DE102013210405A1 - Airfoil with a protective device and corresponding protection device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaufelblatt (2) mit einer Schutzvorrichtung (1) für ein Triebwerk, wobei das Schaufelblatt (2) eine Eintrittskante (3) und eine Austrittskante (4) aufweist. Die Schutzvorrichtung (1) ist eine Folie, welche im Wesentlichen aus einem Polymerwerkstoff besteht, wobei die Folie zumindest abschnittsweise auf die Eintrittskante (3) eines Schaufelblatts (2) geklebt ist.The invention relates to an airfoil (2) with a protective device (1) for an engine, the airfoil (2) having an entry edge (3) and an exit edge (4). The protective device (1) is a film which essentially consists of a polymer material, the film being glued at least in sections to the leading edge (3) of a blade (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaufelblatt mit einer Schutzvorrichtung für ein Triebwerk, wobei das Schaufelblatt eine Eintrittskante und eine Austrittskante aufweist sowie eine korrespondierende Schutzvorrichtung.The invention relates to an airfoil with a protective device for an engine, wherein the airfoil has an inlet edge and an outlet edge and a corresponding protective device.

Schaufelblätter von Triebwerken, insbesondere in Flugzeugtriebwerken eingesetzte Gasturbinenschaufeln, erleiden im Betrieb durch Sand, Staub, Tropfen und andere abrasiv wirkende Stoffe Verschleiß.Blades of engines, especially used in aircraft engines gas turbine blades suffer during operation by sand, dust, drops and other abrasive substances wear.

An den Strömungseintrittskanten von Schaufelblättern, insbesondere bei Bläser- bzw. Fanschaufelblättern eines Flugzeugtriebwerks, führt dieser Verschleiß zum Teil schon nach 1000 Flugstunden nach Inbetriebnahme zu einer aerodynamisch ungünstigen Abnutzung des Schaufelprofils, welche hauptsächlich an der Strömungseintrittskante auftritt.At the flow inlet edges of airfoils, in particular fan or fan blades of an aircraft engine, this wear, in part already after 1000 flight hours after commissioning, results in aerodynamically unfavorable wear of the airfoil profile, which occurs mainly at the flow inlet edge.

Es werden daher teilweise Verschleißschutzbeschichtungen eingesetzt, welche einen höheren Widerstand gegen Erosion aufweisen als das Grundmaterial des Schaufelblatts. Problematischerweise werden auch diese Beschichtungen durch anfliegende Partikel, beispielsweise Sandkörner, abgetragen, wobei die Partikel und/oder Sandkörner durch Auftreffen auf der Eintrittskante der Gasturbinenschaufel eine etwaige Beschichtung und/oder das Grundmaterial der Schaufel abtragen.It is therefore partially used wear protection coatings, which have a higher resistance to erosion than the base material of the airfoil. Problematically, these coatings are also removed by approaching particles, for example grains of sand, wherein the particles and / or grains of sand remove any coating and / or the base material of the blade by impinging on the leading edge of the gas turbine blade.

Nach einem Abtrag der Verschleißschutzbeschichtungen ist die Gasturbinenschaufel ungeschützt und unterliegt dann einem stärkeren Verschleiß, so dass eine Erneuerung der Beschichtung durch eine Reparatur notwendig ist. Die Erneuerung einer Verschleißschutzbeschichtung erfordert die Demontage des Schaufelblatts, so dass das Triebwerk für einen längeren Zeitraum nicht nutzbar ist. Das Entfernen der Reste, z.B. einer keramischen Verschleißschutzbeschichtung, und das erneute Aufbringen mit einem entsprechenden Beschichtungsverfahren sind aufwendig, so dass insgesamt eine Erneuerung der Beschichtung in kurzen Zeitintervallen nicht wirtschaftlich durchzuführen ist.After removal of the wear protection coatings, the gas turbine blade is unprotected and then subject to greater wear, so that a renewal of the coating by repair is necessary. The replacement of a wear protection coating requires the disassembly of the blade, so that the engine is unusable for a longer period. Removal of residues, e.g. a ceramic wear protection coating, and re-applying a corresponding coating process are expensive, so that a total renewal of the coating in short time intervals is not economical to perform.

Erfährt das Schaufelblatt durch Verschleiß einen Verlust von Grundmaterial, kann dieser Verlust nicht in jedem Fall wieder durch eine Reparatur ausgeglichen werden, so dass sich die Sehnenlänge eines Schaufelblatts im Laufe des Betriebs verkürzt, was ab bestimmten Grenzen eine Verschrottung des Schaufelblatts notwendig macht.If the airfoil experiences a loss of base material due to wear, this loss can not always be compensated for by a repair, so that the chord length of an airfoil shortens during operation, which makes scrapping of the airfoil necessary beyond certain limits.

Fanschaufeln werden häufig aus Titanlegierungen als Grundmaterial hergestellt. Daneben existieren Fanschaufeln aus Faserverbundwerkstoffen, welche Schutzschienen aus Metall, insbesondere aus Titan, aufweisen. Die Schutzschienen unterliegen prinzipiell dem gleichen Verschleiß wie die metallischen Schaufelblätter, diese schützen jedoch den im Vergleich empfindlicheren Faserverbundwerkstoff.Fan blades are often made of titanium alloys as the base material. There are also fan blades made of fiber composite materials, which have protective rails made of metal, in particular of titanium. The protective rails are in principle subject to the same wear as the metallic blades, but these protect the comparatively more sensitive fiber composite material.

