JPH11218001A - ガスタービンエンジンのための流れ配向アッセンブリ表面に材料を形成する方法 - Google Patents

ガスタービンエンジンのための流れ配向アッセンブリ表面に材料を形成する方法

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JPH11218001A
JPH11218001A JP10318499A JP31849998A JPH11218001A JP H11218001 A JPH11218001 A JP H11218001A JP 10318499 A JP10318499 A JP 10318499A JP 31849998 A JP31849998 A JP 31849998A JP H11218001 A JPH11218001 A JP H11218001A
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pad
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metal pad
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JP10318499A
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Alan J Ittleson
ジェイ．イトゥルソン アラン
Bryan P Dube
ピー．デューブ ブライアン
Jeffrey B Johnson
ビー．ジョンソン ジェフリー
Jeffrey J Bayer
ジェイ．バイヤー ジェフリー
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Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
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    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K2101/001—Turbines
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンエンジンのための流れ配向アッ
センブリ表面に材料を形成する方法を提供する。 【解決手段】 ロータブレードの面１６，１８に材料を
被覆する方法が開示されている。この方法は、構造体に
対してパッドを配設してロータブレードの隣接構造体へ
と溶接材料が流れて行かないようにさせている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同日に出願し本願
と同一の譲受人に譲渡された同時係属中のイトレッソン
(Ittleson)等による米国特許出願番号(EH-10128)号、題
名「ロータブレードのシュラウドに材料領域を形成する
ための固定具」及びイトレッソン等による米国特許出願
番号(EH-10129)、題名「ロータブレードシュラウドのた
めのクランピング固定具」の関連出願である。
【０００２】さらには、本発明は、軸流回転機械に関
し、より詳細には軸流回転機械のために用いられるシュ
ラウドの表面又は一部が形成されたロータブレードのシ
ュラウドの表面を形成するための方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】航空機の推進のために用いられるガスタ
ービンエンジンと言った軸流回転機械は、エンジン内に
配設されたロータアッセンブリを有している。各ロータ
アッセンブリは、ロータアッセンブリとエンジン内を流
れるガスの間でエネルギーを移動させるために用いられ
る。このロータアッセンブリには、通常それぞれが複数
のロータブレードを設けたロータディスクが備えられて
いる。
【０００４】各ロータブレードは、典型的にはロータブ
レードを保持させるため、ディスク内の対応する溝にブ
レードを係合させるようにされた根本部を有している。
翼は、根本部から外側に延びていて、作動媒体ガスと作
用する凸面と凹面とを備えている。このロータブレード
には、また翼の外側端における先端シュラウドといった
シュラウドが配設されている。各シュラウドは、横方向
に（周方向に）延びた面と軸方向に延びた面とを有して
いる。軸方向に延びた面の例としては、ノッチ面を挙げ
ることができる。このシュラウドは、周方向に延びて、
このノッチ面において隣接するロータブレードそれぞれ
のシュラウドと連結されるようになっている。
【０００５】機械の運転時には、タービン領域にあるロ
ータブレードは、作動媒体ガスの流路を横切って外側に
向かって延びている。ロータブレードは、作動媒体ガス
の流路からエネルギーを受け取り、その回転軸を中心と
してロータアッセンブリを駆動させる。圧縮機領域で
は、ロータブレードは、ロータブレードがロータアッセ
ンブリの回転軸を中心として駆動されるにつれ、エネル
ギーをガスへと移動させてこのガスを圧縮する。この結
果、ロータブレード及びシュラウドは、ガス流を偏向さ
せ高温とする。
【０００６】これらの偏向されたガス流は、ブレードに
振動を生じさせ、この振動はシュラウドが互いに擦れ合
うことによる滑り摩擦により緩衝されることになる。こ
のような擦り合いは、摩耗を生じさせる。接触点におけ
るシュラウドのノッチ面は、固い表面材料（ハード面形
成材料）を有していて新品のブレードについては擦り合
う面の寿命を向上させているとともに、使用されたブレ
ードにあってはノッチが摩耗してしまうと交換されるよ
うになっている。
【０００７】本発明は、シュラウド材料を配設するため
の固定具及び方法に関する。これらの材料は、クロスノ
ッチをハード面とするための溶融材料であり、使用され
たロータブレード又は新品の部分的に形成されたロータ
ブレードの基部に施される。したがって、用語「ロータ
ブレード」とは、ロータブレードシュラウドが上述の材
料を施されるような基部を有するように、部分的に形成
