CN110462169A - 燃气涡轮发动机维护工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的维护工具包括轨道系统，该轨道系统具有可通过燃气涡轮发动机的一个或多个检查孔插入的多个轨道段，用于组装在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内。维护工具还包括可沿着轨道系统的多个轨道段移动的维护头部，用于在核心空气流动路径内执行维护操作。

Description

燃气涡轮发动机维护工具
技术领域
本主题大体涉及一种用于燃气涡轮发动机的检查工具。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心通常以串行流动顺序包括压缩机区段，燃烧区段，涡轮区段和排气区段。在操作中，从风扇向压缩机区段的入口提供空气，在压缩机区段中，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段导向到涡轮区段。燃烧气体通过涡轮区段的流动驱动涡轮区段，然后被导向通过排气区段，例如到大气。
定期地，在维护间隔期间检查燃气涡轮发动机，以确定例如燃气涡轮发动机的内部部件的磨损量。例如，燃气涡轮发动机通常包括一个或多个检查孔，允许技术人员观察燃气涡轮发动机的核心空气流动路径。可以通过这些检查孔插入柔性管道镜，以便于这种检查并允许技术人员取得一个或多个部件的图像。但是，取决于执行检查的技术人员，取得的部件的图像可能未被正确记录或编目，并且还可能会显示部件的偏斜角度。这可能使得难以在燃气涡轮发动机的定期维护间隔期间密切关注燃气涡轮发动机的任何潜在问题区域，尤其是如果使用不同的技术人员进行检查。另外，部件的偏斜角度视图可能使得难以识别部件和/或图像中捕获的部件上的位置。
因此，在不同的维护间隔期间尽管没有经验的技术人员或不同的技术人员而提供益处的用于执行燃气涡轮发动机的某些维护操作的工具将是有用的。更具体地，用于取得燃气涡轮发动机的内部部件的图像的工具能够更准确地编目这些图像将是特别有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的维护工具。燃气涡轮发动机限定核心空气流动路径和多个检查孔。维护工具包括轨道系统，该轨道系统具有多个轨道段，该多个轨道段可通过燃气涡轮发动机的检查孔中的一个或多个插入，用于组装在核心空气流动路径内。维护工具另外包括可沿着轨道系统的多个轨道段移动的维护头部，用于在核心空气流动路径内执行维护操作。
在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机系统。燃气涡轮发动机系统包括燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机具有压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段，压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段处于串行流动顺序并且一起至少部分地限定核心空气流动路径。燃气涡轮发动机限定一个或多个检查孔。燃气涡轮发动机系统还包括维护工具。维护工具包括轨道系统，该轨道系统具有组装在核心空气流动路径内的多个轨道段。维护工具还包括维护头部，该维护头部定位在核心空气流动路径内并且可沿着轨道系统的多个轨道段移动，以在核心空气流动路径内执行维护操作。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了指向本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性剖视图。
图2是图1的示例性燃气涡轮发动机的燃烧区段的示意性剖视图。
图3是沿燃气涡轮发动机的轴向方向取得的图2的示例性燃烧区段的视图，其中根据本公开的示例性实施例的维护工具至少部分地位于其中。
图4是图3中描绘的示例性维护工具的一部分的近视图。
图5是图3中描绘的示例性维护工具安装在图3的示例性燃烧区段中的视图。
图6是图3中描绘的示例性维护工具的轨道段的第一端视图。
图7是图3中描绘的示例性维护工具的轨道段的第二端视图。
图8是根据本公开的示例性实施例的维护工具的维护头部的立体图。
图9是根据本公开另一示例性实施例的维护工具的维护头部的立体图。
图10是根据本公开的示例性实施例的包括致动装置的维护工具的示意图。
图11是图10中描绘的示例性维护工具的示例性致动装置的立体示意图。
图12是根据本公开的示例性实施例的图10的示例性维护工具的轨道段的近视图。
图13是根据本公开的示例性方面的用于执行维护操作的方法的流程图。
图14是根据本公开另一示例性方面的用于执行维护操作的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或相似的标记已用于指代本发明的相同或相似的部分。如本文所用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个组件的位置或重要性。术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机内的相对位置，其中前指的是更靠近发动机入口的位置，后指的是更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
现在参考附图，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性剖视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是航空的高旁通涡轮风扇喷气发动机10，在此称为“涡轮风扇发动机10”，其构造成安装到飞行器，例如以翼下构造或尾部安装构造。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线12延伸)，径向方向R和周向方向(即，绕轴向A延伸的方向；见图3)。通常，涡轮风扇10包括风扇区段14和核心涡轮发动机16，该核心涡轮发动机16设置在风扇区段14下游。