Die Erosion führt zu einer Abflachung der Strömungseintrittskante, was die aerodynamische Effizienz des Schaufelblatts und somit des gesamten Triebwerks reduziert. Das Wiederherstellen des ursprünglichen Profils kann mit verschiedenen Reparaturen erfolgen, jedoch sind die unterschiedlichen Reparaturen in der Regel zeit- und kostenintensiv, so dass eine prinzipielle Reduzierung des Verschleißes an einem Schaufelblatt anzustreben ist. Weiterhin kann auf diese Weise das aerodynamische Profil länger in einem Zustand gehalten werden, der nah an dem ursprünglichen Profil des Schaufelblatts liegt, so dass die Effizienz über die Betriebsdauer insgesamt höher gehalten werden kann.The erosion leads to a flattening of the flow inlet edge, which reduces the aerodynamic efficiency of the airfoil and thus of the entire engine. The restoration of the original profile can be done with various repairs, but the different repairs are usually time and cost intensive, so that a fundamental reduction in wear on an airfoil is to strive. Furthermore, in this way, the aerodynamic profile can be kept longer in a state that is close to the original profile of the airfoil, so that the efficiency over the operating period can be kept higher overall.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Schaufelblatt und eine Schutzvorrichtung anzugeben, welches die oben genannten Nachteile überkommt.The invention is therefore based on the object to provide an airfoil and a protective device, which overcomes the disadvantages mentioned above.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Es wird ein Schaufelblatt mit einer Schutzvorrichtung für ein Triebwerk vorgeschlagen, wobei das Schaufelblatt eine Eintrittskante und eine Austrittskante aufweist. Erfindungsgemäß ist die Schutzvorrichtung eine Folie, welche im Wesentlichen aus einem Polymerwerkstoff besteht, wobei die Folie zumindest abschnittsweise auf die Eintrittskante eines Schaufelblatts geklebt ist.The object of the invention is solved by the independent claims. It is proposed an airfoil with a protective device for an engine, wherein the airfoil has an inlet edge and a trailing edge. According to the invention, the protective device is a film which consists essentially of a polymer material, wherein the film is at least partially glued to the leading edge of an airfoil.

Die Folie aus Polymerwerkstoff weist eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Erosion durch Partikel und Wassertropfen auf. Das darunterliegende Grundmaterial des Schaufelblatts wird somit vor Verschleiß geschützt. Die Folie kann gegenüber den üblichen Verschleißschutzbeschichtungen eine höhere Dicke aufweisen. Die Druckfestigkeit und Härte der Folie kann deutlich geringer sein als das darunterliegende Grundmaterial des Schaufelblatts sowie einer möglichen metallischen oder keramischen Verschleißschutzbeschichtung. Der Polymerwerkstoff weist eine vergleichsweise geringe Dichte auf, wodurch ein vorteilhaftes Verhältnis von Dicke der Schutzschicht zur zusätzlichen Masse auf dem Schaufelblatt erreicht werden kann.The polymer material film has resistance to erosion by particles and water droplets. The underlying base material of the airfoil is thus protected from wear. The film may have a higher thickness compared to the usual wear protection coatings. The compressive strength and hardness of the film can be significantly lower than the underlying base material of the airfoil as well as a possible metallic or ceramic wear protection coating. The polymer material has a comparatively low density, whereby an advantageous ratio of thickness of the protective layer to additional mass on the blade can be achieved.

Die Schutzvorrichtung in Form einer Folie kann in einfacher Weise auf dem Schaufelblatt eines Fans aufgeklebt werden, so dass die Eintrittskante des Schaufelblatts zumindest abschnittsweise bzw. zumindest teilweise von der Folie bedeckt ist. In vorteilhaften Ausführungsformen kann dies an einem montierten Triebwerk am Flugzeug erfolgen. Der Austausch oder die Erneuerung der Schutzvorrichtung kann ebenfalls in einfacher Weise erfolgen, da das Entfernen der folienartigen Schutzvorrichtung gegenüber Beschichtungen durch Abziehen der Folie schnell und einfach möglich ist. Gegebenenfalls kann das Abziehen der Folie mit Unterstützung eines Heißluftföhns erfolgen. Die Schutzvorrichtung ist aufgrund des verwendeten Werkstoffs auf Polymerbasis günstig herzustellen. Zusammen mit den vergleichsweise kurzen Montagezeiten wird eine kostengünstige Erneuerung der Schutzvorrichtung in vergleichsweise kurzen Intervallen ermöglicht. Die Eintrittskante eines Schaufelblatts kann somit über eine lange Betriebsdauer in einer guten aerodynamischen Form gehalten werden, da der Verschleiß weitgehend verhindert bzw. die Schutzvorrichtung einfach gewechselt werden kann. Dadurch kann der Wirkungsgrad eines mit derartigen Schaufelblättern versehenen Triebwerks länger auf einem neuwertigen Niveau gehalten werden. Der Treibstoffverbrauch eines Triebwerks kann dadurch langfristig reduziert werden, was aus ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist.The protective device in the form of a film can be glued on the blade of a fan in a simple manner, so that the leading edge of the blade is at least partially or at least partially covered by the film. In advantageous embodiments, this can be done on a mounted engine on the aircraft. The exchange or renewal of the Protection device can also be done in a simple manner, since the removal of the film-like protection device against coatings by peeling off the film is quick and easy. Optionally, the removal of the film can be done with the assistance of a Heißluftföhns. The protective device is inexpensive to produce due to the polymer-based material used. Together with the comparatively short assembly times, a cost-effective renewal of the protection device in comparatively short intervals is made possible. The leading edge of an airfoil can thus be kept in a good aerodynamic shape over a long period of operation, since the wear largely prevented or the protective device can be easily changed. Thereby, the efficiency of an engine provided with such blades can be kept longer at a new level. The fuel consumption of an engine can be reduced in the long term, which is advantageous from an ecological and economic point of view.

