KR20060132478A

KR20060132478A - 터빈 베인 및 다른 물품 내의 공극을 충전하는 공구 및방법

Info

Publication number: KR20060132478A
Application number: KR1020060054244A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 이. 드아모르; 레이몬드 디. 써스톤
Original assignee: 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2006-12-21
Also published as: SG128602A1; EP1734226B1; US20070003690A1; EP1734226A1; US8844090B2; JP2006348943A; JP4865412B2; DE602006009338D1

Abstract

물품(12)의 공극(44) 내로 페이스트(74)를 도입하기 위한 공구는 물품의 목표 영역의 형상에 유사하게 성형된 작업면을 갖는 적어도 하나의 패드를 포함한다. 하나의 특정 실시예에서, 공구(54)는 예를 들어 힌지(66)에 의해 서로 결합된 제1 및 제2 패드(56, 60)를 구비한다. 패드 및 힌지는 각각 유사하게 성형된 작업면(58, 62, 68)이 공극 내로 페이스트를 압박하기 위해서 물품 상의 대응 목표 영역을 덮도록 물품(12)과 결합할 수 있다. 물품 내의 공극에 일치하여 충전하는 관련 방법은 공극의 부근에서 물품에 충전제 재료를 인가시키는 단계와 충전제 재료를 다수의 공극 내에 일치하여 압박하는 단계를 포함한다.

공극, 페이스트, 목표 영역, 작업면, 패드, 힌지, 충전제 재료, 에어포일

Description

터빈 베인 및 다른 물품 내의 공극을 충전하는 공구 및 방법{TOOL AND METHOD FOR FILLING VOIDS IN TURBINE VANES AND OTHER ARTICLES}

도1은 냉각제 구멍의 다수의 열을 포함하는 가스 터빈 엔진용 터빈 베인과 구멍의 일부를 덮는 합금 페이스트를 도시한 도면.

도2는 베인의 에어포일 부분을 도시하는 도1의 방향 2--2에서 취해진 단면도.

도3은 도1의 다수의 구멍 내에 일치하여 합금 페이스트를 압박하기 위한 이완된(relaxed) 상태로 예시된 공구의 일 변형을 도시한 도면.

도4는 모든 냉각제 구멍에 인가된 합금 페이스트를 갖는 도1의 베인을 도시하고 베인의 에어포일 부분이 공구 내의 개구 내로 미끄러질 수 있도록 분리 상태에서 도3의 공구를 또한 도시한 도면.

도5는 도1의 베인과 베인의 에어포일 부분을 결합하는 도3의 공구를 도시한 도면.

도6은 도5의 방향 6--6에서 취해진 단면도.

도7은 베이스와 핸들을 포함하는 공구의 변형을 도시한 도면.

도8은 공구의 다른 실시예의 도면.

도9는 공구의 또 다른 실시예의 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12: 베인

14, 16: 플랫폼

18: 에어포일

28: 압력 표면

30: 흡입 표면

32: 선단 에지 표면

46: 유로측 개구

48: 공동측 개구

56: 제1 패드(압력 표면 패드)

60: 제2 패드(흡입 표면 패드)

66: 힌지

68: 작업면

70: 스폰지

84: 베이스

85: 핸들

A, B, C: 목표 영역

본 발명은 물품의 수많은 공극 내에 일치하여 합금 페이스트(paste)를 도입하기 위한 공구 및 관련 방법에 관한 것이다.

가스 터빈 엔진은 작동 매체 유로(flowpath)를 통해 유동하는 뜨거운 가스의 연소 제품의 흐름으로부터 에너지를 추출하기 위한 터빈 모듈을 포함한다. 전형적인 터빈 모듈은 디스크에 고정된 원주방향으로 분포된 블레이드의 배열과 함께 적어도 하나의 회전자 디스크(rotor disk)를 포함한다. 각각의 블레이드는 유로를 가로질러 반경방향으로 연장되는 에어포일(airfoil)을 갖는다. 터빈 모듈은 블레이드로부터 축방향으로 오프셋(offset)된 원주방향으로 분포된 베인의 하나 이상의 어레이를 또한 포함한다. 각각의 베인은 유로를 가로질러 반경방향으로 연장되는 에어포일을 또한 포함한다.

