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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum schnellen bequemen Ersetzen einer untauglichen Statorleitschaufelanordnung
in einer Fluidmaschine, insbesondere einer Gasturbinenmaschine,
und einen Reparaturkit, der zum Ausführen des Verfahrens nützlich ist.
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Gasturbinenmaschinen verwenden axial
alternierende Reihen von rotierenden Laufschaufelanordnungen und
nicht-rotierenden Statorleitschaufelanordnungen in ihrem Bläser-, Verdichter-
und Turbinenabschnitt, um Energie mit einem Arbeitsmediumfluid auszutauschen
und das Arbeitsmediumfluid durch die Maschine zu leiten. Die Bläseranordnungen
sind an einer rotierenden Nabe angeschlossen und erstrecken sich
radial über
einen Bläserströmungsweg
und in enge Nähe
zu einem äußeren Gehäuse. Die
Bläser-Statorleitschaufelanordnungen
erstrecken sich auch radial über
den Bläserströmungsweg
und sind an dem äußeren Gehäuse und
an einem inneren Gehäuse
befestigt, welches koaxial zu dem äußeren Gehäuse ist.
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Die Bläser- und die Leitschaufelanordnungen
in dem Bläserabschnitt
einer Turbinenmaschine sind anfällig
für Beschädigung,
die sich aus Fremdkörpern
ergibt, die gelegentlich in den Bläserströmungsweg eingesaugt werden.
Außerdem
können Teilchen,
die von dem Arbeitsmediumfluid mitgerissen werden, allmählich die
Strömungsprofiloberflächen der
Laufschaufel- und der Leitschaufelanordnungen erodieren und deren
Effizienz verschlechtern und die Leistung der Maschine verschlechtern.
In modernen Flugzeug-Turbinentriebwerken sind die Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnungen aus
einem Nichtmetall-Material gebildet, um das Triebwerksgewicht zu
minimieren. Das nicht-metallische Material hat eine beschränkte Widerstandsfähigkeit
gegen Stoßbeschädigung und
Stoßerosion, und
es ist deshalb nichts Außergewöhnliches,
dass die Leitschaufelanordnungen durch Fremdkörper und Teilchen untauglich
werden.
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Einem Flugzeugbetreiber, der mit
einer beschädigten
oder erodierten Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnung
konfrontiert ist, stehen einige Optionen zur Verfügung. Die
einfachste Option ist es, die untaugliche Leitschaufelanordnung
von der Maschine zu entfernen, ohne eine taugliche Leitschaufelanordnung
an ihrer Stelle zu insfiallieren. Diese Option ist attraktiv, da
das Entfernen einer untauglichen Leitschaufelanordnung unkompliziert
ist, aber die Installation einer tauglichen Ersatz-Leitschaufelanordnung
in ein ansonsten vollständig
zusammengebautes Triebwerk weit schwieriger ist. Leider bewirkt
das Fehlen von einer oder mehreren Leitschaufelanordnungen eine
Umverteilung von betriebsmäßigen aerodynamischen
Kräften
und erhöht so
die Belastung an den restlichen Leitschaufelanordnungen. Außerdem bildet
das Fehlen von mehreren benachbarten Leitschaufelanordnungen ein
verformtes Strömungsfeld
durch den Bläser,
welches die aerodynamische Stabilität des Bläsers beeinträchtigen
kann. Es gibt deshalb eine Grenze für die Anzahl von Leitschaufelanordnungen
und für
die Anzahl von benachbarten Leitschaufelanordnungen, die auf diese
Weise bewältigt
werden können.
Schließlich
muss eine oder mehrere taugliche Leitschaufelanordnungen installiert
werden, um die Stelle einer jeden fehlenden Leitschaufelanordnungen
einzunehmen.
