JP4018618B2 - 内部通路を洗浄するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン部品のエアフォイル部内の内部通路（内部キャビティ）を洗浄するための装置および方法に関するものである。

内部通路を有するエンジン部品の内部を洗浄するための現用の方法には、オートクレーブ工程および高圧洗浄が含まれる。この高圧洗浄には、洗浄される内部通路に対応する数のルート開口部の中に導入された、プローブを備えたマニホルドが用いられている。次いで高圧水がマニホルドおよびプローブを通って押し出される。図１から明らかなように、内部通路の構造にもよるが、このことが場所１０および１２において乱流を発生させることがあり、それ故、自由な流れが減少する。この高圧洗浄の内面の流れはまた、効果的に洗浄できない"デッドゾーン"領域１４を見逃してしまう。これは、プローブがそれぞれその先端部にノズルを有していることに主に起因する。

従って本発明の目的は、部品の内部通路を洗浄するための改良された方法を提供することである。
本発明の別の目的は、部品の内部通路を洗浄する改良された装置を提供することである。
上述の各目的は本発明の方法および装置により達成される。

本発明によれば、エンジン部品のような部品の内部通路を洗浄ないし清浄化する方法が提供される。この方法は、概略的には、洗浄液を散布ないし分配する第１の散布手段を有した装置であって長手軸（長手方向軸）つまり縦軸とこの長手軸に対して垂直に配置された少なくとも１つのノズルとを有する装置を準備するステップ、第１の内部通路内に第１の散布手段を挿入するステップ、および第１の内面通路の表面を洗浄するのに十分な圧力で少なくとも１つのノズルを通して洗浄液を散布するステップ、を有してなる。

部品の内部通路を洗浄するための装置も同様に提供される。この装置は、概略的には、第１の通路内に延在する、洗浄液を散布ないし分配するための第１の散布手段を有してなる。この洗浄液の第１の散布手段は、長手軸と、洗浄液が散布される少なくとも１つのノズルとを有している。この少なくとも１つのノズルは長手軸に対して垂直に配置されている。

本発明のエアフォイルの内部キャビティを洗浄するための装置および方法のその他の詳細、および他の目的、並びにこれに伴う特長は、以下の詳細な説明および添付図面に説明されている。添付図面において、類似の参照符号は類似の要素を表す。

図面を参照して、図２には、ジェットエンジンや商用タービンエンジンの如きエンジンで使用される部品のような、部品の内の内部キャビティを洗浄するための装置２０が例示されている。部品は、例えば、エンジンにおいて用いられるブレードやベーンである。そのような部品は典型的にはルート部およびエアフォイル部を有している。ルート部およびエアフォイル部内には洗浄が必要とされる内部冷却通路がある。

図２で明らかなように、装置２０は第１のプローブ２２、第２のプローブ２４、およびマニホルド２６を有している。第１のプローブ２２および第２のプローブ２４は、注入器（注射器）用の針に使用される金属材料などの、従来公知のいずれかの適切な材料を用いて形成されてよい。第１のプローブ２２および第２のプローブ２４のそれぞれは、従来公知のいずれかの適切な手段によってマニホルド２６に接続されてよい。例えば、プローブ２２および２４のそれぞれは、マニホルド２６の上に一体化して形成された、外部からねじ山を切った部材２８、およびそれぞれのプローブに結合され、部材２８の外部のねじ山とかみ合う内部のねじ山を有したコンプレッションナット（compression nut）３０によって接続されてよい。その他、プローブ２２および２４はそれぞれマニホルド２６に溶接されてよく、あるいはマニホルド２６と一体化して形成されてよい。

図３を参照して、第１のプローブ２２は第１の長手軸（縦軸）３２と、プローブの閉じた状態の先端部３６に隣接する少なくとも１つのノズル３４とを有している。各ノズル３４は長手軸３２に対して所定の角度、好ましくは長手軸３２に対して実質的に垂直、最も好ましくは長手軸３２に対して垂直で、配置されている。図６において明らかなように、第１のプローブ２２は、洗浄される部品４２内の第1の内部通路４０の端壁３８に極めて近接して第1のプローブ２２を配置するのに十分な長さ、好ましくは０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）以内の長さ、を有している。

図４には第１のプローブ２２の他の実施形態が例示されている。この実施形態では、プローブ２２は２つのノズル３４および３４’を有している。これら２つのノズル３４および３４’は、長手軸３２に対して実質的に垂直に、好ましくは垂直に配置されている。更に、これらのノズル３４および３４’は１８０度だけずれている、つまり１８０度の角度をなしている。

図５には第２のプローブ２４が例示されている。同図から明らかなように、第２のプローブ２４は、第２の長手軸４４、先端部４６、およびノズル４８を有している。ノズル４８は、洗浄液を第２の内部通路５０に散布ないし分配するために、好ましくは長手軸４４に沿って置かれており、つまり長手軸４４に並行に配置されている。第２のプローブ２４は第１のプローブ２２の長さよりも短い長さを有している。しかしながら、不要な乱流の発生を回避し、また出口５４を出る洗浄液が通路５０内に汲み上げられるサクション効果を生み出すために、第２のプローブ２４の長さは、部品４２のルート部５２から、第２の内部通路５０が第１の通路４０の出口５４と交差ないし交わる地点までの距離よりは長くすべきである。