されたロータブレードを含む他、ロータブレードの修理
に先立って基部からシュラウド表面材料が切削された使
用済ロータブレードをも含むものである。
【０００８】シュラウドにハード面を形成する材料を施
す一つの方法としては、ハード面形成材料をノッチ面
に、その材料を通過させて電流を通すことによって溶融
させることを挙げることができる。この結果溶融した材
料のプールが形成される。この溶融材料は、固化するに
つれてノッチ面に肥厚した材料を堆積させる。不都合な
ことに、この溶融した材料のプールは、シュラウドの頂
部をコートし、このコートは、このシュラウドの下部の
流路をもコートしてしまうとともに、固化するにつれて
ノッチ面を通して径方向に延びて行く。
【０００９】シュラウド頂部から堆積した材料を除去す
るのは、これが流路面ではなくロータブレード製造プロ
セス中に容易に処理できるため比較的容易である。シュ
ラウドの下部は、異なった問題を有している。これは基
部からハード面材料が突出してシュラウドに付着するこ
とにある。この突出は、重要な位置におけるシュラウド
の重量を増加させてしまうとともに、流路面の空力的平
滑さを損ねてしまうことになる。一度溶融してハード面
形成材料の固まりとして固化した材料は、シュラウドの
下側面から除去してシュラウドの回転応力を許容レベル
にまで減少させるとともに、空力的に許容される平滑さ
を有する面を形成する必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】手作業により溶融した
材料を一体化させるための一つの方法としては、手に持
ったベルト状研磨材又は手持ちの表面研削機を用いて行
う方法を挙げることができる。このような作業は、時間
を消費し、経済的に望ましくなく、さらには高コストで
ある。機械加工は、この代わりの方法としては望ましく
ないが、この理由としては一部分が形成され、溶融材料
を受け入れる製造中の基体であるロータブレードと言っ
た部品を配置させることが困難なことを挙げることがで
きる。典型的な方法としては、機械加工操作において一
部が形成されたロータブレードの根本部を係合させるこ
とによって堅固にロータブレードを支持する方法を挙げ
ることができる。機械加工のための基準面として用いる
には、仕上げのされていない根本部を有するロータブレ
ードは、位置決め固定具内でのシュラウドの配置が変動
しがちになるのでシュラウド根本を用いて配置させるこ
とが困難である。また、この代わりに翼の周囲の鋳造ブ
ロックを基準として用いることもできるが、このブロッ
クはシュラウドの下側面を塞いでしまうとともに、その
部位の流路面から材料を除去するのを妨げることにな
る。
【００１１】したがって、出願譲受人の指揮の下、科学
者及び技術者はロータブレードシュラウドの流路面から
ハード面形成材料を除去する際の問題点を軽減させるた
めの方法及び装置を開発してきた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、シュラウドの
流路面上において質量を付加し、粗さを生じさせるよう
に流路面から突出したハード面形成材料を極少量とすれ
ば、現在生じているハード面形成材料の突出よりも小さ
な突出とさせることに基づいてなされたものである。例
えば、典型的なロータブレードにおいては、突出は、１
０／１０００インチ（０．０１０インチ：０．２５４ｍ
ｍ）よりも大きくなく、アメリカンナショナルスタンダ
ードインスティチュートによる規格“ANSI B46.1-198
5”の規格にしたがって測定した表面祖度Ｒａ測定にお
いて９０〜１５０ｍｉｌとすれば許容可能であるとされ
ている。
【００１３】本発明のロータブレードのノッチ面位置に
おけるハード面形成材料領域を形成する方法は、シュラ
ウドの下側面に金属パッドを押し当てつつノッチ面にお
いてハード面形成材料を溶融させ、シュラウドの下側面
に溶融した材料が流れて行くのを防止するステップを有
している。
【００１４】本発明の１つの実施例においては、シュラ
ウドにパッドを押し当てるステップは、パッドの形状を
シュラウドの形状に連結させるステップを有している。
【００１５】本発明の別の実施例によれば、パッドをシ
ュラウドに押し当てるステップは、第１の位置において
力をその力が加えられるラインに沿ってパッドに加え、
次いで力が加えられるラインに対してパッドを回転させ
て、シュラウドの下側面に実質的に平行にパッドを配置
させるようにするステップを有している。
【００１６】本発明の１つの実施例によれば、シュラウ
ドの流路下側面にパッドを押し当てるステップは、弾性
力によってパッドを押圧して、パッドがシュラウドの流
路面からの連結が離れないように弾性力によって押圧す
るステップを有している。
【００１７】本発明の１つの実施例によれば、シュラウ
ドの流路面にパッドを押圧するステップは、ロータブレ
ードの根本部分のロータブレード外側を連結してシュラ
ウドの流路面に対してパッドを配置するステップを有し
ている。
【００１８】本発明の１つの実施例によれば、ロータブ
レードの根本部分の外側方向においてシュラウドの流路
面に対してパッドを配置させるように連結させるステッ
プは、パッドに連結するロータブレードに隣接した支持
構造体を配置させ、ロータブレードのシュラウド部分を
連結させて保持させるとともに、シュラウド領域からパ
ッドを位置決めするステップを有している。
【００１９】本発明の１つの実施例によれば、本発明の
方法においては、パッドに隣接した溶融材料からシュラ
ウドに隣接した材料よりも高い速度で熱を移動させるス
テップと、シュラウドの流路面への溶融材料の移動を防
止するステップとを有しており、このステップは、パッ
ドとシュラウドとの密着表面に隣接する溶融材料の粘度
を当該位置において熱を大きな速度で移動させることに
よって増加させるステップを有している。
【００２０】本発明の１つの実施例では、熱を移動させ
るためのステップは、熱を移動させる量を制限するステ
ップを有しており、この熱を移動させる量を制限するス
