の通路は、第一及び第二の面に対して角度を成した軸線を有することが好ましい。ジェットは、通路の軸線に対して０°ないし５°の範囲の負のすくい角度を有することが好ましく、このようにして、ジェットは塵埃に向け、また、穴の入口を損傷させることなく、塵埃を穴から除去することができる。

好ましくは、この方法は、その後、第二の液体ジェットを浸漬液体内の第二の供給源から通路に向けるステップを更に備えるものとする。好ましくは、第二の液体を保持するジェットはその内部に混合させた気体を更に有するものとする。

第二のジェットは、通路の軸線に対して０°ないし５°の正のすくい角度にて通路に向けられることが好ましい。第二のジェットは、通路を清浄にし、また、正のすくい角度は、冷却穴の出口にて被覆が欠損するのを防止するのを助ける。

構成部材は複数の通路を有することができ、また、この方法は、第一の液体ジェットを複数の通路の第一の通路に向けるステップと、その後、ジェットを構成部材の第二の面を横切って第二の通路まで移動させるステップと、第一の液体ジェットを複数の通路の第二の通路に向けるステップとを備えている。

第二の液体ジェットを第一の液体ジェットと共に移動させ、第一の液体ジェットが複数の通路の第一の通路に向けられた後、第二の液体ジェットを複数の通路の第一の通路に向けることができる。

好ましくは、第一の液体ジェットは、通路が配置された構成部材の第二の面の領域を横切って一定の速度にて移動するものとする。

第一の液体ジェットが複数の通路の第二の通路まで移動する前に、複数の通路の第一の通路内の実質的に全ての付着物を除去することができる。

構成部材を軸線の回りにて且つ、第一の液体ジェットに対して回転させ、液体ジェットが通路に断続的に向けられるようにすることができる。好ましくは、軸線は、第一の液体ジェットが移動する方向に対し直交するものとする。

好ましくは、通路が浸漬される流体は、構成部材に向けて流れる流れを有するものとする。好ましくは、この流れは、構成部材の第一の面に向けて流れるものとする。

好ましくは、通路は、使用時、構成部材に対する冷却流れを提供し得るよう配置されるものとする。構成部材は、金属にて出来たものとし、付着物はセラミックとすることができる。構成部材は、燃焼装置の火炎管又はタービンブレードとすることができる。

以下に、添付図面を参照して単に一例としてのみ本発明を説明する。

図１を参照すると、ガスタービンエンジンの燃焼装置の部分２０が示されている。内側及び外側環状ケーシング壁２、４は、それぞれ環状導管１１を画成する。この環状導管１１内には環状火炎管６が設けられている。ガスタービンエンジンのコンプレッサ部分（図示せず）からの圧縮した空気は、矢印Ａで示すように、入口１４を通ってこの導管１１内に流れる。この空気の一部は、矢印Ｇで示すように、上流の環状火炎管の入口８を通って火炎管６の内部７内に流れる。残りの空気は、矢印Ｈで示すように、火炎管６の外側の回りを流れる（９）。火炎管６に入る空気は、火炎管６内の多数の燃料ノズル１８から供給される燃料と混合される。次に、火炎管６の内部７内に形成された燃空混合気を燃焼させて高温のガス流を発生させる。この高温のガス流は、矢印Ｂで示すように、火炎管６の下流端及び燃焼装置２０における環状出口１０及び一連の出口案内ベーン１２を通って火炎管６に沿って流れ、ガスタービンエンジンのタービン部分及び（又は）排気部分に入る。

環状火炎管６の壁４４には多数の冷却穴１６が穿孔されている。冷却穴１６は火炎管６の壁４４を貫通する通路として作用する。火炎管６の回りを流れる冷却した圧縮空気は、これらの冷却穴１６を通って火炎管６の内部７に入り、また、火炎管６の壁４４に沿って流れる。この火炎管６の壁４４を通る冷却空気の流れは、火炎管６の壁４４を冷却する。火炎管６の内壁２２に沿った空気の流れは、これらの壁２２に隣接して相対的に低温の空気層を発生させ、この空気層は、火炎管６の壁４４と火炎管６の内部７の高温燃焼ガスとの間に熱障壁を提供する。全体としてセラミック材料層を有する熱障壁被覆２８は、火炎管６の内壁２２にも施され、これは、火炎管６の壁４４を高温の燃焼ガスから保護することにもなる。

