DE102016206246A1 - Method and device for cleaning turbine blades - Google Patents

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Tristan Lietz
Jan Sassmannshausen
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    • C23G5/00Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Turbinenschaufeln (80) einer Turbinenstufe (81), insbesondere einer Hochdruckturbinenstufe, eines Strahltriebwerks (82). Weiter betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung (1). Das Verfahren zum Reinigen von Turbinenschaufeln (80) einer Turbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (82), umfasst die Schritte: a. Erwärmen der Turbinenschaufeln (80) zumindest in einem Reinigungsbereich (71); und b. Reinigen der Turbinenschaufeln (80) durch Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid im Reinigungsbereich, wobei der Reinigungsbereich (71) die unmittelbar vom Druckgasstrahl erreichbare Schaufeloberfläche ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) zum Reinigen von Turbinenschaufeln (80) einer Turbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (82), insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Reinigungslanze (2) mit einer zum Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid ausgebildeten Austrittsöffnung (3) an ihrem einen Ende (4) und einem Zuleitungsanschluss (5) zur Zufuhr von Reinigungsmedium an ihrem anderen Ende, die derart zum Einführen in ein Strahltriebwerk (82) durch eine seitliche Öffnung (83) ausgebildet ist, dass die Austrittsöffnung (3) auf eine Turbinenschaufel (80) einer Turbinenstufe (82) ausrichtbar ist.The invention relates to a method for cleaning turbine blades (80) of a turbine stage (81), in particular a high-pressure turbine stage, of a jet engine (82). Furthermore, the invention relates to a particularly suitable for carrying out the method device (1). The method of cleaning turbine blades (80) of a turbine stage (81) of a jet engine (82) comprises the steps of: a. Heating the turbine blades (80) at least in a cleaning area (71); and b. Cleaning the turbine blades (80) by compressed-gas blasting with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide in the cleaning area, wherein the cleaning area (71) is the blade surface which can be reached directly by the compressed-gas jet. The apparatus (1) for cleaning turbine blades (80) of a turbine stage (81) of a jet engine (82), in particular according to a method according to any one of the preceding claims, comprising a cleaning lance (2) with a compressed gas jets with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide formed outlet opening (3) at its one end (4) and a supply port (5) for supplying cleaning medium at its other end, which is designed for insertion into a jet engine (82) through a lateral opening (83) that the outlet opening (3) is alignable on a turbine blade (80) of a turbine stage (82).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe, insbesondere einer Hochdruckturbinenstufe, eines Strahltriebwerks. Weiter betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for cleaning turbine blades of a turbine stage, in particular a high-pressure turbine stage, of a jet engine. Furthermore, the invention relates to a particularly suitable for carrying out the method device.

Flugzeugstrahltriebwerke besitzen in bekannter Weise eine oder mehrere Kompressorstufen, eine Brennkammer, sowie eine oder mehrere Turbinenstufen. In den Turbinenstufen geben die aus der Brennkammer stammenden heißen Verbrennungsgase einen Teil ihrer thermischen und mechanischen Energie ab, die zum Antrieb der Kompressorstufen genutzt wird. Eine Verschmutzung eines Flugzeugstrahltriebwerks kann zu einer Reduktion des Wirkungsgrades führen, was einen erhöhten Kraftstoffverbrauch und damit eine erhöhte Umweltbelastung zur Folge hat. Dies gilt insbesondere wenn die Verschmutzungen einen Belag auf den mit Luft durchströmten Teilen eines Flugzeugtriebwerks bilden und dadurch die Oberflächengüte beeinträchtigen. Aircraft jet engines have in known manner one or more compressor stages, a combustion chamber, and one or more turbine stages. In the turbine stages, the hot combustion gases from the combustion chamber release some of their thermal and mechanical energy, which is used to drive the compressor stages. Contamination of an aircraft jet engine can lead to a reduction in efficiency, resulting in increased fuel consumption and thus increased environmental impact. This is especially true when the contaminants form a deposit on the air flowed through parts of an aircraft engine and thereby affect the surface quality.

Insbesondere bei Flugzeugen, die in Wüstenregionen eingesetzt werden, besteht weiterhin das Problem, das Wüstensand (CMAS), der sich in der Luft befindet, von dem Triebwerk eingesaugt und aufgrund der hohen Temperaturen in der Brennkammer schmelzflüssig wird. Beim Auftreffen auf die in Strömungsrichtung hinter der Brennkammer angeordneten Hochdruckturbinenschaufeln (HPT Blades) verfestigt sich der aufgeschmolzene Sand wieder. Zusätzlich gelangt extrem feiner Sand in die im Hochdruckkompressor abgezapfte Kühlluft von innen in die internen Kühlkanäle der Hochdruckturbinenschaufeln, die an der Profilnase der Schaufeln zur Bildung einer Filmkühlung münden, und setzt sich dort ab. Beide Effekte führen zu einer Verengung oder Blockade der Kühlluftkanäle der Hochdruckturbinenschaufeln, sodass diese nicht mehr ausreichend gekühlt werden. In Verbindung mit Erosionseffekten und Oxidationseffekten nutzen die Hochdruckturbinenschaufeln deutlich schneller ab und die Einsatz- und Lebensdauer ist drastisch reduziert, insbesondere im Vergleich zum Einsatz außerhalb von Wüstenregionen.In particular, in airplanes used in desert regions, there is still a problem that the desert sand (CMAS), which is in the air, is sucked in by the engine and becomes molten due to the high temperatures in the combustion chamber. When hitting the high-pressure turbine blades (HPT blades) arranged downstream of the combustion chamber, the molten sand solidifies again. In addition, extremely fine sand passes into the cooling air bled in the high-pressure compressor from the inside into the internal cooling channels of the high-pressure turbine blades, which open at the profile nose of the blades to form a film cooling, and settles there. Both effects lead to a narrowing or blockage of the cooling air ducts of the high-pressure turbine blades, so that they are no longer sufficiently cooled. Combined with erosion and oxidation effects, the high-pressure turbine blades are significantly faster, and their service life is dramatically reduced, especially when compared to use outside desert regions.

Zur Reinigung der Hochdruckturbinenschaufeln ist es im Stand der Technik bekannt, dass betroffene Triebwerk vom Flugzeug abzumontieren und einer Triebwerksüberholung zu unterziehen, um dabei die Hochdruckturbinenschaufeln einem eine Reinigung umfassenden Reparaturzyklus zu unterziehen. Diese Triebwerksüberholung ist aufwendig und kostenintensiv.To clean the high pressure turbine blades, it is known in the art to disassemble the affected engine from the aircraft and to overhaul the engine to subject the high pressure turbine blades to a repair cycle involving a cleaning. This engine overhaul is complicated and costly.

Aus der DE 10 2012 002 275 A1 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem das Flugzeugtriebwerk zur Reinigung der Hochdruckturbinenschaufeln am Flugzeug verbleiben kann. Dazu wird über eine seitliche Öffnung des Triebwerks eine Reinigungsvorrichtung in die Brennkammer eingebracht, die eine Strahldüse zur Erzeugung eines Druckflüssigkeitsstrahls, mit dem Ablagerungen an den Hochdruckturbinenschaufeln abgetragen werden sollen. Die Ergebnisse eines solchen Verfahrens sind jedoch nicht immer zufriedenstellend.From the DE 10 2012 002 275 A1 Furthermore, a method is known in which the aircraft engine can remain on the aircraft for cleaning the high-pressure turbine blades. For this purpose, a cleaning device is introduced into the combustion chamber via a lateral opening of the engine, which is to be removed a jet nozzle for generating a pressurized liquid jet, with the deposits on the high-pressure turbine blades. However, the results of such a process are not always satisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe, insbesondere einer Hochdruckturbinenstufe, sowie eine dafür besonders geeignete Vorrichtung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind.The invention has for its object to provide a method for cleaning turbine blades of a turbine stage, in particular a high-pressure turbine stage, as well as a device particularly suitable for this, which are improved over the prior art.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to the main claim and a device according to claim 5. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe eines Strahltriebwerks, mit den Schritten:

  • a. Erwärmen der Turbinenschaufeln zumindest in einem Reinigungsbereich; und
  • b. Reinigen der Turbinenschaufeln im Reinigungsbereich durch Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid,
wobei der Reinigungsbereich die unmittelbar vom Druckgasstrahl erreichbare Schaufeloberfläche ist.Accordingly, the invention relates to a method for cleaning turbine blades of a turbine stage of a jet engine, comprising the steps of:
  • a. Heating the turbine blades at least in a cleaning area; and
  • b. Cleaning the turbine blades in the cleaning area by compressed-gas blasting with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide,
wherein the cleaning area is the blade surface which can be reached directly by the compressed gas jet.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zum Reinigen von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe eines Strahltriebwerks umfassend eine Reinigungslanze mit einer zum Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid ausgebildeten Austrittsöffnung für das Reinigungsmedium an ihrem einen Ende und einem Zuleitungsanschluss zur Zufuhr von Reinigungsmedium an ihrem anderen Ende, die derart zum Einführen in ein Strahltriebwerk durch eine seitliche Öffnung ausgebildet ist, dass die Austrittsöffnung auf eine Turbinenschaufel einer Turbinenstufe ausrichtbar ist. Furthermore, the invention relates to an apparatus for cleaning the turbine blades of a turbine stage of a jet engine which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, comprising a cleaning lance with an outlet opening for the cleaning medium at one end and a feed connection for supplying cleaning medium, for solidifying carbon dioxide with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide at its other end, which is designed for insertion into a jet engine through a lateral opening, that the outlet opening is aligned with a turbine blade of a turbine stage.

Bei den Turbinenschaufeln kann es sich insbesondere um die Turbinenschaufel einer Hochdruckturbinenstufe handeln.The turbine blades may in particular be the turbine blade of a high-pressure turbine stage.

Zunächst werden einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert.First, some terms used in the invention will be explained.

Der „Reinigungsbereich“ ist definiert als „vom Druckgasstrahl erreichbare Schaufeloberfläche“. Damit ist derjenige Bereich der Oberflächen der Schaufeln einer Turbinenstufe gemeint, auf den der Druckgasstrahl ungehindert und unmittelbar auftreffen kann. Der Reinigungsbereich einer Turbinenstufe ist dabei insbesondere von Abschattungseffekten benachbarter Turbinenschaufeln derselben Turbinenstufe und/oder vorgelagerter Stufen, sowie von der Ausrichtung und Breite des Druckgasstrahls abhängig. Der Reinigungsbereich lässt sich für verschiedene Reinigungsaufgaben (bspw. Reinigung der Profilnase) individuell, bspw. durch die Veränderung der Druckgasstrahlführung, bestimmen. Enden im Reinigungsbereich einer Schaufel bspw. Kühlluftkanäle zur Bildung einer Filmkühlung während des Betriebs des Triebwerks oder sind dort andere Öffnungen vorgesehen, kann der Druckgasstrahl auch in die Kühlluftkanäle oder die anderen Öffnungen gelangen, womit dann die Innenwandung der Kühlluftkanäle oder anderer Öffnungen gereinigt werden kann. The "cleaning area" is defined as "blade surface accessible by the compressed gas jet". This refers to the area of the surfaces of the blades of a turbine stage, to which the Compressed gas jet can hit unhindered and directly. The cleaning region of a turbine stage is dependent in particular on shading effects of adjacent turbine blades of the same turbine stage and / or upstream stages, as well as on the orientation and width of the compressed gas jet. The cleaning area can be determined individually for different cleaning tasks (eg cleaning of the profile nose), for example by changing the compressed-gas jet guide. Ends in the cleaning area of a blade, for example. Cooling air ducts to form a film cooling during operation of the engine or there are other openings provided, the compressed gas jet can also get into the cooling air ducts or other openings, which then the inner wall of the cooling air ducts or other openings can be cleaned.

Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Reinigungswirkung bei der Reinigung von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe eines Strahltriebwerks. Aufgrund des festen Kohlendioxid im Reinigungsmedium wird bereits eine gegenüber einer Reinigung mit Flüssigkeit (vgl. DE 10 2012 002 275 A1 ) erhöhte Reinigungswirkung erreicht. Die Reinigungswirkung wird aber noch weiter gesteigert, indem durch das vorhergehende Erwärmen zumindest des Reinigungsbereichs der Turbinenschaufel die Temperaturdifferenz zwischen Reinigungsmedium und Reinigungsbereich erhöht wird, was zum Aufbrechen und Abplatzen von Verunreinigungen beiträgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Verwendung von Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid ausgebildet und ermöglicht insbesondere die Reinigung von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe, während das Strahltriebwerk am Flugzeug verbleibt (on-wing). The inventive method achieved over the prior art, an improved cleaning effect in the cleaning of turbine blades of a turbine stage of a jet engine. Due to the solid carbon dioxide in the cleaning medium is already compared to a cleaning with liquid (see. DE 10 2012 002 275 A1 ) achieved increased cleaning effect. However, the cleaning effect is increased even further by the temperature difference between the cleaning medium and the cleaning area being increased by the preceding heating of at least the cleaning area of the turbine blade, which contributes to the break-up and spalling of impurities. The device according to the invention is designed for the use of cleaning medium comprising solid carbon dioxide and in particular allows the cleaning of turbine blades of a turbine stage, while the jet engine remains on the aircraft (on-wing).

Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass der Vorrichtung flüssiges Kohlendioxid als Vorstufe des Reinigungsmediums zugeführt wird. Das flüssige Kohlendioxid erstarrt dann beim Austritt aus der Austrittsöffnung wenigstens teilweise und bildet eine feste Komponente in Form von Kohlendioxidflocken. Kommt flüssiges Kohlendioxid mit Umgebungsluft in Kontakt, in dem es bspw. aus einer an der Austrittsöffnung angeordneten Düse austritt, so nimmt ein Teil sogleich Gasform an. Ein anderer Teil des Kohlendioxids wird in Form von Flocken fest. Dies rührt daher, dass der aus der flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehende Teil des Kohlendioxids sehr viel Wärme bindet, welche dem übrigen noch flüssigen Teil entzogen wird, wodurch die Temperatur desselben bis zu dem Erstarrungspunkt des Kohlendioxids sinkt.It is basically possible that the device liquid carbon dioxide is supplied as a precursor of the cleaning medium. The liquid carbon dioxide then at least partially solidifies on leaving the outlet and forms a solid component in the form of carbon dioxide flakes. If liquid carbon dioxide comes into contact with ambient air in which it exits, for example, from a nozzle arranged at the outlet opening, a part readily assumes the form of gas. Another part of the carbon dioxide gets stuck in the form of flakes. This is due to the fact that the part of the carbon dioxide passing from the liquid to the gaseous state binds a great deal of heat, which is removed from the remaining liquid part, as a result of which the temperature of the carbon dioxide drops to the point at which the carbon dioxide solidifies.