テップは、パッドが溶融材料から熱をより多く移動させ
るようなヒートシンクとして作用しないようにして、溶
融材料のクラックを防止し、かつ、パッド材料の融点の
１／３よりも低い温度にパッドを加熱するステップを有
している。
【００２１】本発明の１つの実施例によれば、支持構造
体にロータブレードを連結させるステップは、パッドの
ための支持構造体を、この支持構造体がパッドを超えて
横方向にわたって延びないようにし、ブレードのプラッ
トホームとシュラウドの流路面の間で径方向に実質的な
離間が生じないようにして配置するステップを有してい
る。
【００２２】本発明の主な特徴は、溶融材料がシュラウ
ドの流路面から流れ出すのを防止するステップを有して
いることにある。さらに本発明の別の特徴は、パッドが
その溶融温度にまで加熱されることを防止することにあ
る。別の特徴は、パッドとシュラウドとの隣接面におけ
るパッドへの熱移動をシュラウドよりも大きくして、パ
ッド位置における溶融材料の粘度を増加させることにあ
る。
【００２３】本発明の主な効果は、シュラウドの流路面
へと溶融材料が流れ出すのをパッドを用いて防止する、
すなわちシュラウドの流路面を超えて翼に向かって溶融
材料が延びないように溶融材料をブロックすることによ
り、シュラウドの流路面を仕上げ加工する必要を排除す
ることによる効率とコスト効果にある。本発明の方法の
実施例における別の効果は、パッド及びブレードシュラ
ウドへ溶融材料のプールを装着することの容易さと迅速
性とにあり、これは、パッドの支持構造体を支持構造体
がパッドを超えて横方向に延びないようにして配置する
とともに、ブレードプラットホームとシュラウドの流路
面の間に径方向に実質的な離間が生じないようにして配
置することにより達成される。シュラウドの流路面に対
してパッドを密着させて迅速に設置できると言う効果
は、パッドがシュラウドの流路面に密着して適合される
形状にされていること、及びシュラウドの横方向に対し
て傾けられた軸に対してこのパッドを回転させることが
できることによってもたらされるものである。この溶接
材料の耐久性と一体性と言う効果は、パッドへの熱の流
れを制限して、ハード面形成材料に隣接して大きなヒー
トシンクが形成されないようにすることによって達成さ
れるものである。さらに別の効果は、溶融材料をブロッ
クできることにより得られ、パッドがシュラウドよりも
大きな速度で熱を移動させることにより溶融材料の粘度
を増加させることによって得られるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、シュラウド１２を備えた
仕上げ加工されたロータブレード１０と、ロータブレー
ドのシュラウドへと材料領域を配設するために用いられ
る固定具１４の分解斜視図である。この仕上げ加工され
たブレードは、説明のために図示されている。固定具に
用いることができるブレードは、すでに使用されたブレ
ードでも、部分的に形成されたロータブレードでも後述
するように用いることが可能である。
【００２５】固定具は、分解してロータブレードの各面
１６，１８と言った異なった要素との関係が示されてい
る。ロータブレードの面は、面１６が横方向（周方向）
に延びており、ノッチ面１８は、軸方向に延ばされてい
る。材料は、使用済みのロータブレード又は部分的に形
成されたロータブレードの基部上に堆積されて、仕上げ
加工されたロータブレードのシュラウド面を形成する。
例えば、母体材料は、横方向に堆積され、ハード面形成
材料は軸方向のクロスノッチ面に堆積される。したがっ
て、後述するノッチ面及び固化した材料として参照する
のは、例示としてのものであり、本発明の範囲を制限す
るものではない。
【００２６】この仕上げされたロータブレードは、翼幅
方向に延びた軸Ｌsを中心として配設されているのが示
されている。後述する説明においては基部及びノッチ面
を除いて仕上げ、一部仕上げ及びすでに使用された各ブ
レードについて同様である。ロータブレードは、根本領
域２４を有する第１の端部２２とプラットホーム領域２
６とを有している。プラットホーム領域２６は、第１の
側部２８と第２の側部３２とを備えている。ロータブレ
ードは、第２の端部３４を有している。翼領域３５は、
長さＬaを有していて第１の端部２２から第２の端部３
４へと幅方向へと延びている。この第２の端部３４は、
シュラウド１２を有している。シュラウド１２は、翼に
対して横方向に延ばされた第１の側部と第２の側部とを
有している。
【００２７】図２は、図１に示した固定具が組み立てら
れたところを示した図であり、固定具１４は、使用され
たロータブレード又は一部形成されたロータブレード１
０に連結されてその作動位置とされているのが示されて
いる。一部形成されたブレードのシュラウドは、基部を
有しており、この基部は、ノッチ付基部３６とされてい
て、ハード面形成材料を収容するようにされている。ノ
ッチ面位置３８は、この基部３６から横方向に離間され
ている。ハード面形成材料は、ハード面形成材料がノッ
チ面位置を超えて延びるまで加えられる。その後、ブレ
ードが切削加工されて最終形状とされ、ロータブレード
上の仕上げ加工されたノッチ面１８は、ノッチ面位置３
８に延在して位置決めされることになる。
【００２８】図１及び図２に示されるように、シュラウ
ドは、第１の側部４４と第２の側部４６とを備えた流路
面４２を有している。固定具１４は、パッド４８を有し
ていて、このパッド４８は、面５０とアッセンブリ５２
で示されるようにアッセンブリ手段を有している。この
アッセンブリ手段５２は、パッド４８をシュラウドの流
路面４２と連結するようにさせている。このパッド４８
の面５０は、パッドがロータブレードのシュラウド１２
の流路面４２の流路に連結されるように適合されてい
る。
【００２９】固定具は、ロータブレードの根本領域２４
に連結するように構成されたベース５４を有している。
ベース５４は、通路５６を有していて、この通路は、開
口５８を備えていて、この開口５８は、ロータブレード
の第１の端部２２を収容するようにされている。このベ