火炎管６は、壁４４に多数のその他の大きい開口部２６も有しており、追加的な圧縮した空気を火炎管６の内部７に導入することができる。この追加的な空気は、火炎管６の内部７の燃焼を更に助け、また、より完全燃焼させるために提供される。

火炎管６は、例えば、ニッケルコバルト、又は鉄超合金のような高温度合金の如きシート金属にて出来ており、全体として、火炎管の壁４４の必要とされる形状に製造されている。金属壁の厚さは、典型的に、１ないし１．６ｍｍの範囲にある。これと代替的に、金属火炎管６は、鍛造リング又は鋳造品からさえも製造することが可能である。

火炎管壁４４の冷却穴１６は、従来通り放電機械加工（ＥＤＭ）又はレーザ穿孔法のような方法により製造される。図３ａには、火炎管壁４４に形成された穴１６の詳細図が示されている。図示するように、冷却穴１６は、流れ方向に対して全体として角度が付けられ、また、構成部材の壁４４を通る通路として機能する効果を果たす。かかる角度を付けることは、火炎管壁４４の内側２２に沿って冷却空気の空気層を形成するのを促進することになる。冷却穴１６の直径は、典型的に約０．２５ｍｍないし約０．７６ｍｍの範囲にある。

冷却穴１６を形成した後、火炎管６の内部７を画成する火炎管の壁４４の第一の（内側）面２２を熱障壁被覆２８にて被覆する。第一の（内）面２２におけるこの被覆２８は、火炎管の壁４４に対し高温度の燃焼気体からの保護効果を提供する。相対的に低温のコンプレッサ空気９に曝される火炎管７の第二の（外）面２４は熱的保護を必要とせず、従って被覆されていない。典型的に、被覆２８は、壁に最初に施されるＭＣｒＡｌＹ及び（又は）アルミナイドボンドコートを備えている。このボンドコートの頂部には、例えば、リットリア安定化ジルコニアのようなセラミック被覆が堆積されている。かかる被覆は、当該技術にて周知であり、例えば、スパッタリング、電子ビーム物理的気相成長法（ＥＢＰＶＤ）、及びプラズマ溶射のような従来の技術によって施される。かかる被覆２８及び施工方法の一例は、ＭＣｒＡｌＹボンドコート及びアルミナ層並びにＥＢＰＶＤ柱状粒子セラミック層について説明する、米国特許明細書４，３２１，３１１号に記載されている。米国特許明細書５，５１４，４８２号には、アルミナ層と、次に、ＥＢＰＶＤセラミック層との拡散アルミナイドボンドコートが記載されている。米国特許明細書５，２６２，２４５号には、プラズマ溶射したセラミック層を有するＭＣｒＡｌＹボンドコートが記載されている。更なる例は、米国特許明細書４，２４８，９４０号、米国特許明細書５，６４５，８９３号及び米国特許明細書５，６６７，６６３号に記載されている。

これらの被覆２８の厚さは、典型的に、燃焼装置２０又は保護される構成部材の特定の必要条件に依存して約０．３ｍｍないし約０．５ｍｍの範囲にある。

被覆２８を施す結果、図２及び図３ｂに示すように、冷却穴１６内に且つ冷却穴１６の上にしばしば被覆材料の望ましくない蓄積物３０が生じる。この蓄積物は、冷却穴１６を部分的に又は完全に妨害して、これによりエンジンが作動する間、冷却空気が冷却穴１６を通って流れるのを制限し又は阻止する可能性がある。これは、除去しなかったならば、火炎管壁４４が不十分に冷却され、また、火炎管壁４４に隣接する冷却層の厚さが減少し又は失われる可能性がある。一方、これによって、火炎管の壁４４に局所的な高温箇所が生じ、これにより火炎管の壁は、破損し又は構成部材の有効寿命を短縮することになろう。

