CH692182A5

CH692182A5 - Verfahren zur Entfernung eines Schutzüberzuges von einer Oberfläche einer Triebwerkschaufel.

Info

Publication number: CH692182A5
Application number: CH02892/96A
Authority: CH
Inventors: Howard B Dickie
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2002-03-15
Also published as: GB2307427B; FR2741559B1; DE19648807B4; FR2741559A1; SG68603A1; GB2307427A; US5695659A; DE19648807A1; JPH09268903A; GB9623914D0; HK1010221A1

Description

Verfahren zur Entfernung eines Schutzüberzuges von Oberflächenbereichen einer Triebwerkschaufel.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung eines Schutzüberzuges von Oberflächenbereichen einer Triebwerkschaufel gemäss dem Patentanspruch 1, welches Verfahren die Verwendung eines im ultravioletten Bereich aushärtenden Materials als Abdeckmaterial umfasst.

Von allen überholungsbedürftigen Turbinentriebwerkschaufeln müssen Schutzüberzüge entfernt oder abgelöst werden, damit eine vollständige Überprüfung auf Risse durchgeführt werden kann. Typischerweise werden diese Überzüge durch Verwendung von Chemikalien, wie z.B. heisse Säurelösungen, abgelöst. Es gibt jedoch gewisse Bereiche der Triebwerkschaufel, die während der chemischen Ablösevorgänge abgedeckt sein müssen, damit die für die Ablösevorgänge verwendeten Chemikalien diese nicht berühren und die Triebwerkschaufel beschädigen. Diese Bereiche haben insofern eine kritische Abdeckbedingung, als dass, wenn die auf diese Bereiche aufgebrachte Abdeckung durchlässig ist, die Triebwerkschaufeln Ausschussmaterial ergeben können.

In der Vergangenheit wurden Wachse, Lacke und andere organische Überzüge auf diese kritischen Bereiche aufgebracht und als Abdeckmaterial verwendet. Diese Arten von Abdeckmaterialien leiden jedoch an dem Mangel, dass sie ungenügende Hafteigenschaften aufweisen, wenn sie den zur Ablösung des Schutzüberzuges von der Triebwerkschaufel verwendeten chemischen Materialien ausgesetzt sind. Als Folge werden die Kanten dieser Abdeckmaterialien abgehoben und durchlässig.

Zur Kompensation des Leckproblems wurden die Abdeckmaterialien weit über die kritischen Bereiche hinaus aufgetragen. Diese extensive Überabdeckung ist unerwünscht, da der über die ausgewählten Oberflächenbereiche hinaus aufgetragene Überzug mechanisch entfernt werden muss - ein zeitraubendes und fehleranfälliges Verfahren.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entfernung eines Schutzüberzuges von Oberflächenbereichen einer Triebwerkschaufel zu schaffen, welches ein Abdeckmaterial verwendet, das ausgezeichnete Hafteigenschaften aufweist, die das Problem der Durchlässigkeit für Chemikalien im Wesentlichen vermeidet.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein obiges Verfahren bereitzustellen, welches ein Abdeckmaterial verwendet, das eine ausreichende Viskosität aufweist und bis zur Aushärtung an Ort und Stelle bleibt, wo es aufgetragen wurde.

Es ist ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein obiges Verfahren bereitzustellen, welches ein Abdeckmaterial verwendet, das die mit der Entfernung des Überzuges verbundenen Kosten und Zeit vermindert.

Es ist ein noch anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein obiges Verfahren zu schaffen, welches ein Abdeckmaterial verwendet, das keine Überabdeckung erfordert.

Die vorstehenden Ziele werden durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Triebwerkschaufel mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 12 erreicht. Weitere Ausgestaltungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens und der Triebwerkschaufel ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Gemäss vorliegender Erfindung umfasst das Verfahren zur Ent fernung eines Schutzüberzuges von Oberflächenbereichen einer Triebwerkschaufel allgemein gesagt die Schritte der Bereitstellung einer Triebwerkschaufel mit einem zu entfernenden Schutzüberzug und Oberflächenbereichen, die einen Schutz und das Auftragen eines Abdeckmaterials auf die zu schützenden Oberflächenbereiche erfordern. Der Schritt zum Auftragen der Abdeckung umfasst das Auftragen eines im ultravioletten (UV) Strahlenbereich aushärtbaren Abdeckmaterials auf die Oberflächenbereiche, die einen Schutz erfordern. Nachdem das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial aufgetragen worden ist, wird das Material ausgehärtet, indem das Abdeckmaterial einer UV-Strahlung während einer zur Bewirkung der Aushärtung ausreichenden Zeit, typischerweise etwa 60 Sekunden, ausgesetzt wird.

