DE69509921T2

DE69509921T2 - Methode zum reparieren von beschädigten gasturbinenschaufeln

Info

Publication number: DE69509921T2
Application number: DE69509921T
Authority: DE
Inventors: James Owens
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2015-09-16
Also published as: WO1996012873A1; DE69509921D1; JPH10507802A; US5644394A; EP0799366A1; EP0799366B1; JP3703840B2

Description

Die Erfindung betrifft Gasturbinenmaschinen und insbesondere ein System zur Reparatur von Beschädigungen an Gasturbinenmaschinen- Strömungsprofilen.
Konventionelle Gasturbinenmaschinen sind in einem Maschinengehäuse untergebracht und weisen einen Verdichter, eine Brennkammereinrichtung und eine Turbine auf. Luft strömt axial durch die Abschnitte der Maschine. Wie in dem Technikgebiet bekannt, wird in dem Verdichter komprimierte Luft mit Kraftstoff vermischt, dies in der Brennkammereinrichtung verbrannt und in der Turbine expandiert und so die Turbine in Rotation versetzt und der Verdichter angetrieben.
Die meisten Verdichter weisen einen Bläser, einen Niederdruckverdichter und einen Hochdruckverdichter auf, die um eine Längsachse der Maschine angeordnet sind, wobei der Niederdruckverdichter mit einer geringeren Drehzahl rotiert als der Hochdruckverdichter. Beide, der Niederdruckverdichter wie auch die Hochdruckverdichter und auch die Turbine weisen alternierende Stufen von rotierenden Strömgungsprofilen oder Laufschaufeln und stationären Strömungsprofilen oder Leitschaufeln auf.
Die Gasturbinenmaschinen, die an einem Flügel eines Flugzeugs befestigt sind, werden häufig durch Fremdkörper, beispielsweise Sandteilchen oder Steine, die beim Start von der Maschine aufgenommen werden, beschädigt. Die Fremdkörper, die von der Maschine aufgenommen werden, verursachen häufig Kerben oder Ausbrüche beim Auftreffen auf die Verdichterströmungsprofile. Die meiste Beschädigung, die durch Fremdkörper verursacht wird, tritt an den ersten paar Stufen der Hochdruckverdichterlaufschaufeln auf. Außerdem treten die meisten Beschädigungen an der Vorderkante einer jeden betroffenen Laufschaufel auf.
Es ist nötig, die Beschädigung aufzufinden und dann die Laufschaufeln zu ersetzen oder zu reparieren, wenn die Beschädigung, die in dem Technikgebiet zulässigen Grenzen überschreitet. Der Schritt des Auffindens beinhaltet eine visuelle Inspektion einer jeden Laufschaufel durch ein technisches Endoskop (borescope). Das Endoskop, ein Faseroptikkabel, das mit einer Lichtquelle verbunden ist, wird durch Endoskopöffnungen in dem Maschinengehäuse und in die Maschine eingebracht. Die kleinen Endoskopöffnungen sind über das Maschinengehäuse bei den meisten Stufen des Hochdruckverdichters für derartige Endoskopinspektionen angeordnet.
Bei bestimmten Inspektionsverfahren des Standes der Technik muß, sobald eine Laufschaufel mit einer übermäßigen Beschädigung beobachtet wird, die Maschine von dem Flügel des Flugzeugs entfernt werden. Anschließend muß die Maschine zerlegt werden, um die beschädigte Laufschaufel freizulegen. Erst dann kann die Laufschaufel angegangen werden und entweder repariert oder ausgetauscht werden. Dieses Verfahren ist zeitaufwendig und extrem teuer. Die Kosten für das Entfernen, Zerlegen, Reparieren und Wiederzusammenbauen der Maschine liegen zwischen 250.000 $ und 500.000 $.
Die Industrie hat eine praktischere Lösung zur Reparatur von Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilen gefunden. Machida, Inc. aus Orangeburg, New York, verkauft ein angetriebenes Glättungs-Endoskop- Arbeitsgerät für das JTBD-200 Triebwerk, das von der Prall & Whitney Division der United Technologies Corporation aus Hartford, Connecticut, der Inhaberin der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Das angetriebene Glättungs-Endoskop-Arbeitsgerät, das gemeinsam von Pratt & Whitney und Machida, Inc. entwickelt wurde, dient zum Auffinden und Reparieren (d. h. Glätten) von Fremdkörperbeschädigung an den Verdichterlaufschaufeln der siebten Stufe von Triebwerken der JTBD- 200-Serie. Das Arbeitsgerät weist eine Schleifspitze auf, die mit einer flexiblen Antriebswelle verbunden ist, die durch einen Arbeitskanal eines flexiblen Endoskops hindurchgeht. Der