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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Form- und/oder
Lageabweichungen von Schaufelprofilen von Integralrotoren, wie Blisk
oder Bling, einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks.
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Integralrotoren
von Gasturbinen, insbesondere von Flugtriebwerken, bzw. deren Schaufelprofile können während ihrer
Lebensdauer Form- und/oder Lageabweichungen erfahren, die von den
konkreten Einsatzbedingungen abhängen.
Zur besseren Verdeutlichung sei folgendes Beispiel diesbezüglich erwähnt: Wenn
zwei Integralrotoren mit Schaufelblättern bzw. deren Schaufelblätter entsprechend
dem gleichen Sollmodell bzw. entsprechend den gleichen Solldaten
gefertigt werden, ist die Ist-Kontur dieser Schaufelblätter nach
der Herstellung (idealerweise bzw. unter Außerachtlassung von Fertigungstoleranzen)
identisch ist. Wenn solche, hinsichtlich der Ist-Kontur nach der
Neuteilfertigung identischen Integralrotoren mit Schaufelblättern unterschiedlichen Betriebsbedingungen
ausgesetzt sind, wie beispielsweise einerseits in Flugzeugen, die
in Wüstenregionen
fliegen, eingesetzt, und andererseits in Flugzeugen eingesetzt,
die in kühleren
und nicht-sandigen Regionen fliegen, werden die Schaufelblätter in
diesen beiden beispielhaften Fällen
nach einer gewissen Betriebsdauer aller Voraussicht nach unterschiedliche
Form- und/oder Lageabweichungen aufweisen. Überdies sind bzw. können dabei
Form- und/oder Lageabweichungen gegenüber der Sollkontur bzw. gegenüber der
im Rahmen der Neuteilfertigung erzeugten Ist-Kontur jeweils bestehen.
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Wenn
nun derartige, mit Form- und/oder Lageabweichungen versehene Schaufelprofile
nach einer gewissen Betriebsdauer instandgesetzt werden sollen bzw.
Abschnitte der Schaufelprofile entfernt und durch neue ersetzt werden
sollen, kann eine Instandsetzung, die rein auf Basis des im Rahmen
der Neuteilfertigung verwendeten Sollmodells bzw. den entsprechenden
Steuerdaten erfolgt, zu unzureichenden Ergebnissen führen, wenn
das entsprechende Schaufelprofil infolge seines Betriebs Form- und/oder Lageabweichungen
aufweist.
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Aber
auch im Rahmen der Neuteilfertigung kann es wünschenswert sein, Informationen
hinsichtlich von Form- und Lageabweichungen von Schaufelprofilen
zur Verfügung
zu haben.
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Vor
diesem Hintergrund ist es zweckmäßig, im
Rahmen der Neuteilfertigung und/oder von Instandsetzungsarbeiten
die Ist-Kontur derartiger Schaufelprofile bzw. integraler Rotoren
zu ermitteln.
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Zu
diesem Zweck wird bereits – so
ist es der Anmelderin zumindest intern bekannt – genau ein Mess-Schnitt erfasst
bzw. ermittelt. Anhand eines solchen Mess-Schnitts bzw. der entsprechenden
geometrischen Parameter kann dann für verhältnismäßig einfache 2-D-Profile die
Form- und/oder Lageabweichung ermittelt werden. Bei vergleichbar
einfachen 2-D-Profilen reicht diese Vorgehensweise also in der Regel
aus. Sofern es sich bei den Profilen allerdings um 3-D-Profile handelt,
führt die
vorgenannte Vorgehensweise, bei der ein Mess-Schnitt verwendet wird,
allerdings in der Regel nicht zu ausreichenden Ergebnissen.
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Anzumerken
ist, dass selbstverständlich
jedes Profil dreidimensional ist. Unter einem 2-D-Profil ist daher
insbesondere ein Profil zu verstehen, welches in Bezug auf eine
vorbestimmte Dimension im wesentlichen konstante Geometriekennwerte
aufweist, während
ein 3-D-Profil sich in allen drei Dimensionen entlang der dort gelegenen
Richtungen jeweils nennenswert verändert.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde,
eine Möglichkeit
zu schaffen, mittels welcher betriebssichere Daten im Hinblick auf
die Form- und/oder
Lageabweichungen von 3-D-Schaufelprofilen bereitgestellt werden
können.
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Erfindungsgemäß wird insbesondere
ein Verfahren gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird also
insbesondere ein Verfahren zur Ermittlung von Form- und/oder Lageabweichungen
von Integralrotoren bzw. zur Vermessung von Schaufelprofilen von
Integralrotoren vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, dass
zum Ermitteln von Form- und/oder Lageabweichungen des Schaufelprofils
bzw. zum Vermessen des Schaufelprofils an einer Vielzahl von Messpunkten,
die in einer ersten Ebene gelegen sind, Messungen durchgeführt werden.