所示的示例性核心涡轮发动机16通常包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括第一增压或低压(LP)压缩机22和第二高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括第一高压(HP)涡轮28和第二低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地联接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地联接到LP压缩机22。压缩机区段，燃烧区段26，涡轮区段和喷射排气喷嘴区段32一起限定通过核心涡轮发动机16的核心空气流动路径37。
仍然参照图1的实施例，风扇区段14包括可变节距风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，每个风扇叶片40可相对于盘42绕俯仰轴线P旋转，该致动构件44构造成共同地(例如一致地)改变风扇叶片40的节距。风扇叶片40，盘42和致动构件44一起可通过越过动力齿轮箱46的LP轴36绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于将LP轴36的旋转速度降低到更有效的旋转风扇速度。
仍然参照图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱48覆盖，该前机舱48在空气动力学上成形成促进通过多个风扇叶片40的气流。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。此外，对于所描绘的实施例，机舱50通过多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16支撑。此外，机舱50的下游区段54在核心涡轮发动机16的外部分上延伸，以在其间限定旁路气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定量的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡轮风扇10。当一定量的空气58经过风扇叶片40时，如箭头62所示的第一部分空气58被引导或导向进入旁路气流通道56，并且如箭头64所示的第二部分空气58被引导或导向进入LP压缩机22。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64被导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时，第二部分空气64的压力增加。
仍参照图1，来自压缩机区段的压缩的第二部分空气64与燃料混合，并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体66。燃烧气体66从燃烧区段26导向通过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接到外壳18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级(在图2中更详细地示出)提取，因此使HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。然后燃烧气体66导向通过LP涡轮30，其中经由联接到外壳18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级，从燃烧气体66提取第二部分热能和动能，因此导致LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
随后，燃烧气体66被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁通气流通道56，第一部分空气62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28，LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78，用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。
应当理解，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机10仅作为示例提供，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可以具有任何其他合适的构造。附加地或替代地，本公开的各方面可以与任何其他合适的航空燃气涡轮发动机(例如涡轮轴发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气发动机等)一起使用。此外，本公开的各方面还可以与任何其他陆基燃气涡轮发动机(例如发电燃气涡轮发动机)一起使用，或与任何航空衍生燃气涡轮发动机(例如航海燃气涡轮发动机)一起使用。
现在参考图2，提供了图1的示例性涡轮风扇发动机10的一部分的近视图。更具体地，图2提供了压缩机区段的HP压缩机24的后端，燃烧区段26和涡轮区段的HP涡轮28的近视图。
如图所示，燃烧区段26包括燃烧器组件100。燃烧器组件100通常包括：内衬102，其大致沿轴向方向A在后端104和前端106之间延伸；以及外衬108，其也大致沿轴向方向A在后端110和前端112之间延伸。内衬102和外衬108一起至少部分地在它们之间限定燃烧室114。内衬102和外衬108各自附接到环形圆顶(annular dome)或与环形圆顶一体形成。更具体地，环形圆顶包括内圆顶区段116和外圆顶区段118，内圆顶区段116附接到内衬102的前端106或与内衬102的前端106一体形成，外圆顶区段118附接到外衬108的前端112或与外衬108的前端112一体形成。此外，内圆顶区段116和外圆顶区段118可以各自一体地形成(或者替代地可以由以任何合适的方式附接的多个部件形成)，并且可以各自沿周向方向C延伸以限定环形形状。然而，应该理解的是，在其他实施例中，燃烧器组件100可以不包括内圆顶区段116和/或外圆顶区段118；可以包括附接到相应的内衬102和外衬108的分别形成的内圆顶区段116和/或外圆顶区段118；或者可以具有任何其他合适的构造。
