JP2008157615A - Replacement panel for combustor liner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、特に、燃焼器ライナ交換用パネルに関する。 The present invention relates generally to gas turbine engines, and more particularly to combustor liner replacement panels.
ガスタービンエンジンは、空気を圧縮する圧縮機を含む。圧縮された空気は燃料と混合され、燃焼器へ搬送される。燃焼器の燃焼室の内部で混合物は点火され、高温燃焼ガスを生成する。少なくともいくつかの周知の燃焼器は、燃焼ガスをタービンへ搬送するためにドーム構体、カウリング及び複数のライナを含む。タービンは、圧縮機に動力を供給するためのエネルギー、並びに飛行中の航空機を推進するため又は発電機などの負荷に動力を供給するために有効な仕事を生成するためのエネルギーを燃焼ガスから抽出する。ライナはカウリングによってドーム構体と結合され、カウリングから下流側へ延出して燃焼室を規定する。 The gas turbine engine includes a compressor that compresses air. The compressed air is mixed with fuel and conveyed to the combustor. Inside the combustion chamber of the combustor, the mixture is ignited to produce hot combustion gases. At least some known combustors include a dome structure, a cowling and a plurality of liners for conveying combustion gases to the turbine. The turbine extracts energy from the combustion gas to power the compressor, as well as to generate work useful to propel the aircraft in flight or power a load such as a generator. To do. The liner is coupled to the dome structure by a cowling and extends downstream from the cowling to define a combustion chamber.
少なくともいくつかの周知のライナは、リベット留め、ボルト留め又は溶接接続によって互いに結合された複数のパネルを含む。パネルの一部は、隣接するパネルの間に形成された冷却ナゲットを含む。ナゲットは、パネルから半径方向外側へ燃焼室から離間するように延出する。従って、そのような冷却ナゲットは、燃焼室に隣接するパネルの部分ほど高温の熱にはさらされず、そのため、動作中、パネルの内部に熱応力が誘起される場合がある。時間の経過に伴って、熱応力を受けながら動作が継続されると、パネルは熱疲労を発生し、その結果、パネルの内部に脆弱化及び/又は亀裂が発生する。 At least some known liners include a plurality of panels joined together by riveting, bolting or welding connections. A portion of the panel includes a cooling nugget formed between adjacent panels. The nugget extends away from the combustion chamber radially outward from the panel. Accordingly, such a cooling nugget is not exposed to as much heat as the portion of the panel adjacent to the combustion chamber, and thus thermal stress may be induced inside the panel during operation. Over time, if the operation continues while receiving thermal stress, the panel will experience thermal fatigue, resulting in weakening and / or cracking inside the panel.
現在の修理方法は、熱疲労亀裂を溶接することを含む。更に、熱応力により脆弱化したパネルの領域にパッチが装着されてもよい。しかし、パネルの広い領域又は複数のパネルにわたって熱応力が熱疲労又は熱破壊を引起こした場合、燃焼器は、そのようなパネルの内部でパッチを装着できるほど十分な構造の一体性を保持できない場合がある。冷却穴又は希釈穴などの開口部がパネルに配置され且つ熱障壁被覆膜が使用されていることが、溶接及びパッチの使用を更に複雑にしている。そのような場合、パネルの修理は実現不可能であり、燃焼器ライナ全体が交換される。 Current repair methods include welding thermal fatigue cracks. Furthermore, a patch may be attached to the area of the panel weakened by thermal stress. However, if thermal stress causes thermal fatigue or thermal breakdown across a large area of the panel or across multiple panels, the combustor cannot maintain sufficient structural integrity to allow patching within such panels. There is a case. The use of welds and patches is further complicated by the fact that openings such as cooling holes or dilution holes are located in the panel and a thermal barrier coating is used. In such a case, panel repair is not feasible and the entire combustor liner is replaced.