Vorzugsweise weist die Schutzvorrichtung entlang einer Kurve eine Verdickung des Querschnitts auf. Die Kurve korrespondiert in vorteilhaften Ausführungsformen mit der Eintrittskante eines Schaufelblatts in einem aufgeklebten Zustand der Schutzvorrichtung. Die Schutzvorrichtung weist ihre dickste Stelle vorzugsweise an der Eintrittskante auf, wobei die Schutzvorrichtung entsprechend in Richtung der Saug- und Druckseite des Schaufelblatts eine geringere bzw. abnehmende Dicke aufweist. Hierdurch wird die am stärksten durch Erosion belastete Stelle an der Eintrittskante besonders geschützt, während das grundsätzliche aerodynamische Profil des Schaufelblatts mit der aufgeklebten Schutzvorrichtung erhalten werden kann.The protective device preferably has a thickening of the cross section along a curve. The curve corresponds in advantageous embodiments with the leading edge of a blade in a glued state of the protective device. The protective device preferably has its thickest point at the leading edge, the protective device correspondingly having a smaller or decreasing thickness in the direction of the suction and pressure sides of the blade. As a result, the most erosion-stressed site at the leading edge is particularly protected, while the basic aerodynamic profile of the airfoil with the glued-on protection device can be obtained.

Vorzugsweise ist die Verdickung der Schutzvorrichtung über der Eintrittskante angeordnet. Dies kann genutzt werden, um ein Profil des Schaufelblatts kontinuierlich fortzusetzen. Es kann beispielsweise ein Schaufelblatt mit einer durch Erosion verkürzten Sehnenlänge durch eine entsprechende aufgeklebte Schutzvorrichtung annähernd wieder in die Form eines Neuzustands gebracht werden.Preferably, the thickening of the protective device is arranged above the leading edge. This can be used to continuously continue a profile of the airfoil. For example, an airfoil having a tendon length shortened by erosion can be brought approximately into the form of a new state by a corresponding glued-on protective device.

In bevorzugten Ausführungsformen weist die Schutzvorrichtung mindestens eine Sollrisslinie auf. Die Sollrisslinie kann beispielsweise mittels einer Perforation der Folie erreicht werden. Die Folie ist in dem Bereich der Sollrisslinie so weit geschwächt, dass die Folie bei einem unerwünschten Ablösen von Teilen der Schutzvorrichtung entlang der Sollrisslinie gezielt reißen kann, so dass ein komplettes Ablösen der Schutzvorrichtung in einem Stück verhindert wird. Auf diese Weise können die kleineren Teile der Schutzvorrichtung das Triebwerk einfacher passieren, was die Betriebssicherheit bei einem Ablösen der Folie verbessert. Eine derartige Ablösung oder Beschädigung der Folie kann beispielsweise durch starken Verschleiß oder durch angesaugte größere Teile, welche die Schutzvorrichtung in einem einmaligen Ereignis schädigen, hervorgerufen werden.In preferred embodiments, the protective device has at least one predetermined tear line. The tear line can be achieved for example by means of a perforation of the film. The film is so far weakened in the region of the predetermined tear line that the film can intentionally tear during an unwanted detachment of parts of the protective device along the predetermined tear line, so that a complete detachment of the protective device in one piece is prevented. In this way, the smaller parts of the protection device can pass through the engine more easily, which improves the reliability in a detachment of the film. Such detachment or damage to the film can be caused, for example, by heavy wear or by sucked larger parts that damage the protective device in a single event.

Vorzugsweise ist die Sollrisslinie im Wesentlichen in einem Winkel von weniger als 45° zu einer Hauptströmungsrichtung des Schaufelblatts ausgerichtet. Dies ermöglicht die Trennung der Folie bei einem fortschreitenden Ablösen der Folie über die Eintrittskante des Schaufelblatts. Der Ablösevorgang kann durch die Trennung entlang der Sollrisslinie abgebrochen werden. Weiterhin vorzugsweise ist die Sollrisslinie im Wesentlichen in einem Winkel von größer als 45° zu einer Verdickung angeordnet.Preferably, the predetermined tear line is oriented substantially at an angle of less than 45 ° to a main flow direction of the airfoil. This allows separation of the film as the film progressively peels off the leading edge of the airfoil. The detachment process can be interrupted by the separation along the predetermined tear line. Further preferably, the predetermined tear line is arranged substantially at an angle of greater than 45 ° to a thickening.