ース５４は、ロータブレードのシュラウドに施される処
理の間にロータブレードを支持するようになっている。
このベース５４は、アッセンブリに一体として形成され
ていて、シュラウドの流路面４２にパッドを連結させる
ようにして押圧しているアッセンブリか、又は本願出願
人イトレッソン等による米国特許出願(EH-10129)、名称
「ロータブレードシュラウドのための固定具」に開示さ
れているように、パッドを押圧するアッセンブリとして
別体として形成することもできる。上記出願における材
料は本願においても用いることができ、これらについて
は図７，図８，図９の説明において述べる。
【００３０】ベースは、第１の面６０を有しており、こ
の第１の面６０は、外側を向いているとともに通路５６
を画定する部分となっている。各面は、仕上げ前の条件
において、ロータブレード１０のプラットホーム領域２
６の各側部２８，３２に連結するように構成されてい
る。通路の開口は、第１の面から第２の面へと内部に向
かって段差がつくように設けられており、ベース５４が
ロータブレードの根本領域２４を収容するように構成さ
れている。
【００３１】ベース５４には、横方向に延び、対となっ
たアーム６６，６８を備えたクランプ６４が取り付けら
れている。これらのアームは、ギャップＧを隔てて離間
していて、クランプがロータブレードの両側部に延びる
ように構成されている。各アームは、突起７２，７４を
有していて、これらの突起は、アームから突出してい
る。これらの突起は、各アームをロータブレードのプラ
ットホーム領域の一方の側部に連結させている。図２に
示す動作条件においては、プラットホーム領域が、クラ
ンプのアームと開口５８の第１の面６０と第２の面６２
の間に保持されるようになっている。
【００３２】スクリューファスナ７６は、ロッド７８を
有していて、このロッド７８は、ベース５４に螺合して
クランプのアーム６６，６８をロータブレードのプラッ
トホーム領域に押圧するようになっている。スクリュー
ファスナ７６は、ヘッド８２を有している。スペーサ８
４は、第１の端部８６及び第２の端部８８を有してお
り、この第１の端部８６は、クランプのアームに連結し
ているとともに、第２の端部８８は、スクリューファス
ナのヘッドに連結している。スペーサは、さらに開口を
備えており、この開口は、スペーサの第１の端部８６か
ら第２の端部８８まで延びてスクリューファスナのロッ
ドを収容している。これとは別の構成では、スクリュー
ファスナは、スクリューファスナのヘッドと一体とされ
たワンピースアッセンブリとして構成されていても良
い。
【００３３】チャンネル９２は、開口５８から内側に延
びている。グランドアッセンブリ９４は、チャンネル内
に配設されたグラウンディングブロック９６を有してい
る。このグラウンディングブロック９６は、溶接操作の
間にロータブレード要素の根本部分２４に連結される構
成となっている。弾性要素は、スプリング９８として示
されていて、グラウンディングブロック９６に対して力
を加えて、このグラウンディングブロックを作動中にロ
ータブレードに接触するように押圧している。これとは
別に、この弾性要素は、空圧式又は油圧式のデバイスと
されていても良い。
【００３４】図１及び図２に示すように、仕上げされて
いないロータブレード１０を用いれば、ハウジングアッ
センブリ５２は、仕上げ加工されていないロータブレー
ドのシュラウド領域の流路面にパッドを連結させるよう
に押圧するためのアセンブリである。これとは別に、ア
ッセンブリは、米国特許出願番号第EH-10129号に開示さ
れている構成か又はシュラウドの流路面の下側にパッド
を押圧するための別の構成とされていても良い。例えば
油圧又は空気圧式のデバイスが支持のためのベース又は
ロータブレードへと又はそれら双方へと取り付けられて
いても良い。
【００３５】ハウジングアッセンブリ５２は、通路１０
２を有しており、この通路１０２は、第１の端部１０４
と第２の端部１０６とを有している。スプリング１１２
といった弾性要素がこの通路１０４内に配設されてい
る。スプリング１１２は、第１の端部１１４を有してお
り、この第１の端部１１４は、通路の第１の端部１０４
に連結し、第２の端部１１６は、外側を向いている。バ
ー１１８は、通路内に配設されている。このバー１１８
は、第１の端部１２２を有していて、この第１の端部１
２２は、弾性部材に連結し、第２の端部１２４は、通路
を超えて延ばされている。この第２の端部１２４は、バ
ーがアームを収容するようにするためのチャンネル１２
６を有している。
【００３６】アーム１２８は、バー１１８のチャンネル
１２６を通して延ばされていて、バーに滑動自在に連結
されている。図３は、パッド４８が連結された位置にあ
るところが示されており、このパッド４８ａは、連結さ
れていない位置とされている。アームは、スクリューフ
ァスナ１３２を解放することによってバーの運動により
外側及び横方向へと運動するようにされていて、図３の
それぞれの方向にアームが運動するようにさせている。
スクリューファスナは、ネジによりバーに連結されてい
るとともに、チャンネルを通して延ばされている。スク
リューファスナは、アームに力を加えており、アームが
図３において正確な横方向位置に調節された後には動か
ないように固定している。
【００３７】図４は、シュラウド１２、パッド４８，ア
センブリ５２のパッドをシュラウドの流路面に連結する
ようにして押圧するアーム１２８の側面立面図である。
アッセンブリ５２のアームは、第１の面１４４に連結さ
れた開口１４２を有しており、第１の面から延びる球状
面部分及び円筒状の面部分１４６を有する形状とされて
いる。円筒面は、軸Ａrを中心として配設されている。
この軸Ａrは、球の中心を通して延ばされている。
【００３８】パッド４８は、球状面を有する形状の第１
の面１４８を有している。この第１の面１４８は、アー
ム１２８の球状面１４４に回動可能に連結されている。
円筒シャフト１５２は、第１の面１４８から延びてい
る。円筒シャフト１５２は、回転軸Ａsを有している。
この回転軸Ａsは、アームの開口の軸Ａrと整列できるよ
