JP2009509082A - ガスタービンコンポーネントの空洞を洗浄する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガスタービンコンポーネント、特にガスタービンブレードの空洞を洗浄するための方法に関し、この目的のため、エッチング洗浄溶剤及び続くフラッシング溶剤が、ガスタービンコンポーネントの洗浄対象の前記又は各空洞を通して特に繰り返し導かれる。本発明に従えば、洗浄溶剤及びフラッシング溶剤による前記又は各空洞の処理前に、ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞は、不活性ガスで満たされ、前記又は各空洞において不活性ガス雰囲気が維持された状態のガスタービンコンポーネントは、次に、好適には反復的な熱処理を施され、コンポーネントは、この目的のため、第１の期間中加熱され、第２の期間中この温度に保持され、次に、第３の期間中冷却され、次に、洗浄溶剤及びフラッシング溶剤が、前記又は各空洞を通して導かれる。

Description

本発明は、請求項１で説明される種概念の定義に従う、ガスタービンコンポーネントの、特にガスタービンブレードの空洞を洗浄するための方法に関する。

ガスタービン運転中、不純物が、ガスタービンコンポーネントの空洞に、ひいては、例えば、内部が冷却されたガスタービンロータブレードの空洞に、堆積又は定着する。ガスタービンのメンテナンスを行う時、Ｘ線技術を採用して、ガスタービンコンポーネントの空洞におけるそのような堆積を検知することができ、また、そのような堆積又は不純物がガスタービンコンポーネントの空洞に存在することが確認された場合、空洞からその堆積又は不純物を取り除く必要がある。この目的のために特別な洗浄方法が使用される。

ガスタービンコンポーネントの空洞を洗浄するために、空洞を通して、加熱された腐食性洗浄溶剤を導き、その洗浄溶剤に続いて、空洞を通してリンス溶剤を導くための関連技術、即ち、米国特許第５，６１８，３５３号より既に公知である。もしそのような方法をガスタービンコンポーネントの空洞を洗浄するために使用するならば、目標洗浄効率面での要求は、約９０％の洗浄されたコンポーネントを満たす。一方、１０％の洗浄されたコンポーネントは、その要求を満たさない。これは、そのコンポーネントが洗浄されるべきであるガスタービンの極限環境条件下での運転に特に当てはまる。これは、高温のみならず砂の多い条件下で運転されているガスタービン航空機エンジンに適用される。そのような場合、関連技術より既知である方法を使用してガスタービンコンポーネントの空洞の効果的洗浄を行うことは不可能である。

これを背景にして、本発明の目的は、ガスタービンコンポーネントの、特にガスタービンブレードの空洞を洗浄するための新たな方法を発明することである。

この目的は、請求項１において説明されるように、ガスタービンコンポーネント、特にガスタービンブレードの空洞を洗浄するための方法によって達成される。本発明によると、洗浄溶剤及びリンス溶剤によって前記又は各空洞を処理するに先立って、ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞は、不活性ガスで満たされ、次いで、ガスタービンコンポーネントが好適には繰り返し熱処理を受ける一方、前記不活性ガス雰囲気が前記又は各空洞において維持され、この目的を達成するため、コンポーネントは、第１の時間間隔の間ある温度まで加熱され、第２の時間間隔の間この温度に維持され、続いて第３の時間間隔において冷却され、その直後、洗浄溶剤及びリンス溶剤が前記又は各空洞を通して導かれる。

リンス溶剤だけでなく洗浄溶剤を前記又は各空洞に導入する前に本発明に従ってコンポーネントに熱処理を施すことによって、空洞における不純物及び堆積を破壊することが可能であり、前記又は各空洞が続いて洗浄溶剤及びリンス溶剤によって洗い流される時、前記又は各空洞からの効果的な不純物及び堆積の除去を可能にする。一旦本発明に従う方法を使用してガスタービンコンポーネントの空洞の領域を洗浄すると、１００％の全ての洗浄されたコンポーネントが目標洗浄効率要件を満たす。極限の状況下で運転されている洗浄対象のガスタービンコンポーネントにも当てはまる。

本発明の一つの有利な工夫は、５〜２０秒間の第１の時間間隔において第１の処理温度から第２の処理温度へ加熱され、１０〜６０秒間の第２の時間間隔においてこの第２の処理温度で維持され、且つ、３０〜９０秒間の第３の時間間隔において第２の処理温度から第１の処理温度まで引き続き冷却されるコンポーネントを提供する。これは、好適には、複数回又は繰り返し実行される。