对于所描绘的实施例，内衬102和外衬108可各自由耐火材料形成，例如陶瓷基质复合(CMC)材料，其是具有高温能力的非金属材料。然而，在其他实施例中，内衬102和外衬108中的一个或两个可替代地由任何其他合适的材料(例如合适的金属材料)形成。
另外，对于所描绘的实施例，涡轮风扇发动机10包括外壳。更具体地，涡轮风扇发动机10包括外压缩机壳25，外燃烧器壳27和外涡轮壳29。燃烧器组件100通常定位在外燃烧器壳27内并被外燃烧器壳27围绕。另外，虽然未示出，但是燃烧器组件可以附接到外燃烧器壳，例如，燃烧器组件100的外衬108可以附接到外燃烧器壳27。
仍然参考图2，燃烧器组件100还包括沿周向方向C(参见图3)间隔开并且至少部分地定位在环形圆顶内的多个燃料空气混合器124。更具体地，多个燃料空气混合器124中的每一个通过由环形圆顶限定的开口119，至少部分地沿径向方向R设置在外圆顶区段118和内圆顶区段116之间。在操作期间，来自涡轮风扇发动机10的压缩机区段的压缩空气流入或流过燃料空气混合器124，其中压缩空气与燃料混合并被点燃以在燃烧室114内产生燃烧气体66。内圆顶区段116和外圆顶区段118构造成有助于将来自压缩机区段的这种压缩空气流提供到或提供通过燃料空气混合器124。例如，外圆顶区段118包括位于前端的外罩126，内圆顶区段116类似地包括位于前端的内罩130。外罩126和内罩130可有助于将来自压缩机区段26的压缩空气流引导到或引导通过燃料空气混合器124中的一个或多个。然而，再次，在其他实施例中，环形圆顶可以以任何其他合适的方式构造。
此外，应当理解，图2中描绘的示例性涡轮风扇发动机包括多个检查孔132。例如，压缩机区段包括一个或多个检查孔132，燃烧区段包括一个或多个检查孔132，并且涡轮区段包括一个或多个检查孔132。在涡轮风扇发动机的操作期间，这些检查孔132覆盖有帽或塞，以保持部件的完整性，通过该部件限定检查孔132。如下面更详细描述的，在某些实施例中，检查孔132沿涡轮风扇发动机10的周向方向C间隔开，并且允许技术人员在涡轮风扇发动机10上执行某些维护功能。例如，这些检查孔132可以在某些构造中称为管道镜检查孔132。然而，应当理解，在本公开的某些实施例中，检查孔132还可包括燃烧区段26内的点火器孔(未示出)，或通向由涡轮风扇发动机10限定的核心空气流动路径37的任何其他合适的开口。
仍然参考图2，另外提供维护工具200。如下面将更详细讨论的，维护工具200可以允许用户或技术人员执行某些维护功能，包括例如检查涡轮风扇发动机10的一个或多个部件和/或在涡轮风扇发动机10的一个或多个部件上喷涂涂层。
现在还参考图3，将更详细地描述维护工具200。图3提供了沿轴向方向A的图1和2的涡轮风扇发动机10的燃烧区段26的视图。如图1和2所示，维护工具200通常包括具有多个轨道段204的轨道系统202。多个轨道段204可通过涡轮风扇发动机10的一个或多个检查孔132插入，用于组装在核心空气流动路径37内。(注意，下面将参考例如图5更详细地描述轨道系统202的组装过程。)更具体地，对于图2和图3中描绘的实施例，轨道系统202的多个轨道段204组装在核心空气流动路径37内，并且更具体地，组装在燃烧区段26的燃烧器组件100的燃烧室114内。因此，应当理解，对于所示的实施例，多个轨道段204一起构造成用于组装在燃烧区段26的燃烧器组件100的燃烧室114内。如从本公开还将理解的，当涡轮风扇发动机10基本上完全组装时，示例性维护工具200的轨道系统202可以组装在涡轮风扇发动机10的核心空气流动路径37内。如本文所用，“基本上完全组装”是指形成轨道系统202组装在其内，或者轨道系统202将组装在其内的核心空气流动路径37的部分的所有部件保持在一起并组装(除了一个或多个检查孔132内的任何帽或塞被移除)。
值得注意的是，在本公开的其他示例性实施例中，示例性维护工具200的轨道系统202可以替代地在涡轮风扇发动机10的任何其他合适位置处组装在核心空气流动路径37内。例如，在其他示例性实施例中，示例性维护工具200的轨道系统202可以替代地组装在例如涡轮风扇发动机10的压缩机区段或涡轮风扇发动机10的涡轮区段内。利用这种构造，轨道系统202可以通过涡轮风扇发动机10的压缩机区段内(例如在HP压缩机24内)，和/或涡轮风扇发动机10的涡轮区段内(例如在HP涡轮28内)的一个或多个检查孔132插入。
现在特别参考图3的实施例，轨道系统202的多个轨道段204中的每一个彼此连接，并且一旦组装，轨道系统202基本上沿着涡轮风扇发动机10的周向方向C延伸。更具体地，对于所描绘的实施例，当轨道系统202的轨道段204组装在核心空气流动路径37内时，轨道系统202(包括多个轨道段204)围绕涡轮风扇发动机10的纵向中心线12在核心空气流动路径37内延伸大致三百六十度(360°)。然而，应该理解的是，在其他示例性实施例中，轨道系统202可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示例性实施例中，轨道系统202可以不围绕涡轮风扇发动机10的纵向中心线12在核心空气流动路径37内延伸大致三百六十度(360°)，而是可以仅部分地围绕涡轮风扇发动机10的纵向中心线12在核心空气流动路径37内沿着周向方向C延伸。
还如图所示，示例性维护工具200还包括径向夹具206，径向夹具206可附接到轨道系统202并且可延伸通过涡轮风扇发动机10的多个检查孔132中的一个或多个。更具体地，对于所描绘的实施例，维护工具200包括多个径向夹具206，该径向夹具206在沿着轨道系统202的长度的位置处可附接到轨道系统202，并且沿着涡轮风扇发动机10的周向方向C间隔开。例如，如图3所示，所示的示例性维护工具200包括四个径向夹具206，其延伸通过相应的检查孔132并且在沿着轨道系统202的长度的位置处附接到轨道系统202。每个径向夹具206沿涡轮风扇发动机10的周向方向C间隔开。然而，值得注意的是，在其他实施例中，维护工具200可包括任何其他合适数量的径向夹具206。