うにされており、シャフトが開口内に配設されて、アー
ムの円筒面から径方向に離間されている。このようにす
ることによって、パッド自体を軸Ａsを傾けて配設し、
また軸Ａsを中心として回転させることができるように
配設することができる。
【００３９】パッドの面５０は、パッド４８の第２の面
であり、この第２の面５０は、シュラウドの流路面４２
の形状と密接に適合する形状とされている。第２の面５
０は、パッドをシュラウドの流路面に適合させるように
連結させているとともに、シュラウドのハード面形成位
置を超え、横方向へとシュラウドの端部を超えて延ばさ
れていて、パッドが連結された位置においてシュラウド
の流路面へと溶融した材料が流れて行くのを阻止するよ
うにしている。したがって、第２の面は、密接にシュラ
ウドの形状に適合されてシュラウドの流路面に許容でき
ない量の材料が堆積しないようにしているとともに、空
力的及び構造的な点で堆積量が許容できる程度となるよ
うにしている。実際上、ある場合には堆積量は流路面を
許容限界とするため僅かな再処理を要する場合も生じ
る。これは、空力的又は構造的な点とは関係なく第２の
面が上述した結果を生じるような意図的形状とされてい
ることによって生じる。
【００４０】図５は、シュラウドのノッチ面位置３８に
おけるハード面形成材料１５４の堆積を概略的に示した
ものである。図５に示されるように、好適な溶接ワイヤ
１５６は、溶融材料１５４に接触している。溶接トーチ
１５８のアークは、溶接ワイヤ及びハード面形成材料へ
と電流と熱とを供給し、ノッチ面位置に隣接した溶接ワ
イヤ及びハード面形成材料を溶融させるようになってい
る。
【００４１】図６は、堆積プロセスの終わりにおけるハ
ード面形成材料１５４を示している。ハード面形成材料
は、シュラウドの部分に延在していることが示されてい
る。パッド４８とシュラウドの下側面４２の間の密着関
係により、ハード面形成材料は、シュラウド部分の下側
面から僅かに延びているだけである。パッド使用後のシ
ュラウド下側面に延びた材料は、極僅かなので、さらに
加工を必要としない程度の許容寸法の突起が形成されて
いる。例えば、特定の１例では、パッドを用いなかった
場合の突起（図１０）は、１／１６インチ（０．０６２
５インチ：約１．５８ｍｍ）となり、溶接者の技術に応
じて１／８インチ（０．１２５インチ：約３．１８ｍ
ｍ）ともなる。約３インチから約１２インチにまで異な
るロータブレード数百本についてパッドを用いた場合に
は、１０／１０００インチ（０．０１０インチ：０．２
５４mm）以下の突起となり、表面粗さＲａ測定では、９
０〜１５０ｍｉｌの範囲よりも小さくすることができ
た。この突起は、空力的に許容可能であり、さらにシュ
ラウドの流路面を仕上げ加工する必要がない。実際、多
くの用途においてはこの突起は、５／１０００インチ程
度とされ、表面粗度Ｒａ測定では、７０ｍｉｌよりも小
さくされている。
【００４２】図７，図８，図９は、図１及び図２に示し
たとは別の実施例を示した図である。この実施例では、
ロータブレードは分離されたベース３０４によって支持
されている。
【００４３】図７及び図８に示されるように、シュラウ
ドは、第１の側部４４と第２の側部４６を備えた流路面
４２を有している。固定具２１４は、面２５０を備えた
パッド２４８と、シュラウドの流路面４２にパッドを連
結させるように押圧するための２５２で示されるアッセ
ンブリとを有している。このアッセンブリは、対となっ
たクランプ部２５４，２６４を有していて、これらはピ
ボット点２６２において回動可能に連結されている。こ
れらの対となったクランプ部は、第１の端部２５８と第
２の端部２６２を有する第１のクランプ部２５４と、第
１の端部２６６と第２の端部２６８を有する第２のクラ
ンプ部２６４から形成されている。これらのクランプ部
は、要素によってアッセンブリの軸Ａjを中心としてこ
れに向かってスプリング要素２７２によって運動可能に
配設されていて、クランプ部の第１の端部を離間させ、
クランプ部の第２の端部を互いに隣接させるように弾発
されている。
【００４４】第１のクランプ部は、第１の側面２７４を
有している。この第１の側部２７４は、ピン２７６と、
互いに離間した対となった面２７８とを有している。第
１の付加体２８２は、これらの面２７８の間に配設され
ている。この付加体２８２は、スロット２８４を有して
おり、このスロット内にピンが配設されていて、この付
加体２８２は、滑動及び回転自在にクランプ部に取り付
けられて軸方向Ｄa及び横方向Ｄlへと運動できるように
されている。第１の付加体２８２は、面２８６を有して
いる。面２８６は、この付加体２８２をシュラウド１２
の第１の側部４４上の流路面４２に連結させるようにし
ている。
【００４５】第１のクランプ部２５４は、第２の側部２
８８を有している。この第２の側部２８８は、ピン２９
２と、クランプ部の第１の側部２７４のように互いに離
間した対となった面２９４とを有している。第２の付加
体２９６は、第２の側部の離間した各面の間に配設され
ている。この第２の付加体は、スロット２９８を有して
おり、このスロットの内部にピン２９２が配設されて、
付加体がクランプ部に滑動可能にかつ、回転自在に取り
付けられていて軸方向及び横方向に運動可能とされてい
る。
【００４６】アッセンブリ２５２の第２のクランプ部２
６４は、第１のクランプ部２５４の第１の側部２７４と
第２の側部２８８に対向するように構成されている。第
２のクランプ部は、その第２の端部２６８が第１のクラ
ンプ部の第１の側部２７４と第２の側部２８８の間に配
設されている。第２のクランプ部は、面３０２を有して
いて、この面３０２は、第２のクランプ部をシュラウド
の非流路面側に連結している。
【００４７】図８に示されるように、ピン２７６は、ゆ
るめられて第１の付加体２８２が回転され、第１のクラ
ンプ部２５４の第１の側部２７４に対して横方向及び軸
方向に運動されて、付加体の面２８６が、シュラウド１
２の第１の側部４４の流路面４２に連結される。同様に
して、第２の付加体２９６は、取り付けられたパッド２