블레이드 및 베인이 뜨거운 연소 가스에 노출되기 때문에, 그들은 통상 니켈 또는 코발트 함유 합금과 같은 온도 내성 합금으로 이루어지도록 실시된다. 합금의 온도 내성에도 불구하고, 열적으로 유발된 피해로부터 블레이드 및 베인을 보호하도록 또한 통상 실시된다. 보호의 하나의 수단은 뜨거운 가스에 노출되는 에어포일과 같은 이들 블레이드 및 베인에 열적 방벽 코팅을 적용하는 것이다. 다른 수단은 엔진 압축기로부터 도출된 흔히 상대적으로 차가운 가압 공기인 냉각제로 블레이드 및 베인을 냉각시키는 것이다. 냉각된 블레이드 또는 베인 내에서, 에어포일은 냉각제를 수용하기 위한 하나 이상의 내부 공동(cavity)을 포함한다. 다수의 냉각제 구멍은 내부 공동으로부터 유로 노출면으로 액체 소통을 허용하도록 에어포일의 벽을 관통한다. 엔진 작동 중에, 냉각제는 공동 내로 유동하여 구멍으로 냉각제가 분포된다. 이후에 냉각제는 에어포일을 냉각하도록 구멍을 통해 유동한다. 구멍으로부터 방출된 냉각제는 에어포일 표면에 냉각제의 박막을 형성하도록 전개되어서,에어포일을 또한 보호한다.

흔히, 엔진 설계자는 열적 방벽 코팅 및 공기 냉각을 조합으로 양쪽 다 사용한다. 제조시, 코팅은 블레이드 또는 베인의 기질 합금에 먼저 적용하고, 그리고 나서 냉각제 구멍은 코팅 및 에어포일 벽을 양쪽 다 관통하도록 설치된다. 구멍은, 구멍을 형성하는데 사용된 실제 기술에 상관없이 "드릴 가공된(drilled)" 구멍으로서 흔히 언급되지만, 레이저 드릴 가공, 전자빔 드릴 가공 또는 전자방출 기계 가공과 같은 임의의 적합한 기술에 의해 형성될 수도 있다. 구멍을 언급함에 있어, 우리는 에어포일 벽의 유로 측면에서 개구하는 구멍을 언급하기 위해 "유로측 개구(flowpath side opening)"와 에어포일 내부 공동에서 개구하는 구멍을 언급하기 위해 "공동측 개구(cavity side opening)"라는 용어를 사용한다.

열적 피해에 대해 보호하려는 노력에도 불구하고, 블레이드 및 베인은 엔진 작동 중에 이러한 피해를 받으며 주기적으로 수리하거나 다시 갈아야만 한다. 전형적인 수리는 열적 장벽 코팅을 벗기는 단계와, 기질 합금에 대한 피해를 수리하는 단계와, 그 후 교체 열적 방벽 코팅을 다시 인가시키는 단계를 포함한다. 이것은 냉각제 구멍이 에어포일 벽 내에 이미 존재하기 때문에 어려움이 있다. 만약 열적 코팅이 이들 기존의 구멍 위로 인가된다면, 이어서 새롭게 인가된 코팅을 통해 대응 구멍을 형성할 필요가 있게 된다. 코팅을 통해 이들 새롭게 형성된 구멍은 기질 합금 내의 기존의 구멍과 함께 정확하게 정렬되어야 한다. 그러나 이러한 정렬을 달성하는 것은 극도로 어렵다. 따라서, 표준적인 실시는 교체 코팅을 인가하기 전에 적합한 충전 합금으로 기질 내의 기존의 구멍을 완벽하게 막는 것이다. 이것은 실질적으로 에어포일 벽을 드릴 가공 전의 상태(pre-drilled state)로 복원한다. 이어서 교체 코팅이 인가될 수 있고, 새로운 구멍은 교체 코팅 및 복원된 에어포일 벽의 양쪽 모두를 통해 형성될 수 있다.