Vorzugsweise weist die Folie zumindest zwei Materialschichten auf, welche unterschiedlich gefärbt sind. Die unterschiedlich gefärbten Materialschichten ermöglichen eine Indikation, wie weit der Verschleiß der Folie fortgeschritten ist. Durch Verschleiß wird eine obere Materialschicht abgetragen, wodurch die darunterliegende Materialschicht erkennbar wird. Die unterschiedliche Farbgebung der Materialschichten ermöglicht einem Wartungstechniker ein einfaches Erkennen von Verschleiß an der Schutzvorrichtung, welche schnell und kurzfristig erneuert werden kann. Daher kann der Verschleißschutz eines Schaufelblatts oder bei Verwendung von Faserverbundwerkstoffen einer Schutzleiste eines Schaufelblatts kontinuierlich aufrechterhalten werden, wodurch die Lebensdauer des Schaufelblatts erhöht werden kann. Es können hierzu auch mehr als zwei unterschiedlich gefärbte Materialschichten verwendet werden.Preferably, the film has at least two layers of material which are colored differently. The differently colored layers of material provide an indication of how far the wear of the film has progressed. By wear, an upper layer of material is removed, whereby the underlying material layer is recognizable. The different coloring of the material layers allows a service technician to easily detect wear on the protection device, which can be renewed quickly and at short notice. Therefore, the wear protection of an airfoil or, when using fiber composites of an airfoil of a blade, can be continuously maintained, whereby the life of the airfoil can be increased. It can also be used more than two differently colored layers of material for this purpose.

Vorteilhafterweise umfasst die Schutzvorrichtung eine selbstklebende Schicht. Die selbstklebende Schicht der Schutzvorrichtung ermöglicht eine sehr einfache Applizierung der Schutzvorrichtung auf dem Schaufelblatt. Das Anbringen oder der Tausch der Schutzvorrichtung kann daher beispielsweise an einem Schaufelblatt an einem montierten Triebwerk erfolgen. Die Schaufelblätter sind an einem Triebwerk in der Regel einfach zugänglich und die selbstklebende Schicht macht eine zusätzliche Bereitstellung und Applizierung von Klebstoff auf dem Schaufelblatt überflüssig, wodurch das Anbringen bzw. die Montage der Schutzvorrichtung sehr einfach wird. Die selbstklebende Schicht umfasst einen vorapplizierten Klebstoff auf der Folie, welcher vorzugsweise eine geringe Fließneigung aufweist.Advantageously, the protective device comprises a self-adhesive layer. The self-adhesive layer of the protective device allows a very simple application of the protective device on the blade. The attachment or replacement of the protective device can therefore be done for example on an airfoil on a mounted engine. The blades are generally easily accessible on an engine, and the self-adhering layer eliminates the need for additional provision and application of adhesive to the airfoil, making attachment of the protector very easy. The self-adhesive layer comprises a pre-applied adhesive on the film which preferably has a low flow tendency.

In vorteilhaften Ausführungsformen weist die Schutzvorrichtung an mindestens einem Rand einen Auslaufabschnitt auf. Der Auslaufabschnitt ermöglicht einen guten strömungstechnischen Übergang von der Oberfläche der Schutzvorrichtung zur Saugseite und zur Druckseite des Schaufelblatts. Die Folie kann zu ihrem Rand hin dünner werden, da an dieser Stelle die verschleißschützenden Eigenschaften der Schutzvorrichtung zunehmend weniger gebraucht werden.In advantageous embodiments, the protective device has an outlet section on at least one edge. The outlet section allows a good fluidic transition from the surface of the protection device to the suction side and to the pressure side of the blade. The film can be thinner towards its edge, because of At this point, the wear-protective properties of the protection device are becoming increasingly less used.

Das Schaufelblatt weist eine Schaufellänge zwischen einer Schaufelwurzel und einer Schaufelspitze auf, wobei vorzugsweise die Schutzvorrichtung ausschließlich auf einem Teilabschnitt der Eintrittskante angeordnet ist, welcher eine Länge von weniger als 70 % der Schaufellänge aufweist, und welcher an der Schaufelspitze beginnt.The airfoil has a blade length between a blade root and a blade tip, wherein preferably the protective device is arranged exclusively on a section of the leading edge, which has a length of less than 70% of the blade length, and which starts at the blade tip.

Eine Anordnung einer Schutzvorrichtung auf dem radial äußeren Bereich eines Schaufelblatts entspricht einem Schutz des am stärksten belasteten Bereichs, wobei der radial innere Bereich an der Schaufelwurzel vorzugsweise keine Schutzvorrichtung aufweist. Dies vereinfacht die Applikation der Schutzvorrichtung aufgrund der reduzierten Größe. Weiterhin erfolgt im inneren Bereich ein Abströmen von dem Schaufelblatt in das Kerntriebwerk, wohingegen der äußere Bereich vornehmlich dem Nebenstrom des Triebwerks zugeordnet werden kann. Die vorgeschlagene Anordnung ist im Fall eines Ablösens von Teilen der Schutzvorrichtung vorteilhaft, da die nicht in das Kerntriebwerk gelangen können und stattdessen in einfacher Weise mit dem Nebenluftstrom ausgestoßen werden können. Weiterhin weist der Teilabschnitt vorzugsweise eine Länge von weniger als 60 %, weiterhin vorzugsweise weniger als 50 % der Schaufellänge auf. Die Schutzvorrichtung kann auch nur teilweise auf dem Teilabschnitt angeordnet sein.An arrangement of a protective device on the radially outer region of a blade corresponds to a protection of the most heavily loaded area, wherein the radially inner region at the blade root preferably has no protection device. This simplifies the application of the protection device due to the reduced size. Furthermore, in the inner region, an outflow from the blade into the core engine, whereas the outer region can be assigned primarily to the side stream of the engine. The proposed arrangement is advantageous in the case of a detachment of parts of the protective device, since they can not get into the core engine and instead can be ejected in a simple manner with the secondary air flow. Furthermore, the partial section preferably has a length of less than 60%, more preferably less than 50% of the blade length. The protective device can also be arranged only partially on the subsection.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Schutzvorrichtung für ein Schaufelblatt vorgeschlagen.Furthermore, a corresponding protective device for an airfoil is proposed to achieve the object of the invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying figures. Showing:

1 ein Schaufelblatt mit einer aufgeklebten Schutzvorrichtung; 1 an airfoil with a glued guard;

2 einen Querschnitt eines Schaufelblatts im Bereich der Eintrittskante mit einer Schutzvorrichtung; 2 a cross-section of an airfoil in the region of the leading edge with a protective device;

3 einen Querschnitt eines Schaufelblatts mit einer Schutzvorrichtung mit Verdickung; und 3 a cross section of an airfoil with a protection device with thickening; and

4 einen Querschnitt einer Folie mit mehrschichtigem Aufbau. 4 a cross section of a film with a multilayer structure.

In 1 ist ein Schaufelblatt 2 eines Gebläses bzw. Fans eines Triebwerks dargestellt. Das Schaufelblatt 2 ist in seinem Einbauzustand mit der Eintrittskante 3 der Hauptströmungsrichtung 7 zugewandt. Die Schaufellänge erstreckt sich von der Schaufelwurzel 5 bis zur Schaufelspitze 6. Die beiden Flächen zwischen der Eintrittskante 3 und der Austrittskante 4 bilden die Saugseite 12 und die Druckseite 13 des Schaufelblatts 2.In 1 is an airfoil 2 a blower or fan of an engine shown. The blade 2 is in its installed state with the leading edge 3 the main flow direction 7 facing. The blade length extends from the blade root 5 to the blade tip 6 , The two surfaces between the leading edge 3 and the trailing edge 4 form the suction side 12 and the print side 13 of the airfoil 2 ,

Auf der Eintrittskante 3 und den angrenzenden Bereichen der Saugseite 12 und Druckseite 13 ist eine Schutzvorrichtung 1 in Form einer Folie auf das Schaufelblatt 2 geklebt. Die Folie bedeckt in diesem Ausführungsbeispiel die Fläche von der Eintrittskante 3 bis zur Austrittskante 4 nur teilweise. Es können jedoch auch weitere Überdeckungsgrade der Fläche zwischen Eintrittskante 3 und Austrittskante 4, insbesondere auch unterschiedliche Überdeckungsgrade von Saugseite 12 und Druckseite 13, in möglichen Ausführungsbeispielen genutzt werden.On the leading edge 3 and the adjacent areas of the suction side 12 and print side 13 is a protection device 1 in the form of a foil on the blade 2 glued. The foil in this embodiment covers the surface from the leading edge 3 to the trailing edge 4 only partially. However, there may also be further degrees of overlap of the area between the leading edge 3 and trailing edge 4 , in particular also different degrees of overlap from the suction side 12 and print side 13 to be used in possible embodiments.

Die Schutzvorrichtung 1 ist eine Folie aus einem Polymerwerkstoff, welche einen guten Widerstand gegen Erosion aufweist. Das Polymer ist im Vergleich zum Grundmaterial des Schaufelblatts 2 weich und nachgiebig. Anfliegende Partikel oder Tropfen treffen auf die Folie der Schutzvorrichtung 1, so dass das darunterliegende Material des Schaufelblatts 2 vor einer Erosion durch die Partikel oder Tropfen geschützt wird.The protection device 1 is a film of a polymer material that has good resistance to erosion. The polymer is compared to the base material of the airfoil 2 soft and yielding. Flying particles or drops hit the foil of the protective device 1 so that the underlying material of the airfoil 2 is protected from erosion by the particles or drops.

In vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird eine Folie aus einem Polymer verwendet. Der Polymerwerkstoff kann eine Mehrzahl von Polymerarten sowie verschiedene Füllstoffe aufweisen. Füllstoffe können beispielsweise Partikel aus Stoffen sein, welche eine höhere Härte als der Polymerwerkstoff aufweisen. Zudem können auch Fasern, insbesondere Kurzfasern, als Füllstoffe in dem Polymerwerkstoff eingebettet sein. Die Schutzvorrichtung 1 weist vorzugsweise in einem nicht aufgeklebten Zustand eine hohe Flexibilität und einen biegeschlaffen Foliencharakter auf, so dass sich die Schutzvorrichtung 1 dem aktuellen vorliegenden Profil des Schaufelblatts 2, welches gegebenenfalls von der Neukontur abweicht, anpassen kann.In advantageous embodiments, a film of a polymer is used. The polymer material may have a plurality of types of polymers as well as various fillers. Fillers may be, for example, particles of substances which have a higher hardness than the polymer material. In addition, fibers, in particular short fibers, may also be embedded as fillers in the polymer material. The protection device 1 preferably has a high flexibility and a pliable film character in a non-adhered state, so that the protective device 1 the current present profile of the airfoil 2 , which if necessary deviates from the new contour.

Die Schutzwirkung der Folie gegenüber Erosion ist je nach Betriebsbedingungen eines Triebwerks ebenfalls auf eine gewisse Zeitdauer begrenzt. Die Schutzvorrichtung 1 kann jedoch im Gegensatz zu Beschichtungen und zu Grundmaterial einfach und kostengünstig in regelmäßigen Abständen erneuert werden, wodurch eine aufwendige Reparatur oder ein Austausch des Schaufelblatts 2 vermieden werden kann.The protective effect of the film against erosion is also limited to a certain period of time depending on the operating conditions of an engine. The protection device 1 However, unlike coatings and base material can be easily and inexpensively renewed at regular intervals, creating a costly repair or replacement of the airfoil 2 can be avoided.