现在还参考图4，提供了图3中描绘的维护工具200的径向夹具206中的一个和轨道系统202的近视图。如图所示，对于所示实施例，径向夹具206还构造成附接到外燃烧器壳27，通过外燃烧器壳27限定检查孔132中的一个。例如，所示的径向夹具206包括主体部分208，主体部分208附接到围绕/限定检查孔132的外燃烧器壳27的管道镜凸缘210。径向夹具206的主体部分208可使用螺纹连接或任何其他合适的附接机构附接到外燃烧器壳27的管道镜凸缘210。
所示的径向夹具206还包括轴212，轴212大致沿径向方向R延伸到核心空气流动路径37内，并且附接到轨道系统202。更具体地，径向夹具26的轴212延伸穿过限定在燃烧器组件100的外衬108中的检查孔132(外衬108的检查孔132与限定在外燃烧器壳27中的检查孔132对准)。轴212包括位于远端的一对附接销214，用于将径向夹具206附接到轨道系统202。对于所描绘的实施例，附接销214可通过径向夹具206的径向外端处的紧固手柄216沿径向方向R相对于彼此移动。因此，附接销214可以通过紧固手柄216移动更靠近彼此，以将径向夹具206附接/夹紧到轨道系统202。这样的构造可以允许径向夹具206使轨道系统202相对于外燃烧器壳27稳定在核心空气流动路径37内，并且更具体地，将轨道系统202安装在核心空气流动路径37内的期望位置处。此外，尽管技术人员或操作员组装轨道系统202，但是这样的构造可以允许径向夹具206将轨道系统202一致地安装在涡轮风扇发动机10的核心空气流动路径37内，即，在多次维护检查中在涡轮风扇发动机10的核心空气流动路径37内的相同位置处。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，维护工具200可包括用于将轨道系统202安装在涡轮风扇发动机10的核心空气流动路径37内的任何其他合适的结构构造。例如，在其他示例性实施例中，维护工具200可包括一个或多个部件，用于将轨道系统202直接附接到例如涡轮转子叶片，涡轮喷嘴等。
现在参考图5，在轨道系统202的组装期间提供了上面参照图2至图4描述的维护工具200的轨道系统202的近视图。如上所述，轨道系统202的多个轨道段204可通过燃气涡轮发动机的检查孔132中的单独一个插入，用于组装在核心空气流动路径37内。另外，多个轨道段204中的每个轨道段204连接到相邻的轨道段204，并且更具体地，对于所示的实施例，至少在一端可枢转地连接到相邻的轨道段204。具体地，对于所描绘的实施例，每个内部轨道段204(即，除第一个或最后一个轨道段204之外的轨道段204)在两端可枢转地连接到相应的相邻的轨道段204，以及第一个和最后一个轨道段204仅在一端可枢转地连接到相邻的轨道段204。
现在还参考图6和7，将更详细地描述用于图5的示例性轨道系统202的可枢转连接。每个内部轨道段204在第一端218和第二端220之间纵向延伸(即，在组装时沿涡轮风扇发动机10的周向方向C)。图6描绘了示例性内部轨道段204的第一端218，图7描绘了示例性内部轨道段204的第二端220。如图所示，对于图6和7的实施例，轨道段204的第一端218构造为母端(female end)，轨道段204的第二端220构造为公端(male end)。一个轨道段204的公端可以固定到相邻轨道段204的母端。更具体地，轨道段204的第一母端218包括一对凹口222和开口224。另外，轨道段204的第二公端220包括一对延伸部226，其构造成接收在凹口222和开口228中。当轨道段204的第二端220处的延伸部226被接收在相邻轨道段204的第一端218处的凹口222内时，开口224,228对准，使得销(未示出)可以延伸通过其，以可枢转地连接两个相邻的轨道段204。
值得注意的是，图6和7中所示的轨道段204的第一端218和第二端220中的每一个另外包括磁性部分230。磁性部分230可以有助于在维护工具200的操作期间将轨道段204保持彼此相邻。更具体地，磁性部分230可各自包括凹陷在相应的第一端218和第二端220内的磁体。这种构造允许轨道段204可释放地组装，如下面更详细描述的。此外，对于所示实施例，第一端包括对准凹口232，第二端220包括对准旋钮234。当组装时，对准旋钮234被接收在相邻轨道段204的对准凹口232内，以确保相邻轨道段204正确对准。
再次具体参考图5，应当理解，具有这种构造的轨道系统202可以通过一个或多个检查孔132中的单独一个，将连接的轨道段204单独地顺序插入，来组装在核心空气流动路径37内。在该过程期间，轨道段204可相对于彼此枢转，以允许后续的轨道段204插入。然而，一旦定位在核心空气流动路径37内，相邻的轨道段204可借助于轨道段204的相邻端218,220的磁性部分230自动组装。值得注意的是，第一轨道段204的第一端218和最后的轨道段204的第二端220(未示出)可以使用磁性附接机构，基本上完全附接和组装在核心空气流动路径37内。或者，径向夹具206中的一个或多个可用于将第一轨道段204的第一端218和最后的轨道段204的第二端220附接在涡轮风扇发动机10的核心空气流动路径37内。
值得注意的是，在给定该组装方法的情况下，在至少某些示例性实施例中，轨道系统202的轨道段204中的一个或多个可以由比形成限定轨道系统202组装在其内的核心空气流动路径37的部件的材料更软的材料形成。例如，在某些示例性实施例中，轨道系统202的轨道段204可以由非金属材料(例如塑料或塑料聚合物材料)形成。用于形成轨道系统202的轨道段204的合适的塑料或塑料聚合物材料，包括但不限于聚(氯乙烯)(“PVC”)，聚乙烯(“PE”)，聚丙烯(“PP”)等。附加地或替代地，轨道段204中的一个或多个可包括缓冲或防护装置，该缓冲或防护装置由比形成限定轨道系统202组装在其内的核心空气流动路径37的部件的材料更软的材料形成。例如，第一轨道段204可包括在其前端上的缓冲或防护装置，该缓冲或防护装置由例如弹性材料形成，以防止刮擦限定轨道系统202组装在其内的核心空气流动路径37的部件。
现在返回参照图3并且还参照图8，维护工具200还包括可沿着轨道系统202的多个轨道段204移动的维护头部236，用于在核心空气流动路径37内执行维护操作。图8提供了根据本公开的示例性实施例的具有维护头部236的示例性维护工具200的轨道系统202的轨道段204的立体剖视图。