구멍을 막는 단계는 적합한 합금 페이스트를 구멍 내로 도입하는 단계와 이어서 합금 페이스트가 구멍 내에서 고형화되도록 블레이드 또는 베인을 열처리하는 단계를 포함한다. 적합한 합금 페이스트는 모체 합금과의 안전한 접합을 형성하고 엔진 내의 운용의 혹독한 조건을 견딜 수 있도록 모체 합금의 조성에 적합한 야금술적인 조성을 갖는다. 고품질의 수리를 보장하기 위해서, 기질 내의 구멍을 완벽하게 막는 것이 필요하다. 즉, 각각의 구멍의 전체적인 체적은 에어포일 벽의 드릴 가공 전의 상태를 되풀이하기 위해서 합금 페이스트로 완벽하게 충전되어야만 한다. 수리 페이스트는 구멍 내로 쉽게 유동하지 않으므로 구멍 내로 가압되어야만 한다. 이것은 일반적으로 페이스트의 저장소, 저장소로부터 페이스트를 수용하고 구멍 내로 페이스트를 분배하는 중공 주입 니들(needle), 및 니들을 통해 페이스트를 압박하기 위한 가압 공기원를 포함하는 페이스트 주입 시스템으로 행해진다. 기술자는 구멍의 유로측 개구 내로 니들의 분배 단부를 삽입하여 페이스트에 공기압을 인가하도록 풋 페달을 작동시킨다. 가압은 페이스트가 구멍의 공동측 개구 밖으로 스며나올 때까지 구멍을 완벽하게 충전하게 한다. 모든 구멍이 충전된 이후에, 페이스트는 부분적으로 건조되고 딱딱해지게 되며, 이것은 각각의 구멍의 공동측 개구를 지나 돌출하는 반경화된 페이스트의 작은 돌출부(spur)를 남긴다. 그리고 나서 기술자는 공동 내로 도달하도록 작은 주걱(spatula)를 사용하여 돌출부를 깎아낸다. 마지막으로, 블레이드 또는 베인은 페이스트를 고형화하도록 열적으로 처리되고 모체 합금에 고형화된 합금을 접합한다.

위에 기술된 막는 공정은 성공적인 수리를 초래하지만, 어떤 단점을 갖는다. 구멍은 많기 때문에(본 출원의 양수인에 의해 수리된 하나의 베인은 450개 이상의 구멍을 갖는다) 그리고 구멍 직경이 작기 때문에(0.040 인치 또는 약 1 mm의 등급), 기술자의 작업이 반복적이고 지루하다. 공정의 반복적인 특성은 인체공학적으로 차선(suboptimal)이 되게 한다. 작업의 지루한 특성은 불안전하게 충전된 구멍 또는 전체적으로 간과되는 구멍과 같은 에러를 이끌게 될 수 있다. 마지막으로, 작업은 많은 수의 구멍 때문에 그리고 또한 임의의 구멍 충전 에러 또는 간과를 확인하도록 요구된 검사 때문에 양쪽 모두 시간을 소모하게 된다. 그럼에도 불구하고, 위에 기술된 충전 기술은 일반적인 작은 직경의 냉각제 구멍의 전체 체적을 신뢰 가능하게 충전하는 유일한 방식으로 생각되어졌다.

다수의 구멍을 막는 더 빠르고, 더 만족스러운 방식이 요구되어 진다.

물품 내의 공극 내로 페이스트를 도입하기 위한 공구는 공극을 함유하는 물품의 영역의 형상에 유사하게 성형된 표면 형상을 갖는 패드를 포함한다.

공구의 특정한 예는 제1 패드 및 제2 패드를 포함하고, 그 중 적어도 하나는 공극을 함유하는 물품의 영역의 형상에 유사하게 성형된 표면 형상을 갖는다. 패 드는 서로 결합되고 물품과 함께 결합 가능하므로 유사하게 성형된 형상인 표면이 공극 내로 페이스트를 압박하도록 물품의 공극 함유 영역을 덮는다.

물품 내의 다수의 공극을 충전하는 관련된 방법은 공극의 부근에서 물품에 충전제 재료를 인가시키는 단계와 다수의 공극 내에 일치하여 충전제 재료를 압박하는 단계를 포함한다.

공구 및 방법의 다양한 실시예의 전술 및 다른 특징은 본 발명을 실시하기 위한 최적 모드의 다음의 기술과 첨부 도면으로부터 더 명확해질 것이다.