従って、被覆２８を施した後、冷却穴１６内部及び冷却穴１６の上の被覆材料の蓄積分３０を除去する。構成部材又は材料を除去すべき少なくとも冷却穴は、水１０１に浸漬させる。冷却穴の清浄化は、図２に示したような高圧水ジェット３８を使用して実現される。高圧水ジェットの機械的作用及びこの過程を実行することのできる機械は全体として既知である。かかる機械の例は、ドイツ国のフローヨーロッパ（Ｆｌｏｗ Ｅｕｒｏｐｅ）ＧｍｂＨにより製造され且つ該会社から入手可能である。かかる機械は、典型的に、約６８．９ＭＰａ（約１０，０００ｐｓｉ（６８９バール））ないし約４１３．６ＭＰａ（約６０，０００ｐｓｉ（４１３６バール））の範囲の高圧水が供給されるノズル３２を有している。この高圧水は、全体として円形の高圧水のジェット３８を形成する円形のオリフィスを通ってノズル３２から出る。ジェット３８の直径は、全体として０．７ｍｍないし１．７ｍｍの範囲にあり、典型的に、約１ｍｍである。ノズル３２は、例えば、ノズル３２及びジェット３８を加工物、例えば、火炎管６に対して動かすことのできるロボットアームのような適宜な支持手段（図示せず）に取り付けられる。

高圧水ジェットのノズル３２は、構成部材４４と共に水１０１内に浸漬される。ジェット３８は、冷却穴１６の領域内にて火炎管６の外面２４に向けられる。ジェット３８は、該ジェットが冷却穴１６の軸線と実質的に同一の角度である０°ないし５°の範囲の角度にて火炎管６の壁４４と衝突し、また、全体として矢印Ｃで示したように、火炎管の壁４４の冷却穴１６の上を移動するような角度とされている。水ジェット３８の圧力、ノズル３２と火炎管の壁４４との間の距離４９（分離距離と呼ばれることがある）及びジェット３８が表面に衝突する時間の長さは、全て火炎管の壁４４の非被覆外面２４の金属が実質的に何ら機械的作用を受けないよう制御される。典型的に、約２０ｍｍ以内の分離距離４９が使用される。

ジェット３８が火炎管の壁４４の非被覆側部２４を移動するとき、該ジェットは冷却穴１６と出会う。冷却穴は通路して作用し、ジェット３８が冷却穴１６に入ったならば、そのジェットは、冷却穴１６の第一の部分４２の妨害されない金属側部により案内され且つ送られる。冷却穴の出口にて、ジェット３８は、冷却穴１６を妨害し又は部分的に制限する、被覆の蓄積物３０又はその他の塵埃と出会う。例えば、セラミックのような被覆２８の材料は、火炎管の壁４４の金属よりも水ジェット３８に対する抵抗性が小さい。このため、水ジェット３８は、ジェット３８が冷却穴１６を自由に通ることができる迄、粒子の浸食により冷却穴１６内の被覆の蓄積物３０を機械的作用により除去する。材料が除去された冷却穴１６の一例が図３ｃに示されている。理解し得るように、この方法により、被覆２８を通して材料が除去され良好に画成された冷却穴の出口４８が形成される。次に、ジェット３８を次の冷却穴１６を横切るように移動させ、冷却穴１６の全てから材料が除去される迄、この過程を反復する。この方法により、冷却穴１６の各々から連続的に材料が除去される。

液中の水ジェットは、約３４４．７ＭＰａ（約５０，０００ｐｓｉ）にて送り出される除去過程の媒体として１２メッシュのガラスビードを保持している。ビードは、毎分６０ｇの速度にて通路まで送り出される。