図示されていないが、マニホルド２６は、プローブ２２と２４のそれぞれの通路５６および５８に連通する内部通路を有している。マニホルド２６はまた、マニホルド２６を洗浄液のソースつまり洗浄液源（図示せず）に接続することができる液体の入口６０を有している。洗浄液は水あるいは洗浄剤と混合された水である。

図６を参照して、内部通路４０および５０は、ルート部５２を通って第1および第２のプローブ２２および２４をそれぞれの通路４０および５０の中に挿入することで洗浄される。内部通路４０は好ましくは部品４２の前縁６２に最も近接している内部通路であり、また内部通路５０は好ましくは部品４２の後縁６４に近接している内部通路である。プローブ２２および２４が通路４０および５０内に挿入された後、通路４０および５０の内面を洗浄するのに十分な圧力でノズル３４および／または３４’および４８を通って洗浄液が散布される。本発明の好ましい方法において、洗浄液は、１．５Ｋｓｉから１０．０Ｋｓｉの範囲の圧力で散布される。

本発明の方法により、通路４０および５０における不必要であり且つ洗浄プロセスを妨げる乱流の発生を実質的に回避できることが知得された。更に、ノズル３４および／あるいは３４’を通って散布される液体が通路４０の全領域内を流れることが知得された。この結果、”デッドゾーン”がなくなる。これはノズル３４および／あるいは３４’を出る液体が内部通路４０内で広がるからである。

洗浄は以上で説明した高圧洗浄法だけを用いて行っても良いが、特定の部品に対しては、プローブ２２および２４を挿入する前に、部品を超音波洗浄のサイクルにかけるのが望ましい。超音波洗浄のサイクルは、例えばアルカリ性の錆取り溶液や水性の脱脂剤溶液などの従来公知のいずれかの適切な洗浄溶液を用いて、従来公知のいずれかの適切な方法で形成されてよい。好ましくは、超音波洗浄のサイクルは、２０ＫＨｚから１０４ＫＨｚまでの範囲の周波数で、１．０時間から２．０時間の範囲の時間で行われる。

以上の通り、本発明によれば、上述した各目的、手段、および特長を完全に満足するエアフォイルの内部キャビティを洗浄する方法および装置が提供されることは明らかである。また、上記説明では本発明をその特定の実施形態に関して説明したが、以上の説明から当業者にはその他の代替、変更、および変形が明らかである。よって、添付の特許請求の範囲の広い範囲はこれらの代替、変更および変形を包含するように意図されている。

エアフォイルの内部キャビティを洗浄する従来技術のシステムの図式的な説明図である。 本発明に係わる、部品内の内部通路を洗浄するための装置を例示した説明図である。 図２の装置において使用される第1のプローブの第1の実施形態を例示した説明図である。 図２の装置において使用される第1のプローブの第２の実施形態を例示した説明図である。 図２の装置において使用される第２のプローブを例示した説明図である。 使用中の内部通路を洗浄するための装置の図式的な説明図である。

符号の説明

２２ 第１のプローブ
２４ 第２のプロ−ブ
２６ マニホルド
３２ 長手軸
３４ ノズル

Claims (20)