４８を動作位置となるように調節する。パッドの面２５
０は、シュラウドの流路面に連結される。面２５０は、
表面に２つのポイントａ，ｂを有していて、第１の付加
体の面上のポイントｃとともにシュラウドの流路面に実
質的に平行な面を形成する。このパッドは、シュラウド
１２のノッチ面位置３８を超えて横方向に延びており
（このノッチ面位置３８と基部３６の間の距離は、拡大
されている）、シュラウドの流路面４２と連結され、さ
らにシュラウドにわたって延びていて、連結位置におい
てこのパッドをシュラウドの流路面へと溶融材料が流れ
ないように適合化して連結させている。
【００４８】図９は、固定具２１４の側面図であり、図
３に示した仕上げ加工されていない（一部形成された）
ロータブレード１０が取り付けられたところが示されて
いる。図９は、固定具の付加体２８２，２９６がシュラ
ウドの流路面４２の横側側部４４，４６に連結されてい
るのが示されている。加えて、図９は、ロータブレード
１０を連結するためのベース３０４が、ハード面を形成
させるための操作が行われるようにロータブレードを支
持しているのが示されている。
【００４９】図１及び図２に示された固定具の操作中に
は、固定具に取り付けられた後、ロータブレードが、溶
接される。各ブレードは、ねじの設けられたファスナを
外し、再度締結させることによって迅速に取り外し・装
着が行われる。このロータブレードは、プラットホーム
領域によって位置決めされ、これは、仕上げ加工のされ
たブレードの根本部分に比較して良好な基準とできる。
アーム１２８とバー１１８は、スプリング１１２に連結
されていて、容易に運動して、スプリングを圧縮するよ
うにされている。このパッドは、新たなブレードに対向
する位置まで動かされ、ロータブレード間の高さの相違
に適合するような位置にまで動かされる。これらの相違
は、同一のタイプのロータブレードについても又は異な
ったタイプのロータブレードについても生じることがあ
るが、この理由は、一部分が形成されたブレードの特性
及びブレード配置の僅かな相違によるものである。ロー
タが新たなタイプである場合には、ねじの設けられたフ
ァスナ１３２を解放し、アームをスライドさせて連結を
解き、固定具にパッドを有する新たなアームを取り付け
るか又は単にクリップ保持具をパッドのシャフト１５２
から取り去り、小さなパッドを大きなパッドに交換する
ことによって行われる。
【００５０】パッド４８は、アッセンブリ５２の軸Ａs
を中心として回転でき、かつアーム１２８の開口の軸Ａ
rに対して僅かに傾けることができるために、シュラウ
ドの流路面の下側に容易、かつ迅速に密着させることが
できるようになっている。したがって、パッドは、ロー
タブレードのプラットホーム領域とクランプが連結され
て固定具内で僅かに誤配置が生じている場合でも、迅速
に取り付けることができる。特に効果的なことは、一部
分形成された根本部の翼の外側を連結させることにあ
る。このようにすることで、このような根本部の配置の
変動を防止できるとともに、固定のための時間を節約す
ることができる。
【００５１】パッド４８の熱伝導率は、ハード面形成材
料１５４及びシュラウド１２の熱伝導率よりも大きくさ
れている。タングステンパッドは、良好な効果を与える
ので用いることができるとともに、溶融材料及びシュラ
ウドの操作温度における熱伝導率よりも規格上では４倍
大きい熱伝導率を有している。溶融材料１５４がハード
面形成位置に配置されると、パッドは、シュラウドとパ
ッドとが接触する位置においてシュラウドよりも大きな
速度で熱を溶融材料から取り去る。このことによって、
溶融材料はその部位においてより粘重となり、この溶融
材料がシュラウドの流路面へと漏れ出すことが防止され
る。シュラウドの熱容量は（一定圧における比熱を材料
の重量に乗ずることによって得られる）、パッドがヒー
トシンクとして作用し、溶融材料が冷却されてもクラッ
クが生じないようなサイズとされる。したがって、熱伝
導率がシュラウド上の溶融材料よりも高い場合でもパッ
ドの熱容量は、溶融材料のクラックが生じないようにさ
れている。
【００５２】パッドの溶融温度は、シュラウド又は溶融
材料の溶融温度よりも高くされている。このようにする
ことによってパッドがシュラウドに付着してしまうこと
が防止できる。溶融材料の２倍から４倍の融点を有して
いることが安全係数を考慮すれば好ましい。実際上、タ
ングステンパッドは、溶接材料の融点の約４倍融点が高
い。
【００５３】本発明は、特にシュラウドの流路面を仕上
げ加工せずとも良いという効果を奏する。シュラウドの
流路面の手作業による研削や、多作業による研磨は、空
力的な目的のためには許容できない過剰な溶接材料を除
去するための一つの方法ではある。これは、時間と操作
を行う作業者にとっては望ましくない操作である。許容
可能な仕上げをシュラウドの流路面に損傷を生じさせず
に表面に沿って研削ホイールを繰り返し動かすことは、
繰り返しその運動を行うことから腕の筋肉及び腱に対し
て悪影響を与える。加えて、最も注意深く最も熟練した
作業者でもしばしば研削をしすぎることにより、又はシ
ュラウドの流路面を研磨をしすぎることによりシュラウ
ド流路面に損傷を与えて、部品を使用できないものとし
てしまうことがある。
【００５４】図７，図８，図９に示した構成の効果は特
に、シュラウドへとパッドを押圧するためのアッセンブ
リによって奏される。例えば、アッセンブリの翼幅方向
長さは、シュラウドの下側約６／１０インチ（１５．２
４ｍｍ）とされている。この固定具は、固定具と翼の間
に自由で妨げられない空間を有している。この空間は、
３インチの翼においては少なくとも翼の７０％、約１２
インチの翼に対してはほぼ９５％となる。加えて、この
固定具は、パッドを超えては延びていない。このことに
より溶接者が溶接デバイスを操作し、溶接を行うための
空間が提供されている。
【００５５】ハード面形成材料の堆積が完了した後、ロ
ータブレードは、固定具から取り外され、材料ブロック
中に埋設されて、機械加工操作のための配置とされ、根