ライナはカウル及びドーム構体に結合されるため、ライナを交換する際には、多くの場合、燃焼器全体が解体されなければならない。更に、カウル及びドーム構体からファスナが除去される場合、構成要素の間の精密な寸法関係に狂いが生じ、その結果、再び組立てる際に特殊な工具が必要とされることもある。従って、冷却ナゲットを含む燃焼器ライナの交換は長い時間を要し、コストのかさむ工程である。 Because the liner is coupled to the cowl and dome structure, the entire combustor often must be dismantled when replacing the liner. In addition, when fasteners are removed from the cowl and dome structure, the precise dimensional relationship between the components can be distorted, resulting in the need for special tools for reassembly. Therefore, replacement of the combustor liner including the cooling nugget is a time consuming and costly process.
内側ライナ及び外側ライナにより形成される燃焼ゾーンを有するガスタービンエンジンの燃焼器のライナを修理するための交換用パネルは、燃焼器ライナで使用するのに適する材料から成るシートと、材料のシートに形成された少なくとも1つの開口部と、少なくとも1つの開口部に隣接して材料のシートに塗布された熱障壁材料と、熱障壁材料が塗布されない周囲縁部とを具備する。 A replacement panel for repairing a gas turbine engine combustor liner having a combustion zone formed by an inner liner and an outer liner includes a sheet of material suitable for use with the combustor liner, and a sheet of material. At least one opening formed, a thermal barrier material applied to a sheet of material adjacent to the at least one opening, and a peripheral edge to which no thermal barrier material is applied.
図1は、ガスタービンエンジン10を概略的に示した図である。ガスタービンエンジン10は低圧圧縮機12、高圧圧縮機14及び燃焼器16を含む。エンジン10は高圧タービン18及び低圧タービン20を更に含む。低圧圧縮機12及び低圧タービン20は第1の軸22により結合され、高圧圧縮機14及び高圧タービン18は第2の軸21により結合される。一実施形態においては、ガスタービンエンジン10は、オハイオ州シンシナティのGeneral Electric Aircraft Enginesより市販されているGE90エンジンである。別の実施形態においては、ガスタービンエンジン10は、オハイオ州シンシナティのGeneral Electric Aircraft Enginesより市販されているCFエンジンである。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a
動作中、空気は低圧圧縮機12を通って流れ、圧縮された空気は低圧圧縮機12から高圧圧縮機14に供給される。高圧に圧縮された空気は燃焼器16へ送り出される。燃焼器16からの空気流れはタービン18及び20を駆動し、ノズル24を通ってガスタービンエンジン10から排出される。
In operation, air flows through the
図2は、燃焼器30を示した部分横断面図である。図3及び図4は、燃焼器30の各部分を示した拡大図である。燃焼器30は図1に示されるガスタービンエンジン10と組合わせて使用されてもよく、ドーム構体32を含む。燃料噴射器(図示せず)はドーム構体32の内部へ延出し、ドーム構体32を経て燃焼器30の燃焼ゾーン36の中へ霧状燃料を噴射して、空気/燃料混合物を形成する。空気/燃料混合物は、燃料噴射器の下流側で点火される。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the
燃焼ゾーン36は、半径方向外側の環状支持部材(図示せず)及び半径方向内側の環状支持部材(図示せず)並びに燃焼ライナ40により形成される。燃焼ライナ40は、燃焼ゾーン36の内部で生成される熱から外側支持部材及び内側支持部材を遮蔽する。燃焼ライナ40は内側ライナ42及び外側ライナ44を含む。各ライナ42及び44は環状であり、マルチナゲット領域46及び多穴領域48を含む。各マルチナゲット領域46はドーム構体32から各多穴領域48まで下流側へ延出する。
The