ジェット３８は冷却穴１６の第一の部分４２によって案内されるため、この方法を使用する場合、ジェット３８を冷却穴１６と正確に整合させる必要はない。従って、この場合、冷却穴１６は、水ジェット３８よりも小径であるから、ジェット３８は、完全に整合していないときでさえ依然として冷却穴１６と重ね合わさる。更に、水ジェット３８は火炎管６の外側部２４に対して向けられるから、冷却穴１６内にない内面２２の被覆２８が水ジェット３８に曝されることはない。その結果、壁４４の内側部２２における被覆２８の残りが水ジェット３８により損傷される可能性は実質的に解消される。このことは、機械的に作用するジェット又は研磨性流体が構成部材の被覆した内側部２２から供給される先行技術の方法では実現されないことである。

第二の水ジェットノズルは、第一のジェットが通路に作用した後、その通路に向けられる。この第二の水ジェットは、第一の水ジェットと異なり、ガラスビードを保持していない。その代わり、水及び空気が流れる。

望ましくは、２つの水ジェットは、僅かに異なるメカニズムを使用して清浄化を行うものとする。従って、粒子が水ジェット内に存在する場合、研磨性の動作を使用して清浄化するジェットは、被覆を過剰噴霧により腐食させるが、典型的に、完全に妨害された冷却穴にて作用することは難しいであろう。これに反して、空気を保持する水ジェットは、破断メカニズムを使用して被覆を除去し、このことは、穴が完全に妨害されたときでさえ良好に作用する。

ガラスビード清浄化を行う間、ノズルが穴に対して角度を付けて傾斜する状態は、０°ないし５°の範囲の負のすくい角度でなければならない。このことは、穴の入口を損傷させず、全てのボンドコート又はＴＢＣを穴から除去することになる。負のすくい角度が適用されない場合、穴の形状及び角度は悪影響を受ける可能性がある。水／空気清浄化が適用される場合、穴の出口におけるＴＢＣの欠損を減少させるため正の角度が必要とされる。

構成部材を水にて清浄化し、清浄ジェットの供給源が水の下方に配置されるようにすることにより、ジェットの騒音は減衰される。空気中にて高圧ジェットを使用することは、１２０ｄＢ以上の騒音レベルを発生させる。ジェットが固体粒子を保持しない場合、騒音レベルは更に増大する。

構成部材及びジェット供給源が水１０１内に浸漬されている間に清浄化作業が実行されるとき、騒音レベルは約９０ｄＢに減少する。

好ましい実施の形態において、構成部材４４の回りを流れる流れ１０３が水１０１内に誘発される。この流れは低圧力であるが、体積は大きい。望ましくは、この流れは、水１０１の外側に配置されたセンサによって感知される騒音を約７０ｄＢまで更に減少させる。水の流れ１０３の方向は、騒音の減少に与える影響は最小であるが、被覆２８を有する構成部材の表面に向けた流れであることが好ましい。

１つの代替的な方法において、水ジェット３８は、冷却穴１６を保持する火炎管の壁４４の非被覆側部を反復的に移動する。移動する間又は通過する毎に、ジェットは、冷却穴１６と周期的に出会い且つ、これらの冷却穴を通って流れる。全体として、ジェット３８が実質的に直線状に移動する場合、約０．５ｍ／分ないし１０ｍ／分、典型的に、２ｍ／分の移動速度が使用される。かかる速度のとき、ジェットが１回通過する際に冷却穴１６内から被覆３０の全てを除去するのに十分な時間はない。その結果、ジェット３８が冷却穴１６の上を及び冷却穴１６を1回、通る間、材料３０の一部分のみが冷却穴１６の内部から除去される。ジェット３８が冷却穴１６の上及び冷却穴１６を通って多数回個別に通った後、冷却穴１６は完全に清浄化される。

この方法の有利な点は、ジェットが１回通過する間、多数の冷却穴１６の材料を実質的に同時に除去することが可能な点である。また、ジェット３８は停止させ且つ、冷却穴１６の各々に個々に向ける必要はない。その結果、この代替的な方法は、ジェット３８を冷却穴１６との整合程度が少なくて済み、また、冷却穴１６の材料を除去する更に迅速な方法を提供する。更に、この方法にて水ジェット３８を精密に制御することは重要でないため、より簡単で且つ経済的である、低い制御精度の水ジェット機械を使用することができる。