도1 및 도2는 가스 터빈 엔진의 터빈 모듈을 위한 베인(12)을 예시한다. 베인은 반경방향 내부 및 외부 플랫폼(14, 16)과 에어포일(18)을 포함한다. 엔진에 설치되었을 때, 플랫폼(14, 16)은 원주방향으로 이웃하는 베인의 플랫폼과 협력하여, 환형 작동 매체 유로의 반경방향 내부 및 외부 경계를 형성하고, 각 에어포일은 반경방향으로 유로를 가로질러 연장한다.

에어포일은 오목형 압력벽(20), 볼록형 흡입벽(22) 및 선단 에지 벽(24)을 가지며, 이들은 각각 대응하는 외부 표면(28, 30, 32)을 갖는다. 표면(28, 30, 32)은 총체적으로 에어포일의 외부 표면을 형성한다. 압력 및 흡입벽은 에어포일 선단 에지(34)로부터 후단 에지(36)로 코드방향으로 연장한다. 압력 및 흡입 표면(28, 30)은 코드방향 가변 분리 거리(D₁) 만큼 서로 이격되어 있다. 에어포일 벽은 냉각제를 수용하기 위한 전방 및 후방 내부 공동(40, 42)을 한정한다.

도면부호 44와 같은, 다수의 냉각제 구멍이 압력벽, 흡입벽 및 선단 에지 벽을 관통한다. 이들 구멍은 압력 표면(28), 흡입 표면(30) 및 선단 에지 표면(32)을 따라 존재하며, 합금 페이스트로 충전될 필요가 있는 공극을 대표한다. 구멍은 에어포일 벽의 외부측 또는 유로에 있는 제1 또는 유로측 개구(46)로부터 에어포일 내부 공동(40, 42) 중 하나에서의 제2 또는 공동측 개구(48)로 연장한다. 작은 균열 같은 다른 공극도 베인 상에 또한 존재할 수도 있다.

냉각제 윈도우(52)는 후방 공동(42)으로부터의 냉각제 배출을 돕기 위해 후단 에지 부근에서 압력측을 따라 존재한다. 예시된 베인에서, 냉각제 윈도우(52)는 막혀질 필요가 없다. 따라서, 예시된 베인은 막혀질 필요가 있는 냉각제 구멍이 존재하는 세 개의 목표 영역, 즉 압력 표면상의 목표 영역(A), 흡입 표면상의 목표 영역(B) 및 선단 에지 표면상의 목표 영역(C)을 갖는다.

도3은 다수의 냉각제 구멍(44) 같은 공극 내에 일치하여 합금 페이스트의 도입을 용이하게 하는 공구(54)를 예시한다. 공구는 제1 패드(56)를 포함하며, 제1 패드의 내부면(58)은 목표 영역(A)의 표면 형상과 실질적으로 유사하게 성형된 작업면이다. 목표 영역(A)이 에어포일 압력 표면상에 있기 때문에, 패드(56)는 압력 표면 패드라 지칭된다. 또한, 공구는 제2 패드(60)를 포함하며, 제2 패드의 내부면(62)은 목표 영역(B)의 표면 형상과 실질적으로 유사하게 성형된 작업면이다. 목표 영역(B)이 에어포일 흡입 표면상에 있기 때문에, 패드(60)는 흡입 표면 패드라 지칭된다. 패드는 조인트, 예로서, 힌지(66)에 의해 서로 결합된다. 또한, 힌지(66)도 그 내부면(68)이 목표 영역(C)의 표면 형상과 유사하게 성형된 작업면이 다.

도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 공구가 사용되지 않을 때, 이때는 이완 상태를 취하며, 이 이완 상태에서는 흡입 패드의 비힌지식 단부 및 압력 패드의 비힌지식 단부가 가볍게 서로 접촉하며, 패드는 에어포일 흡입 및 압력 표면 사이의 분리 거리(D₁) 보다 작은 코드방향 가변 거리(D₂) 만큼 서로 이격되어 있다. 또한, 패드는 서로에 대해 변위될 수 있으므로, 이들은 에어포일에 대하여 결합된 위치와 분리된 위치 양자 모두에 배치될 수 있다. 분리된 위치에서(도4), 에어포일이 패드 사이의 개구 내로 미끄러질 수 있도록 패드는 벌어지게 된다. 결합 위치에서(도5), 패드 내부면(58, 62, 68)은 각각 에어포일 표면의 대응 목표 영역(A, B, C)을 덮는다(hug).