ライナ42及び44は燃焼ゾーン36を規定する。燃焼ゾーン36はドーム構体32からタービンノズル(図示せず)まで下流側へ延出する。外側ライナ44及び内側ライナ42は複数のパネル50をそれぞれ含む。パネル50は一連の段差52を含み、各々の段差は燃焼ライナ40の別個の部分を形成する。
外側ライナ44はボルトバンド60及び第1のパネル64を含み、内側ライナ42はボルトバンド62及び第1のパネル66を含む。外側ボルトバンド60及び内側ボルトバンド62はドーム構体32に隣接して配置され、ドーム構体32からそれぞれ対応する第1のパネル64及び66まで下流側へ延出する。第1のパネル64はボルトバンド60から下流側に結合され、第1のパネル66はボルトバンド62から下流側に結合される。下流側の隣接する各パネル50は順次番号付けされる。すなわち、第2のパネル68は対応する第1のパネル64から下流側に結合され、第2のパネル70は対応する第1のパネル66から下流側に結合される。ボルトバンド60及び62は、貫通するファスナ74を受入れるような大きさに形成された複数の開口部72を含む。ファスナ74はライナ42及び44、ボルトバンド60及び62並びにカウル構体78をドーム構体32に固着する。
The outer liner 44 includes a
各燃焼器パネル50は燃焼器ライナ面80、外面82及び張出し部分84を含む。燃焼器ライナ面80はドーム構体32からタービンノズルまで延出する。燃焼器ライナ面80及び外面82は張出し部分84において互いに結合され、後向き縁部86を形成する。複数の空冷構造88は隣接する燃焼器パネル50を分離する。
Each
空冷構造88は複数の開口部90を含む。高温燃焼ガスと燃焼器ライナ面80との間に空気の薄い保護境界層が形成されるように、開口部90は空気プレナム(図示せず)からの空気を受入れる。更に、開口部90は燃焼器ライナ40の対流冷却を可能にする。特に、開口部90は、隣接するパネル50の間にパネル50により形成されるナゲット92から半径方向内側に形成された構造88を貫通する。パネル50は直列に結合されるので、各パネルの下流側端部100は隣接する下流側パネル50の上流側端部102に結合される。ナゲット92は、隣接して結合されたパネルの下流側端部100と上流側端部102との間に形成される。
The
ライナマルチナゲット領域46は複数のナゲット92を含む。本実施形態においては、マルチナゲット領域46は3つのナゲット92を含む。ライナ多穴領域48は複数の開口部96を含む(代表する開口部96が示される)。ライナの他の領域は、図2、図4及び図5に示されるような多穴型開口部96を含んでもよい。
The liner
燃焼器ライナ面80に熱障壁材料の層110が塗布される。熱障壁材料は燃焼器ライナ面80を高温燃焼ガスから更に隔離する。一実施形態においては、熱障壁被覆膜材料はマサチューセッツ州ウィルミントンのEnglehart Industriesより市販されている。
A
動作中、燃焼ゾーン36の中へ霧状燃料が噴射されて点火されている間、燃焼ゾーン36の内部で熱が生成される。空気は冷却構造88を通って燃焼ゾーン36に入り、燃焼器ライナ面80に沿って空気の薄い保護境界層を形成するが、燃焼器ライナ面は一様に高温にさらされるわけではないため、パネル50に対する熱応力が発生する。時間の経過に伴って熱応力にさらされ続けると、パネル50は劣化する場合がある。
During operation, heat is generated within the
燃焼器ライナ40の劣化領域は、本明細書中で説明される方法を使用して除去され、交換されてもよい。特に、各ライナマルチナゲット領域46及び/又は各ライナ多穴領域48の劣化領域は、本明細書中で説明される方法を使用して除去及び交換されてもよい。
The degraded area of the
エンジン10のような現場返納エンジンにおいて、燃焼器ライナマルチナゲット領域46が少なくとも1つの劣化したパネル50を含むことが示された場合、劣化したパネル50を除去するために、燃焼器ライナ40を貫通して周囲切込みが形成される。特に、図3に示されるように、線120により示される通り、切込みがライナ外面82からライナ内面80まで延出し、切断されるパネル50のパネル本体104の一部分122が燃焼器30の内部に固着された状態のままであるように、切込みはライナ40を貫通し、パネル本体104を貫通して半径方向に形成される。更に、切込みは交換される劣化したパネル50から下流側へライナ40を貫通して形成される。取外しに際して、劣化したパネル50をライナ40から分離するために、ファスナ74がゆるめられてもよい。あるいは、ライナに開口部又は欠落部分(欠損)を形成するために、劣化したパネル50が燃焼器ライナ40から分離され且つ取外し自在となるように、交換される劣化したパネル50から上流側へ第2の切込みが形成されてもよい。
In a field return engine, such as
以上説明したように燃焼器ライナを修理することにより、ライナの完全に環状のセグメントがそれに匹敵する適切な環状ライナセグメントと交換されてもよい。従って、この種の燃焼器ライナ修理のための交換用パネルは、添付の図面において元のライナについて示される大きさ、形状及び構造を有する。あるいは、部分環状セグメントを使用して修理が実行されてもよく、図6及び図7に示される交換用パネル240のように、燃焼器ライナの除去されるセグメントに対応するような形状に形成された複数の交換用パネルによって別個のパッチを使用して修理が実行されてもよい。