Die Schutzvorrichtung 1 weist in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Sollrisslinien 8 auf, an welchen die Folie perforiert, angeschnitten und/oder vorgeschädigt bzw. mechanisch geschwächt ist. Die Sollrisslinien 8 sind in diesem Ausführungsbeispiel in Hauptströmungsrichtung 7 ausgerichtet. Die Sollrisslinien 8 verhindern bei einem ungewollten Ablösen von Teilen der Schutzvorrichtung 1 im Betrieb durch Versagen der Klebeverbindung zwischen Folie und Schaufelblatt 2 ein vollständiges Lösen der Schutzvorrichtung 1. Die Folie kann sich nur in vergleichsweise kleinen Teilen ablösen. Ein möglicher Folgeschaden am Triebwerk durch Ablösen der kompletten Schutzvorrichtung 1 kann somit verhindert werden.The protection device 1 has in this advantageous embodiment, a plurality of Sollrisslinien 8th on, at which the film is perforated, cut and / or damaged or mechanically weakened. The tear lines 8th are in the main flow direction in this embodiment 7 aligned. The tear lines 8th prevent at an unwanted detachment of parts of the protective device 1 in operation by failure of the adhesive bond between the film and the blade 2 a complete release of the protection device 1 , The film can only peel off in comparatively small parts. A possible consequential damage to the engine due to detachment of the complete protection device 1 can thus be prevented.

In alternativen Ausführungsbeispielen kann auch eine Mehrzahl von Folien an einem Schaufelblatt 2 verwendet werden. Die Folien können beispielsweise nebeneinander entlang der Eintrittskante 3 aufgeklebt werden. Die Folien können sich hierbei überlappen, zudem können, insbesondere an stark beanspruchten Stellen, auch mehrere Folien übereinander auf einem Schaufelblatt 2 aufgeklebt werden. Die Verwendung von Sollrisslinien 8 bietet gegenüber der Verwendung mehrerer Folien jedoch Vorteile bei der Bereitstellung und Montage der Schutzvorrichtung 1.In alternative embodiments, a plurality of films may also be attached to an airfoil 2 be used. For example, the foils can be side by side along the leading edge 3 glued on. The foils can overlap in this case, moreover, in particular at heavily stressed areas, also several foils one above the other on an airfoil 2 glued on. The use of tear lines 8th However, offers advantages over the use of multiple slides in the provision and installation of the protective device 1 ,

Die Schutzvorrichtung 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel nur auf einem Teilabschnitt auf der Eintrittskante 3 angebracht bzw. aufgeklebt. Der Teilabschnitt beginnt in diesem Ausführungsbeispiel an der Schaufelspitze 6 und überdeckt von dort etwa 65 % der Schaufellänge der Eintrittskante 3. Die Schutzvorrichtung 1 ist somit im radial äußeren Bereich des Schaufelblatts 2 angeordnet. Dort tritt üblicherweise auch der größte Verschleiß durch Erosion auf. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass der radial innere Teil des Schaufelblatts 2 keine mit einer Folie beklebte Eintrittskante 3 aufweist. Die abströmende Luft des radial inneren Teils ist vornehmlich dem Kerntriebwerk zugeordnet. Eine Anwendung der Schutzvorrichtung 1 nur auf dem radial äußeren Teil des Schaufelblatts 2 ermöglicht es, das Kerntriebwerk in jedem Fall frei von Resten oder Teilstücken einer beschädigten Schutzvorrichtung 1 zu halten. Es ist somit vorteilhaft, die Schutzvorrichtung 1 an einem Schaufelblatt 2 nur an einem Bereich zu montieren, der strömungstechnisch dem Nebenstrom eines Triebwerks bzw. Turbofan zugeordnet ist.The protection device 1 is in this embodiment only on a section on the leading edge 3 attached or glued. The subsection begins in this embodiment at the blade tip 6 and covered from there about 65% of the blade length of the leading edge 3 , The protection device 1 is thus in the radially outer region of the airfoil 2 arranged. There usually occurs the greatest wear due to erosion. As a further advantage, it results that the radially inner part of the airfoil 2 no leading edge stuck with a foil 3 having. The outflowing air of the radially inner part is assigned primarily to the core engine. An application of the protection device 1 only on the radially outer part of the airfoil 2 allows the core engine in any case free of remnants or parts of a damaged protection device 1 to keep. It is thus advantageous to the protection device 1 on a blade 2 only to be mounted on an area which is fluidly associated with the side stream of an engine or turbofan.

Die Schutzvorrichtung 1 kann ebenso wie ein ungeschütztes Schaufelblatt 2 verschleißen. Zur Aufrechterhaltung der Schutzwirkung und der Vermeidung der Ablösung ist ein rechtzeitiger Austausch bzw. eine Erneuerung der Folie vorteilhaft. Dies kann zum Beispiel anhand der absolvierten Betriebsstunden oder bedarfsgerecht erfolgen, wobei zur Bewertung des Bedarfs zumindest eine Sichtkontrolle notwendig ist. Zur Vereinfachung der Sichtkontrolle weist die Folie der Schutzvorrichtung 1 in vorteilhaften Ausführungsbeispielen einen mehrschichtigen Aufbau auf, wobei zwei unterschiedliche Färbungen für einzelne Schichten genutzt werden können.The protection device 1 can as well as an unprotected airfoil 2 wear out. In order to maintain the protective effect and to avoid detachment, a timely replacement or renewal of the film is advantageous. This can be done, for example, on the basis of the completed operating hours or as needed, whereby at least one visual inspection is necessary to assess the requirement. To simplify the visual inspection, the film has the protective device 1 In advantageous embodiments, a multi-layered structure, wherein two different colorations can be used for individual layers.