Arbeitskanal ist in einem Maße flexibel, daß er von einem Draht gebogen werden kann. Nachdem der flexible Arbeitskanal in einer geraden Position in die Maschine durch die Endoskopöffnung der siebten Stufe eingesetzt ist, wird ein Betätigungsknopf gedreht, um den Draht zu einem Biegen des flexiblen Kanals zum Schaffen eines Zugangs an die Vorderkante der Laufschaufel der siebten Stufe mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu aktivieren. Die Schleifspitze muß während des Glättungsprozesses mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Vorderkante der Laufschaufel positioniert sein, so daß die geglättete Kante des Strömungsprofils stumpf ist. Wenn die Schleifspitze die Vorderkante mit einem anderen Winkel als einem im wesentlichen rechten Winkel angeht, wird die resultierende geglättete Kante eine scharfe Kante sein, was für den Betrieb der Gasturbinenmaschine nicht akzeptabel ist. Nach dem korrekten Positionieren der Schleifspitze treibt ein Antriebsmotor, der mit der flexiblen Antriebswelle verbunden ist, die Schleifspitze zum Glätten des beschädigten Bereichs der Laufschaufel an. Ein Techniker, der das Arbeitsgerät bedient, sieht das beschädigte Strömungsprofil und den Prozeß der Reparatur des Strömungsprofils an einem Monitor.
Obwohl dieses System das Erfordernis zum Entfernen und Zerlegen des Triebwerks eliminiert, hat es eine Anzahl von Einschränkungen. Ein großer Nachteil ist, daß dieses Glättungswerkzeug Zugang nur zu bestimmten Stufen bestimmter Triebwerksmodelle schaffen kann. Der erste zugrundeliegende Grund dafür, daß dieses Glättungswerkzeug nicht in der Lage ist, Zugang zu der Vorderkante der Laufschaufel zu schaffen ist, daß neuere Triebwerke kompliziertere Passagen zwischen der Endoskopöffnung und der Vorderkante der Laufschaufel haben. Um die Vorderkante der Laufschaufeln bestimmter Stufen zu erreichen, muß der flexible Kanal mehrere Biegungen haben. Die momentane Konstruktion kann nicht mehr als eine Biegung aufweisen und hat Beschränkungen bei bestimmten Winkeln, da die Biegebewegung des flexiblen Arbeitskanals von einem Motor angetrieben ist und ein Biegen in mehr als eine Richtung nicht möglich ist. Der zweite zugrundeliegende Grund dafür, daß dieses Glättungswerkzeug nicht in der Lage ist, Zugang zu der Vorder kante der Laufschaufel zu schaffen ist der, daß bei einigen neueren Triebwerken, beispielsweise dem PW4084, das von Pratt & Whitney hergestellt wird, bei verschiedenen Stufen des Hochdruckverdichters unterschiedliche Distanzen zwischen den Endoskopöffnungen und den Laufschaufeln sind. Das existierende Werkzeug kann nicht angepaßt werden, eine zurückziehbare und ausfahrbare Schleifspitze zu haben, um die unterschiedlichen Längen der Passagen der neueren Triebwerke zu kompensieren.
Ein weiterer Nachteil des voran beschriebenen Werkzeugs ist, daß, sobald die Schleifspitze mit einer scharfen rauhen Kante in Berührung kommt, das Werkzeug dazu tendiert, zu vibrieren und von dem beschädigten Bereich wegzulaufen. Der flexible Kanal kann nicht genügend Kraft von dem Bediener her übertragen, um die Schleifspitze in einem engen, präzisen Kontakt mit dem beschädigten Bereich der Laufschaufel beizubehalten.
Ein weiterer Nachteil des vorangehend beschriebenen Werkzeugs ist, daß die Schleifspitze abgemacht werden kann. Nach dem Abschluß des Schleifens wird die Schleifspitze durch eine Polierspitze ersetzt. Wenn die Schleifspitze nicht ausreichend festgezogen ist und in die Maschine fällt, kann es sein, daß die Maschine von dem Flügel entfernt und zerlegt werden muß, um die Schleifspitze zurückzubekommen, ein kompliziertes und, wie oben angemerkt, teures Prozedere. Deshalb besteht immer noch ein Bedürfnis für ein Glättungswerkzeug für moderne Gasturbinenmaschinen, das das Entfernen der Maschinen von dem Flugzeug nicht erfordert und einen korrekten Zugang zu den Laufschaufeln des Hochdruckverdichters bei allen erforderlichen Stufen davon erlaubt.
Das Dokument EP-A-426527 beschreibt die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 und beschreibt eine stabile Vorrichtung zum Ansehen und Überarbeiten, die zum Betrieb durch eine Öffnung in dem Gehäuse angepaßt ist. Die Steuerstange hat eine klappbare Verlängerung, die mit dem Ende, welches ein Überarbeitungswerkzeug trägt, verbunden ist.