Nachdem das Abdeckmaterial ausgehärtet worden ist, wird der Schutzüberzug unter Verwendung einer chemischen Ablösetechnik von den nicht abgedeckten Teilen der Triebwerkschaufel abgelöst.

Vorzugsweise wird das im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete, unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial auf Teile der Triebwerkschaufel aufgetragen; zu diesem gehören Luftkühllöcher in Turbinenschaufeln, ein Spalt an der Blatthinterkante, Löcher an den Blattspitzen, der Plattformteil und/oder der Fussteil.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Turbinentriebwerkschaufel;
Fig. 2 eine Rückansicht eines Teils der Turbinentriebwerkschaufel von Fig. 1 mit einem Spalt an einer Blatthinterkante;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Turbinentriebwerkschaufel von Fig. 1 mit durch ein Abdeckmaterial abgedeckten Bereichen.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, weist eine typische Turbinentriebwerkschaufel 10 eine Vorderkante 11 und eine Hinterkante 13 sowie eine Anzahl ausgewählter Oberflächenbereiche auf, umfassend eine Reihe von Luftkühllöchern 12 längs mindestens einer Oberfläche, zumindest einen Schlitz 14 in der Hinterkante, Löcher 15 in der Blattspitze der Triebwerkschaufel, einen Plattformteil 16 sowie einen Fussteil 18, die während des chemischen Ablösevorganges, der zur Entfernung eines Schutzüberzuges 20 von den verbleibenden Teilen der Triebwerkschaufel 10 verwendet wird, alle abgedeckt werden müssen. Um diese ausgewählten Oberflächenbereiche der Triebwerkschaufel 10 zu schützen, ist es wünschenswert, diese mit einem Abdeckmaterial 22 zu überziehen, wie in Fig. 3 gezeigt.

Der Erfinder hat nun herausgefunden, dass das Abdeckmaterial 22, das zum Schutz jener ausgewählten Oberflächenbereiche auf die Triebwerkschaufel aufgetragen wird, gewisse Eigenschaften aufweisen muss. Beispielsweise muss das Abdeckmaterial 22 ausreichende Hafteigenschaften aufweisen, sodass die Kanten des Materials während des chemischen Ablösevorgangs nicht abheben und lecken. Des Weiteren muss das Abdeckmaterial 22 eine solche Viskosität aufweisen, dass es bis zur Aushärtung an Ort und Stelle bleibt, wo es aufgetragen wurde, ohne durchzuhängen oder zu fliessen. Weiter muss das Abdeckmaterial 22 so beschaffen sein, dass nur eine minimale Menge von Abdeckmaterial über die zu schützenden ausgewählten Oberflächenbereiche hinaus aufgetragen werden muss.

Gemäss vorliegender Erfindung hat sich herausgestellt, dass ein besonders brauchbares Abdeckmaterial ein unter UV-Strahlung aushärtbares Material ist. Diese Art von Material hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, da es die gewünschten Haftungs- und Viskositätseigenschaften aufweist. Weiter wurde gefunden, dass der zur Aushärtung dieser Art von Material erforderliche Zeitbedarf vorteilhafterweise weit geringer ist als die zur Aushärtung anderer Abdeckmaterialien benötigte Zeit. Beispielsweise erfordern gewisse früher in Ablöseverfahren verwendete Abdeckmaterialien zur Aushärtung etwa fünf Stunden. Im Allgemeinen erfordern sie auch das Auftragen von mindestens zwei Überzügen. Das im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete, unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial erfordert zur Aushärtung etwa 60 Sekunden und die Auftragung eines einzigen Überzuges.

Ein unter UV-Strahlung aushärtbares Material, das als Abdeckmaterial im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein Acrylkleber, der durch eine actinische Strahlung wie beispielsweise Ultraviolettstrahlung aktiviert werden kann. Ein derartiges Material wird unter dem Markennamen DYMAX 29605 verkauft. Dieses Material ist ein reaktiver Acrylkleber, der durch actinische Strahlung aktiviert werden kann, der zusätzlich zu einem Photoinitiator zumindest etwa 1.0 Gew.-% einer Perester-Verbindung oder Cumolhydroperoxid, sowie 0,5 Gew.-% einer tautomerischen organischen Säure enthält. Das Material ist beschrieben im US Patent Nr. 5 039 715 (Bachmann et. al.), auf welches hier ausdrücklich bezug genommen wird.

