DE102016206246A1 - Method and device for cleaning turbine blades - Google Patents
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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
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
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,
- 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,
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.
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:
In
Die Vorrichtung
Die Reinigungslanze
Die Reinigungslanze
Die Befestigungsvorrichtung
Die Reinigungslanze
Die Vorrichtung
Sowohl die Antriebseinheit
Die Vorrichtung
Der Druckluftkompressor
Sämtliche elektrisch betriebene Komponenten
Zur Reinigung einer Turbinenschaufel
Anschließend wird die Turbinenschaufel
Die Steuerungseinrichtung
Ist die eine Turbinenschaufel
Der tatsächliche Reinigungsbereich
Um den Druckgasstrahlwinkel α ggf. anzupassen, kann die Austrittsöffnung
In der Variante gemäß
Bei der Variante gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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