JP2010527438A - バケットｚノッチ位置の測定用検査ツール - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】タービンバケットシュラウドの検査ツールは、タービンバケットのダブテール部をクランプするクランプ装置と、タービンバケットシュラウドの所定の形状に適合するように形作られた縁で画成される開口が設けられたテンプレート板であって、タービンバケットシュラウド上の位置までクランプ装置に向かう方向に移動可能でその位置において上記開口がタービンバケットのダブテール部に対してタービンバケットシュラウドの設計仕様位置を表すテンプレート板とを含む。タービンバケットシュラウドの縁部とテンプレート開口の縁との間の隙間を測定する測定ゲージが設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タービンバケット翼形部シュラウドのＺノッチの位置を測定するためのツールに関する。

バケット翼形部は作動中にねじれ、異物の衝突によって損傷することが多々ある。そのため、原翼形基準点が原設計仕様位置にあるとは信頼できないので、原翼形基準点を参照してバケットシュラウドのＺ形輪郭形状を測定することはできない。Ｚ形の位置を調節できなくなると、隣接バケット間に不均一な隙間ができ、ある温度に達すると、隣接バケット同士が結合してバケット翼形部に大きな軸方向応力が加わり、破局的故障のおそれがある。

抜き型原理を用いた粗計測器が試みられてきたが、それらの計測器では、設計仕様に対するバケットシュラウド位置の正確な測定は行えない。それらはシュラウドの輪郭形状が正確か否かの判定に役立つ単純な比較器であった。

米国特許第３４７３２３１号明細書 米国特許第４３３３２３９号明細書 米国特許第５１３３６４３号明細書 米国特許第５１６２６５９号明細書 米国特許第６７０１６１６号明細書 米国特許第６７９２６５５号明細書 米国特許第６９０６８０８号明細書 米国特許出願公開第２００５／２６８４６１号明細書 独国特許出願公開第２３５９２２７号明細書 独国特許出願公開第２３１７２１０号明細書

本願では、サービスセンターでのアセンブリ隙間検査を不要にするツールについて開示する。現場に設置する際は隙間検査は依然として必要とされるが、バケットを原図及び許容差に対して測定すればその検査は形式的でよい。

そこで、一つの態様では、本発明は、タービンバケットシュラウドの検査ツールであって、タービンバケットのダブテール部をクランプするクランプ装置と、タービンバケットシュラウドの所定の形状に適合するように形作られた縁で画成される開口が設けられたテンプレート板であって、タービンバケットシュラウド上の位置までクランプ装置に向かう方向に移動可能でその位置において上記開口がバケットのダブテール部に対するタービンバケットシュラウドの設計仕様位置を表すテンプレート板と、タービンバケットシュラウドの縁部とテンプレート開口の縁との間の隙間を測定する測定ゲージとを備える検査ツールに関する。

別の態様では、本発明は、タービンバケットシュラウドのＺノッチ位置を測定する検査ツールであって、細長い底板と、タービンバケットのダブテール部をクランプするため、底板の一端に載置されたクランプ装置と、底板の他端に移動可能に載置されたテンプレートロケータ板であって、１対の対向するＺノッチを含むタービンバケットシュラウドの輪郭形状と相補形でタービンバケットシュラウドのＺノッチに適合する開口が形成されたシュラウドテンプレート板をタービンバケットのシュラウド部上へと軸方向に移動できるように支持するテンプレートロケータ板と、タービンバケットシュラウドのＺノッチとシュラウドテンプレート板の開口で画成されるＺノッチとの間の隙間を測定する１以上のゲージとを備える検査ツールに関する。

さらに別の態様では、本発明は、タービンバケットシュラウドのＺノッチ位置の設計仕様からの偏差を判定する方法であって、タービンバケットシュラウドの輪郭形状と相補形の開口が形成されたシュラウドテンプレートを準備し、シュラウドテンプレートの位置がタービンバケットシュラウドの設計仕様位置を表すように、タービンバケットシュラウド上にシュラウドテンプレートを配置し、タービンバケットシュラウドの縁部とシュラウドテンプレート開口の縁との間の隙間を測定することを含む方法に関する。