Gemäss vorliegender Erfindung wird das unter UV-Strahlung aushärtbare Material auf die ausgewählten Oberflächenbereiche der Turbinentriebwerkschaufel aufgetragen, welche die Luftkühllöcher 12, den Endkantenschlitz 14, die Löcher 15 an der Blattspitze, den Plattformteil 16 sowie den Fussteil 18 umfasst. Vorzugsweise wird das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial 22 durch Spritzen des Abdeckmaterials in flüssiger Form durch eine dünne Nadel entsprechend einer Spritze eingespritzt, sodass es über die Luftkühllöcher 12, die Endkantenschlitze 14, die Löcher 15 an der Blattspitze, den Plattformteil 16, den Fussteil 18 sowie auf an diese angrenzende Bereiche fliesst. In den meisten Fällen ist nur ein Überzug von Abdeckmaterial zum Schutz der ausgewählten Oberflächenbereiche erforderlich.

Natürlich ist auch zu bedenken, dass in gewissen Fällen zwei oder mehr Überzüge des unter UF-Strahlung aushärtenden Abdeckmaterials 22 wünschens wert sein können. Obwohl das Abdeckmaterial bevorzugt unter Verwendung einer spritzenähnlichen Nadel aufgetragen wird, sei hier angemerkt, dass andere Auftragtechniken einschliesslich Streichen verwendet werden können, falls dies gewünscht ist.

Nachdem das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial auf die ausgewählten Oberflächenbereiche der Triebwerkschaufel 10 aufgetragen worden ist, wird die Triebwerkschaufel während einer zum Aushärten des Abdeckmaterials ausreichenden Zeit einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt. Es hat sich herausgestellt, dass es zur Aushärtung des Abdeckmaterials ausreicht, wenn die Triebwerkschaufel 10 mit dem Abdeckmaterial 22 für eine Zeitspanne von etwa 60 Sekunden unter eine Ultraviolettlampe gestellt wird.

Nachdem das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial ausgehärtet worden ist, werden die nicht abgedeckten Teile der Turbinentriebwerkschaufel 10 zur Entfernung des Schutzüberzuges einem chemischen Ablösevorgang unterworfen. Zur Entfernung des Schutzüberzuges kann jeder bekannte und geeignete chemische Ablösevorgang verwendet werden. Typischerweise ist der chemische Ablösevorgang ein Säureablösevorgang, der heisse Säurematerialien verwendet, wie beispielsweise jene von United Technologies Corporation mit der Bezeichnung SPOP 301 und SPOP 308.

Danach werden die während des Ablösevorgangs verwendete Chemikalien durch Spülen entfernt und das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial 22 wird entfernt durch Abbrennen in einem ausreichend belüfteten Ofen, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 482 DEG C (900 DEG F) bis etwa 704 DEG C (1300 DEG F). Nachdem das Abdeckmaterial entfernt worden ist, wird der Überzug auf den vormals unter dem Abdeckmaterial 22 liegenden Oberflächen der Triebwerkschaufel durch Schleifen mit feinem Sandpapier oder luft- bzw. elektrisch betriebenen Schleifscheiben mechanisch entfernt. Wenn der Schutzüber zug komplett von den Oberflächen der Triebwerkschaufel 10 entfernt worden ist, kann die Triebwerkschaufel auf Risse geprüft, repariert, neu beschichtet und wieder eingebaut werden.

Aus der vorstehenden Diskussion ergibt sich, dass die Verwendung eines unter UV-Strahlung aushärtbaren Materials als Abdeckmaterial sehr vorteilhaft ist. Das unter UV-Strahlung aushärtbare Material hat ausgezeichnete Hafteigenschaften, die es den Kanten des Abdeckmaterials ermöglichen, an den Oberflächen der Triebwerkschaufel zu haften ohne zu lecken. Zudem muss nur eine minimale Menge von unter UV-Strahlung ausgehärtetem Material auf die zu schützenden Bereiche der Triebwerkschaufel aufgetragen werden. Dies ist äusserst wünschenswert, weil es im Wesentlichen das Problem der Überabdeckung eliminiert und die zur Entfernung des Abdeckmaterials benötigte Zeit erheblich reduziert. Weiter härtet das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial schneller aus als andere Arten von Abdeckmaterialien.

Deshalb ergibt sich eine wesentliche Zeitersparnis durch Verwendung eines im UV-Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials im Verfahren gemäss vorliegender Erfindung.

