JPH07248316A - タービンブレード翼根部の超音波探傷装置 - Google Patents

タービンブレード翼根部の超音波探傷装置

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JPH07248316A
JPH07248316A JP6039830A JP3983094A JPH07248316A JP H07248316 A JPH07248316 A JP H07248316A JP 6039830 A JP6039830 A JP 6039830A JP 3983094 A JP3983094 A JP 3983094A JP H07248316 A JPH07248316 A JP H07248316A
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JP
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ultrasonic probe
ultrasonic
turbine blade
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Fumio Shiragami
富実夫 白神
Michiharu Koike
道治 小池
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービンブレード翼根部における亀裂を超音
波を使用した非破壊方式で探傷する超音波探傷装置に関
する。 【構成】 タービンローターディスクに植込まれている
タービンブレード翼根部の内部欠陥を、超音波を使用し
た非破壊方式で探傷するタービンブレード翼根部の超音
波探傷装置において、超音波探触子保持器と超音波探触
子保持器の位置決め治具とを備えてなることを特徴とす
るタービンブレード翼根部の超音波探傷装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービンブレード翼根
部の超音波探傷装置に関する。詳しくは、タービンブレ
ード翼根部における亀裂を超音波を使用した非破壊方式
で探傷する超音波探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】タービンローターには、図1に示すよう
に、ローター円周に沿って複数本のタービンブレードの
翼根部が植込まれている。タービンローターは、通常、
高温下、高速回転するため、タービンブレードの翼根部
には、タービンブレードの遠心力により大きな応力がか
かり、長時間使用していると金属疲労により亀裂が発生
する場合がある。
【0003】タービンローターの亀裂を超音波により探
傷する装置として、特開平2ー44245号、特公平3
ー33228号、特開平4ー16758号公報に記載の
ものが提案されているが、タービンローターにうめこま
れたタービンブレードの翼根部の亀裂を探傷する装置は
知られていない。従来、このタービンブレードの翼根部
の亀裂を検出するためには、肉眼で直接観察する方法に
よらなければならなかった。直接観察する場合には、タ
ービンブレードの先端のかしめを切断し、タービンブレ
ードをローターから抜き取らなければならず、その場合
タービンブレードの翼根部に亀裂がなかったとしても、
タービンブレードを再使用することは不可能であった。
このような状況にあって、ブレードをローターディスク
より抜き取ることなく、ブレードの翼根部の亀裂の有無
を非破壊方式によって探傷する方式の開発が望まれてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の欠点を排除した探傷方式を提供することを目的と
して鋭意検討の結果完成されたものである。すなわち、
本発明の目的はタービンローターよりブレードを抜き取
ることなく、ブレードの翼根部の亀裂の探傷が可能であ
るタービンブレード翼根部の超音波探傷装置を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、タービンロー
タディスクに植込まれているタービンブレード翼根部の
内部欠陥を、超音波を使用した非破壊方式で探傷するタ