本発明の好適な実施形態は、独立請求項及び以下の記述から導かれる。本発明は、模範的な実施形態に基づくが、それに制限されることなく、以下により詳細に記述される。
本発明は、例えば、内部が冷却されたガスタービンロータブレード等の、ガスタービンコンポーネントの空洞を洗浄するための方法に関する。この種のガスタービンコンポーネントを洗浄するために、これらのコンポーネントは、洗浄プロセス前に汚染度をチェック又は決定するため、好適には、Ｘ線技術を使用して洗浄プロセス前に検査される。

本発明の方針に沿って、洗浄対象のガスタービンコンポーネント、即ち、その空洞は、不活性ガス又は保護ガスによって満たされる。不活性ガス又は保護ガスは、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素、ラドン、クリプトン、又はキセノンである。洗浄対象のコンポーネント全体は、好適には、不活性ガス又は保護ガス雰囲気内に置かれるので、コンポーネント全体が保護ガスによって囲まれ、その全ての空洞が保護ガスによって満たされる。

一旦コンポーネント全体が保護ガスで満たされると、コンポーネントは熱処理を受ける。この熱処理は、好適には複数回繰り返され、基本的に３つの段階的ステップで構成され、第１の段階的ステップでは、コンポーネントは、第１の時間間隔以内である温度まで加熱され、第２の段階的ステップにおいて、第２の時間間隔の間この温度で維持され、第３の段階的ステップでは、続いて、第３の時間間隔において引き続き冷却される。この熱処理が好適には繰り返し実行されるまで、洗浄溶剤及びその後のリンス溶剤は、ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞を通して導かれない。

既に述べたように、熱処理は、第１の処理温度から第２の処理温度まで、第１の時間間隔において不活性ガス又は保護ガス雰囲気下でコンポーネントを加熱することを含む。第１の処理温度、即ちガスタービンコンポーネントを加熱するための初期温度は、２８０°Ｋ〜３２０°Ｋ間であり、好適には約２９５°Ｋでの周辺温度である。第２の処理温度には、ガスタービンコンポーネントが第１の処理温度から始まって加熱されるが、第２の処理温度は１，２００°Ｋ〜１，３００°Ｋ間であり、第１の処理温度から第２の処理温度への加熱は、５〜２０秒間、好適には１５秒間の第１の時間間隔内で実行される。第２の処理温度への加熱に続いて、ガスタービンコンポーネントは、１０〜６０秒間、好適には３０秒間の第２の時間間隔以内で第２処理温度に維持される。コンポーネントは、続いて、３０〜９０秒間、好適には６０秒間続く第３の時間間隔において、第２の処理温度から、好適にはほぼ第１の処理温度まで、冷却される。

これに続き、それぞれ加熱と冷却の１サイクルの、一回の熱処理の総時間は、４５秒と１７０秒との間、好適には１０５秒間である。この熱処理は、好適には繰り返し連続して、即ち１０回まで、特に６回まで実行される。比較的短い時間間隔内でこのようにしてガスタービンコンポーネントを連続的に加熱及び冷却することによって、その空洞内部の不純物及び堆積が破壊され、それによって、続く方法のステップ中における空洞からの不純物及び堆積の除去を容易にする。

ここで、誘導加熱デバイス又はレーザ加熱デバイスは、コンポーネントを加熱するために使用されることにも留意する。適切な加熱デバイスを選択することは、この技術的教示が関係する当業者の責任である。

ガスタービンコンポーネントは、上述した好適には繰り返し実行される熱処理を一旦受けると、腐食性洗浄溶剤がその前記又は各空洞を通して導かれる。腐食性洗浄溶剤は、水酸化物溶液、好適には３５％乃至４５％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液である。腐食性洗浄溶剤は、３３３°Ｋ〜５０３°Ｋ間の温度に加熱され、このように予熱された洗浄溶剤は、ガスタービンコンポーネントの洗浄対象の前記又は各空洞を通して１８〜２１バール間の圧力で導かれる。このプロセスにおいて、洗浄溶剤は、４８０〜７００分間の時間期間ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞を通して導かれる。