Es ist aber bevorzugt, wenn das der Vorrichtung zugeführte Reinigungsmedium unmittelbar festes Kohlendioxid – auch Trockeneis genannt – aufweist, welches durch ein Treibgas gefördert wird. Das feste Kohlendioxid kann dabei in Form von Pellets bereitgestellt werden, die mit Hilfe des Treibgases, wie bspw. Luft oder CO2, aus der Austrittsöffnung gesprüht werden. Pellets können in einem sog. Pelletierer aus flüssigem CO2 hergestellt werden und sind gut lagerungsfähig. Es kann vorgesehen sein, dass bereits vorgefertigte Pellets mit Hilfe des Treibgases zur Austrittsöffnung befördert werden. Es ist aber auch möglich, dass die Pellets unmittelbar vor ihrer Verwendung aus flüssigem Kohlendioxid geformt werden, um anschließend mit dem Treibgas zur Austrittsöffnung befördert zu werden. In beiden Fällen tritt das feste Kohlendioxid aus der Austrittsöffnung aus und gelangt in das zu reinigende Triebwerk. Die Austrittsöffnung muss für ein entsprechendes Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid als feste Komponente geeignet ausgebildet sein.However, it is preferred if the device supplied to the cleaning medium directly solid carbon dioxide - also called dry ice - which is promoted by a propellant gas. The solid carbon dioxide can be provided in the form of pellets, which are sprayed with the aid of the propellant gas, such as. Air or CO2 from the outlet opening. Pellets can be produced in a so-called pelletizer from liquid CO 2 and are well storable. It can be provided that already prefabricated pellets are conveyed by means of the propellant gas to the outlet opening. However, it is also possible for the pellets to be formed from liquid carbon dioxide immediately before they are used, in order subsequently to be conveyed with the propellant gas to the outlet opening. In both cases, the solid carbon dioxide exits the outlet and enters the engine to be cleaned. The outlet opening must be suitably designed for a corresponding cleaning medium comprising solid carbon dioxide as a solid component.

Es ist bevorzugt, wenn der Strahldruck beim Druckgasstrahlen zwischen 6 und 16 bar, vorzugsweise zwischen 8 und 12 bar, weiter vorzugsweise zwischen 9 und 10 bar liegt. Der Reinigungsbereich der Turbinenschaufeln wird vorzugsweise auf eine Temperatur von 50 bis 450°C, weiter vorzugsweise auf eine Temperatur von 120 bis 300°C, weiter vorzugsweise auf eine Temperatur von 180 bis 230°C. Sofern das Reinigungsmedium auf Kohlendioxidpellets beruht, beträgt die vom Reinigungsmedium beinhaltete Trockeneismenge vorzugsweise 50 bis 200 kg/h, weiter vorzugsweise 70 bis 200 kg/h, weiter vorzugsweise 180 bis 200 kg/h. Die Strahlzeit pro Reinigungsbereich einer einzelnen Turbinenschaufel beträgt vorzugsweise 0,5 bis 20 s, weiter vorzugsweise 1 bis 10 s, weiter vorzugsweise 2 bis 4 s.It is preferred if the jet pressure during the compressed gas jet is between 6 and 16 bar, preferably between 8 and 12 bar, more preferably between 9 and 10 bar. The cleaning range of the turbine blades is preferably at a temperature of 50 to 450 ° C, more preferably at a temperature of 120 to 300 ° C, more preferably at a temperature of 180 to 230 ° C. If the cleaning medium is based on carbon dioxide pellets, the amount of dry ice included in the cleaning medium is preferably 50 to 200 kg / h, more preferably 70 to 200 kg / h, more preferably 180 to 200 kg / h. The jet time per cleaning area of a single turbine blade is preferably 0.5 to 20 seconds, more preferably 1 to 10 seconds, more preferably 2 to 4 seconds.

Die Turbinenschaufeln des Strahltriebwerks können einzeln nacheinander gereinigt werden, wobei hierzu die Turbinenstufe getaktet schrittweise gedreht wird, sodass sich immer ein Reinigungsbereich einer Triebwerksschaufel im Druckgasstrahl befindet, der in einem Takt wenigstens einmal über den gesamten Reinigungsbereich bewegt wird. Alternativ dazu ist es möglich, dass eine stochastische Reinigung aller Triebwerkschaufeln gemeinsam erfolgt, wobei hierzu die Turbinenstufe kontinuierlich gedreht und der Druckgasstrahl kontinuierlich in eine Richtung senkrecht zur Drehachse der Turbinenstufe hin -und her bewegt wird, sodass nach einem ermittelbaren Zeitraum der Druckgasstrahl wenigstens einmal über jeden Reinigungsbereich jeder Turbinenschaufel der Turbinenstufe geführt wurde. The turbine blades of the jet engine can be cleaned one at a time, whereby the turbine stage is rotated stepwise, so that there is always a cleaning area of an engine blade in the compressed gas jet, which is moved at least once over the entire cleaning area in one cycle. Alternatively, it is possible that a stochastic cleaning of all engine blades takes place together, for this purpose, the turbine stage continuously rotated and the compressed gas jet is continuously moved back and forth in a direction perpendicular to the axis of rotation of the turbine stage, so after a determined period of time, the compressed gas jet at least once over every cleaning area of each turbine blade of the turbine stage was performed.

Die dem eigentlich Reinigen der Turbinenschaufeln vorangehende Erwärmung der Turbinenschaufeln kann durch warmes oder heißes Gas, vorzugsweise Pressluft oder Verbrennungsgas (insbesondere die Abluft eines externen Brenners, wie bspw. eines Propanbrenners), Laserstrahlung und/oder durch induktives Erhitzen erreicht werden. Wird warmes oder heißes Gas zum Erwärmen der Turbinenschaufeln genutzt, kann das Gas über eine, mit der Reinigungslanze vergleichbare Vorrichtung an die Turbinenschaufeln herangeführt werden. Es ist auch möglich, hierzu unmittelbar die Reinigungslanze zu verwenden, wobei dann zunächst warmes oder heißes Gas durch die Reinigungslanze strömt, bevor das Reinigungsmedium zugeführt wird. Dabei kann das warme oder heiße Gas durch den gleichen Kanal in der Reinigungslanze strömen, durch den anschließend das Reinigungsmedium strömt. Die Reinigungslanze kann aber auch einen hierfür ausgebildeten gesonderten Heißgaskanal aufweisen. Ist für das Erwärmen der Turbinenschaufeln Laserstrahlung oder induktives Erhitzen vorgesehen, können die hierfür erforderlichen Lichtleiter oder elektrischen Leitungen unmittelbar an der Reinigungslanze entlang geführt sein. Heißgaskanal, Lichtleiter und/oder die elektrische Leitungen sind dabei so ausgestaltet, dass eine Turbinenschaufel im Bereich der Austrittsöffnung der Reinigungslanze angeordnete Turbinenschaufel erwärmt werden kann.The heating of the turbine blades preceding the actual cleaning of the turbine blades can be achieved by hot or hot gas, preferably compressed air or combustion gas (in particular the exhaust air of an external burner, such as a propane burner), laser radiation and / or by inductive heating. Will warm or hot gas to heat the Used turbine blades, the gas can be introduced via a comparable with the cleaning lance device to the turbine blades. It is also possible to use this directly the cleaning lance, in which case first warm or hot gas flows through the cleaning lance before the cleaning medium is supplied. The warm or hot gas can flow through the same channel in the cleaning lance through which the cleaning medium then flows. However, the cleaning lance can also have a separate hot gas duct designed for this purpose. If laser radiation or inductive heating is provided for heating the turbine blades, the light guides or electrical lines required for this purpose can be guided directly along the cleaning lance. Hot gas duct, light guide and / or the electrical lines are designed so that a turbine blade arranged in the region of the outlet opening of the cleaning lance turbine blade can be heated.

Auch wenn das erfindungsgemäße Verfahren bei einem demontierten und ggf. teilzerlegten Strahltriebwerk durchgeführt werden kann, ist bevorzugt, wenn das Verfahren an einem am Flugzeug befindlichen Strahltriebwerk (on-wing) durchgeführt wird. Die aufwendige Demontage und/oder (Teil-)Zerlegung des Triebwerks kann dabei entfallen.Even if the method according to the invention can be carried out on a dismantled and possibly partially dismantled jet engine, it is preferred if the method is carried out on a jet engine (on-wing) located on the aircraft. The complex disassembly and / or (partial) decomposition of the engine can be omitted.

