JP3631189B2 - タービンブレードを保持するための工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つ以上のタービンブレードのアンダープラットフォーム領域（プラットフォーム下側領域）に陰極アークコーティングを施す際にタービンブレードを保持するための工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジェットエンジンのタービンブレードは、不利な、腐食性環境で作動し、過度の温度に晒される。このため、ブレードの各部分は、孔食（ピッチング）など腐食や熱の影響に対抗するためにコーティングされる必要がある。このコーティングを必要とする各部分の一つに、タービンブレードのアンダープラットフォーム領域がある。
【０００３】
陰極アークコーティングや他の技術が、プラチナ−アルミニドコーティング（ｐｌａｔｉｎｕｍ−ａｌｕｍｉｎｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ）のような種々のコーティングをタービンブレードの様々な部分へ施すために用いられる。しかしながら、ブレードのルート部や翼部（エーロフォイル部）をマスクするための従来の工具は、工具自体に多くのコーティングが蒸着してしまう。その結果、コーティングすべきアンダープラットフォーム領域へのアクセスが限られてしまう。
このため、タービンブレードのアンダープラットフォーム領域へのコーティングの際に使用する改良された工具が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、アンダープラットフォームのコーティング作業に用いられる改良された工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、標準的な陰極アークコーティング装置と互換性のある上記の工具を提供することにある。
本発明の別の目的は、コーティングを必要とするアンダープラットフォーム領域にのみコーティングの蒸着を許容するような特別な形状の開口を有する上述した工具を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、組立が容易であり、また２度以上使用できる（つまり再使用可能な）、上記の工具を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の各目的は、本発明の工具によって達成される。
本発明によれば、プラットホームを有する少なくとも一つのタービンブレードのアンダープラットフォーム領域にコーティングを施す際に、該少なくとも一つのタービンブレードを保持するための工具が提供される。この工具は、コーティングを施す際に、一つ以上のタービンブレードを保持するための一つ以上の固定具を有する。各固定具は、タービンブレードを受容するためのベース受容部と、該ベース受容部のカバーとを有する。ベース受容部およびカバーにはそれぞれ開口が設けられ、該開口の形状はコーティングされるべきアンダープラットフォーム領域のそれぞれの形状と対応している。特定の実施例において、本発明の工具は、２つのタービンブレードのアンダープラットフォーム領域の同時コーティングを可能にするために、一緒に連結、つまり結合された２つの固定具を有する。
【０００６】
本発明の工具の他の詳細は、これに関連する目的や利点とともに、以下の詳細な説明および添付の図面に記載されている。なお、図面においては、同様の符号は同様の要素を示している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、図１は、コーティングされるべきタービンブレード１０を示す。タービンブレード１０は、ルート部（ｒｏｏｔ ｐｏｒｔｉｏｎ：根部ないし基部）１２と、プラットホーム１４と、先端部１６と、翼部（エーロフォイル部）１８とを有し、翼部１８には前縁２０および後縁２２が設けられている。このタイプのタービンブレードにおいて、アンダープラットフォーム領域２４として知られている、タービンブレード１０の各側上の、プラットホーム１４の下のタービンブレード１０の部分は、コーティングされることが望まれている。コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域の大きさ（寸法）や形状は、タービンブレードによって異なる。
【０００８】
図２および３を参照すると、アンダープラットフォーム領域へコーティングを施す際にタービンブレードを保持する工具３０の構成部品が示されている。図示されるように、工具３０は、少なくとも一つの固定具３２からなり、この固定具３２は、タービンブレードを受けるためのベース受容部３４とベース受容部のためのカバー３６とを含んでいる。
【０００９】