1. タービンエンジンの部品内の内部通路を洗浄するための装置であって、
   洗浄液を散布するための第１の散布手段を有してなり、
   前記第１の散布手段は前記タービンエンジンの部品内の第１の内部通路内に延在しており、
   前記第１の散布手段は長手軸と少なくとも１つのノズルとを有しており、および
   前記少なくとも１つのノズルが前記長手軸に対して特定の角度をなして配置されており、および
   洗浄液を前記タービンエンジン部品の内部の第２の通路内に散布するための第２の散布手段を有してなり、
   前記第１の散布手段が前記第１の内部通路内に実質的に完全に延在しており、 前記少なくとも１つのノズルが前記長手軸に対して実質的に垂直に配置されている、ことを特徴とする装置。
2. 前記第１の散布手段が２つのノズルを有しており、前記ノズルのそれぞれが前記長手軸に対して実質的に垂直に配置されている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記２つのノズルが１８０度ずれている、ことを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記第２の散布手段が先端部と、前記先端部内のノズルとを有している、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 前記第２の散布手段が長手軸を有してなり、および前記ノズルが前記第２の散布手段の前記長手軸に沿って置かれている、ことを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 前記第１の散布手段が第１の長さを有し、前記第２の散布手段が第２の長さを有し、および前記第２の長さが前記第１の長さよりも短い、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 前記第１および第２の散布手段が共通のマニホルドに接続されている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。
8. タービンエンジンの部品内の内部通路を洗浄するための方法であって、
   前記内部通路の第１のものの内部に洗浄液を散布するための第１の散布手段と前記内部通路の第２のものの内部に洗浄液を散布するための第２の散布手段とを有する装置であって、前記第１の散布手段が第１の長手軸と、前記第１の長手軸に対して実質的に垂直に配置された少なくとも１つの第１のノズルとを有し、および前記第２の散布手段が第２の長手軸と、前記第２の長手軸に対して実質的に垂直に配置された少なくとも１つの追加のノズルとを有する装置を準備するステップと、
   前記第１の散布手段を前記タービンエンジンの部品のルート部の開口を介して前記第１の内部通路内に挿入し前記第１の内部通路内に実質的に完全に延在させると共に前記第２の散布手段を前記タービンエンジンの部品の前記ルート部を通って前記第２の内部通路内に挿入するステップと、
   洗浄液を前記第１および第２の内部通路の表面を洗浄するのに十分な圧力で前記少なくとも１つの第１のノズルおよび前記少なくとも１つの追加のノズルを通して散布するステップとを有してなる、ことを特徴とする方法。
9. 前記散布するステップが、１．５Ｋｓｉから１０．０Ｋｓｉの範囲の圧力で前記少なくとも１つのノズルを通して前記洗浄液を散布することを有してなる、ことを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記散布するステップが、１８０度ずれている２つのノズルを通して前記洗浄液を散布することを有してなる、ことを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 前記内部通路内に前記第１の散布手段を挿入する前に前記内部通路を有する前記部品を超音波洗浄サイクルにかけることをさらに有してなり、なることを特徴とする請求項８記載の方法。
12. 前記超音波洗浄サイクルが２０から１０４ＫHｚの範囲内の周波数で１．０時間から２．０時間の範囲の時間だけ実施される、ことを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. エンジン部品のエアフォイル部内の内部通路を洗浄するための装置であって、
    前記エアフォイル部の前縁に最も近接した第１の内部通路内に延在する第１のプローブを有してなり、
    前記エアフォイル部の後縁に最も近接した第２の内部通路内に延在する第２のプローブを有してなり、
    前記第１のプローブが、第１の長手軸と、前記第１の長手軸に対して垂直な少なくとも１つのノズルとを有してなり、
    前記第１のプローブが前記第１の内部通路内に実質的に完全に延在しており、
    前記少なくとも１つのノズルが前記第１の長手軸に対して実質的に垂直に配置されている、ことを特徴とする装置。
14. 前記第１のプローブが１８０度ずれている２つのノズルを有している、ことを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. 前記ノズルがそれぞれが前記第１の縦軸に対して垂直に配置されている、ことを特徴とする請求項１４記載の装置。
16. 前記後縁に最も近接した前記通路が前記前縁に最も近接した前記通路と交差する出口を有しており、および乱流を防止するために前記第２のプローブがエアフォイルのルート部から前記出口と後縁に最も近接した前記通路との交差部までの距離よりも大きな長さを有していることを特徴とする請求項１３記載の装置
17. 前記第１のプローブが前記第２のプローブの長さよりも大きな長さを有している、ことを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. 前記第２のプローブが先端部と前記先端部内のノズルとを有しており、および前記第２のプローブ内の前記ノズルが前記第２のプローブの長手軸に沿って置かれている、ことを特徴とする請求項１３記載の装置。
19. 前記第１および第２のプローブが共通のマニホルドに接続されている、ことを特徴とする請求項１３記載の装置。
20. タービンエンジンの部品内の内部通路を洗浄するための方法であって、
    洗浄液を散布するための第１の散布手段を有する装置であって、長手軸と、前記長手軸に対して実質的に垂直に配置された少なくとも１つのノズルとを有する装置を準備するステップと、
    前記第１の散布手段を前記タービンエンジンの部品のルート部の開口を介して第１の内部通路内に挿入し前記第１の内部通路内に実質的に完全に延在させるステップと、
    洗浄液を前記第１の内部通路の表面を洗浄するのに十分な圧力で前記少なくとも１つのノズルを通して散布するステップとを有してなり、
    前記装置を準備するステップが前記洗浄液を散布するための第２の散布手段を有する装置を準備するステップを有してなり、第２の散布手段は、長手軸と、先端部と、前記第２の散布手段の前記長手軸に沿って置かれた前記先端部内のノズルとを有しており、および
    第２の内部通路内に前記第２の散布手段を挿入するステップを有してなり、
    洗浄液を前記第２の内部通路の内面を洗浄するのに十分な前記圧力で前記第２の散布手段内の前記ノズルを通して散布するステップを有してなり、
    前記第１の散布手段を挿入するステップが、前記部品の前縁に最も近接した内部通路内に前記第１の散布手段を挿入するステップを有してなり、および
    前記第２の散布手段を挿入するステップが、前記部品の後縁に近接した内部通路内に前記第２の散布手段を挿入するステップを有してなる、ことを特徴とする方法。

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