Die Reinigungslanze ist bevorzugt zum Einführen in ein Strahltriebwerk durch eine Boroskopöffnung, eine Öffnung zur Aufnahme einer Zündkerze oder eine Öffnung für eine Kraftstoffeinspritzdüse des Triebwerks ausgebildet, und weist vorzugsweise eine Befestigungsvorrichtung auf, mit der die Reinigungslanze an der Außenseite des Strahltriebwerks gegenüber der Einführungsöffnung befestigt werden kann. Entsprechende Öffnungen sind am Strahltriebwerk, insbesondere im Bereich des Brennkammer-Gehäuses, vorhanden und können, nach Entfernen einer Abdeckung oder der jeweils in den Öffnungen für den Betrieb des Triebwerks angeordneten Komponenten, wie Zündkerzen oder Einspritzdüsen, zum Einführen der Reinigungslanze genutzt werden. Die Fixierungsvorrichtung kann dabei insbesondere mit an der Außenseite des Triebwerks vorgesehenen Verbindungskomponenten, an denen grundsätzlich Abdeckungen und/oder Komponenten, wie die vorstehend genannten, befestigt sind, zusammenwirken, um die Reinigungslanze gegenüber der Einführungsöffnung zu sichern. The cleaning lance is preferably adapted for insertion into a jet engine through a borescope port, an orifice for receiving a spark plug, or an orifice for a fuel injector of the engine, and preferably includes a mounting device for securing the cleaning lance to the outside of the jet engine opposite the introduction port can. Corresponding openings are present on the jet engine, in particular in the region of the combustion chamber housing, and can be used to introduce the cleaning lance after removing a cover or the components respectively arranged in the openings for the operation of the engine, such as spark plugs or injection nozzles. The fixing device may in particular cooperate with connection components provided on the outside of the engine, to which covers and / or components, such as those mentioned above, are attached, in order to secure the cleaning lance opposite the introduction opening.

Die Befestigungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Führungsmechanik, mit der sich die Reinigungslanze nach Befestigung der Befestigungsvorrichtung am Strahltriebwerk wenigstens in Richtung der Öffnung, durch welche die Reinigungslanze geführt ist, bewegen lässt. Eine entsprechende Bewegbarkeit ist für die vorstehend beschriebene schrittweise Reinigung der einzelnen Turbinenschaufel sowie für die stochastische Reinigung aller Triebwerkschaufeln gemeinsam vorteilhaft. Vorzugsweise gestattet die Führungsmechanik weiterhin ein Bewegen der Reinigungslanze in Richtung der Triebwerkachse und/oder ein Schwenken um eine Achse senkrecht zur Triebwerksachse. Mit einer dadurch erreichbaren Einstellbarkeit der Position der Austrittsöffnung der Reinigungslanze kann der Reinigungsbereich der einzelnen Turbinenschaufeln bzw. die vom Druckgasstrahl erreichbaren Schaufeloberfläche eingestellt werden.The fastening device preferably comprises a guide mechanism with which the cleaning lance can be moved after fastening of the fastening device on the jet engine at least in the direction of the opening through which the cleaning lance is guided. A corresponding mobility is advantageous for the above-described stepwise cleaning of the individual turbine blade and for the stochastic cleaning of all engine blades together. Preferably, the guide mechanism further allows the cleaning lance to be moved in the direction of the engine axis and / or pivoted about an axis perpendicular to the engine axis. With a thereby achievable adjustability of the position of the outlet opening of the cleaning lance, the cleaning range of the individual turbine blades or the achievable by the compressed gas jet blade surface can be adjusted.

Zur (Teil-)Automatisierung des Reinigungsvorgangs ist bevorzugt, wenn die Führungsmechanik wenigstens für die Bewegung der Reinigungslanze in Richtung der Öffnung, durch welche die Reinigungslanze geführt ist, einen, über eine Steuereinrichtung steuerbaren Antrieb aufweist. For (partial) automation of the cleaning process is preferred if the guide mechanism at least for the movement of the cleaning lance in the direction of the opening through which the cleaning lance is guided, has a controllable by a control device drive.

Für eine stochastische Reinigung aller Triebwerkschaufeln einer Triebwerksstufe gemeinsam kann die Triebwerksstufe dann durch den triebwerksseitigen Starter oder eine gesonderte, vorzugsweise der Reinigungsvorrichtung zugeordnete Antriebseinheit in Rotation versetzt werden und die Steuerungseinrichtung führt die Reinigungslanze bzw. deren Austrittsöffnung so, dass nach einem bestimmten Zeitraum der Druckgasstrahl wenigstens einmal über jeden Reinigungsbereich jeder Turbinenschaufel der Turbinenstufe geführt wurde.For a stochastic cleaning of all engine blades of an engine stage together, the engine stage can then be rotated by the engine-side starter or a separate, preferably the cleaning device associated drive unit in rotation and the controller performs the cleaning lance or its outlet opening so that after a certain period of time the compressed gas jet at least once over each cleaning area of each turbine blade of the turbine stage.

Es ist bevorzugt, wenn die Reinigungsvorrichtung eine Antriebseinheit zur Rotation der Turbinenstufe mit den zu reinigenden Turbinenschaufeln aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung derart zum Ansteuern des steuerbaren Antriebs der Führungsmechanik und der Antriebseinheit zur Rotation der Turbinenstufe ausgebildet ist, dass die Turbinenschaufeln des Strahltriebwerks einzeln nacheinander gereinigt werden, indem die Turbinenstufe getaktet schrittweise gedreht wird, sodass sich immer der Reinigungsbereich einer Triebwerksschaufel im Druckgasstrahl befindet, der in einem Takt wenigstens einmal über den gesamten Reinigungsbereich bewegt wird.It is preferred if the cleaning device has a drive unit for rotating the turbine stage with the turbine blades to be cleaned, wherein the control device is designed to control the controllable drive of the guide mechanism and the drive unit for rotation of the turbine stage, that the turbine blades of the jet engine are cleaned one after another in that the turbine stage is rotated step by step, so that there is always the cleaning area of an engine blade in the compressed gas jet, which is moved at least once over the entire cleaning area in one cycle.

Die Austrittsöffnung der Reinigungslanze kann eine Umlenkvorrichtung aufweisen, mit welcher der Druckgasstrahl gegenüber der Achse der Reinigungslanze umgelenkt wird. Die Umlenkvorrichtung kann ein gebogener Rohrabschnitt oder eine Prallplatte umfassen. Die Umlenkvorrichtung kann einstückig mit der Reinigungslanze ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Umlenkvorrichtung als auf die Reinigungslanze aufsteckbare Kappe oder als Teil eines Schutzüberzugs der Reinigungslanze, der die Komponenten des Triebwerks vor Beschädigungen durch die Reinigungslanze schützt, auszubilden. In diesem Fall lässt sich die Umlenkvorrichtung vergleichsweise einfach verändern und/oder austauschen. The outlet opening of the cleaning lance may have a deflection device with which the compressed gas jet is deflected relative to the axis of the cleaning lance. The deflection device may comprise a curved pipe section or a baffle plate. The deflection device may be formed integrally with the cleaning lance. But it is also possible that the deflection device as attachable to the cleaning lance cap or as part of a protective cover of the cleaning lance, which protects the components of the engine from damage caused by the cleaning lance form. In this case, the deflection device can be comparatively easy to change and / or replace.

Es ist bevorzugt, wenn in die Reinigungslanze eine Laval-Düse integriert ist, die vorzugsweise nahe der Austrittsöffnung angeordnet ist. Durch die Laval-Düse können im Reinigungsmedium bereits vorhandene feste Kohlendioxidpartikel weiter beschleunigt werden, womit die Reinigungswirkung erhöht wird. Die Laval-Düse kann einem evtl. Krümmungsverlauf der Reinigungslanze angepasst sein und somit ebenfalls gebogen bzw. gekrümmt ausgeführt sein.It is preferred if a Laval nozzle is integrated in the cleaning lance, which is preferably arranged near the outlet opening. Thanks to the Laval nozzle, solid carbon dioxide particles already present in the cleaning medium can be further accelerated, thus increasing the cleaning effect. The Laval nozzle can be adapted to a possible curve of the cleaning lance and thus also be bent or curved.