上記の方法の更なる変形例が図４に示されている。図１に関して上記に説明したように、火炎管６は、火炎管６により画成された輪の内壁２２に被覆２８を有している。火炎管６は、水１０１を保持する浸漬液体１０５内に没入される。固体の媒体を保持することが好ましい半径方向に向けた水ジェット３８は、参照符号Ｄで示したように、火炎管６をその長手方向軸線５０の回りにて回転させることにより、冷却穴１６を横切って移動する。これにより、ジェット３８は、火炎管６が回転する間、冷却穴１６が穿孔された火炎管壁４４の全周に作用する。次に、水ジェット３８は、矢印Ｅで示したように、軸方向に平行移動し、火炎管６に沿って軸方向に更なる円周に及び一連の冷却穴１６に衝突する。また、ジェット３８は、矢印Ｆで示したように、火炎管の壁４４に対して半径方向に動いて、必要とされる分離距離４９を実現する。火炎管６の回転は、例えば、火炎管６を回転台に取り付けることにより任意の従来の手段によって実行される。上記の回転システムは、ジェット３８を構成部材の表面を横切って移動させる簡単で且つ容易な方法を提供し、直線状システムにて容易に実現可能な速い移動速度を形成することができる。回転システムにおいて、構成部材の表面の上にて５ｍ／秒のジェット３８の移動速度を使用することができる。かかる迅速な移動速度にて、ジェットが冷却穴１６の上を通るときに極く少量の被覆２８の材料のみが除去されることが理解されよう。

図４に示した構成において、火炎管の内壁５２の冷却穴１６の材料を除去するためジェット３８が使用される状態が示されている。外壁５４の冷却穴１６の材料を除去するためには、ジェット３８は火炎管６の外壁５４の外側に取り付け、ジェット３８が半径方向内方に向けられるようにすることが理解されよう。この方法により、火炎管の壁４４に穿孔された冷却穴１６は、火炎管６が回転するとき、水ジェット３８の反復的な通過により材料が除去される。

構成部材が清浄化されるときの速度を増すため、追加的なジェットヘッド３２を同一の支持体に取り付けることができる。これらのヘッドは、清浄化すべき通路に対して等間隔にて隔てられている。

図２に関して説明した実施の形態について説明したように、固体媒質ビードを含む水ジェットは、第二のヘッドにより供給され、該第二のヘッドは水及び空気ジェットを通路に向けて噴射する。このヘッドは、構成部材を処理するのに必要な時間を減少させるように二重に設けることができる。

本発明の基本的な方法の特定の一例としての試験において、ニッケルコバルト超合金である、Ｃ２６３の厚さ１ｍｍの試験片をレーザ穿孔して０．５ｍｍの穴を多数列に形成し、穴の各々は３０°の角度にて傾斜させた。次に、試験片の一側部を標準的なセラミック熱障壁被覆の０．４ｍｍの厚さの層にて被覆した。この試験において、プラズマ溶射によって０．１ｍｍ層のＭＣｒＡｌＹボンドコートから成る被覆を施し、イットリア安定化ジルコニアセラミックの０．３ｍｍ層をプラズマ溶射によってボンドコートの頂部に堆積させた。この被覆は、予め穿孔した穴を少なくとも部分的に妨害した。３４４．７３８ＭＰａ（５００００ｐｓｉ）の圧力で且つ１２メッシュのガラスビードを保持する、１ｍｍの円形の水ジェットを穴と同一の３０°の角度に向き決めし、試験片の金属側部に向け、水ジェットノズルが試験片から約１０ｍｍの距離にあるようにした。このジェットは、２ｍ／分の一定の速度にて穴の列を横切って移動するようにした。圧力３４４．７３８ＭＰａ（５００００ｐｓｉ）で、穴と同一の３０°の角度に向き決めした第二の１ｍｍの円形の水ジェットは、２ｍ／分の一定の速度にて第一の水ジェットと供に移動し且つ、水ジェットのノズルを試験片から約１０ｍｍの距離にした最初のジェットの後、試験片の金属側に向けた。第二の水ジェットには気泡が混入していた。