예시된 공구는 단일체이며, 단일 재료로 성형된 무단형인 단일 단편 유닛이다. 패드 재료는 목표 영역(A, B, C)의 표면 형상에 실질적으로 부합되기에 충분하게 가요성이 있지만, 후술되는 바와 같이, 구멍 내로 합금 페이스트를 압박하기에 충분하게 강성적이다. 만족스러운 것으로 알려져 있는 한가지 재료는 GE 실리콘스(GE Silicones)에 의해 공급되는, RTV 668이라 지칭되는 실온 가황(RTV) 실리콘 고무이다. RTV 668 재료는 쇼어 A 스케일(Shore A scale)상에서, 약 55와 62 사이의 듀로미터 경도(Durometer hardness)를 갖는다.

공구의 용법은 도1, 도4, 도5 및 도6을 참조로 가장 잘 이해할 수 있다. 기술자는 먼저 흡수성 재료, 예로서, 발포 고무 스폰지(70)를 각 공동(40, 42) 내에 배치한다(도6에서, 스폰지는 단지 전방 공동에만 예시되어 있다). 그 후, 기술자는 냉각제 구멍의 부근의 에어포일 표면에 충전제 재료를 인가한다. 구체적으로, 기술자는 주사기 조립체(72)(도1)를 사용하여, 냉각제 구멍의 다수 열들 각각의 위에 상대적 고융점 합금 페이스트(74)의 비드(bead)를 적용한다. 이는 페이스트가 한번에 하나의 구멍씩 각각, 그리고, 모든 구멍 내로 압력하에 강제로 밀어넣어지는 종래의 실시법과는 다르다.

그 후, 기술자는 공구(54)를 사용하여, 구멍(44) 내로 동시에 페이스트를 압박한다. 공구를 사용하기 위해, 기술자는 도4에 도시된 바와 같이, 패드를 벌리고, 패드 사이의 개구 내로 에어포일을 미끄러지게 한다. 그 후, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 기술자는 패드가 에어포일 외부 표면상으로 닫혀지게 한다. 패드가 도3의 그 이완 상태로 닫혀지지 않기 때문에, 합금 페이스트의 비드 상에 미소한 압력을 작용하여 구멍 내로 페이스트를 밀어넣는 것을 돕는다. 기술자는 수조작으로 압력 표면 패드 및 흡입 표면 패드에 부가적인 압력을 인가한다. 패드 상에 작용하는 압력(P) 및 이에 따라, 목표 영역(A, B, C) 상에 작용하는 압력은 구멍 내로 합금 페이스트를 동시에 압박하며, 그래서, 페이스트가 각 구멍의 체적을 충전하며, 잉여 페이스트(78)(도6)는 구멍의 공동측 개구 외부로 빠져나온다. 스폰지(70)는 적어도 부분적으로 잉여 페이스트를 흡수한다. 압력(P)의 근사 코드방향 성분(P_c)은, 이들 선단 에지 구멍이 압력(P)의 방향으로부터 현저히 각지게 오프셋되어 있는 경우에도, 힌지 패드(66)의 작업면(68)이 선단 에지 표면(32)에 덮여 져서 신뢰 가능하게 페이스트가 선단 에지 구멍을 완전히 충전할 수 있게 한다.

그 후, 기술자는 스폰지(70)를 공동(40, 42)으로부터 철회하고 임의의 잔류 페이스트를 공동 주연면(80)에서 닦아 없어지도록 면봉(cotton swab)을 사용한다. 스폰지 및 면봉의 사용은 과도한 페이스트의 대부분을 제거한다. 그러나, 과도한 페이스트의 소량이 하나 이상의 구멍의 공동측 개구(48)를 넘어 여전히 돌출할 수도 있다. 이 페이스트는 부분적으로 건조되고 경화되어 공동 내로 돌출하는 반경화된 페이스트의 작은 돌출부를 초래하게 된다. 기술자는 허용되지 않는 크기인 임의의 이들 돌출부를 깎아내도록 주걱을 사용한다. 기술자는 또한 베인으로부터 공구(54)를 분리한다. 이 분리는 흔히 구멍의 유로측 개구 밖으로 페이스트의 소량을 끌어당겨서, 가시적으로 분리할 수 있는 얕은 만입부를 남긴다. 그 후, 구멍 내의 페이스트보다 저융점을 갖는 합금 페이스트의 제2 비드는 구멍의 각각 열 위로 인가된다. 이 제2 페이스트는 구멍 내로 가압되지 않지만, 그럼에도 불구하고 얕은 만입부를 충전한다. 그 후, 베인은 구멍을 막히도록 이미 기술된 바와 같이 열적으로 처리된다. 이 처리는 페이스트의 제2 비드를 또한 고형화시킨다. 경화된 비드는 에어포일 외부면을 그 요구된 공기역학적 형상으로 복원하도록 에어포일로부터 기계 가공되어 떨어져 나간다.