如图所示，用于本文所述的维护工具200的示例性轨道系统202的每个轨道段204限定凹槽238。当轨道段204组装时，每个轨道段204的凹槽238对准，使得凹槽238一起形成沿轨道系统202的整个长度(即，对于所示的实施例，绕涡轮风扇发动机10的纵向中心线12的周向方向C上的三百六十度(360°))延伸的连续凹槽238。维护头部236可滑动地连接到多个轨道段204中的每一个的凹槽238，并且因此可沿着多个轨道段204中的每一个的凹槽238移动。对于所示的实施例，由多个轨道段204限定的凹槽238均被构造为“T形”凹槽，并且用于所示的示例性维护工具200的维护头部236包括可滑动地定位在凹槽238内的“T形”凸缘240。然而，在其他示例性实施例中，维护头部236可以以任何其他合适的方式可滑动地或可移动地连接到轨道系统202的多个轨道段204。
特别参考图8，应当理解，对于所示实施例，维护工具200被构造为检查工具，并且维护头部236包括一个或多个相机242和一个或多个光源244。具体地，对于所描绘的实施例，维护头部236包括三个相机242和两个光源244。相机242可用于取得图像(包括静止图像或运动图像)，该图像允许操作员或技术人员检查暴露于核心空气流动路径37的涡轮风扇发动机10的各种部件。例如，相机242可用于取得燃烧器组件100的圆顶，燃烧器组件100的内衬102和/或外衬108，HP涡轮28的第一级涡轮喷嘴68，HP涡轮28的第一级涡轮转子叶片70等的图像或检查燃烧器组件100的圆顶，燃烧器组件100的内衬102和/或外衬108，HP涡轮28的第一级涡轮喷嘴68，HP涡轮28的第一级涡轮转子叶片70等。
一个或多个相机242中的每一个可以可操作地连接到控制系统(未示出)，该控制系统被构造为接收由一个或多个相机242捕获的一个或多个图像。一个或多个相机242可以与控制系统有线或无线通信。此外，维护头部236可以被构造为存储由一个或多个相机242捕获的图像，或者替代地，一个或多个相机242可以被构造为在操作期间与控制系统直接通信，使得用户或技术人员可以查看实时捕获的图像。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，维护头部236可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示例性实施例中，维护头部236可以具有任何其他合适数量的光源244或相机242。另外，相机242和光源244可以指向任何其他合适的方向。此外，应当理解，在本公开的其他示例性实施例中，维护头部236可以构造成执行燃气涡轮发动机的任何其他合适的维护操作。例如，现在简要参考图9，提供根据本公开另一示例性实施例的维护头部236，维护头部236可以替代地包括一个或多个喷涂喷嘴246，用于在涡轮风扇发动机10的一个或多个部件上喷涂保护涂层。例如，维护头部236可以在燃烧器组件100的内衬102或外衬108上，燃烧器组件100的圆顶上，HP涡轮28的第一级涡轮喷嘴68上，HP涡轮28的第一级涡轮转子叶片70上等喷涂热障涂层或任何其他合适的涂层。值得注意的是，利用这种构造，维护工具200还包括涂层供应管线248，该涂层供应管线248流体地连接到喷嘴246(直接地或通过维护头部236)，用于为喷嘴246提供所需的涂层的流动。流体供应管线248可以延伸通过涡轮风扇发动机10的检查孔132中的一个或多个，以到达涂层源的外部。
现在参考图10至图12，提供了根据本公开的示例性实施例的维护工具200。图10提供了维护工具200的示意图，该维护工具200具有组装的轨道系统202的多个轨道段204；图11提供了示例性维护工具200的致动装置的立体示意图；图12提供了示例性维护工具200的轨道段204的近视图。图10至图12的示例性维护工具200可以以与上面参照图2至图9描述的一个或多个示例性维护工具200基本相同的方式构造。例如，图10至图12的示例性维护工具200包括轨道系统202，轨道系统202具有多个轨道段204和可沿轨道系统202的多个轨道段204移动的维护头部236。
另外，具体参考图10，示例性维护工具200还包括致动装置，该致动装置可与维护头部236一起操作以沿着轨道系统202的多个轨道段204移动维护头部236。对于所示的实施例，致动装置被构造为滑轮系统250，滑轮系统250通常包括线轴(spool)252，第一线254和第二线256。线轴252可通过例如马达或操作者绕中心轴线258旋转。第一线254和第二线256各自附接到维护工具200的维护头部236。
特别参考图11，将理解的是，第一线254在线轴252的第一周向方向C1上缠绕在线轴252上，而第二线256在线轴252的第二周向方向C2(与第一周向方向C1相反)上缠绕在线轴252上。这样的构造相应地确保了线轴252绕其中心轴线258的旋转以与其延伸另一条线基本相同的速度缩回一条线。例如，线轴252围绕其中心轴线258在第一周向方向C1上的旋转使第一线254以第一速度延伸，并且同时以第二速度缩回第二线256。利用本构造，第一速度基本上等于第二速度。
此外，为了进一步确保第一线254和第二线256保持张紧并且考虑到任何其他异常，滑轮系统250还包括可与第一线254一起操作的第一张紧器260和可与第二线256一起操作的第二张紧器262。第一张紧器260和第二张紧器262中的每一个通常包括分别可与第一线254和第二线256一起操作的轮264，以及弹性构件266，弹性构件266对于所示实施例构造为弹簧单元。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，滑轮系统250可以以任何其他合适的方式构造。例如，滑轮系统250可以替代地包括两个线轴，并且还可以包括任何其他形式的张紧器。例如，在其他示例性实施例中，第一张紧器260或第二张紧器262中的一个或两个可包括两个或更多个弹性构件266和轮264。
现在特别参考图12，轨道系统202的轨道段204中的至少一个限定了用于滑轮系统250的第一线254和第二线256的开口。更具体地，对于所示的实施例，轨道段204中的一个包括用于第一线254的第一开口268和用于第二线256的第二开口270。第一开口268和第二开口270各自延伸到由相应的轨道段204限定的凹槽238中。更具体地，对于所描绘的实施例，凹槽238被构造为“T形”凹槽(其径向内部分和径向外部分以虚线示出；还见图8)，并且第一线254和第二线256构造成保持在“T形”凹槽238的径向内区段中(也以虚线示出)。然而，值得注意的是，在其他示例性实施例中，轨道段204可以仅包括用于第一线254和第二线256中的每一个以延伸通过其的单个开口。