Es ist bevorzugt, wenn an der Reinigungslanze eine Optik vorgesehen ist, durch die zumindest der Reinigungsbereich einer Turbinenschaufel einsehbar ist. Ist eine entsprechende Optik vorgesehen, ist – insbesondere bei einer On-Wing-Reinigung – zur Begutachtung zumindest des Reinigungsbereichs kein gesondertes Endoskop mehr erforderlich. It is preferred if an optic is provided on the cleaning lance, through which at least the cleaning area of a turbine blade can be seen. If a corresponding optics is provided, a separate endoscope is no longer required, especially for on-wing cleaning, for the assessment of at least the cleaning area.

Die Reinigungslanze und/oder der Schutzüberzug der Reinigungslanze können wenigstens in Teilbereichen derart ausgebildet sein, dass sie bei Umgebungstemperatur elastisch verformbar sind, wobei diese Elastizität vorzugsweise bei der Zuführung des Reinigungsmediums abnimmt. Entsprechendes kann durch geeignetes Material erreicht werden, das bei Umgebungstemperatur die gewünschte Elastizität aufweist, sich bei niedrigeren Temperaturen, die bei Zuführung des Reinigungsmediums aufgrund des darin enthaltenen festen oder zumindest flüssigen Kohlendioxids zwangsläufig ergeben, aber versteift. Durch die Elastizität bei Umgebungstemperatur kann das Einführen der Reinigungslanze in das Triebwerk vereinfacht werden. Indem sich die elastischen Bereiche der Reinigungslanze und/oder des Schutzüberzuges bei Zuführung des Reinigungsmediums versteifen (d.h. die Elastizität nimmt ab), können Vibrationen und Schwingungen in der Reinigungslanze während des Reinigungsvorgangs dennoch gering gehalten werden.The cleaning lance and / or the protective cover of the cleaning lance may be formed at least in partial areas such that they are elastically deformable at ambient temperature, wherein this elasticity preferably decreases during the supply of the cleaning medium. The same can be achieved by suitable material which has the desired elasticity at ambient temperature, but stiffened at lower temperatures which inevitably result when the cleaning medium is supplied due to the solid or at least liquid carbon dioxide contained therein. The elasticity at ambient temperature makes it easier to introduce the cleaning lance into the engine. By stiffening the resilient portions of the cleaning lance and / or the protective coating upon delivery of the cleaning medium (i.e., the resilience decreases), vibrations and vibrations in the cleaning lance can still be minimized during the cleaning process.

Die Vorrichtung zum Reinigen von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe eines Strahltriebwerks umfasst weiterhin vorzugsweise ein Trockeneisreservoir oder einen Trockeneisgenerator für Kohlenstoffdioxidpellets für das Reinigungsmedium.The apparatus for cleaning turbine blades of a turbine stage of a jet engine further preferably comprises a dry ice reservoir or a dry ice generator for carbon dioxide pellets for the cleaning medium.

Die Erfindung wird nun anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described by way of advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Turbinenschaufeln einer Turbinenstufe eines Strahltriebwerks; 1 a schematic representation of a first embodiment of an inventive device for cleaning turbine blades of a turbine stage of a jet engine;

2: eine Detaildarstellung der Austrittsöffnung der Reinigungslanze der Vorrichtung aus 1; 2 : a detailed representation of the outlet opening of the cleaning lance of the device 1 ;

3: eine schematische Darstellung eines Details der Reinigungslanze der Vorrichtung aus 1; 3 : a schematic representation of a detail of the cleaning lance of the device 1 ;

4: eine Detaildarstellung der Befestigungsvorrichtung der Reinigungsvorrichtung aus 1; 4 : a detailed representation of the fastening device of the cleaning device 1 ;

5: eine schematische Darstellung der Reinigung einer Turbinenschaufel mit der Reinigungsvorrichtung aus 1; und 5 : A schematic representation of the cleaning of a turbine blade with the cleaning device off 1 ; and

6a–d: Varianten zur Ausgestaltung der Reinigungslanze der Reinigungsvorrichtung aus 1. 6a -D: Variants for the design of the cleaning lance of the cleaning device 1 ,

In 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Reinigen von Turbinenschaufeln 80 einer Turbinenstufe 81 eines Strahltriebwerks 82 gezeigt. Das ebenfalls nur schematisch dargestellte Strahltriebwerk 82 ist unmittelbar am Flugzeug (nicht dargestellt) befestigt. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich also insbesondere auf eine On-Wing-Reinigung.In 1 is a schematic representation of a device according to the invention 1 for cleaning turbine blades 80 a turbine stage 81 a jet engine 82 shown. The jet engine also shown only schematically 82 is attached directly to the aircraft (not shown). The following statements therefore relate in particular to on-wing cleaning.

Die Vorrichtung 1 zum Reinigen von Turbinenschaufeln 80 umfasst eine Reinigungslanze 2 mit einer zum Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid ausgebildeten Austrittsöffnung 3 an ihrem einen Ende 4 (vgl. 2). An ihrem anderen Ende 6 ist ein Zuleitungsanschluss 5 zur Zufuhr von Reinigungsmedium angeordnet. The device 1 for cleaning turbine blades 80 includes a cleaning lance 2 with an outlet opening formed for pressurized gas jetting with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide 3 at one end 4 (see. 2 ). At the other end 6 is a supply connection 5 arranged to supply cleaning medium.

Die Reinigungslanze 2 ist durch eine originär für eine Zündkerze vorgesehene seitliche Öffnung 83 in dem Gehäuse 84 der Brennkammer 85 eingeführt, wobei das eine Ende 4 derart durch die Turbinenleitschaufeln 86 geführt ist, dass die Austrittsöffnung 3 der Reinigungslanze 2 auf die Turbinenschaufeln 80 der ersten Hochdruckturbinenstufe 81 ausgerichtet ist.The cleaning lance 2 is by a originally intended for a spark plug side opening 83 in the case 84 the combustion chamber 85 introduced, with one end 4 through the turbine vanes 86 The result is that the outlet opening 3 the cleaning lance 2 on the turbine blades 80 the first high-pressure turbine stage 81 is aligned.

Die Reinigungslanze 1 ist über eine Befestigungsvorrichtung 7 an dem Gehäuse 84 der Brennkammer 85 befestigt (siehe auch 4). Die Befestigungsvorrichtung 7 greift dabei in das Gewinde 87, welches für die Befestigung der Zündkerze vorgesehen ist, ein. Zur einfachen Montage der Befestigungsvorrichtung 7 ist ein Antriebsprofil 8, vorzugsweise ein Sechskantprofil mit einer Standardschlüsselweite, vorgesehen. The cleaning lance 1 is about a fastening device 7 on the housing 84 the combustion chamber 85 attached (see also 4 ). The fastening device 7 engages in the thread 87 , which is intended for the attachment of the spark plug, a. For easy installation of the fastening device 7 is a drive profile 8th , preferably a hexagonal profile with a standard key width, provided.

Die Befestigungsvorrichtung 7 umfasst eine nicht näher dargestellte Führungsmechanik, mit der sich durch einen steuerbaren elektrischen Antrieb die Reinigungslanze nach Befestigung der Befestigungsvorrichtung 7 am Strahltriebwerk 82 in die durch den Doppelpfeil 90 angedeutete Richtung der Öffnung 83, durch welche die Reinigungslanze 2 geführt ist, bewegen lässt, womit sich auch die Austrittsöffnung 3 entsprechend bewegen lässt. Die Steuersignale und Stromversorgung für den elektrischen Antrieb erfolgt über die Anschlussleitung 9.The fastening device 7 comprises a guide mechanism, not shown, with which by a controllable electric drive, the cleaning lance after attachment of the fastening device 7 at the jet engine 82 in through the double arrow 90 indicated direction of the opening 83 through which the cleaning lance 2 is guided, lets move, bringing also the exit opening 3 moves accordingly. The control signals and power supply for the electric drive via the connecting cable 9 ,

Die Reinigungslanze 2 umfasst ein Kernrohr 10, welches mit einem Schutzüberzug 11 versehen ist, um die Komponenten des Triebwerks 82 bei Kontakt mit der Reinigungslanze 2 vor Beschädigungen zu schützen (vgl. 2). Außerdem ist im Bereich des Endes 4 mit der Austrittsöffnung 3 um Innern der Reinigungslanze 2 eine Laval-Düse 12 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in einem gekrümmten Bereich des Kernrohrs 10 angeordnet und somit ebenfalls gekrümmt ausgeführt ist (vgl. 3).The cleaning lance 2 includes a core tube 10 , which with a protective cover 11 is provided to the components of the engine 82 on contact with the cleaning lance 2 to protect against damage (cf. 2 ). Besides, is in the area of the end 4 with the outlet 3 around the inside of the cleaning lance 2 a Laval nozzle 12 provided in the illustrated embodiment in a curved region of the core tube 10 arranged and thus also executed curved (see. 3 ).