ベース受容部３４は、２つのセクション３８および４０を有している。第１のセクション３８は、タービンブレード１０のルート部１２を受けるものであり、端壁４２と、側壁４４および４６と、背壁４８とによって形成される。セクション３８は、好ましくは、ブレードのルート部１２の深さとほぼ等しい深さを有し、ルート部１２の大きさ（寸法）と略等しい長さを有する。ルート部１２の角度をもった部分を収容するために、側壁４６および４８の一方は、側壁４６および４８の他方よりも高くてもよい。
【００１０】
ベース受容部３４の第２のセクション４０は、端壁５０と、側壁５２および５４と、部分端壁５６および５８と、背壁６０とによって形成される。背壁６０には、孔６１および６３が設けられており、これらの目的は後述する。第２のセクション４０の深さは、コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域を有するタービンブレードの深さと等しいかそれより小さい。第２のセクション４０の長さは、プラットホーム１４の下辺から先端部１６までのタービンブレードの長さと略等しく、よって、タービンブレード１０がベース受容部３４内に配されたとき、先端部１６が端壁５０に接触し、プラットホーム１４の下面部分が部分端壁５６および５８に接触する。セクション４０の幅は、好ましくは、タービンブレード１０のプラットホーム１４の大きさ（寸法）に対応し、よってプラットホーム１４の一端縁が側壁５２に接触し、プラットホーム１４の他端縁が側壁５４に接触する。
【００１１】
第１のセクション３８は、当業技術分野において公知の適切な技術を用いて第２のセクション４０に結合することもできる。例えば、側壁４４および４６は、部分端壁５６および５８にそれぞれ溶接される。望ましくは、第１のセクション３８は第２のセクション４０と一体的に形成される。
【００１２】
図２に示されるように、開口６２がベース受容部３４に設けられる。開口６２の形状は、タービンブレードの片側のコーティングされるべきアンダープラットフォーム領域２４の形状に対応している。同図から分かるように、開口６２は、第１のセクション３８の背壁４８の略直線状部６４と、第２のセクション４０の背壁６０に形成された２つの略非直線状側部６６および６８と、同様に背壁６０に設けられ、側部６６と６８との間に延在し、それらを結合する接続部７０とにより形成される。側部６６および６８と接続部７０との形状は、コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域の形状によって決定される。開口６２は、固定具３２によって違う形状であってよい。
【００１３】
コーティング作業に使用される際、固定具３２は、タービンブレードの長手軸２６の周りで回転または振動できるように、コーティング機械の一部に設置または取り付けられる。コーティング機械へ固定具３２を設置するために、ディスク（円板状物）７２が、例えば溶接によって、端壁５０に取り付けられる。このディスク７２は、コーティング機械の駆動要素を受容ないし受けるための中央ボア７４を有し、また安定部材またはコーティング機械に関連した付加的駆動要素を受けるための少なくとも一つの別のボア７６を有している。
【００１４】
図３を参照すると、カバー３６もまた第１のセクション７６と第２のセクション７８とを有し、好ましくはこれらの形状および大きさ（寸法）はセクション３８と４０にそれぞれ対応している。第１のセクション７６は端壁８０と、側壁８２および８４と、カバー壁８６とを含んでいる。第２のセクション７８は、端壁８８と、２つの側壁９０および９２と、部分端壁９４および９６と、カバー壁９８とを含んでいる。カバー壁９８には、２つの孔１００および１０２が設けられ、カバー３６がベース受容部３４に被せられたとき、これら２つの孔１００および１０２は孔６１および６３と一直線に合わさり、またカバー３６をベース受容部３４に結合させるためにボルトや他の締付部材が挿通可能である。
【００１５】
第１のカバーセクション７６は、当業分野において公知の適切な技術を用いて第２のカバーセクション７８に結合される。例えば、側壁８２および８４は、部分端壁９４および９６に溶接されてもよい。タービンブレードのルート部の角度をもった形状および／またはベース受容部３４の側壁４４および４６の角度をもった形状に応じて、第１のカバーセクション７６を第２のカバーセクション７８に対して角度を付けることもできる。
【００１６】
図３に示すように、カバー３６もまたタービンブレードの第２の側のアンダープラットフォーム領域２４にコーティング材料をコーティングできるようにするために開口１０４を有する。開口１０４は、カバー壁８６の直線部１０６と、２つの概して非直線の側部１０８および１１０と、側部１０８および１１０との間に延在し、それらを結合する接続部１１２とにより形成される。開口１０４の形状は、コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域の形状に対応している。