By repairing the combustor liner as described above, the fully annular segment of the liner may be replaced with a suitable equivalent annular liner segment. Accordingly, a replacement panel for this type of combustor liner repair has the size, shape and structure shown for the original liner in the accompanying drawings. Alternatively, the repair may be performed using a partial annular segment that is shaped to correspond to the removed segment of the combustor liner, such as the
燃焼器ライナ40から劣化したパネル50が除去された後、燃焼器ライナ42及び/又は44に交換用パネルが設置されてもよい。必要に応じて、交換用パネルは、交換されるライナ40の部分とほぼ同一であるナゲット構成を含むように形成される。一実施形態においては、交換用パネルとして鍛造物、鍛接リング又は鋳造物のうち少なくとも1つが使用される。
After the degraded
交換用パネルは、平坦な材料シート又はほぼ平坦な材料シートから形成されてもよい。その後、材料シートは、交換されるライナの欠損に対応するような必要な形状に成形される。この成形は、材料のシートを円筒形、半円筒形、球形、半球形又は必要とされる任意の形状に成形することを含んでもよい。必要に応じて、燃焼器ライナの欠損部分又は除去部分の条件に適合するように、材料に開口部が形成される。それらの開口部は種々のパターン及び大きさの穴を含んでもよい。平面図で見たとき、パネルは正方形、長方形又は燃焼器ライナの適用可能な欠損を交換する際に使用するのに適する他の任意の形状であってもよい。 The replacement panel may be formed from a flat material sheet or a substantially flat material sheet. Thereafter, the material sheet is formed into the required shape to accommodate the loss of the liner to be replaced. This shaping may include shaping a sheet of material into a cylindrical, semi-cylindrical, spherical, hemispherical or any shape as required. If necessary, openings are formed in the material to meet the conditions of the missing or removed portion of the combustor liner. These openings may include holes of various patterns and sizes. When viewed in plan view, the panel may be square, rectangular or any other shape suitable for use in replacing an applicable defect in the combustor liner.
その後、交換用パネルは、燃焼器ライナ42及び/又は44の内部に固着されたままである既存のパネル50に溶接されるように燃焼器ライナ42及び/又は44に溶接される。特に、交換用パネルの本体の下流側(図示せず)は燃焼器30の内部のパネル本体部分122に溶接される。一実施形態においては、燃焼器30の内部に交換用パネルを固着するために電子ビーム(EB)溶接が使用される。別の実施形態においては、燃焼器30の内部に交換用パネルを固着するためにタングステン不活性ガス(TIG)溶接が使用される。次に、溶接部又は他の固着部分の付近において交換用パネルの周囲縁部及び燃焼器ライナ面80に熱障壁被覆膜材料が塗布されてもよく、また、開口部96の品質を検査後の状態に維持するために、開口部96を覆うように保護マスクが配置されてもよい。その後、ファスナ74は再び締付けられる。
The replacement panel is then welded to the
エンジン10のような現場返納エンジンにおいて、燃焼器ライナ多穴領域48が少なくとも1つの劣化したパネル50を含むことが示された場合、劣化したパネル50を除去するために、燃焼器ライナ40を貫通する切込みが形成される。特に、図3に示されるように、線120によって示される通り、切込みがライナ外面82からライナ面80まで延出し、パネル本体部分122が燃焼器30の内部に固着されたままの状態であるように、周囲切込みはライナ40からパネル本体104を貫通して半径方向に形成される。更に、切込みは、交換される劣化したパネル50から下流側へライナ40を貫通して形成される。その後、多穴領域48の劣化部分が燃焼器ライナ40から分離されて取外し自在の状態となり、その結果、ライナに開口部又は欠落部分(欠損)が形成されるように、多穴領域48の中に、交換される劣化したパネル50から上流側に第2の切込みが形成されてもよい。次に、必要に応じて、劣化部分及びマルチナゲット領域46を除去するためにそれらをライナ40から分離するために、ファスナ74がゆるめられてもよい。