Diese erste Ebene ist dabei so gelegen, dass sie das Schaufelprofil schneidet
bzw. kreuzt. Dabei wird eine Vielzahl von ersten Messwerten hervorgebracht.
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Ferner
ist vorgesehen, dass zum Ermitteln von Form- und/oder Lageabweichungen
des Schaufelprofils bzw. zum Vermessen des Schaufelprofils an einer
Vielzahl von Messpunkten bzw. zweiten Messpunkten, die in einer
zweiten Ebene gelegen sind, Messungen durchgeführt werden. Dabei werden zweite
Messwerte hervorgebracht. Die zweite Ebene ist dabei so gelegen,
dass sie das Schaufelprofil kreuzt bzw. schneidet.
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Anschließend erfolgt
unter Verwendung der ersten Messwerte und/oder der zweiten Messwerte eine
Auswertung, im Rahmen welcher Kennwerte zum Anzeigen von Form- und/oder
Lageabweichungen bzw. Kennwerte zum Anzeigen der Geometrie des Schaufelprofils
erzeugt werden.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist die erste Ebene parallel zur zweiten
Ebene gelegen.
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Die
erste Ebene ist insbesondere von der zweiten Ebene beabstandet.
Der Abstand zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene ist
dabei insbesondere ein definierter vorbestimmter Abstand. Diese
ist insbesondere so, dass ein Abstand zwischen der ersten Ebene
und zweiten Ebene vorgegeben wird, und anschließend in den entsprechenden Messpunkten
des Schaufelprofils, die in der ersten Ebene bzw. in der zweiten
Ebene gelegen sind, das Vermessen erfolgt.
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Die
Messpunkte sind insbesondere an Positionen der Außenoberfläche des
Schaufelprofils gelegen bzw. auf den jeweiligen Linien, die als
Schnittlinie der ersten bzw. zweiten Ebene mit der Außenoberfläche des
Schaufelprofils gebildet werden.
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In
diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass insbesondere vorgesehen
ist, dass das Schaufelprofil im Bereich der ersten oder zweiten
Ebene nicht geschnitten ist, also die erste und/oder zweite Ebene
durch das Schaufelprofil verläuft.
In einer beson ders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
dass das Verfahren im Rahmen oder zur Vorbereitung der Instandsetzung
bzw. Instandhaltung des Schaufelprofils durchgeführt wird, und dass im Rahmen
dieser Instandsetzung bzw. Instandhaltung zum Abtrennen eines geschädigten Bereichs
des Schaufelprofils ein ebener Schnitt durch das Schaufelprofil durchgeführt wird,
durch welchen ein Teil des Schaufelprofils abgetrennt wird, und
zwar insbesondere ein Teil, in dem das Schaufelprofil beschädigt ist.
Dies kann insbesondere ein Schnitt sein, durch den ein Bereich der
Schaufelspitze oder die Schaufelspitze abgetrennt wird.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die angesprochene
erste Ebene parallel und/oder beabstandet zu der Trennlinie bzw.
Trennebene gelegen ist, entlang welcher der angesprochene Schnitt
zum Abtrennen eines Abschnitts des Schaufelprofils gelegt wird,
und/oder dass die zweite Ebene parallel und/oder beabstandet zu
dieser Trennlinie ist.
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Es
kann vorgesehen sein, dass im Rahmen zur Auswertung zur Ermittlung
von Form- und/oder Lageabweichungen
des Schaufelprofils bzw. zum Vermessen des Schaufelprofils auf Basis
der ersten und/oder zweiten Messwerte Transformationen durchgeführt werden,
um weitere Punkte des Schaufelprofils zu ermitteln.
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Es
kann auch – alternativ
oder ergänzend – vorgesehen
sein, dass zur Ermittlung von Form- und/oder Lageabweichungen des
Schaufelprofils und/oder zum Vermessen des Schaufelprofils auf Basis
der ersten und der zweiten Messwerte Extrapolationen und/oder Interpolationen
durchgeführt
werden, um weitere Punkte des beschaufelten Profils zu ermitteln.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung wird auf Basis der ersten oder
zweiten Messwerte und/oder anhand einer die Schaufelkontur zumindest
teilweise beschreibenden Ist-Kontur, die ermittelt bzw. berechnet
wurde, und zwar insbesondere unter Verwendung der ersten oder zweiten Messwerte,
ein Vergleich mit einer Soll-Kontur
durchgeführt,
um Form- und/oder Lageabweichungen des Schaufelprofils zu ermitteln.
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Im
Folgenden soll nun anhand der Figuren im Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben
werden, ohne dass die Erfindung hierdurch beschränkt sein soll.
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Dabei
zeigt:
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1 ein
beispielhaftes Schaufelprofil, an dem ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren
durchgeführt
werden kann, in 3D-Ansicht; und
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2 ein
beispielhaftes Schaufelprofil zur Verdeutlichung eines beispielhaften
erfindungsgemäßen Verfahrens
in schematischer Ansicht.