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明の非限定的で例示的な一実施例に係る検査ツールにタービンバケットを配置した斜視図である。 タービンバケットを取り外した状態の図１の平面図である。 図２の矢視３−３断面図である。 図２の矢視４−４断面図である。 タービンバケットを取り外した状態の図１の側面図である。 図５の矢視６−６断面図である。 タービンバケットシュラウド上に配置されたシュラウドテンプレートを示す部分端面図である。 シュラウド縁部とテンプレート開口縁との間の隙間を測定するための慣用の通り止まりボールゲージの使用を示す部分斜視図である。 シュラウド縁部とテンプレート開口縁との間の隙間を測定するために使用し得る慣用の通り止まりボールゲージを示す部分図である。 調整可能ボールゲージの幅を測定するためのマイクロメータの使用を示す図である。

図１に、検査ツールで支持したタービンロータバケット（動翼）１０を示すが、検査ツールについては、本明細書中でさらに詳しく説明する。タービンバケット１０は従来の構成ものであり、タービンロータホイールの外周リムにバケットを摺動させて取り付けるためのダブテール１２と翼形部１４とを含んでいる。この実施形態では、翼形部１４の先端にチップシュラウド１６が設けられている。チップシュラウドの輪郭形状は、平面図では、１対のＺノッチを含むように形成され、Ｚノッチの形状は、図１でははっきりとは認められないが、図４及び図７から把握することができる。タービンシュラウドの両側のＺノッチは、両隣の翼形部のシュラウドの相補形Ｚノッチと係合するように設計される。本発明の主題であるＺノッチ位置の測定及び設計仕様からの偏差の判定を可能にするのは、この検査ツールである。

図１〜図７に、タービンバケットのチップシュラウド１６のＺノッチ位置の検査及び測定を容易にする検査ツール１８の非限定的で例示的な実施形態を示す。具体的には、検査ツール１８は細長い矩形の剛性底板２０を含んでいてもよい。底板には、その一端に、バケットダブテールクランプアセンブリ２２が支持される。クランプアセンブリ２２は、ねじその他の適当な手段で底板に固定された主支持ブロック２４を含む。主支持ブロック２４は、主支持ブロック２４の前縁部２８の肩部に沿って横方向に延在するダブテール載置ブロック２６を支持する。ダブテール載置ブロック２６も、ねじその他の適当な留め具で固定し得る。ダブテール載置ブロックの対向する側面には、直立した丸い合わせ面３０，３２が設けられ（又は形成され）、図１に示すようにバケットを検査ツールに配置したときにタービンバケットダブテールの溝に収まる係合面を与える。ストッパブロック２９が主支持ブロック２４の側面に固定され、ダブテールを検査ツールに載置したときにダブテールと係合するハードストップ３１が設けられる。こうして、ハードストップ３１でタービンバケットが横方向に正確に位置決めされ、合わせ面３０，３２でタービンバケットが線方向つまり軸方向に正確に位置決めされる。

主支持ブロック２４には垂直ハンドルクランプ３４も支持される。クランプ３４は、クランプライザ４０の上面に固定された１対の直立アングルプレート３６，３８を含んでおり、アングルプレート間の空間にクランプレバー４２が収まろ、アングルプレートの後端部にピン４４を介して枢動可能に固定される。レバー４２の反対側の端部は、以下でさらに詳しく説明するようにタービンバケットのシャンク部と係合しクランプするように構成されたクランプキャップ４６を支持する。クランプキャップ４６は好ましくはウレタン製であり、クランプキャップ４６が固定されるシャフト５２にねじ止めされる調整ナット４８，５０によってクランプレバー４２に対して調整可能である。なお、クランプレバー４２は、平行な帯金部の間に開放スロットが形成されるように帯金を折り返することによって構成され、それらの間にシャフト５２を配置して調整ナット４８，５０で所定の位置に保持することができる。ハンドル５４はピン５６によってアングルプレート３６，３８に枢動可能に固定され、レバー４２の直立溝付き突起部５８と係合して、ハンドル５４を反時計回りに回転するとクランプレバー４２も同じ方向に回転してウレタンキャップ４６を持ち上げてタービンバケットから離す。ハンドル５４を逆方向つまり時計回りに回転すると、キャップ４６は下に動き、ダブテール１２に隣接したシャンク部６２とクランプ係合する。以上のクランプは例示にすぎず、当業者には明らかであろうが、多くの適当な市販カムロッククランプその他のクランプのいずれであってもよい。従って、クランプアセンブリについてこれ以上説明する必要はないであろう。