위에 기술된 공구 및 방법은 예기치 않게 구멍을 완벽하게 충전할 수 있는 것을 보여주었다. 이미, 이러한 완벽한 충전은 지루한 구멍 대 구멍식 접근법(hole-by-hole approach)만을 사용함으로써 가능하다고 생각되었다. 또한, 기술된 공구 및 방법은 상당히 많은 시간이 걸리는 종래 실시보다 효율적이다. 예를 들어, 본 발명의 양수인에 의해 수리된 터빈 베인의 일 형태는 450개 이상의 냉각제 구멍을 갖는다. 기술자는 통상 주입 니들을 사용하여 이들 구멍에 합금 페이스트를 충전하는데 약 45분이 걸린다. 대조적으로, 이들 구멍은 위에 기술된 공구 및 방법을 이용하여 단지 약 5분으로 충전될 수 있다. 또한, 공정이 덜 지루하기 때문에 인체공학적 관점에서보다 만족스럽고, 결과적으로 구멍 충전 에러가 적다.

본 발명의 어떤 부가적인 특징 및 방향이 이제 더 쉽게 인식될 수 있다. 예시된 베인은 3개의 목표 영역(A, B 및 C)을 포함하는 것으로 기술되었다. 목표 영역의 이러한 설계는 에어포일이 압력 표면(28), 흡입 표면(30) 및 선단 에지 표면(32)을 포함하는 것으로 생각되는 획일적인 외부 표면을 갖는 종래의 관점에 순응한다. 그러나, 예시된 포일에서의 목표 영역은 단일 연속 목표 영역으로서 기술될 수 있다. 다른 물품에서, 목표 영역은 서로 다를 수도 있다. 또한, 만약 구멍이 영역(A, B, C) 중 하나에서 충전되지 않는다면, 대응 공구 표면은 그 영역의 형상을 모방할 필요가 없게 된다. 하지만, 그럼에도 불구하고 공구 표면이 에어포일 표면의 대응 영역에 유사하게 성형되는 것이 권장될 수 있는 이유는 적어도 두 가지 이유가 있다. 첫 번째로, 완벽하게 부합적인 공구는 더 나은 작업을 하도록 기대될 수 있다. 두 번째로, 공구가 대표적인 에어포일 형상 주위에 RTV 668 재료를 성형함으로써 이루어지기 때문에, 그렇지 않은 것보다 전체적인 에어포일 형상을 모방하는 것이 보다 쉬워진다.

패드(56, 60) 사이에 예시된 조인트는 패드가 소정 각도로 각각 회전하게 하는 힌지이다. 그러나, 패드 사이의 조인트는 패드가 약간의 상대 각도 변위를 하 거나 혹은 상대 각도 변위를 하지 않은 상태로 서로를 향하거나 또는 떨어져 이동하게 하는 형태와 같은 다른 형태를 취할 수도 있다.

도7은 베이스(84) 및 핸들(86)을 포함하는 공구의 변형을 도시한다. 흡입 표면 패드(60)는 베이스(84)에 고정된다. 베이스는 공구를 아주 충분히 고정하고 있으므로 기술자가 패드를 벌이는 동안 공구를 유지할 필요가 없다. 대안적으로, 베이스는 패스너 또는 다른 수단에 의해 작업대에 장착될 수 있다. 핸들(86)은 압력 표면 패드(56)로부터 연장한다. 핸들은 기술자가 패드를 더 쉽게 서로 벌리게 하고 베인을 삽입하게 한다. 패드(60)는 베이스에 영구적으로 장착되거나 패드가 더 쉽게 제거되고 청소될 수 있도록 제거 가능하게 장착될 수도 있다.