穴を検査すると、これらの穴は、その前に穴内に堆積したセラミック被覆を十分に除去することが分かった。穴の回りの被覆も実質的に影響されず、清浄な穴は、水ジェットにより被覆を通じて機械的作用を受けていた。また、ジェットが穴の間を横切って移動する間、水ジェットに曝された試験片の表面は何ら顕著に損傷されなかった。この方法は、環状の火炎管６の穴から材料を除去することに関して説明したが、この方法は、冷却穴又はその他の小さい穴を有し、また、穴の領域内にてその壁の一側部に被覆材料が施された、その他の既知の型式の燃焼装置にも適用可能であることが理解されよう。例えば、この方法は、エンジンの回りに配設された多数の個別の円筒状の燃焼カンを備える管状の燃焼装置に対して使用することができる。本発明の方法は、タイル付き燃焼装置の燃焼装置タイルの冷却穴の材料を除去するためにも適用することができる。タイルの側部は、全体として熱障壁被覆にて被覆されている。かかるタイル付き燃焼装置は、また、当該技術において周知である。

本発明の方法は、ガスタービンエンジンの燃焼部分２０内のその他の構成部材に適用可能であり、また、より一般的に適用できる。実際上、この方法は、製造中、被覆材料によって妨害され又は部分的に妨害される穴を有するであろう任意の構成部材を製造するため使用することができる。例えば、この方法は、冷却穴を有すると共に、その外側が熱障壁被覆にて被覆されたタービンブレードを製造するためにも適用することができる。しかし、この方法を適用するときの１つの制約は、ジェットを冷却穴に向けるのに十分なアクセス部が存在しなければならない点である。このことは、ノズル及びジェットを挿入し且つブレードの内部にて作動するため十分なスペースがなければならない、一部のタービンブレード、特に、小型のものにて問題となる可能性がある。

この方法は、冷却穴内から熱障壁保護被覆を除去するため使用することにのみ限定されるものではない。その他の被覆も火炎管６又は任意のその他の構成部材の任意の穴を同様に妨害し又は部分的に妨害する可能性がある。かかる被覆は、例えば、構成部材の浸食保護効果を提供するために施すことが可能である。

この方法は、構成部材の修理及びそれらの最初の製造に適用することが可能であることも理解されよう。使用した構成部材を修理し且つ分解する間、被覆材料は通常、除去される。次に、新たな被覆が施されるが、この被覆は、構成部材の当初の冷却穴を全体として妨害し又は部分的に妨害するであろう。従って、そのとき、この余剰な被覆材料をこれらの冷却穴から除去するため、本発明の方法を適用することができる。

本発明の実施の形態において、穴の材料を除去するため水ジェット３８が使用されるものとして説明した。しかし、代替的な実施の形態において、その他の流体を使用することができる。

本発明の範囲から逸脱せずに色々な改変例を為すことが可能である。

ガスタービンエンジンの環状の燃焼装置部分の一部分を示す断面図である。 本発明に従った燃焼装置の火炎管壁の一部にて作用する流体ジェットの説明図である。 ３ａないし３ｃは、製造中の色々な段階における燃焼装置の火炎管壁及び冷却穴を示す線図である。 本発明に従った燃焼装置の火炎管に穴を機械加工する第二の実施の形態の方法を示す図である。