EP-A-602397 beschreibt auch eine stabile Vorrichtung mit einem an dessen Ende festgemachten beweglichen Werkzeug. Zugseile lenken die Bewegung des Werkzeugs.
Die vorliegende Erfindung ist gegenüber der Offenbarung von EP-A- 426527 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein System zum Schaffen von Zugang und zur Reparatur beschädigter Strömungsprofile in einer Mehrzahl von Stufen einer Gasturbinenmaschine eine Mehrzahl von stabilen Vorsatzwerkzeugen auf, die individuell geformt sind und an einen Weg zwischen einer Endoskopöffnung einer speziellen Stufe und der Vorderkante der Laufschaufel dieser Stufe angepaßt sind, um Zugang zu den beschädigten Strömungsprofilen an jeder der sukzessiven Stufen der Gasturbinenmaschine mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu schaffen. Die Mehrzahl von Vorsatzwerkzeugen weist ein Glättungs-Vorsatzwerkzeug und ein Polier-Vorsatzwerkzeug für jede Stufe der Gasturbinenmaschine auf, die einer Reparatur bedarf. Jedes Vorsatzwerkzeug hat einen stabilen länglichen Körper mit einem Arbeitsende und einem Befestigungsende. Ein Endoskop und eine flexible Antriebswelle erstrecken sich durch den länglichen Körper des Vorsatzwerkzeugs und ragen durch dessen Arbeitsende. Das Arbeitsende eines jeden Vorsatzgeräts weist eine von einem Antriebsmotor angetriebene abrasive Spitze auf, die mit der flexiblen Antriebswelle verbunden ist. Die abrasive Spitze des Polier-Vorsatzgeräts ist eine Polierspitze, die entfernbar an der flexiblen Antriebswelle angebracht ist. Die abrasive Spitze des Glättungswerkzeugs ist eine Glättungsspitze, die fest an der flexiblen Antriebswelle angebracht ist.
Das System weist ferner ein hochintensives Licht zum Liefern von Beleuchtung durch das Endoskop an das beschädigte Strömungsprofil und eine Kamera zum Übermitteln des Bildes der beschädigten Laufschaufel an einen Videomonitor durch das Endoskop auf.
Das System befähigt einen Bediener zu einem Zugang zu Strömungsprofilen sukzessiver Stufen der Gasturbinenmaschine, um die Beschädigung an den Strömungsprofilen ohne das Entfernen der Gasturbinenmaschine von dem Flugzeugflügel und ohne ein Zerlegen der Maschine aufzufinden und zu reparieren. Die stabile Gestalt eines jeden Vorsatzwerkzeugs ist speziell zugeschnitten, um Zugang zu einer korrespondierenden speziellen Stufe der Gasturbinenmaschine zu schaffen und dadurch Zugang zu allen Stufen von Strömungsprofilen zu schaffen, die repariert werden müssen. Der stabile längliche Körper läßt es zu, daß einige Vorsatzwerkzeuge mehrere Biegungen haben, die Zugang mit im wesentlichen rechtem Winkel zu Strömungsprofilen von allen der Stufen erlauben.
Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zum Beobachten und Reparieren beschädigter Strömungsprofile wie in Anspruch 8 angegeben.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das stabile Vorsatzwerkzeug in der Lage ist, ausreichend Kraft an die Schleifspitze zu übertragen, um die Schleifspitze in enger, korrekter Berührung mit dem beschädigten Bereich des Strömungsprofils zu halten und ein Wegvibrieren der Schleifspitze davon zu verhindern. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Schleifspitze nicht entfernt werden kann, wodurch die Möglichkeit eines Loslösens der Schleifspitze und eines Fallens in die Gasturbinenmaschine und somit das Erforderlichmachen eines Entfernens der gesamten Gasturbinenmaschine und deren Zerlegen deutlich verringert ist.
Die vorangegangenen und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Licht der folgenden detaillierten Beschreibung von deren beispielhaften Ausführungsformen deutlicher, wie sie in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind.
Fig. 1 ist eine vereinfachte, isometrische Ansicht einer typischen Gasturbinenmaschine, wobei Teile von dessen Gehäuse weggebrochen sind, um Details der Erfindung der Maschine zu zeigen;
Fig. 2 ist eine Teilansicht einer Gasturbinenmaschine und eine vereinfachte Darstellung eines Systems zum Auffinden und Reparieren beschädigter Strömungsprofile dieser Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Glättungs-Vorsatzwerkzeugs des in Fig. 2 gezeigten Systems;