예시된 공구는 단일 재료로 성형된 무단형인 단일 단편 유닛으로서 기술되었다. 그러나, 다른 변형이 또한 만족될 수도 있다. 예를 들어, 도8은 공구의 가능한 변형을 도시한다. 변형은 리프(leaf) 스프링(90)에 의해 서로 연결된 2개의 강성 프레임 요소(88)를 포함한다. 목표 영역의 형상에 유사하게 성형된 작업면(96, 98)을 갖는 패드(92, 94)는 프레임 요소 상에 장착된다.

공구는 다수의 패드를 갖는 것으로서 기술되었다. 그러나, 이는 단지 단일 패드을 갖는 것일 수도 있다. 예를 들어, 만약 합금 페이스트를 에어포일의 흡입측 상에 단지 구멍 내로 도입할 필요가 있다면, 도9에 도시된 바와 같이 단순한 단일 패드 공구가 효과적일 수 있다. 또한, 도3 내지 도6에 도시된 공구는 목표 영역(A, B 및 C)이 단일 목표 영역이 되도록 한정되는 경우에 단일 패드 공구로서 보여질 수 있다.

이러한 공구 및 방법은 터빈 베인의 목록에 기술되었지만, 공구 및 방법 양쪽 모두는, 터빈 블레이드를 포함하는 것으로서, 다른 물품에 또한 명확하게 적용될 수 있다.

공구 및 방법이 그의 특정한 실시예를 참조하여 도시되고 기술되었지만, 당업자라면 형태 및 상세함에서의 다양한 변형들이 다음의 청구범위에서 개시된 바와 같이 본 발명에서 벗어나지 않고 이루어질 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 주입 니들을 사용하여 구멍에 합금 페이스트를 충전하는 종래의 기술보다 더 짧은 시간에 효율적으로 충전될 수 있고, 공정이 덜 지루하기 때문에 인체공학적 관점에서 더 만족스러우며, 결과적으로 구멍 충전 에러가 적다.

Claims

물품 내의 공극 내로 페이스트를 도입하는 공구이며,

상기 공극은 물품의 표면으로부터 접근 가능하고 상기 표면의 목표 영역 내에 존재하고,

상기 목표 영역의 형상에 유사하게 성형된 작업면을 갖는 적어도 하나의 패드를 포함하는 공구.
제1항에 있어서, 제1 패드 및 제2 패드를 포함하고, 상기 패드 중 적어도 하나는 대응 목표 영역의 형상에 유사하게 성형된 작업면을 갖고, 상기 패드는 각각의 유사하게 성형된 작업면이 공극 내로 페이스트를 압박하기 위해서 대응 목표 영역을 덮도록 서로 결합되고 물품과 결합할 수 있는 공구.
제2항에 있어서, 상기 물품은 흡입 표면, 압력 표면 및 상기 흡입 표면을 상기 압력 표면에 연결하는 선단 에지를 구비하는 터빈 엔진 블레이드 또는 베인이고, 상기 패드 중 하나는 흡입 표면 목표 영역에 유사하게 성형된 작업면을 갖는 흡입 표면 패드이고, 상기 패드 중 다른 하나는 압력 표면 목표 영역에 유사하게 성형된 작업면을 갖는 압력 표면 패드인 공구.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 패드는 힌지에 의해 서로 결합되는 공구.
제3항에 있어서, 상기 흡입 표면 및 압력 표면은 분리 거리만큼 서로 이격되고, 상기 패드가 분리 거리보다 작은 거리만큼 서로 이격되는 이완 상태를 갖는 공구.
제3항에 있어서, 상기 흡입 표면 패드 및 압력 표면 패드는 에어포일의 선단 에지 목표 영역 내의 공극 내로 페이스트를 압박하는 에어포일 상의 목표 영역에 유사하게 성형된 힌지 작업면을 포함하는 힌지에 의해 서로 연결되는 공구.
제4항에 있어서, 상기 패드와 조인트가 단일체 유닛을 형성하는 공구.
제1항에 있어서, 상기 공극은 물품 내의 벽을 관통하는 구멍인 공구.
제8항에 있어서, 상기 구멍은 냉각제 구멍인 공구.
제1항에 있어서, 상기 작업면은 내부 표면인 공구.
제2항에 있어서, 상기 패드는 서로에 대하여 분리 가능하고 물품에 대하여 분리 위치에서 그리고 물품에 대하여 결합 위치에서 위치될 수 있고, 결합 위치에서 유사하게 성형된 표면은 공극 내로 페이스트를 압박하도록 대응 목표 영역을 덮 는 공구.
제2항에 있어서, 상기 패드는 목표 영역의 표면 형상에 부합되기에 충분하게 가요성 있고 공극 내로 페이스트를 압박하기에 충분하게 강성적인 재료로 이루어지는 공구.
제12항에 있어서, 상기 패드는 RTV 668 실리콘 고무로 이루어지는 공구.
제12항에 있어서, 상기 패드는 쇼어 A 스케일 상의 약 55와 62 사이의 듀로미터 경도를 갖는 공구.
제1항에 있어서, 상기 물품은 터빈 엔진 블레이드 또는 베인인 공구.
제1항에 있어서, 상기 목표 영역은 물품의 실질적으로 전체 표면이고, 성형된 표면은 전체 표면에 부합하도록 성형되는 공구.
제1항에 있어서, 상기 패드 중 하나는 베이스에 고정되고, 상기 패드 중 나머지는 핸들을 포함하는 공구.
제2항에 있어서, 상기 물품은 흡입 표면, 압력 표면 및 상기 흡입 표면을 상 기 압력 표면에 연결하는 선단 에지를 구비하는 터빈 엔진 블레이드 또는 베인이고, 상기 공극은 상기 흡입 표면 및 압력 표면으로부터 에어포일 내부 공동으로 연장하는 냉각제 구멍이며,