底板２０に第２のバケット支持ブロック６０が適当な手段で固定される。支持ブロックは主支持ブロック２４から軸方向に離間し、バケットのシャンク部６２（半径方向にダブテール１２と翼形部１４の間に位置する）と係合するように配置される。横方向に互いに離間して配置されたねじ頭部６４，６６は、シャンク部６２の「支えボタン」を与える。

第３のバケット支持ブロック７０は底板に固定され、翼形部１４を支持する。図２及び図６に最も明瞭に記載されたねじ７６，７８及び１対のコイルばね８０，８２を介して、支持ブロック７０の面７４に丸い接触支持キャップ７２が弾性的に取り付けられる。この支持ブロックはバケットの装着を容易にするが、クランプ３４が完全に係合すると、支持キャップ７２は、「中立浮揚」つまり翼形部に上向バイアスが全く加わっていない浮遊状態の翼形部と係合する。

底板２０の反対側端部には、１対の互いに横方向に離間し軸方向に延在するリニアガイド８６，８８で支持されたバケットシュラウドテンプレートアセンブリ８４がある。リニアガイドは底板２０に調整可能に固定される。第３の支持ブロック７０に最も近いガイドの端部では、ストップパッド９２を有する第２のストッパブロック９０が、ガイド間に、底板に調整可能に固定される。シュラウドテンプレートアセンブリ８４は、第３の支持ブロック７０に向かって突き出た水平基部９８から上方へ延びる垂直板部９６を有する略Ｌ字形のテンプレートロケータ板９４も含む。テンプレートロケータ板９４はリニアガイド８６，８８に沿って軸方向に摺動可能であり、ロケータ板の底部に設けられたリブ又はレール（図示せず）が、リニアガイドに形成されたスロットに収まる。テンプレートロケータ板９４には、測定すべきバケットチップシュラウド１６よりも大きい台形開口１００が形成される。図４に最も明瞭に図示されているように、テンプレート板１０２はテンプレートロケータ板９４の垂直板部９６の内側に取り付けられる。テンプレート板１０２には、チップシュラウド１６の平面輪郭形状に適合するように形作られた周縁で画成される開口１０４が形成される。チップシュラウド１６が開口１０４に収まったままテンプレートロケータ板９４を内側へ移動できるように、開口１０４の寸法はチップシュラウドの寸法よりもわずかに大きい（所定のクリアランスをもつ）。開口１０４は完全にロケータ板の開口１００の境界内に入るので、図１から明らかな通り、また以下で詳しく説明する通り、測定手順のための容易なアクセスを与える。

バケットシュラウドテンプレートアセンブリ８４の移動は、図１〜図３に示すリニアクランプ又は直線クランプなどの任意の適当な市販装置で達成される。リニアクランプアセンブリは、ベースブロック１０８に枢動可能に取り付けられ、第２のストッパブロック９０に対して接離動自在なロッド１１２に公知のリンク機構１１０で連結したハンドル１０６を含む。図５に最もはっきりと示されているように、ロッド１１２にはねじ付きスタッド１１４が組み込まれており、テンプレートロケータ板９４の水平基部９８に調整可能に螺合され、六角ナット１１６で固定される。ハンドル１０６を図１に示すように時計回りに回転させると、テンプレートロケータ板９４はタービンバケットシュラウド１６から離間するように右へ移動することが理解されるであろう。逆にハンドル１０６を反時計回りに回転させると、テンプレートロケータ板９４（従って、テンプレート板１０２）は内側にタービンバケットシュラウド１６に向かって移動する。なお、図１及び図２に示すクランプ位置において、テンプレートロケータ板９４の水平基部９８の前端部から突出する前方ボタン１１８はストップパッド９２に対して圧接される。