Fig. 4A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Glättungs- Vorsatzwerkzeugs für die Laufschaufeln der sechsten und der siebten Stufe der in Fig. 2 gezeigten Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Polier-Vorsatzwerkzeugs für die Laufschaufeln der sechsten und siebten Stufe der in Fig. 2 gezeigten Maschine;
Fig. 4C ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Glättungs- Vorsatzwerkzeugs für die Laufschaufeln der fünften Stufe der in Fig. 2 gezeigten Maschine;
Fig. 4D ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Polier-Vorsatzwerkzeugs für die Laufschaufeln der fünften Stufe der in Fig. 2 gezeigten Maschine; und
Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des Endes der Polierwerkzeuge der Fig. 4B und 4D.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine konventionelle Gasturbinenmaschine 10 ist in einem Maschinengehäuse 12 eingeschlossen und weist einen Verdichter 14, eine Brennkammereinrichtung 16 und eine Turbine 18 auf. Luft 20 strömt axial durch die Abschnitte 14, 16, 18 der Maschine 10. Wie in dem Technikgebiet bekannt, wird in dem Verdichter komprimierte Luft 20 mit Kraftstoff vermischt, dies in dem Verdichter 14 verbrannt und in der Turbine 18 expandiert und so wird die Turbine 18 gedreht und der Verdichter 14 angetrieben.
Der Verdichter 14 weist einen Bläser 22, einen Niederdruckverdichter 24 und einen Hochdruckverdichter 26 auf, die um eine Längsachse 27 angeordnet sind, wobei der Niederdruckverdichter 24 mit einer geringeren Drehzahl als der Hochdruckverdichter 26 rotiert. Beide, der Niederdruckverdichter 24 wie auch der Hochdruckverdichter 26, weisen alternierende Stufen rotierender Strömungsprofile oder Laufschaufeln 28 und stationärer Strömungsprofile oder Leitschaufeln 30 auf. Jedes Strömungsprofil weist eine Vorderkante 32 und eine Hinterkante 34 auf, wie man in der Fig. 2 erkennen kann. Das Maschinengehäuse 12 weist eine Mehrzahl von Endoskopöffnungen 38 auf, die an den meisten Stufen des Verdichters 14 angeordnet sind, um zu deren Inspektion und Reparatur Zugang zu dieser Stufe der Verdichter-Strömungsprofile 28 zu erlauben.
Es wird auf die Fig. 2 Bezug genommen. Die Ausrüstung zum Auffinden und Reparieren beschädigter Strömungsprofile 28 für ein Triebwerk wie beispielsweise ein Triebwerk der PW4000-Serie, die von Pratt & Whitney hergestellt wird, weist ein Endoskop 40 mit einer Kamera 42, einen Videomonitor 44, eine hochintensive Lichtquelle 46, eine Motorsteuereinheit 48 mit einem Pedal 49, ein motorisiertes Antriebshandteil 50 und ein stabiles Vorsatzwerkzeug 52 auf. Das stabile Vorsatzwerkzeug 52 ist eines aus der Mehrzahl von stabilen Vorsatzwerkzeugen, die in den Fig. 4A bis 4D gezeigt sind und die an dem Antriebshandteil 50 befestigt werden können, das eine stabile Motorwelle 54 und einen Antriebsmotor 55 aufweist. Das Endoskop 40 weist einen Endoskopkörper 58, der integral mit der Kamera 42 gebildet ist, und ein flexibles Faseroptikbündel 59 auf, welches davon wegführt. Das Optikbündel 59 liefert Licht an die Laufschaufel und überträgt das Bild der Laufschaufel an die Kamera 42. Das Endoskop 40 und die hochintensive Lichtquelle 46 sind mit einem Lichtleiter 60 verbunden, der dem Endoskop 40 das durch das Faseroptikbündel 59 zu der Laufschaufel zu übertragende hochintensive Licht liefert. Ein Kamerakabel 62 verbindet die Kamera 42 mit dem Videomonitor 44, um das Bild der Laufschaufel von der Kamera an den Motor 44 zu übertragen. Der Antriebsmotor 55 ist mit der Motorsteuereinheit 48 durch ein elektrisches Stromkabel 63 verbunden.
Es wird auf die Fig. 3 Bezug genommen. Jedes Vorsatzwerkzeug 52 weist einen länglichen Körper 64 mit einem Arbeitsende 66 und einem Befestigungsende 68 auf. Der längliche Körper 64 weist zwei stabile Kanäle, einen Endoskopkanal 70 und einen Motorkanal 72, auf, die generell die gleiche Form haben und fest aneinander befestigt sind. Der Motorkanal 72 nimmt eine flexible Antriebswelle 74 auf, die sich von dessen Befestigungsende 68 zu dessen Arbeitsende 66 erstreckt. Die flexible Antriebswelle 74 ragt durch das Arbeitsende 66 des Motorkanals 72 und endet in einer Befestigungsspitze 75. Eine abrasive Spitze 80 ist an der Befestigunsspitze 75 der flexiblen Antriebswelle 74 fest angebracht. Die flexible Antriebswelle 74 ist an einer Antriebswelle 82 an dem Befestigungsende 68 angebracht, wobei die Antriebswelle 82 von dem Befestigungsende 68 des Motorkanals 72 vorsteht.