Obwohl das Verfahren gemäss vorliegender Erfindung im Zusammenhang mit dem Entfernen eines Schutzüberzuges von Oberflächenbereichen einer Turbinentriebwerkschaufel beschrieben worden ist, sei hier angemerkt, dass das Verfahren zum Entfernen eines Schutzüberzuges von jeder Art Triebwerkschaufel verwendet werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen eines Schutzüberzuges (20) von Oberflächenbereichen einer Triebwerkschaufel (10), umfassend die Schritte: Bereitstellung einer Triebwerkschaufel (10) mit einem zu entfernenden Schutzüberzug (20) und mit ausgewählten Oberflächenbereichen, die während eines Schrittes zur Überzugentfernung Schutz erfordern, Abdecken der ausgewählten Oberflächenbereiche durch Auftragen eines im ultravioletten Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf die ausgewählten Oberflächenbereiche der Triebwerkschaufel, Entfernen des ausgehärteten Abdeckmaterials (22) nach Ablösen des Schutzüberzuges (20), und Entfernen des vormals unter dem Abdeckmaterial (22) liegenden Schutzüberzug-Restmaterials.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) Luftkühllöcher (12) aufweist und der Auftragschritt das Auftragen des im ultravioletten Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf die Luftkühllöcher und auf die Luftkühllöcher und auf an die Luftkühllöcher angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) einen Hinterkantenschlitz (14) aufweist und der Auftragschritt das Auftragen des im ultraviolette Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf den Hinterkantenschlitz und auf an den Hinterkantenschlitz angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel umfasst.

4.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) einen Plattformteil (16) umfasst und der Auftragschritt das Auftragen des im ultravioletten Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf den Plattformteil und auf an den Plattformteil angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel umfasst.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) einen Fussteil (18) aufweist und der Auftragschritt das Auftragen des im ultravioletten Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf den Fussteil und auf an den Fussteil angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel umfasst.

6.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) eine Blattspitze sowie eine Mehrzahl von Löchern (15) in der Blattspitze aufweist und der Auftragschritt das Auftragen des im ultravioletten Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf die Löcher in der Spitze sowie auf an die Löcher in der Spitze angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel umfasst.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragschritt das Auftragen des im ultravioletten Strahlungsbereich aushärtbaren Abdeckmaterials (22) auf die ausgewählten Oberflächenbereiche der Turbinen-schaufel (10) in flüssiger Form umfasst.

8.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragschritt das Auftragen eines reaktiven, durch Ultraviolettstrahlung aktivierbaren Acrylklebers umfasst.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend die Schritte: Aushärten des unter UV-Strahlung aushärtbaren Abdeckmaterials (22); und Ablösen des Schutzüberzuges (20) von nicht abgedeckten Teilen der Triebwerkschaufel (10).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtungsschritt das Aussetzen des unter UV-Strahlung aushärtbaren Abdeckmaterials (22) der Ultraviolettstrahlung umfasst, und der Ablösevorgang das Ablösen des Schutzüberzuges (20) von den nicht abgedeckten Teilen der Triebwerkschaufel (10) ein Ablösen mittels Säure umfasst.

11.

Verfahren nach Anspruch 9, weiter umfassend: Spülen der Triebwerkschaufel (10) nach dem Ablösevorgang, Entfernen des ausgehärteten Abdeckmaterials (22), und mechanisches Entfernen des vormals unter dem Abdeckmaterial liegenden Schutzüberzuges (20).

12. Triebwerkschaufel, die einen durch Kontakt mit einer chemischen Lösung zu entfernenden Schutzüberzug (20) auf ihren Oberflächen aufweist, und die ein unter UV-Strahlung aushärtbares Abdeckmaterial (22) über ausgewählten Teilen der Oberfläche aufweist, wobei das unter UV-Strahlung aushärtbare Abdeckmaterial an den ausgewählten Flächenteilen haftend mit der Triebwerkschaufel (10) derart verbunden ist, dass die chemische Lösung nicht zwischen das Abdeckmaterial und die mit dem Abdeckmaterial bedeckten ausgewählten Flächenteile eindringen kann.

13.

Triebwerkschaufel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) Luftkühllöcher (12) aufweist und das Abdeckmaterial (22) die Luftkühllöcher und an die Luftkühllöcher angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel bedeckt.

14. Triebwerkschaufel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) wenigstens einen Hinterkantenschlitz (14) aufweist und das Abdeckmaterial (22) den zumindest einen Hinterkantenschlitz und an den zumindest einen Hinterkantenschlitz angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel überdeckt.

15. Triebwerkschaufel nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) einen Plattformteil (16) aufweist und das Abdeckmaterial (22) den Plattformteil und an den Plattformteil angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel überdeckt.

16.

Triebwerkschaufel nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) einen Fussteil (18) aufweist und das Abdeckmaterial (22) den Fussteil und an den Fussteil angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel überdeckt.

17. Triebwerkschaufel nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwerkschaufel (10) eine Mehrzahl von Löchern (15) im Bereich einer Schaufelspitze aufweist und das Abdeckmaterial (22) die Löcher und an die Löcher angrenzende Bereiche der Triebwerkschaufel überdeckt.