ービンブレード翼根部の超音波探傷装置において、超音
波探触子保持器と保持器の位置決め治具とを備えてなる
ことを特徴とするタービンブレード翼根部の超音波探傷
装置に関する。
【0006】以下、本発明を図面にもとづいて詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の例
示に限定されるものではない。図1はタービンローター
の断面略図、図2は本発明に係る超音波探傷装置をター
ビンブレードに配置した状態を示す斜視図、図3は保持
器の縦断面図、図4は本発明に係る超音波探傷装置をタ
ービンブレードに配置した状態を示す部分拡大縦断側面
図、図5本発明に係る超音波探傷装置をタービンブレー
ドに配置した状態での図1におけるV−V線横断平面
図、図6はタービンブレード翼根部の探傷部の反射エコ
ーの模式図、および図7は探傷波形の模式図をそれぞれ
示す。
【0007】図面において、1はタービンブレード、2
は翼根部、3はローター、4はかしめ、5は超音波探触
子保持器、6はケーブル、7は超音波探触子、8は保護
筒、9は付勢バネ、10はストッパー、11は支持棒、
12は超音波探触子保持器位置決め用治具、13はボル
ト、14はA面、15はB面、16は穴、17は鍵型金
具、18はボルト、19は亀裂、20は時間、21はエ
コー高さ、22は発信パルス、23は欠陥エコー、24
は正常エコーをそれぞれ示す。
【0008】本発明に係るタービンブレード翼根部の超
音波探傷装置は、超音波探触子保持器と超音波探触子保
持器の位置決め治具とを備えてなる。超音波探触子保持
器(単に保持器ともいう。)5は、タービンブレード翼
根部の亀裂の有無を検査するため、検査する部位表面に
超音波探触子を接触、押圧させた状態で、ケーブルを介
して超音波を発信受信する機能を果たす。
【0009】保持器5は、図3に縦断面図として示した
ように、全体として長尺の筒状構造にされている必要が
ある。筒の形状は、円形、多角形のいずれであってもよ
い。保持器5は中空にされており中空部の一方には保護
筒8が嵌挿されている。保護筒8は、保持器5の中央空
間部に内装した付勢バネ9によって、保持器5の一端か
ら若干はみ出すように保持器5の空間部に嵌挿する。保
護筒8の一端(保持器5の端側)には超音波探触子7を
埋め込み、他端は保持器5の若干拡大された中空部の径
に合わせて鳩尾部を形成しておくと、付勢バネ9によっ
て保護筒8が保持器5の外側に押圧されても保護筒8が
押出されることがなく好ましい。
【0010】保護筒8の他端は保持器5の中央区間部分
まで達する長さとし、この部分にケーブル6を接続し、
このケーブル6は保持器5の一方の端から引き出し、パ
ルス発信器、受信器に連接し、受信器には更に反射エコ
ーを表示する表示器に連接しておく。超音波探触子7
は、超音波を発信、受信する端子の機能を果たすもので
あり、保護筒8の端部に埋め込むことができる極小のも
のであるのが好ましい。
【0011】保持器5の中央空間部には、付勢バネ9を
内装する。付勢バネ9の一端は保護筒8の鳩尾部に、他
端はストッパー10にそれぞれ当接させ、通常は保護筒
8の超音波探触子7が埋め込まれた側を、保持器5の一
端からはみださせておく。亀裂の有無を検査する部分に
接触、押圧したときに、保護筒8が保持器5内に後退し
ても、付勢バネ9によって付勢されているので、超音波
探触子7を検査する部分にしっかりと接触、押圧し、接
触状態を維持することができる。
【0012】保持器5の外壁の適所には支持棒11が接
合されている。図3では、保持棒11は保持器5の長さ
方向に対して直角に接合されている例を示したが、直角
に限定されるものではなく、適宜な角度に変更すること
ができる。この支持棒11の形状は、円柱状、多角柱状
等の形状が使用できる。この支持棒は、位置決め治具1
2の大型の板状部に穿設された穴16に挿入し、ボルト
などによって固定することにより、保持器5を翼根部表
面の探傷位置に正確に配置させるようにするものであ
る。
【0013】超音波探触子保持器の位置決め治具(単に
位置決め治具ともいう。)12は、上記保持器5を亀裂
の有無を検査するための部位に正確に位置させるための
機能を果たす治具である。位置決め治具12は、大型の
面(A面14)と小型の面(B面15)とを持ち、か