Das Befestigungsende 68 des Motorkanals 72 ist fest an der stabilen Motorwelle 54 des Antriebshandteils 54 mittels eines Befestigungsverbinders 83 angebracht, wobei die Antriebswelle 82 eine Verbindung mit der Motorwelle 54 zum Übertragen der Bewegung von dem Antriebsmotor 55 zu der abrasiven Spitze 80 schafft, wie in Fig. 2 gezeigt. Eine Mehrzahl von Lagern 84 ist mittels Preßsitz an der flexiblen Antriebswelle 74 angebracht und ihrerseits in dem Motorkanal 72 mittels Preßsitz eingepaßt, um eine stabile Abstützung für die flexible Antriebswelle 74 in den Motorkanal 72 zu schaffen.
Der Endoskopkanal 70 ist an dessen Arbeitende 66 etwas kürzer als der Motorkanal 72 und nimmt das Faseroptikbündel darin auf. Ein Kunststoffschlauch 85 ist über dem Befestigungsende 68 des Endoskopkanals 70 angeordnet, um ein Reiben des Faseroptikbündels 79 an den scharfen Rändern des Endoskopkanals 70 zu verhindern.
Es wird auf die Fig. 4A-4D Bezug genommen. Die Mehrzahl von Vorsatzwerkzeugen weist ein Glättungs-Vorsatzwerkzeug 88 und ein Polier-Vorsatzwerkzeug 90 für die sechste und siebte Stufe eines Pratt & Whitney PW4000-Triebwerks und ein Glättungs-Vorsatzwerkzeug 92 und ein Polier-Vorsatzwerkzeug 94 für die fünfte Stufe des gleichen Triebwerks auf. Jedes Vorsatzwerkzeug 88, 90, 92, 94 hat eine generell analoge Konstruktion zu der des Vorsatzwerkzeugs 52 wie vorangehend beschrieben und in Fig. 3 gezeigt.
Der längliche Körper 64 des Glättungs-Vorsatzwerkzeugs 88 und des Polier-Vorsatzwerkzeugs 90 haben eine identische Gestalt. Die abrasive Spitze 80 des Glättungswerkzeugs 88 ist eine Schleifspitze 96. Die abrasive Spitze 80 des Polierwerkzeugs 90 ist eine Polierspitze 98.
Das Glättungswerkzeug 92 und das Polierwerkzeug 94 für die Laufschaufeln der fünften Stufe haben eine im wesentlichen ähnliche Konstruktion zu der des Glättungswerkzeugs 88 und des Polierwerkzeugs 90 für die Laufschaufeln der sechsten und siebten Stufe mit der Ausnahme der speziellen Gestalt des länglichen Körpers. Die Gestalt des länglichen Körpers des Polierwerkzeugs 94 und des Glättungswerkzeugs 92 für die Laufschaufeln der fünften Stufe sind zueinander identisch und für einen Zugang zu der fünften Stufe der Laufschaufeln zugeschnitten. Die spezielle Gestalt mit mehreren Biegungen des länglichen Körpers 64 des Polierwerkzeugs 92 und des Glättungswerkzeugs 94 erlaubt Zugang mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Vorderkante 32 des Strömungsprofils der fünften Stufe durch ein korrektes Bewegen des Glättungs- und Polierwerkzeugs 92, 94. Der erste Schritt ist das Positio nieren des Befestigungsendes 68 des Glättungswerkzeugs 94 in einer 11:00-Uhr-Position (bei einer 12-Stunden-Uhr) vor der Endoskopöffnung der fünften Stufe. Der nächste Schritt ist das Einsetzen des Arbeitsendes 66 des Glättungswerkzeugs 94 in die Endoskopöffnung der fünften Stufe und ein Drehen des Werkzeugs so, daß die Schleifspitze 98 zu der Vorderseite der Maschine gerichtet ist. Anschließend wird das Befestigungsende 68 des Glättungswerkzeugs 94 in Richtung nach hinten der Maschine geschwenkt, um die Schleifspitze 98 mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Vorderkante der Laufschaufel zu plazieren.
Sobald die Schleifspitze an der Laufschaufel korrekt positioniert ist, wird das Glättungswerkzeug 92 fest an der starren Motorwelle 54 des Antriebshandteils 54, wie in Fig. 2 gezeigt, befestigt. Der Befestigungsverbinder 83 wird auf das mit einem Gewinde versehenen Ende der Motorwelle 54 geschraubt, wobei die Antriebswelle 82 mit der Motorwelle 54 eine Verbindung bildet. Die hochintensive Lichtquelle 46 überträgt über den Lichtleiter 60 Licht durch das Endoskop 40 und beleuchtet das entsprechende Strömungsprofil 28. Die Lichtinensität kann variiert werden. Das Kamerakabel 62, das Endoskop 40 und die Kamera 42 erlauben ein Beobachten des Bildes