Die Schutzvorrichtung 1 kann nach einem erkannten Verschleiß durch einen Techniker während der Bodenzeiten eines Flugzeugs entfernt werden. Dies kann beispielsweise mittels eines weichen Spachtels geschehen. Für das Entfernen der Schutzvorrichtung 1 ist es vorteilhaft, wenn diese noch nicht fortgeschritten erodiert ist. Eine intakte untere Materialschicht 15 kann das Lösen der Klebeverbindung und das Entfernen der Schutzvorrichtung 1 vereinfachen.The protection device 1 can be removed following a detected wear by a technician during ground time of an aircraft. This can be done for example by means of a soft spatula. For removing the protection device 1 it is advantageous if this has not yet eroded advanced. An intact lower material layer 15 may be the release of the adhesive bond and the removal of the protective device 1 simplify.

Zur Erneuerung der Schutzvorrichtung 1 kann der Techniker eine neue Schutzvorrichtung 1 aufkleben. In vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die folienartige, biegeschlaffe Schutzvorrichtung 1 hierfür eine selbstklebende Schicht 16 auf, welche zur Lagerung mit einem Trennpapier geschützt werden kann. Es können jedoch auch Klebestoffe auf das Schaufelblatt 2 und/oder die Schutzvorrichtung 1 appliziert werden, um eine Klebeverbindung herzustellen.To renew the protection device 1 the technician can get a new protection device 1 stick on. In advantageous embodiments, the film-like, pliable protection device 1 this is a self-adhesive layer 16 which can be protected for storage with a release paper. However, adhesives may also be applied to the airfoil 2 and / or the protection device 1 be applied to produce an adhesive bond.

In der 2 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts eines Schaufelblatts 2 im Bereich der Eintrittskante 3 mit einer Schutzvorrichtung 1 dargestellt. Die Schutzvorrichtung 1 überdeckt in diesem Ausführungsbeispiel die Eintrittskante 3 und Teile der Saugseite 12 und der Druckseite 13. Die Schutzvorrichtung 1 ist durch eine Folie gebildet, welche sich der Form bzw. dem Profil des Schaufelblatts 2 anpassen kann. Die Dicke der Folie kann beispielsweise vorteilhaft zwischen 0,5 mm und 4 mm, vorzugsweise zwischen 0,7 mm und 2 mm, betragen.In the 2 is a section of a cross-section of an airfoil 2 in the area of the leading edge 3 with a protection device 1 shown. The protection device 1 covered in this embodiment, the leading edge 3 and parts of the suction side 12 and the print side 13 , The protection device 1 is formed by a film, which is the shape or the profile of the airfoil 2 can adapt. The thickness of the film may, for example, advantageously be between 0.5 mm and 4 mm, preferably between 0.7 mm and 2 mm.

Am Rand der Folie kann strömungsabwärts ein Auslaufabschnitt 11 vorgesehen sein. Dieser zeichnet sich durch eine Verdünnung der Schutzvorrichtung 1 aus, was einen aerodynamisch günstigen Übergang zwischen der Oberfläche der Schutzvorrichtung 1 und der Oberfläche des Schaufelblatts 2 ermöglicht. Der Auslaufabschnitt 11 kann beispielsweise durch einen Randstreifen mit abnehmender Foliendicke gebildet sein.At the edge of the film can downstream a discharge section 11 be provided. This is characterized by a dilution of the protective device 1 resulting in an aerodynamically favorable transition between the surface of the protection device 1 and the surface of the airfoil 2 allows. The outlet section 11 can be formed for example by an edge strip with decreasing film thickness.

Im Ausführungsbeispiel der 3 ist ebenfalls ein Querschnitt eines Schaufelblatts 2 gezeigt, wobei die Schutzvorrichtung 1 eine Verdickung 10 des Querschnitts aufweist. Die Verdickung 10 ist entlang der Eintrittskante 3 angeordnet, wodurch die Eintrittskante 3 in besonderem Maß durch die Schutzvorrichtung 1 vor Erosion geschützt werden kann. Die Verdickung 10 kann der Form der Eintrittskante 3 in Verbindung mit dem gesamten Profil des Schaufelblatts 2 angepasst sein. Die Verdickung 10 ist vorzugsweise der Eintrittskante 3 zugeordnet, wobei die Dicke der Schutzvorrichtung 1 vorzugsweise strömungsabwärts abnimmt. Die Verdickung 10 bietet der stark erosionsbelasteten Eintrittskante 3 einen verbesserten Schutz und ermöglicht zugleich eine aerodynamisch günstige Gestaltung des Schaufelblatts 2 mit aufgeklebter Schutzvorrichtung 1.In the embodiment of 3 is also a cross section of an airfoil 2 shown, the protective device 1 a thickening 10 of the cross section. The thickening 10 is along the leading edge 3 arranged, eliminating the leading edge 3 in particular by the protection device 1 can be protected against erosion. The thickening 10 can be the shape of the leading edge 3 in conjunction with the entire profile of the airfoil 2 be adjusted. The thickening 10 is preferably the leading edge 3 assigned, the thickness of the protective device 1 preferably decreases downstream. The thickening 10 offers the strongly erosion-loaded leading edge 3 improved protection and at the same time allows an aerodynamically favorable design of the airfoil 2 with attached protection device 1 ,