つ、適宜な角度を形成した構造体である。この構造体
は、肉厚の板状体で構成するのが好ましく、大型の面
(A面14)は、複数のタービンブレードの翼の端部側
面に接触させ、かつ、小型の面(B面15)は、1個の
翼の端部に接触させ、保持器5の配置位置を決めること
ができる。A面14とB面15とが形成する角度は、図
5では直角を形成する例を示したがこの例に限定される
ものではなく、鋭角でも鈍角であってもよい。
【0014】大型の面を形成する肉厚の板状体には、A
面14側から他方の面に貫通した穴16が穿設する。穴
16は保持器5の支持棒11を挿入し、これを固定する
機能を果たす。穴16の長さ断面形状は支持棒11を挿
入できる大きさとするのが好ましい。穴16は板状体の
A面に直角に穿設する必要がなく、若干傾斜させてもよ
い。穴16に挿入された支持棒11は、穴16の外側か
ら穴に達するボルト13によって穴16の壁面に押圧さ
れて固定される。
【0015】位置決め治具12は、上記のとおりA面と
B面とを持ち、両面が適宜な角度を形成した構造体であ
ればよい。図5に示した例では、A面は板状体の一面で
形成され、B面が板状体に嵌合可能とされた鍵型金具1
7の端面によって形成された例を示した。すなわち、大
型の板状体は鍵型金具固定用切欠き部分を持った構造体
であり、複数のタービンブレードの翼の端部側面に接す
る面(A面14)を構成し、小型の面は大型の板状体の
面(A面14)に直角な面(B面15)を形成する端面
を有する鍵型金具17であり、一個の翼の端部に接する
面(B面15)を構成する。
【0016】また、この鍵型金具17の翼の端部に接触
しない側は、大型の板状体の鍵型金具固定用切欠き部分
に嵌合され、ボルト18によって、大型の板状体に押圧
されて固定される。その際、B面はA面と直角を形成し
た状態で位置を変えて固定可能な構造とする。このよう
な構造とすることによって、タービンブレードの大き
さ、探傷する位置などが異なっても、同一の保持器の位
置決め治具が使用可能となる。
【0017】次に、本発明の探傷装置によって、タービ
ンブレード翼根部の亀裂の有無を検査する手順を説明す
る。 (イ)位置決め 図5に示した例により説明すると、まず、位置決め治具
12の大型の板状体のA面14を複数のタービンブレー
ドの翼の端部側面に当接し、B面15を一個の翼の端部
に当接する。ついでボルト13を緩めて支持棒11を穴
16に挿入し、この支持棒11をX軸の方向に挿入度合
いを浅深と変化させることにより、位置決めをしてボル
ト13を締めて固定する。次に、B面15を有する鍵型
金具17のボルト18を緩めて、B面15を中心に支持
棒を挿入した大型の板状体をY軸方向に移動することに
より、位置決めをしてボルト18を締めて固定する。続
いて、探傷位置の翼根部表面に超音波探触子保持器5の
超音波探触子7を押し当てる。位置決め治具は手で保持
するのが好ましい。
【0018】(ロ)探傷 パルス発信器から発信したパルス電圧を、探触子7より
探傷部分に入射させ、反射するパルス電圧を超音波探触
子7で受信し、反射エコーを受信器で受信し、反射エコ
ー表示器に表示し、正常時のエコーと比較することによ
り、探傷部分の亀裂の有無を検査することができる。図
7に示したように、反射エコーがパルス発信器を入射し
てから同じ時間経過後に反射エコーが検出される場合
は、タービンブレード翼根部に亀裂は発生していないこ
とが判るし、反射エコーが正常エコー24より早い時間
に検出される欠陥エコー23の場合は、タービンブレー
ド翼根部に亀裂が発生していることが判る。
【0019】
【作用】本発明に係る超音波探傷装置は、超音波探触子
をもつので、超音波を発信、受信することができ、非破
壊方式で亀裂の有無を検出することができる。また、超
音波探触子保持器5は、超音波探触子7を探傷位置に同
じ押圧力で接触させることができるので、パルス電圧の
発信受信を確実に行うことができる。超音波探触子保持
器の位置決め治具は、大型の面を有する板状体の穴16
に挿入した支持棒11を深浅自在に固定することができ
るので、タービンブレードの大小に差異があっても使用
することができ、かつ、探傷位置を自由に変えることが
できる。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る超音波探傷装置を使用する