des entsprechenden Strömungsprofils 28 an dem Videomonitor 44. Das Werkzeug wird weiter auf die Vorderkante der Laufschaufel eingerichtet bis auf dem Bildschirm des Monitors eine Beschädigung beobachtet wird. Die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 50 kann durch Einstellen der Motorsteuereinheit 48 variiert werden. Die maximale Drehzahl des Antriebsmotors 50 soll generell 4000 Umdrehungen pro Minute nicht überschreiten. Der Antriebsmotor 50 überträgt die Bewegung durch die stabile Welle 54, die mit der Antriebswelle 82 und der flexiblen Antriebswelle 74 verbunden ist, an die Schleifspitze 96, um den beschädigten Bereich zu glätten, während der Beobachter den Fortgang an dem Monitor 44 beobachtet. Sobald die scharfe Kante oder die Kerbe an der beschädigten Laufschaufel geglättet ist, wird das Glättungswerkzeug 94 von dem Betätiger aus der Maschine 10 herausgezogen und von dem Antriebsmotor 50 abgemacht. Das Polierwerkzeug 94 für das Strömungsprofil 28 der fünften Stufe ersetzt dann das Glättungswerkzeug 94 und ein analoges Polierprozedere wird durchgeführt. Der Endoskopkörper 58 und das Antriebshandteil 50 dienen als Handgriffe zum Angreifen durch den Betätiger. Ein Halteelement 99 kann verwendet werden, um mehr Stabilität während der Glättungs- und Poliervorgänge zu schaffen. Die individuell stabilen Vorsatzwerkzeuge 88, 90, 92, 94 erlauben ein Auffinden und Reparieren von Strömungsprofilen 28 ohne das Entfernen der Gasturbinenmaschine 10 von dem Flügel des Flugzeugs. Außerdem erlauben die Vorsatzwerkzeuge 92, 94 einen Zugang zu den Laufschaufeln der fünften Stufe, die vorher nicht zugänglich waren. Die Gestalt des stabilen länglichen Körpers 64 ist speziell zugeschnitten, um sich an einen Weg von einer Endoskopöffnung einer speziellen der sukzessiven Stufen zu der Vorderkante der Strömungsprofile dieser sukzessiven Stufe anzupassen, und kann mehrere Biegungen aufweisen, um Zugang zu Laufschaufeln unterschiedlicher Stufen mit im wesentlichen rechtem Winkel zu schaffen. Auch erlauben die stabilen Vorsatzgeräte eine bessere Kontrolle der Schleifspitze 96, indem sie eine ausreichende Kraft darauf übertragen und indem sie die Tendenz eines Vibrierens und eines Weglaufens von dem beschädigten Bereich der Schleifspitze verringern. Das Konzept der vorliegenden Erfindung des Vorsehens einer Mehrzahl von stabilen Vorsatzwerkzeugen, die individuell geformt sind, um Zugang zu einer speziellen Stufe einer Gasturbinenmaschine zu schaffen, kann auch für andere Triebwerksmodelle und nicht nur bei dem PW4000-Triebwerk realisiert werden.
Die flexible Antriebswelle 74 ist aus einem flexiblen Metallkabelmaterial hergestellt, welches von dem Antriebsmotor 55 zu der Schleifspitze 96 Drehmoment übermittelt. Jede Art einer Diamantkugel kann als Schleifspitze 96 verwendet werden. Die Schleifspitze 96 kann entweder mit einem Epoxymaterial oder mit einem Silberlot an der Befestigungsspitze 75 der flexiblen Antriebswelle 74 befestigt sein. Diese Art einer permanenten Befestigung wird die Wahrscheinlichkeit reduzieren, daß sich die Schleifspitze 96 von der Befestigungsspitze 75 löst und in das Triebwerk fällt, und so das Erfordernis eines Zerlegens der Maschine reduzieren, um die Schleifspitze 96 daraus zurückzuholen. Die Befestigungsspitze 75, die in Fig. 5 für die Polierwerkzeuge 90, 94 gezeigt ist, weist einen Gewindebolzen 100 mit einem Hexkopf 102 mit einer Aufnahmeöffnung 104 für das dort Hineinpassen der flexiblen Antriebswelle 74 auf. Die Polierspitze 98 ist für einen leichten Austausch auf die Befestigungsspitze 75 geschraubt. Die Polierspitze 98 ist relativ weich und wird an den Laufschaufeln keine Beschädigung hervorrufen, selbst wenn sie in das Triebwerk fällt. Ein Typ von Material, welches für die Polierspitze 98 verwendet werden kann, ist Cratext das von Cratex Manufacturing Company aus San Diego, Kalifornien, hergestellt wird. Die Polierspitze wird von der USTEST Company aus Glastonbury, Connecticut, hergestellt. Die Polierspitze kann auch aus anderen ähnlichen Typen von Material hergestellt sein. Das Endoskop 40 wie auch der Videomonitor 44 sind von der Art, wie sie von Machida, Inc. hergestellt werden.