バケット翼形部１４の半径方向外端でのねじれに対応するため、テンプレートロケータ板９４及びテンプレート板１０２は、底板２０の長手方向軸に対して傾斜していることが理解されるであろう。

また、テンプレート開口１０４がバケットダブテール１２に対するバケットチップシュラウド１６の設計仕様位置を表すように、シュラウドテンプレートアセンブリ８４（従って、テンプレート板１０２及びその開口１０４）をダブテールクランプアセンブリ２２及びバケットダブテール１２に対して精密に配置できることも理解されるであろう。その結果、シュラウド縁部とテンプレート開口縁との間の隙間の測定によって、設計仕様からの偏差を測定できる。

図７を参照して説明すると、本発明の目的から、重要な測定値は、タービンバケットシュラウド１６の両側の１対のＺノッチ１３２及び１３４それぞれの３つのエッジ面１２０，１２２，１２４及び１２６，１２８，１３０に沿った測定値である。Ｚノッチ係合面１２２及び１２８は最も重要でしかも厳しい許容差を有するが、Ｚノッチ１３２の隣接面１２０及び１２４並びにＺノッチ１３４の面１２６及び１３０はさほど重要な許容差はもたない。測定領域を強調するため、開口のＺノッチ縁部に沿ってテンプレート板を色分けするとよい。例えば、ユーザに重要な測定の行われる位置を再認識させるために、縁部１３６及び１３８を黄色又は赤色の縞で強調し、隣接する開口縁部１４０，１４２及び１４４，１４６は青色（その他の適当な色）の縞で強調してもよい。

Ｚノッチ面に沿って隙間を測定するために、図８及び図９に示すように、従来の通り止まりボールゲージ（go/no-go ball gauge）１４８を使用してもよい。或いは、従来の調整可能ボールゲージ１５０（ボール直径の調整可能なもの）を、隙間にボールをフィットさせた後で図１０に示すようにボール直径を測定するマイクロメータ１５２との組合せで使用してもよい。手動又は電子式の別を問わず、他の適当な測定技術を採用してもよく、本発明の技術的範囲に属する。

さらに、様々な形状のシュラウドをもつタービンバケットに対して、様々な形状の開口をもつテンプレート板をテンプレートロケータ板９４と組合せて使用してもよいことが理解されるであろう。

現時点で最も実用的で好適な実施形態と考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨の範囲内に含まれる種々の変形及び等価の構成を含むことが意図されることを理解すべきである。

１０ タービンバケット
１２ ダブテール
１４ 翼形部
１６ チップシュラウド
１８ 検査ツール
２０ 底板
２２ バケットダブテールクランプアセンブリ
２４ 主支持ブロック
２９ ストッパブロック
３４ ハンドルクランプ
４２ クランプレバー
４６ クランプキャップ
６０ 第２のバケット支持ブロック
６２ シャンク部
７０ 第３のバケット支持ブロック
７２ 支持キャップ
８０，８２ コイルばね
８４ バケットシュラウドテンプレートアセンブリ
８６，８８ リニアガイド
９０ 第２のストッパブロック
９４ テンプレートロケータ板
１００ 開口
１０２ テンプレート板
１０４ 開口
１０６ ハンドル
１３２，１３４ Ｚノッチ
１４８ 通り止まりボールゲージ
１５０ 調整可能ボールゲージ
１５２ マイクロメータ

Claims (20)