Die Vorrichtung 1 zum Reinigen von Turbinenschaufeln 80 umfasst weiterhin eine Antriebseinheit 13 zur Rotation des Triebwerks 82 und somit auch der Turbinenstufe 81 mit den zu reinigenden Turbinenschaufeln 80. Die Antriebseinheit 13 ist über ein triebwerkseitiges Getriebe 14 unmittelbar mit der Triebwerksachse, an der u.a. die fragliche Turbinenstufe 81 befestigt ist, gekoppelt. The device 1 for cleaning turbine blades 80 further comprises a drive unit 13 to the rotation of the engine 82 and thus also the turbine stage 81 with the turbine blades to be cleaned 80 , The drive unit 13 is via an engine-side transmission 14 directly with the engine axle, at the inter alia the turbine stage in question 81 attached, coupled.

Sowohl die Antriebseinheit 13 zur Rotation der Turbinenstufe 81 als auch die Befestigungsvorrichtung 7 mit dem darin angeordneten elektrischen Antrieb zur Bewegung der Reinigungslanze 6 sind mit einer Steuerungseinrichtung 15 gekoppelt und werden von dieser gesteuert. Steuerleitungen sind in 1 als gestrichelte Pfeile angedeutet. Both the drive unit 13 for rotation of the turbine stage 81 as well as the fastening device 7 with the electric drive arranged therein for moving the cleaning lance 6 are with a control device 15 coupled and controlled by this. Control cables are in 1 indicated by dashed arrows.

Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin ein von der Steuerungsvorrichtung 15 gesteuerten Trockeneisstrahlgenerator 16, der auf Basis von festen Kohlendioxidpellets aus dem Trockeneisreservoir 17 und vom Druckluftkompressor 18 zur Verfügung gestellter Druckluft ein Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid bilden kann. The device 1 further comprises one of the control device 15 controlled dry ice jet generator 16 based on solid carbon dioxide pellets from the dry ice reservoir 17 and the air compressor 18 provided compressed air can form a cleaning medium comprising solid carbon dioxide.

Der Druckluftkompressor 18 ist außerdem mit einem Heizgerät 19 verbunden, welches ebenfalls von der Steuerungseinrichtung 15 gesteuert wird und das die Druckluft bei Bedarf zu heißem Gas erhitzen kann. The air compressor 18 is also equipped with a heater 19 connected, which also from the controller 15 is controlled and the compressed air can heat to hot gas when needed.

Sämtliche elektrisch betriebene Komponenten 7, 13, 15, 16, 18, 19 werden von einem Stromgenerator 20 mit elektrischer Leistung versorgt, der einen mobilen, von Stromanschlüssen unabhängigen Einsatz der Vorrichtung 1 ermöglicht (in 1 durch durchgezogene Pfeile ausgehend von Stromgenerator 20 angedeutet). All electrically operated components 7 . 13 . 15 . 16 . 18 . 19 be from a power generator 20 powered by a mobile, independent of power connections use of the device 1 allows (in 1 by solid arrows starting from power generator 20 indicated).

Zur Reinigung einer Turbinenschaufel 80 wird diese zunächst mit heißem Gas vom Heizgerät 19 erwärmt. Dabei kann das heiße Gas unmittelbar durch die Reinigungslanze 2 auf die Triebwerksschaufel 80 aufgebracht werden. Alternativ ist es möglich, eine dafür gesonderte Heißgaslanze (nicht dargestellt) vorzusehen, mit der das heiße Gas in der Position der Turbinenschaufel 80 in der auch die nachfolgende Reinigung erfolgt, aufgebracht wird. Auch ist möglich, dass heiße Gas über eine Heißgaslanze (nicht dargestellt) auf eine Turbinenschaufel 80 in einer davon abweichenden Position aufgebracht wird und die Turbinenschaufel 80 anschließend durch Drehung der Turbinenstufe 81 über den Antriebsmotor 13 in die Reinigungsposition verfahren wird. For cleaning a turbine blade 80 This is first with hot gas from the heater 19 heated. The hot gas can pass directly through the cleaning lance 2 on the engine blade 80 be applied. Alternatively, it is possible to provide a separate hot gas lance (not shown), with which the hot gas in the position of the turbine blade 80 in which the subsequent cleaning is carried out, is applied. It is also possible that hot gas via a hot gas lance (not shown) on a turbine blade 80 is applied in a different position and the turbine blade 80 subsequently by rotation of the turbine stage 81 over the drive motor 13 is moved to the cleaning position.

Anschließend wird die Turbinenschaufel 80 durch Druckgasstrahlen mit einem vom Trockeneisstrahlgenerator 16 erzeugten Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid und Luft als Treibgas gereinigt. In 5 ist exemplarisch die Situation während des Reinigens der Turbinenschaufeln 80 mit dem Druckgasstrahl dargestellt. Wie bereits beschrieben ist das Ende 4 der Reinigungslanze 2 mit der Austrittsöffnung 3 zwischen die Turbinenleitschaufeln 86 hindurchgeführt, sodass der durch die in 5 durch gestrichelte Linien 70 eingefasst Druckgasstrahl grundsätzlich ungehindert auf die Turbinenschaufeln 80 auftreffen kann. Je nach in 5 eingezeichnete Druckgasstrahlwinkel α kann die unmittelbar von dem Druckgasstrahl erreichbare Schaufeloberfläche – also dem Reinigungsbereich 71 der Turbinenschaufel 80 – durch Abschattungseffekte benachbarter Turbinenschaufeln 80‘ beeinträchtigt sein. In dem Reinigungsbereich 71 endende Kühlluftkanäle 91 können ebenfalls gereinigt werden. Der in 5 eingezeichnete Abstand A zwischen der Austrittsöffnung 3 und der Turbinenstufeneingangsebene beträgt wenigstens 10 mm.Subsequently, the turbine blade 80 by compressed gas jets with one of the dry ice jet generator 16 generated cleaning medium comprising solid carbon dioxide and air purified as a propellant gas. In 5 is an example of the situation during the cleaning of the turbine blades 80 represented with the compressed gas jet. As already described is the end 4 the cleaning lance 2 with the outlet 3 between the turbine vanes 86 passed through, so that by the in 5 by dashed lines 70 enclosed pressurized gas jet basically unhindered on the turbine blades 80 can hit. Depending on in 5 drawn compressed gas jet angle α can be reached directly from the compressed gas jet blade surface - ie the cleaning area 71 the turbine blade 80 - by shading effects of adjacent turbine blades 80 ' be impaired. In the cleaning area 71 ending cooling air ducts 91 can also be cleaned. The in 5 drawn distance A between the outlet opening 3 and the turbine stage input level is at least 10 mm.

Die Steuerungseinrichtung 15 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, die Reinigungslanze 2 über die Befestigungsvorrichtung 7 derart zu bewegen, dass der gesamte, von dem Druckgasstrahl erreichbare Reinigungsbereich 71 der Turbinenschaufel 80 von dem Druckgasstrahl gereinigt wird. Dazu wird die Reinigungslanze 2 in Richtung 90 der Öffnung 83, durch welche die Reinigungslanze 2 geführt ist wenigstens einmal über die gesamte Schaufellänge bewegt.The control device 15 is formed in the illustrated embodiment, the cleaning lance 2 over the fastening device 7 to move so that the entire, reachable by the compressed gas jet cleaning area 71 the turbine blade 80 is cleaned from the compressed gas jet. This is the cleaning lance 2 in the direction 90 the opening 83 through which the cleaning lance 2 is guided at least once over the entire blade length.