Claims

1. System zum Beobachten und Reparieren beschädigter Strömungsprofile (28, 30) in sukzessiven Stufen einer Gasturbinenmaschine, wobei jedes Strömungsprofil eine Vorderkante (32) und eine Hinterkante (34) aufweist, wobei die Gasturbinenmaschine ein Maschinengehäuse mit einer Mehrzahl von sukzessiven Endoskopöffnungen (38) aufweist, die jeweils an einer der sukzessiven Stufen davon zum Einpassen eines Endoskops (40) dorthindurch angeordnet sind, wobei jede der sukzessiven Stufen einen Weg unterschiedlicher Länge von der Endoskopöffnung der Stufe zu der Vorderkante des Strömungsprofils dieser sukzessiven Stufe zur Definition einer Mehrzahl von sukzessiven Wegen hat, wobei jeder sukzessive Weg eine individuelle Gestalt besitzt, wobei das System eine hochintensive Lichtquelle (46) zum Liefern von hochintensivem Licht an ein Faseroptikbündel (59) des Endoskops, das dieses hochintensive Licht an das beschädigte Strömungsprofil projiziert, eine mit dem Endoskop integrale Kamera (42) zum Übertragen des Bildes des beschädigten Strömungsprofils durch das Faseroptikbündel des Endoskops an einen Videomonitor (44) zur Beobachtung des Reparaturprozesses durch den Beobachter und ein motorisiertes Antriebshandteil (50) mit einer Motorwelle (54) und einem Antriebsmotor (55) hat, wobei sich eine flexible Antriebswelle von der Motorwelle fortsetzt, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl stabiler Vorsatzwerkzeuge (52, 88, 90, 92, 94), wobei jedes einen stabilen länglichen Körper (64) aufweist, der sich von einem Arbeitsende (66) zu einem Befestigungsende (68) erstreckt, wobei ein entsprechendes Vorsatzwerkzeug in seiner Gestalt an den jeweiligen Weg von der Endoskopöffnung zu der Vorderkante des Strömungsprofils dieser sukzessiven Stufe der Gasturbi nenmaschine angepaßt ist, wobei das Befestigungsende des Vorsatzwerkzeugs zur Befestigung an der Motorwelle des motorisierten Antriebshandteils des Systems zum Glätten und Polieren des beschädigten Strömungsprofils vorgesehen ist.

2. System nach Anspruch 1, wobei jedes Vorsatzwerkzeug eine flexible Antriebswelle (74) hat.

3. System nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Antriebswelle (74) und das Faseroptikbündel (59) durch den länglichen Körper (64) des Vorsatzwerkzeugs von dessen Befestigungsende (66) zu dessen Arbeitsende (68) gehen und von dessen Arbeitsende vorstehen, wobei eine abrasive Spitze (80) an dem Arbeitsende des Vorsatzwerkzeugs angeordnet ist, wobei der Antriebsmotor (55) eine Drehbewegung an die abrasive Spitze über die Motorwelle (54) und die flexible Antriebswelle überträgt.