应当理解，在某些实施例中，当维护工具200在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径37内组装时，滑轮系统250的第一线254和第二线256可以延伸通过燃气涡轮发动机的检查孔132中的一个或多个。例如，第一线254和第二线256中的每一个可以延伸通过相同的检查孔132，或者替代地，每个可以延伸通过分开的单独的检查孔132。利用这些构造，当组装维护工具200时，致动装置保持在核心空气流动路径37的外部。
此外，应当理解，在其他示例性实施例中，致动装置可替代地以任何其他合适的方式构造，以移动维护工具200的维护头部236。此外，尽管在此将维护工具200描述为与涡轮风扇发动机一起使用，但是应当理解，维护工具200可以替代地与任何其他合适的燃气涡轮发动机(例如涡轮轴发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气发动机，等)一起使用。
包含根据本公开的一个或多个示例性实施例的致动装置可确保在维护工具200的操作期间维护头部236的精确位置是已知的。例如，致动装置可包括编码器以确定维护头部236的位置。更具体地，当致动装置是线轴组件时，旋转编码器可以包括在线轴上或者以其他方式与线轴一起操作，以至少部分地基于线轴的旋转量来确定维护头部236的精确位置。因此，包含根据本公开的一个或多个示例性实施例的致动装置可以允许用户或技术人员在维护操作期间准确地对从燃气涡轮发动机的各种部件取得的图像进行编目(catalog)。这可以确保在后续维护操作期间可以更密切地观察在这种维护操作期间识别的任何潜在问题区域。值得注意的是，尽管在不同的维护操作期间，维护操作由例如缺乏经验的技术人员或者由各种不同的技术人员执行，但仍提供该益处。
现在参考图13，提供了用于使用维护工具维护燃气涡轮发动机的方法300的流程图。在某些示例性方面，方法300可以与上面参照图1至图12描述的燃气涡轮发动机中的一个或多个和/或维护工具中的一个或多个一起使用。因此，在某些示例性方面，燃气涡轮发动机可以包括压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段，压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段处于串行流动顺序并且一起至少部分地限定核心空气流动路径。另外，燃气涡轮发动机可以限定一个或多个检查孔。
方法300大体包括在(302)处，在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内组装维护工具的轨道系统的多个轨道段。更具体地，对于所示的示例性方面，在(302)处组装多个轨道段包括在(304)处通过燃气涡轮发动机的单独的检查孔将多个轨道段中的每一个顺序地插入。值得注意的是，取决于燃气涡轮发动机的特定构造，在(304)处通过单独的检查孔将多个轨道段中的每一个顺序地插入可以包括通过第一外检查孔(例如，由诸如外燃烧器壳的外壳限定)和通过第二内检查孔(例如，由诸如外燃烧器衬里的内部部件限定)将多个轨道段中的每一个顺序地插入。利用这样的示例性方面，第一和第二检查孔可以基本上对准(参见例如图2)。
一旦多个轨道段定位在核心空气流动路径内，多个轨道段可借助于相邻轨道段的相邻端处的磁性部分自动地咬合(snap)在一起。另外，对于方法300，图13中描绘的示例性方面，在(302)处组装多个轨道段包括在(306)处使用一个或多个径向夹具将轨道系统安装在核心空气流动路径内，或更具体地，使用沿燃气涡轮发动机的周向方向间隔开的多个径向夹具将轨道系统安装在核心空气流动路径内。如将理解的，多个径向夹具可以延伸穿过/附接到一个或多个检查孔，并且可以包括位于远端的机构，用于附接到维护工具的轨道系统。
在(302)处组装多个轨道段可以包括在核心空气流动路径内(包括例如在压缩机区段，燃烧区段或涡轮区段内)的任何合适位置处组装多个轨道段。然而，对于图13中所示的示例性方面，在(302)处组装多个轨道段包括在(308)处将轨道系统的多个轨道段组装在燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃烧器内。因此，对于所示的示例性方法300，示例性维护工具可用于在燃气涡轮发动机的燃烧器组件内执行某些维护操作。
值得注意的是，示例性方法300可用于执行维护操作，而不需要燃气涡轮发动机的任何实质性拆卸。例如，实施方法300所需的对燃气涡轮发动机的唯一修改是，移除定位在检查孔中的一个或多个内的一个或多个帽或塞，以允许在(302)处的多个轨道段的组装。因此，对于所示的示例性方面，在(302)处的多个轨道段的组装包括，在(310)处当燃气涡轮发动机基本上完全组装时，将轨道系统的多个轨道段组装在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内。
仍然参照图13，对于所示的示例性方面，方法300另外包括在(312)处沿着轨道系统的多个轨道段移动维护工具的维护头部，以在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内执行维护操作。如将理解的，在某些示例性方面，轨道系统可在核心空气流动路径内绕燃气涡轮发动机的纵向轴线延伸大致三百六十度(360°)。因此，对于所示的示例性方面，在(312)处移动维护工具的维护头部包括在(314)处沿着轨道系统的多个轨道段移动维护头部大致三百六十度(360°)。
此外，对于所示的示例性方面，在(312)处移动维护头部还包括使用维护工具的致动装置移动维护头部。更具体地，对于所示的示例性方面，维护工具的致动装置被构造为具有线轴，第一线和第二线的滑轮系统。因此，对于所示的示例性方面，在(312)处移动维护头部包括在(316)处绕线轴的中心轴线旋转滑轮系统的线轴。更具体地说，对于所示的示例性方面，在(316)处旋转滑轮系统的线轴包括在(318)处以第一速度缩回第一线并且以第二速度延伸第二线。应当理解，对于所示的示例性方面，第一线和第二线都附接到维护头部，第一线在周向方向上沿着轨道系统延伸到维护头部，该周向方向与第二线沿着轨道系统延伸到维护头部所在的周向方向相反(这里的“周向方向”指的是当维护工具安装在燃气涡轮发动机中时燃气涡轮发动机的周向方向)。另外，第一速度基本上等于第二速度，使得维护头部可以沿着轨道系统以平滑和受控的方式移动。