【００１７】
ベース受容部３４およびカバー３６は、当業分野において公知の適切な材料、好ましくは金属材料から形成される。
【００１８】
図４は、コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域２４を有するタービンブレード１０がベース受容部３４とこのベース受容部３４上に配されボルト１１４とナット１１６とによって取り付けられたカバー３６内に装着された状態を示したものである。好ましくはボルトとナットがカバー３６をベース受容部３４に固定するために使用されるが、当業分において公知の他の適切な固定手段を、ベース受容部３４とカバー３６とを結合するために用いることができる。
【００１９】
図５を参照して、陰極アークコーティング装置１１８に設置された複数の工具３０が示されている。コーティング装置１１８は、当業分野において公知の適切な陰極アークコーティング装置でよい。図示されるように、好ましくは、コーティング装置１１８は、工具３０が装填される、複数の振動または回転可能な装着要素１２０を有している。装着要素１２０は、まず、工具の一方の側および開口６２および１０４の一方が、好ましくは垂直軸に対して約２５度の角度をもって、コーティング装置およびコーティング材に向かって配されるように設けられる。これによってコーティングされるべきアンダープラットフォーム領域をコーティング蒸気に近づける。コーティングの際、装着要素１２０は振動または回転して、コーティング装置およびコーティング材に工具の他方の側および開口６２および１０４の他方が曝されるようにする。各タービンブレード１０は完全にツール３０内に収納されているので、タービンブレード１０のコーティングされる部分は、開口６２および１０４に隣接するアンダープラットフォーム領域２４のみである。
コーティング装置１１８は、アンダープラットフォーム領域に所望のコーティングを施すために用いられる。たとえば、ＮｉＣｒＡｌＹコーティングがアンダープラットフォーム領域に施されてもよい。
【００２０】
図６を参照すると、本発明による工具３０の別の実施例が提供されている。工具３０は端部同士が結合された２つの固定具３２を有する。固定具３２は、図示されるように、ベース受容部３４の第１のセクション３８が互いに溶接されるなどにより、必要であれば結合されてもよい。この実施例の工具では、ベース受容部３４の構造およびこの結合されたベース受容部３４上に被せられるカバー３６の構造は、上記したベース受容部およびカバーの構造と同じである。この実施例の工具は２つのディスク７２を有するよう示されているが、一方のディスクは必要なければ省略してもよい。
【００２１】
本発明の工具には数多くの利点がある。例えば、この工具によって、生産性を向上させ、かつ、タービンブレードのアンダープラットフォーム領域へのコーティングを減少することができる。この工具は、広い範囲の陰極アークコーティング装置に対して互換性がある。さらに、この工具は、コーティングされるべき構成要素を最適な向きに設置し、コーティングの厚みやコーティングのミクロ組織などの蒸着特性を最適にすることができる。また、ルート部のコーティングを防ぎつつ、コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域へのアクセスを最大にできる。工具はまた、金属イオンフィールドと最小限に干渉し、よってシャドウイングが防止される。
【００２２】
本発明の工具は、いろいろな場合に用いられてもよく、工具の表面に形成されたコーティングは化学剥離技術を用いて取り除くことができる。必要であれば、使い捨て式のシールディングを施すことで化学剥離作業の必要性を最小限にするような改良も可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、上記した目的、手段、および特長を完全に満たすアンダープラットフォームのコーティング用工具が提供されることは明らかである。なお、以上の説明では、本発明を特定の実施例との関連において説明したが、上記の説明から、他の代替や変更および変形を行うことができることは、当業者には自明である。従って、これらの代替や変更および変形が添付のクレームの広い範囲内に入ることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】コーティングされるべきタービンブレードの側面図である。
【図２】コーティングされるべきアンダープラットフォーム領域を有するタービンブレードを保持するために用いられる工具のベース受容部の上面図である。