本プラットホーム及びシュラウド領域における最終形状
へと加工される。これとは別に、翼は、この翼の別の基
準に連結される固定点を用いる固定具により固定されて
いても良い。
【００５６】これまで、本発明をその詳細な実施例によ
って説明してきたが、当業者によれば本発明の趣旨及び
範囲内において形態及び細部にわたる種々の変更が可能
であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】シュラウドを備えたブレードが組付けられた固
定具の分解斜視図。
【図２】図１の固定具が組立られたところを示した図。
【図３】パッド４８が連結位置にあるところを示した
図。
【図４】シュラウドと、パッドと、アームとを示した側
面立面図。
【図５】本発明のハード面形成材料の堆積を示した概略
図。
【図６】本発明の堆積プロセスの終わりにおけるハード
面形成材料を示した概略図。
【図７】本発明の別実施例を示した図。
【図８】本発明の別実施例を示した図。
【図９】本発明の別実施例を示した図。
【図１０】従来のパッド面形成材料の堆積を示した図。
【符号の説明】
１０…ロータブレード １２…シュラウド １４…固定具 １６…ブレードの面 １８…ブレードの面 ２２…第１の端部 ２４…根本領域 ２６…プラットホーム領域 ２８…第１の側部 ３２…第２の側部 ３４…第２の端部 ３５…翼領域 ３６…基部 ３８…ノッチ面位置 ４２…流路面 ４４…第１の側部 ４６…第２の側部 ４８…パッド
フロントページの続き (72)発明者 ブライアン ピー．デューブ アメリカ合衆国，コネチカット，ウォリン グフォード，ニュー プレイス ストリー ト 33 (72)発明者 ジェフリー ビー．ジョンソン アメリカ合衆国，コネチカット，ウォリン グフォード，ペクォット ロード 19 (72)発明者 ジェフリー ジェイ．バイヤー アメリカ合衆国，コネチカット，マンチェ スター，オリヴァー ロード 72

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 根本領域と、プラットホーム領域と、前
    記根本領域から翼幅方向及及び径方向外側へと延びる翼
    領域と、翼に対し横方向に延び、第１の材料から形成さ
    れシュラウド面位置を備え、材料を受け入れ前記翼の前
    記プラットホーム領域に向いた流路面を備えた基部を有
    するシュラウド領域とを備えたロータブレードの前記シ
    ュラウド面位置に材料領域を形成するための方法であっ
    て、 前記シュラウドの前記基部の位置に溶融材料を溶解させ
    たプールを前記基部に隣接させて形成するステップと、 前記シュラウドの流路面に密接する形状とされ、前記シ
    ュラウドを超えて延びるパッドを、前記シュラウドの流
    路に対して押圧することにより、前記シュラウドの前記
    流路面への溶融材料の漏れ出しを防止するステップと、 前記溶融材料が溶融状態でなくなるまで前記シュラウド
    の流路面に前記パッドを押圧させつつ前記溶融材料と前
    記シュラウドとを冷却するステップとを有していること
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記シュラウドの前記流路面に前記パッ
    ドを押圧するステップは、弾性力によって前記パッドを
    押圧して前記パッドが前記シュラウドの前記流路面と接
    触しなくなるような運動に対し、復元力により対抗させ
    るステップを有していることを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 前記シュラウドの前記流路面に前記パッ
    ドを押圧するステップは、前記ロータブレードの前記根
    本領域の外側で前記ロータブレードを連結し、前記パッ
    ドを前記シュラウドの前記流路面に対して配置するステ
    ップを有していることを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記ロータブレードの前記根本領域の外
    側で前記ロータブレードを連結し、前記パッドを前記シ
    ュラウドの前記流路面に対して配置するステップは、前
    記パッドに連結され、前記ロータレードに隣接した支持
    構造体を配設し、前記ロータブレードの前記プラットホ
    ーム領域を連結して支持市、前記ロータブレードの前記
    プラットホーム領域から前記パッドを支持及び位置決め
    するステップを有していることを特徴とする請求項３に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記ロータブレードの前記根本領域の外
    側で前記ロータブレードを連結し、前記パッドを前記シ
    ュラウドの前記流路面に対して配置するステップは、前
    記パッドに連結され前記ロータレードに隣接した支持構
    造体を配設し、前記ロータブレードの前記シュラウド領
    域を連結して前記シュラウド領域から前記パッドを支持
    及び位置決めするステップを有していることを特徴とす
    る請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記シュラウドの前記流路面に対して前
    記パッドを押圧するステップは、前記シュラウドの前記
    流路面に前記シュラウド及び前記溶融材料の熱伝導率よ
    りも大きな熱導電率を有する金属製の前記パッドを配設
    するステップを有しており、前記溶融材料を冷却するス
    テップは、 前記シュラウド及び前記パッドに隣接した前記溶融材料
    から前記シュラウドに隣接した前記材料よりも大きな速
    度で熱を移動させるステップを有し、前記シュラウドの
    前記流路面への漏れを防止するステップは、前記シュラ
    ウドの前記パッド隣接面に隣接する前記溶接材材料の粘
    度を前記シュラウドにのみ隣接した位置よりも前記パッ
    ド隣接面からの熱移動を大きくさせることにより増加さ