In a field return engine, such as
以上説明したように燃焼器ライナの修理を実行することにより、ライナの完全な環状セグメントがそれに匹敵する又は適合する環状ライナセグメントと交換されてもよい。従って、この種の燃焼器ライナ修理のための交換用パネルは、添付の図面において元のライナについて示される大きさ、形状及び構造を有する。あるいは、部分環状セグメントによって修理が実行されてもよく、図6及び図7に示される交換用パネル240のように、燃焼器ライナの除去されるセグメントに対応するような形状に形成された複数の交換用パネルにより形成される別個のパッチを使用して修理が実行されてもよい。
By performing combustor liner repair as described above, the complete annular segment of the liner may be replaced with a comparable or compatible annular liner segment. Accordingly, a replacement panel for this type of combustor liner repair has the size, shape and structure shown for the original liner in the accompanying drawings. Alternatively, the repair may be performed by a partial annular segment, such as a
多穴領域48の劣化部分が燃焼器30から除去された後、燃焼器30に交換用パネルが設置されてもよい。一実施形態においては、鍛造物、鍛接リング、鋳造物又は薄板金パネルのうち少なくとも1つが交換用パネルとして製造及び使用される。交換用パネルが装着される前に、交換用パネルに多穴領域96が予め形成される。必要に応じて、開口部96の縁部及び交換用パネルの周囲の面を被覆するように、開口部96の付近を含めて熱障壁被覆膜110が更に塗布される。一実施形態においては、開口部はレーザー処理によって形成される。別の実施形態においては、開口部は電子放電加工(EDM)処理を使用して形成される。更に別の実施形態においては、燃焼器30の冷却を改善するために、新たに形成される開口部は異なる大きさであってもよく、縮小されるか又は以前とは異なる位置に配置されてもよい。
After the deteriorated portion of the
交換用パネルは、平坦な材料シート又はほぼ平坦な材料シートから形成されてもよい。その後、材料シートは、交換されるライナの欠損に対応するように必要な形状に成形される。この成形は、材料のシートを円筒形、半円筒形、球形、半球形又は必要とされる任意の形状に成形することを含んでもよい。必要に応じて、燃焼器ライナの欠損又は除去部分の条件に適合するように、材料に開口部が形成される。それらの開口部は種々のパターン及び大きさの穴を含んでもよい。平面図で見たとき、パネルは正方形、長方形又は燃焼器ライナにおける適用可能な欠損を交換する際に使用するのに適する他の任意の形状であってもよい。 The replacement panel may be formed from a flat material sheet or a substantially flat material sheet. Thereafter, the material sheet is formed into the required shape to accommodate the loss of the liner to be replaced. This shaping may include shaping a sheet of material into a cylindrical, semi-cylindrical, spherical, hemispherical or any shape as required. If necessary, openings are formed in the material to meet the conditions of the missing or removed portion of the combustor liner. These openings may include holes of various patterns and sizes. When viewed in plan view, the panel may be square, rectangular or any other shape suitable for use in replacing applicable defects in the combustor liner.