【図３】本発明の工具のカバーの底面図である。
【図４】本発明の工具が組み立てられた状態を示す断面図である。
【図５】本発明による複数の工具がコーティング装置に設置された状態を示す斜視図である。
【図６】一体となった２つの固定具を有する本発明の工具の別の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１０ タービンブレード
１２ ルート部
１４ プラットホーム
２４ アンダープラットフォーム領域
３０ 工具
３２ 固定具
３４ ベース受容部
３６ カバー
３８ 第１のセクション
４０ 第２のセクション
６１、６３ 孔
６２ 開口
７０ 接続部
７２ ディスク
７６ 第１のセクション
７８ 第２のセクション
８６ カバー壁
９８ カバー壁
１００、１０２ 孔
１０４ 開口
１１２ 接続部

Claims (13)

1. プラットホーム部を有する少なくとも一つのタービンブレードのアンダープラットフォーム領域にコーティングを施す際に、前記少なくとも一つのタービンブレードを保持するための工具であって、
   前記工具は、前記コーティングを施す際に、前記少なくとも一つのタービンブレードを保持するための少なくとも一つの固定具を備え、
   前記少なくとも一つの固定具は、前記少なくとも一つのタービンブレードを受けるベース受容部と、前記ベース受容部のためのカバーとを備え、
   前記ベース受容部と前記カバーはそれぞれ、コーティングされるべき前記アンダープラットフォーム領域の一つと形状が対応する開口を有しており、および
   前記アンダープラットフォーム領域のみがコーティング材料に曝されるように前記ベース受容部と前記カバーとを互いに結合するための手段をさらに備えてなる、ことを特徴とする工具。
2. 前記ベース受容部は、前記少なくとも一つのタービンブレードのルート部を受容するための第１のセクションと、前記少なくとも一つのタービンブレードの第２の部分を受容する第２のセクションとを有し、前記開口は、前記第１のセクションの部分と前記第２のセクションの部分とによって形成される、ことを特徴とする請求項１記載の工具。
3. 前記開口が、前記第１のセクションの直線状端部と、前記第２のセクションに形成された２つの非直線状側壁部と、前記第２のセクションに形成されて前記側壁部を結合する接続部とにより規定される、ことを特徴とする請求項２記載の工具。
4. 前記第１のセクションは前記第２のセクションに溶接されている、ことを特徴とする請求項２記載の工具。
5. 前記第１のセクションは前記ルート部の深さと実質的に等しい深さを有する、ことを特徴とする請求項２記載の工具。
6. 前記カバーは、前記ベース受容部の第１のセクションに対応する形状および大きさの第１のセクションと、前記ベース受容部の前記第２のセクションに対応する形状および大きさの第２のセクションとを有している、ことを特徴とする請求項２記載の工具。
7. 前記カバーの前記開口は、前記カバーの前記第１のセクションの直線状部と、前記カバーの第２のセクションに形成された２つの非直線側壁部と、前記側部同士間に延在し、前記カバーの第２のセクションに形成されて前記側壁部を結合する接続部とにより形成される、ことを特徴とする請求項６記載の工具。
8. 前記結合手段は、前記ベース受容部に形成された少なくとも一つの孔と、前記カバーに形成された少なくとも一つの対応する孔と、前記カバーと前記ベース受容部に形成された前記各孔を挿通する少なくとも一つのボルトと、前記少なくとも一つのボルトと螺合する少なくとも一つのナットとを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の工具。
9. 前記工具をコーティング装置に取り付けるための取り付け手段をさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の工具。
10. 前記取り付け手段は、前記ベース受容部の前記第２のセクションの端面に溶接されたディスクを有してなる、ことを特徴とする請求項９記載の工具。
11. 前記ディスクは、前記コーティング装置の少なくとも一つの駆動要素を受けるための少なくとも一つのボアを有し、前記駆動要素によって前記アンダープラットフォーム領域をコーティング材料に曝すように前記固定具が動かされる、ことを特徴とする請求項１０記載の工具。
12. ２つのタービンブレードのアンダープラットフォーム領域を同時にコーティングするために端部を結合した２つの固定具をさらに有してなる、ことを特徴とする請求項１記載の工具。
13. 前記２つの固定具は一端縁に沿って結合されたベース受容部をそれぞれ有している、ことを特徴とする請求項１２記載の工具。

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