洗浄溶剤に続いて、リンス溶剤が、ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞を通して導かれる。リンス溶剤は、脱塩水又は脱イオン水のどちらかである。リンス溶剤は、好適には２７８°Ｋ〜３７２°Ｋ間の温度を有し、ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞を通して５〜３０分間の時間期間、３０〜６００バール間の圧力で導かれる。これに関連して、リンス溶剤は、ガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞を通して８乃至３０リットル／分の流量でポンプ注入される。

一旦前記又は各空洞がリンス溶剤で洗い流されると、コンポーネント、その前記又は各空洞は、圧縮空気によってそれぞれ乾燥される。

このようにして洗浄されたコンポーネントは、Ｘ線検査処理において連続的に点検、又は順々に検査される。本発明に従う方法は、高応力下のガスタービンコンポーネントであっても、実際、１００％の洗浄されたコンポーネントの全てが洗浄要求を満たすような方法で、効果的に洗浄されることを可能にする。

洗浄及びリンス溶剤をガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞に通過させる処理は、先行するガスタービンコンポーネントの前記又は各空洞の熱処理と同一の方法で、複数回又は繰り返し実行される。コンポーネントは、１乃至４回、洗浄及びリンス溶剤によって処理される。

Claims (12)

1. ガスタービンコンポーネント、特にガスタービンブレード上の空洞を洗浄するための方法であって、この目的を達成するため、腐食性洗浄溶剤及びそれに続いてリンス溶剤が、ガスタービンコンポーネントの洗浄対象の前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して、特に繰り返し導かれるものであり、
   まず、ガスタービンコンポーネントの前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞が不活性ガスで満たされ、次いで、ガスタービンコンポーネントが好適には繰り返し熱処理を受ける一方、前記不活性ガス雰囲気が前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞において維持され、この目的を達成するため、前記ガスタービンコンポーネントは、第１の時間間隔において加熱され、第２の時間間隔の間この温度に維持され、続いて、第３の時間間隔において冷却され、それに続いて、洗浄溶剤及びリンス溶剤が前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して導かれる、方法。
2. 前記ガスタービンコンポーネントは、第１の時間間隔において、第１の処理温度から第２の処理温度へ加熱され、第２の時間間隔の間、この第２の処理温度で維持され、続いて第３の時間間隔において、第２の処理温度からほぼ第１の処理温度へ冷却される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の処理温度は、２８０°Ｋ〜３２０°Ｋであり、前記第２の処理温度は１，２００°Ｋ〜１，３００°Ｋである、請求項２に記載の方法。
4. 一回の熱処理の時間、すなわち、第１、第２、及び第３の時間間隔の合計が、４５〜１７０秒、好適には１０５秒である、請求項１〜３の少なくとも１項に記載の方法。
5. 前記第１の時間間隔は５〜２０秒、好適には１５秒であり、前記第２の時間間隔は１０〜６０秒、好適には３０秒であり、前記第３の時間間隔は３０〜９０秒、好適には６０秒である、請求項４に記載の方法。
6. 前記熱処理は、その都度前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞における前記不活性ガス雰囲気を維持しながら、連続して、１０回まで、好適には６回まで実行される、請求項１〜５の少なくとも１項に記載の方法。
7. 前記熱処理に続き、腐食性洗浄溶剤として、水酸化物溶液が、前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して導かれる、請求項１〜６の少なくとも１項に記載の方法。
8. 腐食性洗浄溶剤として、３５％〜４５％の水酸化カリウム溶液が、前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して導かれる、請求項７に記載の方法。
9. 前記水酸化物溶液は３３３°Ｋ〜５０３°Ｋの温度を有し、前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して４８０〜７００分の時間に１８〜２１バールの圧力で導かれる、請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記腐食性洗浄溶剤に続き、リンス溶剤として、脱イオン水が前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して導かれる、請求項１〜９の少なくとも１項に記載の方法。
11. 前記洗浄溶剤に続き、リンス溶剤として、脱塩水が前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して導かれる、請求項１〜９の少なくとも１項に記載の方法。
12. 前記リンス溶剤は２７８°Ｋ〜３７２°Ｋの温度を有し、前記ガスタービンブレード上の空洞又は各空洞を通して５〜３０分の時間に３０〜６００バールの圧力で導かれる、請求項１〜１１の少なくとも１項に記載の方法。