交換用パネルはライナ140から除去される特定の部分に適合するような大きさ及び形状に形成されてもよく、あるいは1つ以上の一般に使用される大きさ及び形状で予め製造されてもよい。交換用パネルはパネルを貫通する1つ以上の開口部96と、少なくとも一方の面に塗布された熱障壁材料110とを含んでもよい。熱障壁材料110は両面に塗布されてもよく、1つ以上の開口部96の縁部を被覆するように塗布されてもよい。しかし、ライナ140への固着を容易にするために、交換用パネル(図6及び図7に示される交換用パネル240を参照)の周囲縁部250の少なくとも一部に熱障壁材料110が塗布されない。周囲縁部250のほぼ全て又は全体に熱障壁材料110が塗布されなくてもよい。溶接工程又は他の固着工程の実施を容易にするために、交換用パネル240は面取り縁部245を更に含んでもよい。
The replacement panel may be sized and shaped to fit the particular part being removed from the
設置前に、交換用パネルの多穴領域に開口部96を形成し、熱障壁材料110を塗布することにより、制御された工場内条件の下で、開口部96の空気流量特性の検査及び確認を含めて、交換用パネルを品質検査できる。交換用パネルの固着を容易にするために、交換用パネルの周囲部分には熱障壁材料がほぼ塗布されないままである。
Prior to installation, the
次に、交換用パネルは、燃焼器30の内部に固着されたままである既存のパネル50に溶接される。特に、交換用パネルの本体の下流側(図示せず)は、燃焼器30の内部のパネル本体部分122に溶接される。一実施形態においては、燃焼器30の内部に交換用パネルを固着するために電子ビーム(EB)溶接が使用される。別の実施形態においては、燃焼器30の内部に交換用パネルを固着するためにタングステン不活性ガス(TIG)溶接が使用される。その後、溶接部又は他の固着部分の付近において、交換用パネル240の周囲縁部及び燃焼器ライナ面80に熱障壁被覆膜材料が塗布されてもよく、また、開口部96の品質を検査後の状態に維持するために、開口部96を覆うように保護マスクが配置されてもよい。
The replacement panel is then welded to the existing
劣化したライナが本明細書中で説明される方法を使用して交換されるため、燃焼器ライナ40全体を除去して交換する場合と比較して節約という面で改善された交換工程を使用して、燃焼器30は使用状態に戻される。更に、交換用パネルは当初設置されていたパネル50とほぼ同一になるように形成されるため、交換用パネルにより空気力学的性能及び燃焼器性能が悪影響を受けることはない。
Because the degraded liner is replaced using the method described herein, an improved replacement process is used in terms of savings compared to removing and replacing the
図4は、ガスタービンエンジン10(図1に示される)と共に使用されてもよい内側燃焼器ライナ140の別の実施形態を示した拡大横断面図である。図5は、燃焼器ライナ140の拡大平面図である。ライナ140はライナ40(図2及び図3に示される)とほぼ同様であり、燃焼器(図示せず)の内部に設置される。燃焼器は環状内側ライナ140と、内側ライナ140とほぼ同様に形成される環状外側ライナ(図示せず)とを含む燃焼器ライナを含む。内側ライナ140は複数のパネル150を含む。パネル150は一連の段差152を含み、各段差152は燃焼器ライナ140の別個の部分を形成する。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating another embodiment of an
パネル150は直列に結合される。内側ライナ140はボルトバンド160及び第1のパネル164を含む。内側ボルトバンド160はドーム構体(図示せず)に結合され、ドーム構体から第1のパネル164まで下流側へ延出する。それぞれ隣接する下流側のパネル150が順次番号付けされるように、第1のパネル164及びパネル150はボルトバンド160から下流側に結合される。従って、第2のパネル168は第1のパネル164から下流側に結合され、第3のパネル170は第2のパネル168から下流側に結合される。ボルトバンド160は、ライナ140をドーム構体に固着するためのファスナ74(図2に示される)を受入れるような大きさに形成された複数の開口部172を含む。
各燃焼器パネル150は燃焼器ライナ面180、外面182及び張出し部分184を含む。燃焼器ライナ面180はドーム構体からタービンノズルまで延出する。燃焼器ライナ面180及び外面182は張出し部分184において互いに結合され、後向き縁部186を形成する。複数の空冷構造188は隣接する燃焼器パネル150を分離する。
Each
空冷構造188は複数の開口部190を含む。高温燃焼ガスと燃焼器ライナ面180との間に空気の薄い保護境界層が形成されるように、開口部190は空気プレナム(図示せず)からの空気を受入れる。開口部190は希釈開口部として周知であり、燃焼器内部における燃焼ガスの混合を容易にするために、ライナ面180と外面182との間に延出する。本実施形態においては、開口部190はほぼ円形である。特に、各パネル150は上流側端部200と、下流側端部202と、それらの端部の間に延出する本体204とを含む。パネル150は、各パネルの下流側端部202が隣接する下流側パネル150の上流側端部200に結合されるように結合される。隣接する結合されたパネルのそれぞれの下流側端部202と上流側端部200との間にナゲット192が形成される。ナゲット192はスーパースロットナゲットとして周知である。本実施形態においては、ライナ140は6つのナゲット192を含む。図4及び図5に示されるように、ライナの各領域は多穴型開口部96を含んでもよい。