4 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer mehrschichtigen Folie in einem Querschnitt. Die Folie der Schutzvorrichtung 1 weist eine obere Materialschicht 14, eine untere Materialschicht 15 und eine selbstklebende Schicht 16 auf. In dieser Querschnittsansicht ist auch eine Stirnfläche einer Sollrisslinie 8 zu erkennen, welche in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Anschnitt der unteren Materialschicht 15 gebildet ist. 4 shows an advantageous embodiment of a multilayer film in a cross section. The foil of the protection device 1 has an upper material layer 14 , a lower material layer 15 and a self-adhesive layer 16 on. In this cross-sectional view is also an end face of a predetermined tear line 8th to recognize which in this embodiment by a gate of the lower material layer 15 is formed.

Die Schutzvorrichtung 1 kann beispielsweise im Neuzustand eine blaue oberste Materialschicht 14 aufweisen. Im Laufe der Betriebsdauer werden Teile der obersten Materialschicht 14 der Folie durch Erosion abgetragen, wodurch die darunterliegende und beispielsweise weiße untere Materialschicht 15 erkennbar wird. Aufgrund dieser Farbindikation ist es möglich, die Erosion bzw. den Verschleiß der Schutzvorrichtung 1 bei einer Sichtkontrolle einfach bewerten zu können, wodurch die Schutzvorrichtung 1 bedarfsgerecht und rechtzeitig ausgetauscht werden kann.The protection device 1 can, for example, when new, a blue top material layer 14 exhibit. Over the course of the operation, parts of the uppermost material layer become 14 The film eroded by erosion, whereby the underlying and, for example, white lower material layer 15 becomes recognizable. Due to this color indication, it is possible erosion or wear of the protective device 1 to be able to easily evaluate at a visual inspection, reducing the protection device 1 can be exchanged as needed and in a timely manner.

Claims (10)

Schaufelblatt (2) mit einer Schutzvorrichtung (1) für ein Triebwerk, wobei das Schaufelblatt (2) eine Eintrittskante (3) und eine Austrittskante (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (1) eine Folie ist, welche im Wesentlichen aus einem Polymerwerkstoff besteht, wobei die Folie zumindest abschnittsweise auf die Eintrittskante (3) des Schaufelblatts (2) geklebt ist.Airfoil ( 2 ) with a protective device ( 1 ) for an engine, wherein the airfoil ( 2 ) an entrance edge ( 3 ) and a trailing edge ( 4 ), characterized in that the protective device ( 1 ) is a film which consists essentially of a polymer material, wherein the film at least in sections on the leading edge ( 3 ) of the airfoil ( 2 ) is glued. Schaufelblatt (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (1) entlang einer Kurve eine Verdickung des Querschnitts aufweist.Airfoil ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the protective device ( 1 ) along a curve has a thickening of the cross section. Schaufelblatt (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (10) der Schutzvorrichtung (1) über der Eintrittskante (3) angeordnet ist.Airfoil ( 2 ) according to claim 2, characterized in that the thickening ( 10 ) of the protection device ( 1 ) above the leading edge ( 3 ) is arranged. Schaufelblatt (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (1) mindestens eine Sollrisslinie (8) aufweist.Airfoil ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device ( 1 ) at least one predetermined tear line ( 8th ) having. Schaufelblatt (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollrisslinie (8) im Wesentlichen in einem Winkel von weniger als 45° zu einer Hauptströmungsrichtung (7) des Schaufelblatts (2) ausgerichtet ist.Airfoil ( 2 ) according to claim 4, characterized in that the predetermined tear line ( 8th substantially at an angle of less than 45 ° to a main flow direction ( 7 ) of the airfoil ( 2 ) is aligned. Schaufelblatt (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (1) zumindest zwei Materialschichten aufweist, welche unterschiedlich gefärbt sind. Airfoil ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device ( 1 ) has at least two layers of material which are colored differently. Schaufelblatt (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (1) eine selbstklebende Schicht (16) umfasst.Airfoil ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device ( 1 ) a self-adhesive layer ( 16 ). Schaufelblatt (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (1) an mindestens einem Rand einen Auslaufabschnitt (11) aufweist.Airfoil ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective device ( 1 ) at least one edge of a discharge section ( 11 ) having. Schaufelblatt (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelblatt (2) eine Schaufellänge zwischen einer Schaufelwurzel (5) und einer Schaufelspitze (6) aufweist, wobei die Schutzvorrichtung (1) ausschließlich auf einem Teilabschnitt der Eintrittskante (3) angeordnet ist, welcher eine Länge von weniger als 70 % der Schaufellänge aufweist, und welcher an der Schaufelspitze (6) beginnt.Airfoil ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the airfoil ( 2 ) a blade length between a blade root ( 5 ) and a blade tip ( 6 ), the protective device ( 1 ) exclusively on a section of the leading edge ( 3 ), which has a length of less than 70% of the blade length, and which at the blade tip ( 6 ) begins. Schutzvorrichtung (1) für ein Schaufelblatt (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Protection device ( 1 ) for an airfoil ( 2 ) according to one of the preceding claims.
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