Ist die eine Turbinenschaufel 80 gereinigt, steuert die Steuerungsvorrichtung 15 den Antriebsmotor 13 derart, dass die Turbinenstufe 81 um eine Turbinenschaufel 80 weiter gedreht wird, also die zur zuvor gereinigten Turbinenschaufel 80 benachbarte Turbinenschaufel 80 sich mit ihrem Reinigungsbereich 71 im Druckgasstrahl befindet. Die Turbinenstufe 81 wird also getaktet schrittweise gedreht, sodass sich immer ein Reinigungsbereich 71 einer Triebwerksschaufel 80 im Druckgasstrahl befindet, der in einem Takt wenigstens einmal über den gesamten Reinigungsbereich 71 bewegt wird.Is that a turbine blade 80 cleaned, controls the control device 15 the drive motor 13 such that the turbine stage 81 around a turbine blade 80 is rotated further, so the previously cleaned turbine blade 80 adjacent turbine blade 80 herself with her cleaning area 71 located in the compressed gas jet. The turbine stage 81 is thus clocked gradually rotated, so there is always a cleaning area 71 a power shovel 80 located in the compressed gas jet, the in a cycle at least once over the entire cleaning area 71 is moved.

Der tatsächliche Reinigungsbereich 71 der Turbinenschaufel 80 ist u.a. maßgeblich von dem Druckgasstrahlwinkel α abhängig. Dabei gilt grundsätzlich, dass bei einem höheren Druckgasstrahlwinkel α (bis max. 90°) eine bessere Reinigung der Vorderkante der Turbinenschaufeln 80 erzielt werden kann. The actual cleaning area 71 the turbine blade 80 is inter alia significantly dependent on the compressed gas jet angle α. In principle, at a higher compressed gas jet angle α (up to a maximum of 90 °), a better cleaning of the leading edge of the turbine blades 80 can be achieved.

Um den Druckgasstrahlwinkel α ggf. anzupassen, kann die Austrittsöffnung 3 der Reinigungslanze 2 eine Umlenkvorrichtung 21 aufweisen. In 6a–d sind verschiedene Varianten entsprechender Umlenkvorrichtungen 21 dargestellt.To adjust the compressed gas jet angle α, if necessary, the outlet opening 3 the cleaning lance 2 a deflection device 21 exhibit. In 6a -D are different variants of corresponding deflection devices 21 shown.

In der Variante gemäß 6a ist die Umlenkvorrichtung 21 als Teil des Schutzüberzugs 11 der Reinigungslanze 2 ausgebildet, der über das Kernrohr 10 hervorsteht und gebogen ist. Auch bei der Variante gemäß 6b steht der Überzug 11 über das Kernrohr 10 hervor. Allerdings ist der Überzug 11 hierbei lediglich derart angeschrägt, dass die resultierende Austrittsöffnung 3‘ parallel zur Turbinenstufeneingangsebene verläuft. In the variant according to 6a is the deflection device 21 as part of the protective cover 11 the cleaning lance 2 formed over the core tube 10 protrudes and is bent. Also in the variant according to 6b is the coating 11 over the core tube 10 out. However, the coating is 11 in this case only bevelled so that the resulting outlet opening 3 ' runs parallel to the turbine stage input level.

Bei der Variante gemäß 6c weist das Kernrohr 10 an seinem einen Ende eine Prallplatte 22 auf, mit der die Umlenkvorrichtung 21 gebildet wird. In der Variante gemäß 6d ist das Ende des Kernrohrs 10 umgebogen um die Umlenkvorrichtung 21 zu bilden. Wenn auch nicht dargestellt, kann bei den Ausführungsvarianten gemäß 6c und d auch ein Schutzüberzug 11 vorgesehen werden.In the variant according to 6c has the core tube 10 at its one end a baffle plate 22 on, with the deflector 21 is formed. In the variant according to 6d is the end of the core tube 10 bent around the deflection device 21 to build. Although not shown, can in the embodiments according to 6c and d also a protective coating 11 be provided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012002275 A1 [0005, 0013] DE 102012002275 A1 [0005, 0013]

Claims (14)