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1 zeigt – in 3D-Ansicht – eine beispielhafte
Schaufel 1, die einen Schaufelfuß 10 sowie ein Schaufelprofil
bzw. Schaufelblatt 12 aufweist.
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In 1 sind
durch die Striche 14 und 16 jeweils Ebenen angedeutet,
die im wesentlichen senkrecht zur Bildebene verlaufen und parallel
zueinander angeordnet sind. Durch die Linie 14 angedeutete Ebene
soll es sich dabei um eine erste Ebene handeln und die durch die
Linie 16 angedeutete Ebene soll es sich dabei um eine zweite
Ebene handeln.
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Die
erste Ebene 14 ist parallel zur zweiten Ebene 16 gelegen.
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Gemäß dem beispielhaften
erfindungsgemäßen Verfahren
ist nun vorgesehen, dass das Schaufelprofil an mehreren Messpunkten,
die in der ersten Ebene 14 gelegen sind, vermessen wird,
und dass das Schaufelblatt bzw. Schaufelprofil an mehreren Messpunkten,
die in der zweiten Ebene 16 gelegen sind, vermessen wird.
Dies ist insbesondere so, dass diese Messpunkte auf den Linien gelegen
sind, die sich als Schnittlinie der ersten Ebene 14 mit
der Außenoberfläche des
Schaufelblatts bzw. Schaufelprofils darstellt, bzw. die sich als
Schnittlinie der zweiten Ebene 16 der Außenoberfläche darstellt.
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Wie 1 gut
zu entnehmen ist, ist die erste Ebene 14 von der zweiten
Ebene 16 beabstandet.
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Es
ist nun vorgesehen, dass zum Ermitteln von Form- und/oder Lageabweichungen
des Schaufelblatts bzw. Schaufelprofils bzw. zum Ermitteln von geometrischen
Abmaßen
des Schaufelblatts bzw. Schaufelprofils erste Messwerte und zweite
Messwerte im Rahmen einer Auswertung verwendet werden, wobei die
ersten Messwerte Messwerte sind, die an in der ersten Ebene liegenden
Messpunkten ermittelt werden, und wobei die zweiten Messwerte Messwerte
sind, die an in der zweiten Ebene liegenden Messpunkten ermittelt
werden.
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Dabei
kann es vorgesehen sein, dass im Rahmen der Auswertung Transformationen
und/oder Interpolationen und/oder Extrapolationen durchgeführt werden,
und mittels dieser Transformationen und/oder Interpolationen und/oder
Extrapolationen zusätzliche
Werte ermittelt werden, also Werte, die die Messwerte ergänzen und
zusätzlichen
Aufschluss über
Form- und/oder Lageabweichungen des Schaufelprofils bzw. der Form
bzw. Lage des Schaufelprofils bzw. der Geometrie des Schaufelprofils
geben.
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Es
kann insbesondere vorgesehen sein, dass mittels eines Vergleiches
der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ermittelten Ist-Geometrie des Schaufelblatts bzw. Schaufelprofils
mit einer Soll-Geometrie des Schaufelblatts bzw. Schaufelprofils
dann die Form- oder Lageabweichungen ermittelt werden.
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2 zeigt
eine weitere Darstellung einer beispielhaften Schaufel 1 bzw.
eines Schaufelprofils bzw. eines Schaufelblatts, an dem bzw. an
der ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden
kann.
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Im
Bereich 20 ist ein Antastpunkt dargestellt, der beispielsweise
zur Grobausrichtung der Schaufel 1 dient. Das Messfenster
kann die Schaufelblattverschiebung berücksichtigen.
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Mit
den Bezugszeichen 14 und 16 sind Messbahnen bzw.
die erste und die zweite Ebene bezeichnet.
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Das
Bezugszeichen 30 bezeichnet die Schaufelachse.
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Werden
anstelle von einem Mess-Schnitt zwei Schnitte in definiertem Abstand
gemessen, dann kann aus diesen beiden Messbahnen sowohl die Lage
als auch die Formabweichung eines 3D-Schaufelprofils (ggf. sogar
eindeutig) bestimmt werden. Zudem ist es möglich, aus den gewonnen Messdaten
eine Extrapolation in 3D über
den Messbereich hinaus durchzuführen.
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Durch
die Erfindung bzw. ihre Weiterbildung können diverse Vorteile erreicht
werden. Beispielsweise ist es möglich
bei genannten Methode bzw. genannten Verfahren 3D-Schaufelprofile zu
vermessen und/oder eindeutig zu vermessen und aus den gewonnenen
Daten eine Prognose abzuleiten, wie sich das Profil im nicht gemessenen
Bereich in Lage und Form verändert
hat.
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- 1
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- 10
- Schaufelfuß
- 12
- Schaufelblatt
- 14
- Strich,
erste Ebene
- 16
- Strich,
zweite Ebene
- 20
- Bereich
- 30
- Schaufelachse