另外，利用这种致动器装置构造，可以确定维护头部的精确位置。例如，对于所示的示例性方面，在(316)处绕中心轴线旋转滑轮系统的线轴还包括在(320)处至少部分地基于滑轮系统的线轴的旋转量来确定维护头部的位置。例如，方法300可以包括在(316)处基于维护头部的起始位置和缩回的第一线的长度和/或延伸的第二线的长度确定维护头部的位置。附加地或替代地，方法300可以包括在(316)处使用在致动器装置上或可与致动器装置一起操作的编码器确定维护头部的位置。
此外，应当理解，对于图13中描绘的示例性方面，用于维护燃气涡轮发动机的方法300更具体地是用于检查燃气涡轮发动机的方法。因此，该方法还包括在(322)处利用维护工具的维护头部的一个或多个相机取得燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内的燃气涡轮发动机的一个或多个部件的图像。值得注意的是，在(322)处取得图像可以与在(312)处移动维护头部同时发生或在(312)处移动维护头部之后发生。
另外，对于所描绘的示例性方面，在(312)处移动维护头部包括确定维护头部的位置(例如，在(320)处至少部分地基于滑轮系统的线轴的旋转量)，并且在(322)处取得燃气涡轮发动机的一个或多个部件的图像包括在(324)处在取得图像时记录所确定的维护头部的位置。
更具体地，对于所描绘的示例性方面，在(322)处取得燃气涡轮发动机的一个或多个部件的图像包括在(326)处在沿着轨道系统的长度的不同位置处，取得燃气涡轮发动机的一个或多个部件的多个图像。并且，更具体地，对于所示的示例性方面，在(324)处记录所确定的维护头部的位置包括在(328)处当取得每个图像时记录所确定的维护头部的位置。
值得注意的是，通过在取得图像时记录维护头部的位置允许方法300基于例如维护头部的位置，被成像的部件等来编目图像。此外，尽管技术人员或操作者安装维护工具，但是根据本方法300的维护工具的轨道系统的安装提供了维护工具在核心空气流动路径内的相对一致的安装和位置。因此，在多个维护检查周期中，可以始终取得来自核心空气流动路径内的特定部件或燃气涡轮发动机的区域的图像。这允许操作员或技术人员随时间比较相同部件的图像，或随时间比较相同区域的图像，使得操作员或技术人员可以密切关注任何潜在的问题区域并防止任何潜在的损坏区域被忽视
此外，这种示例性方法300使得特定燃气涡轮发动机内的部件能够与不同燃气涡轮发动机中的相同部件进行比较(借助于维护工具和维护方法的精度)。这些可以是燃气涡轮发动机内的部件由不同的客户以及在不同的环境条件下操作。例如，可以将运行更多发动机循环的零件或部件与较新的零件或部件进行快速比较。示例性方法300在需要时能够快速且有意义地实现有效的预防动作。技术人员可以快速访问现场经验数据，并获得关于连续发动机操作的预期的准确信息。此外，可以更灵活地布置发动机维护计划，并且可以避免不必要的发动机大修。
仍然参考图13，方法300还包括在(330)处拆卸维护工具的轨道系统的多个轨道段。对于所示的示例性方面，在(330)处拆卸多个轨道段包括在(332)处通过燃气涡轮发动机的单独检查孔，将轨道系统的多个轨道段从核心空气流动路径顺序地移除。
然而，应当理解，在其他示例性方面，本公开可以提供用于使用维护工具维护燃气涡轮发动机的任何其他合适的方法。例如，现在参考图14，提供了根据本公开另一示例性方面的用于使用维护工具维护燃气涡轮发动机的方法400的流程图。在某些示例性方面，方法400还可以与燃气涡轮发动机中的一个或多个一起使用和/或与上面参考图1至图12描述的维护工具中的一个或多个一起使用。因此，在某些示例性方面，燃气涡轮发动机可以以包括压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段，压缩机区段，燃烧区段和涡轮区段处于串行流动顺序并且一起至少部分地限定核心空气流动路径。另外，燃气涡轮发动机可以限定一个或多个检查孔。
此外，图14的流程图中描绘的示例性方法400可以基本上类似于图13的流程图中描绘的示例性方法300。例如，示例性方法400包括在(402)处在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内组装维护工具的轨道系统的多个轨道段。另外，示例性方法400包括在(404)处沿着轨道系统的多个轨道段移动维护工具的维护头部，以在燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内执行维护操作。
然而，在图14中描绘的示例性方法400中执行的维护操作不必要包括检查暴露于核心空气流动路径的部件。替代地或另外地，示例性方法400的维护操作包括在这些部件上喷涂涂层。因此，图14中描绘的示例性方法400还包括在(406)处使用维护头部对燃气涡轮发动机的一个或多个部件喷涂涂层。在(406)处喷涂的涂层可以是热障涂层，或用于部件的任何其它合适的涂层。
另外，对于所描绘的示例性方面，在(406)处对燃气涡轮发动机的一个或多个部件喷涂涂层包括在(408)处通过维护头部的一个或多个喷嘴，对燃气涡轮发动机的一个或多个部件喷涂涂层。此外，对于所示的示例性方面，在(406)处对燃气涡轮发动机的一个或多个部件喷涂涂层包括在(410)处喷涂燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃烧器的内衬或燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃烧器的外衬中的一个或多个。然而，在其他示例性方面，方法400可以包括喷涂任何其他合适的部件。
利用图14中描绘的示例性方法400的一个或多个示例性方面可以允许接触或修理燃气涡轮发动机的核心空气流动路径内或暴露于燃气涡轮发动机的核心空气流动路径的部件，而不需要拆卸燃气涡轮发动机。例如，图14中描绘的方法400可以允许用户或技术人员在确定现有的热障涂层是薄的或已经磨损之后，在燃气涡轮发动机的部件上重新施加热障涂层。值得注意的是，在其他示例性方面，可以喷涂任何其他合适的保护涂层。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