ことによって、タービンブレードを抜き取ることなく、
非破壊方式で、ブレードの翼根部の亀裂の有無、亀裂の
ある場所を正確に探傷することが可能であり、その工業
的利用価値は極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】タービンローターの断面略図
【図2】本発明に係る超音波探傷装置をタービンブレー
ドに配置した状態を示す斜視図
【図3】保持器の縦断面図
【図4】本発明に係る超音波探傷装置をタービンブレー
ドに配置した状態を示す部分拡大縦断側面図
【図5】本発明に係る超音波探傷装置をタービンブレー
ドに配置した状態での図1におけるV−V線横断平面図
【図6】タービンブレード翼根部の探傷部の反射エコー
の模式図
【図7】探傷波形の模式図
【符号の説明】
1 タービンブレード 2 翼根部 3 ローター 4 かしめ 5 超音波探触子保持器 6 ケーブル 7 超音波探触子 8 保護筒 9 付勢バネ 10 ストッパー 11 支持棒 12 超音波探触子保持器位置決め用治具 13 ボルト 14 A面 15 B面 16 穴 17 鍵型金具 18 ボルト 19 亀裂 20 時間 21 エコー高さ 22 発信パルス 23 欠陥エコー 24 正常エコー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タービンローターディスクに植込まれて
    いるタービンブレード翼根部の内部欠陥を、超音波を使
    用した非破壊方式で探傷するタービンブレード翼根部の
    超音波探傷装置において、超音波探触子保持器と超音波
    探触子保持器の位置決め治具とを備えてなることを特徴
    とするタービンブレード翼根部の超音波探傷装置。
  2. 【請求項2】 超音波探触子保持器が、外形が筒状の保
    持器で、その保持器の内部には一方の端から、一端に超
    音波探触子が嵌合された保護筒が嵌挿され、この保護筒
    の他端にはケーブルが接続され、このケーブルは保持器
    の他方の端より引き出されて超音波受発信器に連接され
    てなり、保持器の中央空間部には保護筒を保持器の外側
    に付勢する付勢バネが内装されており、かつ、保持器の
    外壁の適所には支持棒が接合されていることを特徴とす
    る請求項1に記載のタービンブレード翼根部の超音波探
    傷装置。
  3. 【請求項3】 超音波探触子保持器の位置決め治具が、
    大型の面と小型の面とが適宜な角度を形成した板状の構
    造体であり、大型の面は複数のタービンブレードの翼の
    端部側面に接する面を形成し、小型の面は一個の翼の端
    部に接する面を形成し、かつ、上記大型の面を形成する
    板状体にはその厚さ方向に貫通した穴が穿設されてな
    り、この穴に上記保持器の支持棒を挿入し固定可能にさ
    れていることを特徴とする請求項1ないし請求項2に記
    載のタービンブレード翼根部の超音波探傷装置。
  4. 【請求項4】 超音波探触子保持器の位置決め治具が、
    大型の面と小型の面とが適宜な角度を形成した構造体で
    あり、大型の面は肉厚の板状体の面で形成され、かつ、
    複数のタービンブレードの翼の端部側面に接する面と鍵
    型金具固定用切欠き部分とを持ち、小型の面を形成する
    部分は一個の翼の端部に接触する鍵型金具によって構成
    され、この鍵型金具の翼の端部に接触しない側は、前記
    板状体の鍵型金具固定部分に大型の面と小型の面とが適
    宜な角度を形成した状態で位置を変えて固定可能とされ
    てなり、かつ、前記板状体にはその厚さ方向に貫通した
    穴が穿設されてなり、この穴に保持器の支持棒を挿入し
    固定可能にされていることを特徴とする請求項1ないし
    請求項2に記載のタービンブレード翼根部の超音波探傷
    装置。
JP6039830A 1994-03-10 1994-03-10 タービンブレード翼根部の超音波探傷装置 Pending JPH07248316A (ja)

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