상기 제1 패드는 에어포일 압력 표면에 유사하게 성형된 작업면을 갖는 압력 표면 패드이고,

상기 제2 패드는 에어포일 흡입 표면에 유사하게 성형된 작업면을 갖는 흡입 표면 패드이고, 상기 흡입 표면 패드는 힌지에 의해 상기 압력 표면에 결합되고,

상기 패드는 서로에 대하여 분리 가능하고 에어포일에 대하여 분리 위치에서 그리고 에어포일에 대하여 결합 위치에서 위치될 수 있으며,

상기 결합 위치에서 상기 작업면은 상기 공극 내로 페이스트를 압박하도록 상기 흡입 표면 및 압력 표면을 덮는 공구.
제18항에 있어서, 선단 에지 냉각제 구멍이 선단 에지를 통해 연장하고, 상기 결합 위치에서 상기 힌지의 작업면은 선단 에지 구멍 내로 페이스트를 압박하도록 에어포일의 선단 에지를 덮는 공구.
물품 내의 다수의 공극을 충전하는 방법이며,

상기 공극의 부근에서 상기 물품에 충전제 재료를 인가시키는 단계와,

상기 다수의 공극 내에 일치하여 상기 충전제 재료를 압박하는 단계를 포함하는 공극 충전 방법.
제20항에 있어서, 상기 공극은 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 공극이고, 상기 충전제 재료는 상기 제1 단부에 진입하여 과도한 충전제 재료가 상기 제2 단부 밖으로 스며나오며, 상기 제2 단부의 부근으로부터 상기 과도한 충전제 재료를 제거하는 단계를 포함하는 공극 충전 방법.
제21항에 있어서, 상기 과도한 충전제 재료는 스폰지에 의해 적어도 부분적으로 흡수되는 공극 충전 방법.
제22항에 있어서, 상기 스폰지는 상기 공극 내로 상기 충전제 재료를 압박하기 이전에 제2 단부의 부근에 위치되는 공극 충전 방법.
제20항에 있어서, 상기 공극은 냉각제 구멍인 공극 충전 방법.
제20항에 있어서, 상기 물품은 터빈 엔진 블레이드 또는 베인인 공극 충전 방법.
제20항에 있어서, 상기 충전제 재료는 상기 물품에 인가될 때 상기 공극 위에 위치되는 공극 충전 방법.
제20항에 있어서, 상기 물품은 기질로 이루어지고, 상기 충전제 재료는 기질에 적합한 수리 페이스트인 공극 충전 방법.