    せるステップを有していることを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記シュラウドの前記流路面に対して前
    記パッドを押圧するステップは、所定の熱容量を有する
    前記シュラウドの前記流路面に前記金属パッドを配設
    し、前記熱移動させるステップは、熱移動量を制限して
    前記パッドが前記溶融材料から過剰な熱を移動させるヒ
    ートシンクとならないようにするとともに、前記溶融材
    料にクラックを生じさせないようにするステップを有し
    ていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記シュラウドの前記流路面に対して前
    記パッドを押圧するステップは、所定の熱容量を有する
    前記シュラウドの前記流路面に前記金属パッドを配設
    し、前記熱移動させるステップは、熱移動量を制限して
    前記パッドが前記溶融材料から過剰な熱を移動させるヒ
    ートシンクとならないようにするとともに、前記溶融材
    料にクラックを生じさせないようにするステップを有し
    ていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記ロータブレードを前記支持構造体に
    連結するステップは、前記パッドに前記支持構造体を配
    置するステップを有していて、前記支持構造体は、前記
    パッドを超えて延ばされておらず、かつ前記ロータブレ
    ードの前記プラットホームと前記シュラウドの前記流路
    面の間に実質的な距離にわたって延ばされていないこと
    を特徴とする請求項５に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記パッドは、少なくとも１つの回転
    軸を有しており、前記パッドを前記シュラウドの前記流
    路面に押圧するステップは、前記パッドの前記少なくと
    も１つの軸を中心として前記金属パッドが前記シュラウ
    ドに連結されるまで前記金属パッドを回転させ、前記金
    属パッドの形状を前記シュラウドの下側面の形状に適合
    するように密着させるするステップを有していることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記軸は、前記シュラウドの面に対し
    て傾くようにされ、前記金属パッドを前記金属パッドの
    前記少なくとも１つの軸を中心として回転させるステッ
    プは、前記シュラウドの前記流路面に対して前記回転軸
    を傾けるステップを有していることを特徴とする請求項
    １０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記溶融材料を冷却するステップは、
    前記シュラウド及び前記パッドに隣接した前記溶融材料
    から前記金属パッドへと熱を移動させ、前記金属パッド
    の融点の１／２以下の温度にまで前記金属パッドを加熱
    するステップを有していることを特徴とする請求項１〜
    １１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 根本領域と、プラットホーム領域と、
    前記根本領域から翼幅方向径方向外側に延びた翼領域
    と、第１の材料から形成されロータブレードにハード面
    形成材料を受け入れるための基部を備え前記翼に対して
    横方向に延びたシュラウド領域と隣接する翼の対応する
    面位置に連結するノッチ面位置とプラットホーム領域に
    向いた流路面とを備えたシュラウド領域とを有するロー
    タブレードの前記ノッチ面位置にハード面形成材料を形
    成するための方法であって、 前記プラットホーム領域を該ロータブレードのプラット
    ホーム領域の互いに対向する側部を連結して前記ロータ
    ブレードの運動を規制するステップと、 前記翼の前記根本領域にわたって前記ロータブレードを
    電気的に研削するステップとを有しており、 前記シュラウドの前記ノッチ面位置において直流の電気
    的アークを通じて前記シュラウドに、前記第１の材料よ
    りも操作条件下でより硬度の高い第２の材料を前記シュ
    ラウドのノッチ面位置にハード面形成材料を溶融させる
    ステップと、 前記シュラウドの前記流路面に金属パッドを押圧して前
    記シュラウドノッチ面に前記第２の材料を溶接する際に
    前記シュラウドの前記流路面へと溶融した前記第２の材
    料が漏れるのを防止するとともに、前記金属パッドは、
    少なくとも１つの回転軸を有し、前記金属パッドの前記
    少なくとも１つの回転軸を中心として前記金属パッドを
    該金属パッドが前記シュラウドに連結するまで回転させ
    るステップを有していて、前記金属パッドは、前記シュ
    ラウドの下側面の形状に密着するような形状とされ、前
    記金属パッドは、前記シュラウドを超えて延ばされて前
    記シュラウドの流路面へと前記第２の材料が漏れるのを
    防止しており、前記シュラウドと前記金属パッドとの隣
    接面に隣接した前記溶融材料の粘度を前記溶融材料及び
    前記シュラウドよりも高い熱伝導率を有する前記金属パ
    ッドを配設することにより増加させるステップを有して
    いることを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 前記溶融材料を冷却するステップは、
    前記シュラウド及び前記金属パッドに隣接した前記溶融
    材料から前記金属パッドに熱を移動させ、前記金属パッ
    ドの融点の１／２以下の温度まで前記金属パッドを加熱
    するステップを有していることを特徴とする請求項１３
    に記載の方法。
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