1. タービンバケットシュラウドの検査ツールであって、
   タービンバケットのダブテール部をクランプするクランプ装置と、
   タービンバケットシュラウドの所定の形状に適合するように形作られた縁で画成されるテンプレート開口が設けられたテンプレート板であって、タービンバケットシュラウド上の位置までクランプ装置に向かう方向に移動可能で、その位置でテンプレート開口がタービンバケットのダブテール部に対するタービンバケットシュラウドの設計仕様位置を表すテンプレート板と、
   タービンバケットシュラウドの縁部とテンプレート開口縁との間の隙間を測定する測定ゲージと
   を備える検査ツール。
2. 前記クランプ装置が第１の固定部材と第２の可動部材とを備えていて、第１の部材及び第２の部材のうち一方の部材が、タービンバケットのダブテール部の対応する面と相補形に形作られたクランプ面を有する、請求項１記載の検査ツール。
3. 第２の可動部材がウレタンキャップを備える、請求項２記載の検査ツール。
4. 前記テンプレート開口が、タービンバケットシュラウドの対向するＺノッチに適合する１対の対向するＺノッチを含む形状に形作られる、請求項１記載の検査ツール。
5. 前記テンプレート板が、タービンバケットシュラウドをクランプ装置に保持したときにタービンバケットシュラウドに対して接離する方向に往復運動するように取り付けられる、請求項４記載の検査ツール。
6. 前記テンプレート板が、手動操作可能なリニアクランプによって移動可能である、請求項５記載の検査ツール。
7. 前記測定ゲージが１以上の通り止まりボールゲージを備える、請求項１記載の検査ツール。
8. 前記測定ゲージが１以上の調整可能ボールゲージをマイクロメータとの組合せで備える、請求項１記載の検査ツール。
9. 設計の異なる複数のタービンバケットシュラウドに適合する形状の開口を有する交換可能な複数のテンプレート板をさらに備える、請求項１記載の検査ツール。
10. 前記クランプ装置及びテンプレート板が細長い底板の上に支持され、クランプ装置が、底板に装着された主支持ブロック上に支持され、１以上の追加支持ブロックが底板に、軸方向にクランプ装置とテンプレート板との間に装着される、請求項１記載の検査ツール。
11. 前記テンプレート板が、底板上に支持された１対のリニアガイドの上に摺動可能に取り付けられたテンプレートロケータ板に装着される、請求項１０記載の検査ツール。
12. 前記テンプレートロケータ板が、タービンバケットシュラウド上にテンプレート板を配置するためにリニアガイドに沿って軸方向に移動可能である、請求項１１記載の検査ツール。
13. 前記１以上の追加支持ブロックが、底板に装着された第２の支持ブロックを含み、第２の支持ブロックがタービンバケットのシャンク部と係合するように構成されている、請求項１１記載の検査ツール。
14. 前記１以上の追加支持ブロックが、底板に装着された第３の支持ブロックを含み、第３の支持ブロックがタービンバケットの翼形部と係合するように構成されている、請求項１３記載の検査ツール。
15. 第３の支持ブロックが、タービンバケットのダブテール部をクランプ装置にクランプしたときにタービンバケットの翼形部の中立又は不偏支持をもたらすばね付勢キャップを備える、請求項１４記載の検査ツール。
16. 前記クランプ装置のクランプ面がタービンバケットを軸方向に位置決めし、クランプ装置の第１のストッパがタービンバケットを横方向に位置決めする、請求項２記載の検査ツール。
17. 第２のストッパがテンプレート板の軸方向運動を制限する、請求項１６記載の検査ツール。
18. タービンバケットシュラウドのＺノッチ位置を測定するための検査ツールであって、
    細長い底板と、
    タービンバケットのダブテール部をクランプするため、底板の一端部に載置されたクランプ装置と、
    底板の他端部に移動可能に載置されたテンプレートロケータ板であって、１対の対向するＺノッチを含むタービンバケットシュラウドの輪郭形状と相補形でタービンバケットシュラウドのＺノッチに適合する開口が形成されたシュラウドテンプレート板をタービンバケットのシュラウド部上へと軸方向に移動できるように支持するテンプレートロケータ板と、
    タービンバケットシュラウドのＺノッチとシュラウドテンプレート板の開口で画成されるＺノッチとの間の隙間を測定する１以上のゲージと
    を備える検査ツール。
19. タービンバケットシュラウドのＺノッチ位置の設計仕様からの偏差を判定する方法であって、
    タービンバケットシュラウドの輪郭形状と相補形の開口が形成されたシュラウドテンプレートを準備し、
    シュラウドテンプレートの開口の位置がタービンバケットシュラウドの設計仕様位置を表すように、タービンバケットシュラウド上にシュラウドテンプレートを配置し、
    タービンバケットシュラウドの縁部とシュラウドテンプレート板の開口縁部との間の隙間を測定すること
    を含む方法。
20. 隙間の測定が、タービンバケットシュラウドのＺノッチでの隙間のみを測定することを含む、請求項１９記載の方法。

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