Verfahren zum Reinigen von Turbinenschaufeln (80) einer Turbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (82), mit den Schritten: a. Erwärmen der Turbinenschaufeln (80) zumindest in einem Reinigungsbereich (71); und b. Reinigen der Turbinenschaufeln (80) durch Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid im Reinigungsbereich, wobei der Reinigungsbereich (71) die unmittelbar vom Druckgasstrahl erreichbare Schaufeloberfläche ist.Method for cleaning turbine blades ( 80 ) a turbine stage ( 81 ) of a jet engine ( 82 ), with the steps: a. Heating the turbine blades ( 80 ) at least in a cleaning area ( 71 ); and b. Cleaning the turbine blades ( 80 by pressurized gas blasting with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide in the cleaning area, wherein the cleaning area ( 71 ) which is directly accessible from the compressed gas jet blade surface. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einem, mehreren oder allen der nachfolgenden Parameter durchgeführt wird: – Strahldruck beim Druckgasstrahlen: 6–16 bar, vorzugsweise 8–12 bar, weiter vorzugsweise 9–10 bar; – Temperatur des Reinigungsbereichs nach Erwärmen: 50–450°C, vorzugsweise 120–300°C, weiter vorzugsweise 180–230°C; – Trockeneismenge: 50–200 kg/h, vorzugsweise 70–200 kg/h, weiter vorzugsweise 180–200 kg/h; und/oder – Strahlzeit pro Reinigungsbereich einer einzelnen Turbinenschaufel: 0,5–20 s, vorzugsweise 1–10 s, weiter vorzugsweise 2–4 s.A method according to claim 1, characterized in that the method is carried out with one, several or all of the following parameters: - jet pressure during the compressed gas jets: 6-16 bar, preferably 8-12 bar, more preferably 9-10 bar; - temperature of the cleaning region after heating: 50-450 ° C, preferably 120-300 ° C, more preferably 180-230 ° C; Dry ice amount: 50-200 kg / h, preferably 70-200 kg / h, more preferably 180-200 kg / h; and / or jet time per cleaning area of a single turbine blade: 0.5-20 s, preferably 1-10 s, more preferably 2-4 s. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenschaufeln (80) des Strahltriebwerks (82) einzeln nacheinander gereinigt werden, wobei hierzu die Turbinenstufe (81) getaktet schrittweise gedreht wird, sodass sich immer ein Reinigungsbereich (71) einer Triebwerksschaufel (80) im Druckgasstrahl befindet, der in einem Takt wenigstens einmal über den gesamten Reinigungsbereich (71) bewegt wird, oder dass eine stochastische Reinigung aller Triebwerkschaufeln (80) gemeinsam erfolgt, wobei hierzu die Turbinenstufe (81) kontinuierlich gedreht und der Druckgasstrahl kontinuierlich in eine Richtung senkrecht zur Drehachse (88) der Turbinenstufe (81) hin- und her bewegt wird, sodass nach einem ermittelbaren Zeitraum der Druckgasstrahl wenigstens einmal vollständig über jeden Reinigungsbereich (71) jeder Turbinenschaufel (80) der Turbinenstufe (81) geführt wurde.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine blades ( 80 ) of the jet engine ( 82 ) are cleaned one after another, in which case the turbine stage ( 81 ) is rotated step by step so that there is always a cleaning area ( 71 ) an engine blade ( 80 ) is located in the compressed gas jet, which in one cycle at least once over the entire cleaning area ( 71 ) or that a stochastic cleaning of all engine blades ( 80 ) takes place together, in which case the turbine stage ( 81 ) continuously rotated and the compressed gas jet continuously in a direction perpendicular to the axis of rotation ( 88 ) of the turbine stage ( 81 ) is moved back and forth, so that after a determinable period of time the compressed gas jet at least once completely over each cleaning area ( 71 ) of each turbine blade ( 80 ) of the turbine stage ( 81 ) was performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenschaufeln (80) mit Hilfe von warmem oder heißem Gas, vorzugsweise Pressluft oder Verbrennungsgas, Laserstrahlung und/oder durch induktives Erhitzen erwärmt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine blades ( 80 ) are heated by means of hot or hot gas, preferably compressed air or combustion gas, laser radiation and / or by inductive heating. Vorrichtung (1) zum Reinigen von Turbinenschaufeln (80) einer Turbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (82), insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Reinigungslanze (2) mit einer zum Druckgasstrahlen mit einem Reinigungsmedium umfassend festes Kohlendioxid ausgebildeten Austrittsöffnung (3) an ihrem einen Ende (4) und einem Zuleitungsanschluss (5) zur Zufuhr von Reinigungsmedium an ihrem anderen Ende, die derart zum Einführen in ein Strahltriebwerk (82) durch eine seitliche Öffnung (83) ausgebildet ist, dass die Austrittsöffnung (3) auf eine Turbinenschaufel (80) einer Turbinenstufe (82) ausrichtbar ist.Contraption ( 1 ) for cleaning turbine blades ( 80 ) a turbine stage ( 81 ) of a jet engine ( 82 ), in particular according to a method according to one of the preceding claims, comprising a cleaning lance ( 2 ) with an outlet opening formed for compressed-gas jetting with a cleaning medium comprising solid carbon dioxide (US Pat. 3 ) at one end ( 4 ) and a supply connection ( 5 ) for the supply of cleaning medium at its other end, which is so for insertion into a jet engine ( 82 ) through a lateral opening ( 83 ) is formed, that the outlet opening ( 3 ) on a turbine blade ( 80 ) a turbine stage ( 82 ) is alignable. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungslanze (2) zum Einführen in das Strahltriebwerk (82) durch eine Boroskopöffnung, eine Öffnung zur Aufnahme einer Zündkerze oder eine Öffnung für eine Kraftstoffeinspritzdüse des Triebwerks ausgebildet ist, und vorzugsweise eine Befestigungsvorrichtung (7) aufweist, mit der die Reinigungslanze (2) an der Außenseite des Strahltriebwerks (82) gegenüber der Einführungsöffnung (83) befestigbar ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the cleaning lance ( 2 ) for insertion into the jet engine ( 82 ) is formed by a Boroskopöffnung, an opening for receiving a spark plug or an opening for a fuel injection nozzle of the engine, and preferably a fastening device ( 7 ), with which the cleaning lance ( 2 ) on the outside of the jet engine ( 82 ) opposite the introduction opening ( 83 ) is attachable. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (7) eine Führungsmechanik umfasst, mit der sich die Reinigungslanze (2) nach Befestigung der Befestigungsvorrichtung (7) am Strahltriebwerk (82) in Richtung der Öffnung (83) bewegen lässt, wobei die Führungsmechanik vorzugsweise weiterhin ein Bewegen der Reinigungslanze (2) in Richtung der Triebwerkachse (88) und/oder ein Schwenken um eine Achse senkrecht zur Triebwerksachse (88) gestattet. Apparatus according to claim 6, characterized in that the fastening device ( 7 ) comprises a guide mechanism with which the cleaning lance ( 2 ) after attachment of the fastening device ( 7 ) at the jet engine ( 82 ) in the direction of the opening ( 83 ), wherein the guide mechanism preferably continues to move the cleaning lance ( 2 ) in the direction of the engine axis ( 88 ) and / or pivoting about an axis perpendicular to the engine axis ( 88 ). Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmechanik wenigstens für die Bewegung der Reinigungslanze (2) in eine Richtung radial zur Triebwerksachse (88) einen, über einer Steuereinrichtung (15) steuerbaren Antrieb aufweist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the guide mechanism at least for the movement of the cleaning lance ( 2 ) in a direction radial to the engine axis ( 88 ) one, above a control device ( 15 ) has controllable drive. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) eine Antriebseinheit (13) zur Rotation der Turbinenstufe (81) mit den zu reinigenden Turbinenschaufeln (80) aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung (15) vorzugsweise derart zum Ansteuern des steuerbaren Antriebs der Führungsmechanik und der Antriebseinheit (13) zur Rotation der Turbinenstufe (81) ausgebildet ist, dass die Turbinenschaufeln (80) des Strahltriebwerks (82) einzeln nacheinander gereinigt werden, indem die Turbinenstufe (81) getaktet schrittweise gedreht wird, sodass sich immer der Reinigungsbereich (71) einer Triebwerksschaufel (80) im Druckgasstrahl befindet, der in einem Takt wenigstens einmal über den gesamten Reinigungsbereich (71) bewegt wird.Apparatus according to claim 8, characterized in that the cleaning device ( 1 ) a drive unit ( 13 ) for rotation of the turbine stage ( 81 ) with the turbine blades to be cleaned ( 80 ), wherein the control device ( 15 ) preferably in such a way for driving the controllable drive of the guide mechanism and the drive unit ( 13 ) for rotation of the turbine stage ( 81 ) is formed such that the turbine blades ( 80 ) of the jet engine ( 82 ) can be cleaned one after the other by the turbine stage ( 81 ) is rotated step by step, so that always the cleaning area ( 71 ) an engine blade ( 80 ) is located in the compressed gas jet, which in one cycle at least once over the entire cleaning area ( 71 ) is moved. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (3) der Reinigungslanze (2) eine Umlenkvorrichtung (21) zum Umlenken des Druckgasstrahl gegenüber der Achse der Reinigungslanze (2) aufweist, wobei die Umlenkvorrichtung (21) vorzugsweise als aufsteckbare Kappe oder als Teil eines Schutzüberzugs (11) der Reinigungslanze, der die Komponenten des Triebwerks (82) vor Beschädigungen durch die Reinigungslanze (2) schützt, ausgebildet ist. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the outlet opening ( 3 ) of the cleaning lance ( 2 ) a deflection device ( 21 ) for deflecting the compressed gas jet with respect to the axis of the cleaning lance ( 2 ), wherein the deflection device ( 21 ) preferably as an attachable cap or as part of a protective cover ( 11 ) of the cleaning lance, which is the components of the engine ( 82 ) from damage by the cleaning lance ( 2 ), is formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Reinigungslanze (2) eine Laval-Düse (12) integriert ist, die vorzugsweise nahe der Austrittsöffnung (3) angeordnet und weiter vorzugsweise gebogen oder gekrümmt ausgeführt ist. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that in the cleaning lance ( 2 ) a Laval nozzle ( 12 ) is preferably integrated near the outlet opening ( 3 ) is arranged and further preferably bent or curved. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reinigungslanze (2) eine Optik vorgesehen ist, durch die zumindest der Reinigungsbereich (71) einer Turbinenschaufel (80) einsehbar ist.Device according to one of claims 5 to 11, characterized in that at the cleaning lance ( 2 ) an optics is provided by which at least the cleaning area ( 71 ) of a turbine blade ( 80 ) is visible. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung des Reinigungsmediums ein Trockeneisreservoir (17) oder einen Trockeneisgenerator für Kohlenstoffdioxidpellets vorgesehen ist.Device according to one of claims 5 to 12, characterized in that for the preparation of the cleaning medium, a dry ice reservoir ( 17 ) or a dry ice generator for carbon dioxide pellets is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungslanze einen gesonderten Heißgaskanal aufweist und/oder entlang der Reinigungslanze Lichtleiter oder elektrische Leitungen geführt sind. Device according to one of claims 5 to 13, characterized in that the cleaning lance has a separate hot gas channel and / or guided along the cleaning lance light guide or electrical lines.
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