Claims (24)

1.一种用于燃气涡轮发动机的维护工具，其特征在于，所述燃气涡轮发动机限定核心空气流动路径和多个检查孔，所述维护工具包括：
轨道系统，所述轨道系统包括多个轨道段，所述多个轨道段能够通过所述燃气涡轮发动机的所述检查孔中的一个或多个插入，用于组装在所述核心空气流动路径内；和
维护头部，所述维护头部能够沿着所述轨道系统的所述多个轨道段移动，用于在所述核心空气流动路径内执行维护操作。
2.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中每个轨道段连接到相邻的轨道段。
3.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中每个轨道段可枢转地连接到相邻的轨道段。
4.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中当组装在所述燃气涡轮发动机的所述核心空气流动路径内时，所述多个轨道段基本沿着所述燃气涡轮发动机的周向方向延伸。
5.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，进一步包括：
径向夹具，所述径向夹具能够附接到所述轨道系统，所述径向夹具能够延伸通过所述燃气涡轮发动机的所述多个检查孔中的一个或多个。
6.根据权利要求5所述的维护工具，其特征在于，其中所述径向夹具包括一对附接销，用于将所述径向夹具附接到所述轨道系统。
7.根据权利要求5所述的维护工具，其特征在于，其中所述径向夹具包括多个径向夹具，所述多个径向夹具能够在沿着所述轨道系统的长度的位置处附接到所述轨道系统。
8.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中所述燃气涡轮发动机包括燃烧室，并且其中所述多个轨道段构造成用于组装在所述燃气涡轮发动机的所述燃烧室内。
9.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，进一步包括：
致动装置，所述致动装置能够与所述维护头部一起操作，以沿着所述轨道系统的所述多个轨道段移动所述维护头部。
10.根据权利要求9所述的维护工具，其特征在于，其中所述致动装置构造成作为滑轮系统，其中所述滑轮系统包括第一线和第二线，其中所述第一线和所述第二线各自附接到所述维护头部。
11.根据权利要求10所述的维护工具，其特征在于，其中所述轨道系统限定用于所述滑轮系统的所述第一线和所述第二线的开口，其中所述第一线在第一周向方向上从所述开口延伸到所述维护头部，并且其中所述第二线在第二周向方向上从所述开口延伸到所述维护头部。
12.根据权利要求10所述的维护工具，其特征在于，其中所述滑轮系统进一步包括能够与所述第一线一起操作的第一张紧器和能够与所述第二线一起操作的第二张紧器。
13.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中所述维护头部包括一个或多个相机。
14.根据权利要求13所述的维护工具，其特征在于，其中所述维护头部进一步包括一个或多个光源。
15.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中所述维护头部包括一个或多个喷涂喷嘴，用于在所述燃气涡轮发动机的一个或多个部件上喷涂涂层。
16.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中当组装在所述核心空气流动路径内时，所述轨道系统在所述核心空气流动路径内延伸基本上三百六十度(360°)。
17.根据权利要求1所述的维护工具，其特征在于，其中每个所述轨道段限定凹槽，并且其中所述维护头部能够沿着所述多个轨道段的所述凹槽移动。
18.一种燃气涡轮发动机系统，其特征在于，包括：
燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，所述压缩机区段、所述燃烧区段和所述涡轮区段处于串行流动顺序并且一起至少部分地限定核心空气流动路径，所述燃气涡轮发动机限定一个或多个检查孔；和
维护工具，所述维护工具包括：
轨道系统，所述轨道系统包括组装在所述核心空气流动路径内的多个轨道段；和
维护头部，所述维护头部定位在所述核心空气流动路径内并且能够沿着所述轨道系统的所述多个轨道段移动，以在所述核心空气流动路径内执行维护操作。
19.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机系统，其特征在于，其中每个轨道段可枢转地连接到相邻的轨道段。
20.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机系统，其特征在于，其中所述维护工具进一步包括径向夹具，所述径向夹具附接到所述轨道系统并且附接到所述燃气涡轮发动机的所述多个检查孔中的一个。
21.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机系统，其特征在于，其中所述多个轨道段基本沿着所述燃气涡轮发动机的周向方向延伸。
22.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机系统，其特征在于，其中所述燃气涡轮发动机的所述燃烧区段包括燃烧室，并且其中所述多个轨道段组装在所述燃气涡轮发动机的所述燃烧室内。
23.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述轨道系统在所述核心空气流动路径内延伸基本上三百六十度(360°)。
24.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述维护工具进一步包括致动装置，所述致动装置能够与所述维护头部一起操作以沿着所述轨道系统的所述多个轨道段移动所述维护头部，并且其中所述致动装置定位在所述核心空气流动路径的外部。
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