The
別の実施形態においては、燃焼器ライナ面180に熱障壁材料の層(図示せず)が塗布される。熱障壁材料の層は、高温燃焼ガスから燃焼器ライナ面180を熱保護する能力を向上する。
In another embodiment, a layer of thermal barrier material (not shown) is applied to the
燃焼器ライナ140の劣化領域は、本明細書中で説明される方法を使用して除去及び交換されてもよい。エンジン10のような現場返納エンジンにおいて、燃焼器ライナ140が少なくとも1つの劣化したパネル150を含むことが示された場合、劣化したパネル150を除去するために、燃焼器ライナ140を貫通して周囲方向に切込みが形成される。特に、図4に示されるように、線220によって示される通り、切込みがライナ外面182からライナ面180まで延出するように、周囲方向切込みはライナ140及びナゲット192を貫通して半径方向に形成される。一実施形態においては、切込みは第3のパネル170と第4のパネル222との間に形成される。更に、切込みはライナ140を貫通して、交換される劣化したパネル150から下流側へ伸びる。
The degraded area of the
以上説明したように燃焼器ライナに対して修理が実行されることにより、ライナの完全な環状セグメントがそれに匹敵又は適応する環状ライナセグメントと交換されてもよい。従って、この種の燃焼器ライナ修理のための交換用パネルは、添付の図面において元のライナについて示される大きさ、形状及び構造を有する。あるいは、部分環状セグメントによって修理が実行されてもよいし、図6及び図7に示される交換用パネル240のように、燃焼器ライナの除去されるセグメントに対応するような形状に形成された複数の交換用パネルにより形成された別個のパッチを使用して修理が実行されてもよい。
By performing repairs to the combustor liner as described above, the complete annular segment of the liner may be replaced with a comparable or compatible annular liner segment. Accordingly, a replacement panel for this type of combustor liner repair has the size, shape and structure shown for the original liner in the accompanying drawings. Alternatively, the repair may be performed by a partial annular segment, or a plurality of shapes formed to correspond to the removed segment of the combustor liner, such as the
燃焼器ライナ140から除去される部分は、燃焼器ライナ140の残る部分により部分的に又は完全に取囲まれてもよい。従って、除去される部分はライナに開口部を形成するか、あるいはライナに他の任意の大きさ又は形状の欠損を形成してもよい。
The portion removed from the
ライナ140の劣化部分が燃焼器から除去された後、交換用パネル240が燃焼器ライナ140に設置されてもよい。一実施形態においては、鍛造物、鍛接リング、鋳造物又は薄板金パネルのうち少なくとも1つが交換用パネルとして製造及び使用される。
The
交換用パネルは平坦な材料シート又はほぼ平坦な材料シートから形成されてもよい。その後、材料シートは、交換されるライナの欠損に対応する必要な形状に成形される。この成形は、材料シートを円筒形、半円筒形、球形、半球形又は任意の必要とされる形状に成形することを含んでもよい。必要に応じて、燃焼器ライナの欠損又は除去部分の条件に適合するように材料に開口部が形成され、開口部は種々のパターン及び大きさの穴を含んでもよい。平面図で見たとき、パネルは正方形、長方形又は燃焼器ライナにおける適用可能な欠損を交換する際に使用するのに適する他の任意の形状であってもよい。 The replacement panel may be formed from a flat material sheet or a substantially flat material sheet. Thereafter, the material sheet is formed into the required shape corresponding to the defect of the liner to be replaced. This forming may include forming the sheet of material into a cylindrical, semi-cylindrical, spherical, hemispherical or any required shape. If desired, openings may be formed in the material to meet the conditions of the missing or removed portion of the combustor liner, and the openings may include holes of various patterns and sizes. When viewed in plan view, the panel may be square, rectangular or any other shape suitable for use in replacing applicable defects in the combustor liner.