符号の説明

２ 内側環状ケーシング壁
４ 外側環状ケーシング壁
６ 火炎管
７ 火炎管の内部
８ 火炎管の入口
９ コンプレッサ空気
１０ 環状出口
１１ 環状導管
１２ 出口案内ベーン
１４ 入口
１６ 冷却穴
１８ 燃料ノズル
２０ ガスタービンエンジンの燃焼装置
２２ 火炎管の内側部／火炎管の内壁／火炎管の（内）面
２４ 火炎管の外側部／火炎管の（外）面
２６ 開口部
２８ 熱障壁被覆
３０ 材料
３２ ジェットヘッド
３８ 水ジェット
４４ 火炎管の壁
４９ 分離距離
５０ 長手方向軸線
５２ 火炎管の内壁
５４ 火炎管の外壁
１０１ 水
１０３ 水の流れ
１０５ 浸漬液体
Ａ矢印 圧縮した空気の流れ方向
Ｂ矢印 高温のガス流の流れ方向
Ｄ矢印 火炎管の回転方向
Ｅ矢印 水ジェットの平行移動方向
Ｆ矢印 ジェットの半径方向動作方向
Ｇ矢印 圧縮した空気の一部の流れ方向
Ｈ矢印 残りの空気の流れ方向

Claims (19)

1. 構成部材を貫通して伸びる通路から付着物を除去する方法において、通路を液体中に浸漬させるステップと、浸漬液体内の供給源から且つ付着物の少なくとも一部を除去するのに十分な速度にて液体ジェットを通路に向けるステップとを備える、構成部材を貫通して伸びる通路から付着物を除去する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、付着物は、構成部材の第一の面に施された被覆に連続している、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、液体ジェットは第一の面と反対側の構成部材の第二の面から通路に向けられる、方法。
4. 請求項１ないし３の何れか１つの項に記載の方法において、液体ジェットは、その内部に配分された固体粒子を更に有する、方法。
5. 請求項４に記載の方法において、固体粒子はガラスビードである、方法。
6. 請求項１ないし５の何れか１つの項に記載の方法において、その後、第二の液体ジェットを浸漬液体内の第二の供給源から通路に向けるステップを更に備える、方法。
7. 請求項６に記載の方法において、第二の液体を保持するジェットはその内部に混合させた気体を更に有する、方法。
8. 請求項１ないし７の何れか１つの項に記載の方法において、構成部材は複数の通路を有し、第一の液体ジェットを複数の通路の第一の通路に向けるステップと、その後、ジェットを構成部材の第二の面を横切って第二の通路まで移動させるステップと、第一の液体ジェットを複数の通路の第二の通路に向けるステップとを備える、方法。
9. 請求項８に記載の方法において、第二の液体ジェットを第一の液体ジェットと共に移動させ、第一の液体ジェットが複数の通路の第一の通路に向けられた後、第二の液体ジェットを複数の通路の第一の通路に向ける、方法。
10. 請求項８又は９に記載の方法において、第一の液体ジェットは、通路が配置された構成部材の第二の面の領域を横切って一定の速度にて移動する、方法。
11. 請求項８又は９に記載の方法において、第一の液体ジェットが複数の通路の第二の通路まで移動する前に、複数の通路の第一の通路内の実質的に全ての付着物を除去する、方法。
12. 請求項１ないし１１の何れか１つの項に記載の方法において、構成部材を軸線の回りにて且つ、第一の液体ジェットに対して回転させ、液体ジェットは通路に断続的に向けられる、方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、軸線は、第一の液体ジェットが移動する方向に対し直交する、方法。
14. 請求項１ないし１３の何れか１つの項に記載の方法において、通路が浸漬される流体は、構成部材に向けて流れる流れを有する、方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、前記流れは、構成部材の第一の面に向けて流れる、方法。
16. 請求項１ないし１５の何れか１つの項に記載の方法において、通路は、使用時、構成部材に対する冷却流れを提供し得るよう配置される、方法。
17. 請求項１ないし１６の何れか１つの項に記載の方法において、構成部材は、金属にて出来ており、また、付着物はセラミックである、方法。
18. 請求項１ないし１７の何れか１つの項に記載の方法において、構成部材は、燃焼装置の火炎管である、方法。
19. 請求項１ないし１８の何れか１つの項に記載の方法において、構成部材は、タービンブレードである、方法。

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