4. System nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die abrasive Spitze (80) des Glättungs-Vorsatzwerkzeugs eine Schleifspitze (96) ist.

5. System nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifspitze (96) fest mit einem Epoxymaterial an der flexiblen Antriebswelle (74) festgemacht ist.

6. System nach Anspruch 3, 4 oder 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die abrasive Spitze (80) des Polier-Vorsatzwerkzeugs eine Polierspitze (98) ist.

7. System nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Polierspitze (98) fest an die flexible Antriebswelle (74) geschraubt ist.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von stabilen Vorsatzwerkzeugen (52, 88, 90, 92, 94) ein Glättungs-Befestigungswerkzeug (88, 92) und ein Polier-Vorsatzwerkzeug (90, 94) für jede der sukzessiven Stufen der Gasturbinenmaschine aufweist, wobei das Glättungs- Vorsatzwerkzeug und das Polier-Vorsatzwerkzeug generell die gleiche individuelle Gestalt haben, um Zugang zu der Stufe der Gasturbinenmaschine zu schaffen und diese zu reparieren.

9. Verfahren zum Beobachten und Reparieren beschädigter Strömungsprofile (28, 30) in sukzessiven Stufen einer Gasturbinenmaschine, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Positionieren eines stabilen Glättungswerkzeugs (90, 94) mit einem länglichen Körper (64) mit einem Befestigungsende (68) und einem Arbeitsende (66) vor einer Endoskopöffnung (38), die in einem Maschinengehäuse bei einer korrespondierenden von den sukzessiven Stufen der Gasturbinenmaschine gebildet ist, wobei das stabile Glättungswerkzeug in seiner Gestalt an einen Weg von der Endoskopöffnung zu einer Vorderkante des beschädigten Strömungsprofils dieser sukzessiven Stufen der Gasturbinenmaschine angepaßt ist;

Einsetzen des Arbeitsendes des Glättungswerkzeugs radial nach innen durch die Endoskopöffnung;

Drehen des Glättungswerkzeugs so, daß eine Schleifspitze (96), die an dem Arbeitsende des Glättungswerkzeugs angeordnet ist, so orientiert ist, daß sie zu der Vorderseite der Gasturbinenmaschine gerichtet ist;

Schwenken des Befestigungsendes des Glättungswerkzeugs in Richtung nach hinten von der Gasturbinenmaschine;

Befestigen des Befestigungsendes des stabilen Glättungswerkzeugs an einem motorisierten Handteil (50);

Einsetzen eines Faseroptikbündels (59) eines Endoskops durch den stabilen länglichen Körper des Glättungswerkzeugs, wobei das Faseroptikbündel durch das Arbeitsende des stabilen Glättungswerkzeugs vorsteht;

Anschließen des Endoskops an die hochintensive Lichtquelle (46), um durch das Faseroptikbündel an das beschädigte Strömungsprofil hochintensive Beleuchtung zu liefern;

Anschließen des Endoskops an einen Videomonitor (44), um den Reparaturprozeß des Strömungsprofils zu beobachten, was durch das Faseroptikbündel des Endoskops und eine Kamera (42) des Endoskops an den Videomonitor übertragen wird;

Positionieren der Schleifspitze des Glättungswerkzeugs mit einem im wesentlichen rechten Winkel zu der Vorderkante des beschädigten Strömungsprofils, wobei die Schleifspitze und das beschädigte Strömungsprofil an dem Videomonitor beobachtet werden;

Anstellen des motorisierten Antriebshandteils zum Glätten der Beschädigung an dem beschädigten Strömungsprofil und dabei Beobachten des Glättungsprozesses an dem Videomonitor;

Abstellen des motorisierten Antriebshandteils nach der Glättung der Beschädigung;

Herausziehen des stabilen Glättungswerkzeugs aus der Gasturbinenmaschine durch entsprechendes Bewegen des stabilen Werkzeugs;

Herausziehen des stabilen Glättungswerkzeugs aus der Endoskopöffnung;

Entfernen des stabilen Glättungswerkzeugs von dem motorisierten Handteil; und

Wiederholen der vorangehenden Schritte mit einem stabilen Polierwerkzeug (88, 90), um die beschädigte Laufschaufel zu polieren, wobei das Polierwerkzeug in seiner Gestalt an den Weg von der Endoskopöffnung zu der Vorderkante des beschädigten Strömungsprofils der sukzessiven Stufe der Gasturbinenmaschine angepaßt ist.