交換用パネル240は、ライナ140から除去される特定の一部分に適合するような大きさ及び形状に形成されてもよく、又は1つ以上の一般に使用される大きさ及び形状で予め製造されてもよい。交換用パネル240はパネルを貫通する1つ以上の開口部96と、少なくとも一方の面に塗布された熱障壁材料210とを含んでもよい。熱障壁材料210は両面に塗布されてもよく、1つ以上の開口部96の縁部を被覆するように塗布されても良い。しかし、ライナ140への固着を容易にするために、交換用パネル240の周囲縁部250の少なくとも一部には熱障壁材料210が塗布されていないが、周囲縁部250の全体に熱障壁材料210が塗布されなくてもよい。溶接工程又は他の固着工程を容易にするために、交換用パネル240は面取り縁部245を更に含んでもよい。
The
設置後、1つ以上の開口部の縁部に隣接して又は縁部自体に追加の熱障壁材料を塗布する工程などによって開口部190の構成は変更されないため、設置に先立って指定の空気流量特性に関して開口部190を「流量検査」することなどを含めて、交換用パネル240は検査及び試験されてもよい。
After installation, the configuration of the
その後、交換用パネルが燃焼器の内部に固着されるように、交換用パネルは燃焼器ライナ140に溶接される。特に、交換用パネルと既存のパネル150との間にナゲット192が形成されるように、交換用パネルの下流側端部(図示せず)はパネル150に溶接される。一実施形態においては、燃焼器ライナ140の内部に交換用パネルを固着するために電子ビーム(EB)溶接が使用される。別の実施形態においては、燃焼器ライナ140の内部に交換用パネルを固着するためにタングステン不活性ガス(TIG)溶接が使用される。その後、残るパネルの燃焼器ライナ面180に熱障壁材料が塗布されてもよい。
Thereafter, the replacement panel is welded to the
以上説明した燃焼器ライナ交換方法は費用効率がよく、信頼性も高い。方法は、劣化したパネルを交換用パネルと交換できるように、劣化したパネルを燃焼器ライナから除去する工程を含む。一実施形態においては、劣化したパネルは、パネルの本体を貫通する切込みを形成することにより除去され、その後、交換用パネルが燃焼器ライナに溶接される。その結果、劣化した燃焼器ライナパネルを費用効率よく且つ高い信頼性をもって除去及び交換することを可能にする方法が提供される。 The combustor liner replacement method described above is cost-effective and highly reliable. The method includes removing the degraded panel from the combustor liner so that the degraded panel can be replaced with a replacement panel. In one embodiment, the degraded panel is removed by making a cut through the body of the panel, and then the replacement panel is welded to the combustor liner. As a result, a method is provided that allows costly and highly reliable removal and replacement of degraded combustor liner panels.
種々の特定の実施形態によって本発明を説明したが、特許請求の範囲の趣旨の範囲内で変形を伴って本発明を実施できることは当業者には認識されるであろう。 While the invention has been described in terms of various specific embodiments, those skilled in the art will recognize that the invention can be practiced with modification within the spirit and scope of the claims.
1…ガスタービンエンジン、30…燃焼器、36…燃焼ゾーン、40…燃焼器ライナ、42…内側ライナ、44…外側ライナ、50…パネル、96…開口部、110…熱障壁被覆膜、150…パネル、240…交換用パネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine engine, 30 ... Combustor, 36 ... Combustion zone, 40 ... Combustor liner, 42 ... Inner liner, 44 ... Outer liner, 50 ... Panel, 96 ... Opening, 110 ... Thermal barrier coating film, 150 ... Panel, 240 ... Panel for replacement
Claims (7)
燃焼器ライナ(140)で使用するのに適する材料から成るシートと;
前記材料のシートに形成された少なくとも1つの開口部(96)と;
前記少なくとも1つの開口部(96)に隣接して前記材料のシートに塗布された熱障壁材料(110)と;
前記熱障壁材料(110)が塗布されない周囲縁部(250)と
を有する交換用パネル(240)。 In a replacement panel (240) for repairing a liner (140) of a combustor (30) of a gas turbine engine having a combustion zone (36) formed by an inner liner (42) and an outer liner (44),
A sheet of material suitable for use in the combustor liner (140);
At least one opening (96) formed in the sheet of material;
A thermal barrier material (110) applied to the sheet of material adjacent to the at least one opening (96);
A replacement panel (240) having a peripheral edge (250) to which the thermal barrier material (110) is not applied.
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