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Eine zweite, drastischere Option
ist es, den Bläserabschnitt
der Maschine substantiell zu zerlegen. Das äußere Bläsergehäuse, welches die radial äußeren Enden
der Leitschaufelanordnungen umgibt und mit diesen verbunden ist,
wird davon gelöst
und entfernt. Ersatz-Leitschaufelanordnungen werden dann radial
in die Leitschaufelrei eingesetzt, und das äußere Gehäuse wird mit den Leitschaufelanordnungen
wieder verbunden. Klarerweise zieht dieses Verfahren eine beträchtliche
Zeit und Mühe
nach sich und ist deshalb unattraktiv, wenn nicht das aufwändige Zerlegen
des Bläserabschnitts
aus anderen Gründen
gerechtfertigt ist.
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Bei einer dritten Option wird ein
Sektor von benachbarten Leitschaufelanordnungen, der der untauglichen
Leitschaufelanordnung (oder der von einer vorher entfernten Leitschaufelanordnung
zurückgelassenen Öffnung)
benachbart ist, identifiziert. Das äußere Ende einer jeden Leitschaufelanordnung
in dem identifizierten Sektor wird von den umgebenden äußeren Bläsergehäuse gelöst.
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Nach dem Lösen von dem äußeren Gehäuse wird
jede Leitschaufelanordnung in dem Sektor in Umfangsrichtung weg
von der untauglichen Leitschaufelanordnung gekippt, ohne die Leitschaufelanordnung
von einer Stiftverbindung an ihrem inneren Ende zu lösen. Jede
Leitschaufelanordnung wird gekippt, bis eine Plattform, die an dem äußeren Ende der
Leitschaufelanordnung angeschlossen ist, die äußere Plattform der benachbarten
Leitschaufelanordnung überlappt
oder zu dieser "schindelartig" angeordnet ist.
Durch das "Schindeln" eines ausreichend
großen
Sektors von Leitschaufelanordnungen wird ausreichend umfangsmäßiger Spielraum
akkumuliert, so dass die untaugliche Leitschaufelanordnung, wenn
sie nicht vorher entfernt worden ist, auch umfangsmäßig gekippt
werden kann, von ihrer Stiftverbindung gelöst werden kann und axial von
der Leitschaufelanordnung entfernt werden kann. Eine taugliche Leitschaufelanordnung
wird installiert indem die gerade beschriebene Prozedur umgekehrt wird.
Obwohl dieses Schindel-Verfahren einfacher und weniger zeitaufwändig als
das Zerlegen des Bläserabschnitts
ist, ist es dennoch arbeitsintensiv und erfordert etwa sechs Stunden
Aufwand durch einen qualifizierten Mechaniker.
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Somit erkennt man, dass existierende
Verfahren zum Umgang mit oder zum Austauschen einer beschädigten Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnung
von beschränktem
Wert sind oder übermäßig zeitaufwändig und
arbeitsintensiv sind.
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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung,
ein Verfahren und eine zugehörige
Vorrichtung zum schnellen und bequemen Ersetzen einer beschädigten Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnung
in einer Turbinenmaschine bereitzustellen.
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Eine Lösung für diese Probleme wird in GB-A-2
115 883 vorgeschlagen. Es wird eine Strömungsprofil-Montageanordnung
beschrieben, welche die selektive Installation und Entfernung einzelner
Strömungsprofile
erlaubt. Die Montageverkleidung für die Strömungsprofile ist speziell konstruiert, so
dass die Ersatz-Strömungsprofile
um eine Lateralachse und in Position zwischen den Gehäusen rotiert
werden kann. Eine Elastomermuffe wird verwendet, um das Spitzenende
des Strömungsprofils
in einem Sitz in der Befestigungsverkleidung anzuordnen.
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Von einem ersten Aspekt betrachtet,
liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ersetzen einer
untauglichen Starterleitschaufelanordnung in einer Fluidmaschine
mit einer Reihe von Leitschaufelanordnungen, die sich über einen
ringförmigen
Strömungsweg
(4) erstrecken, der von einem inneren und einem dazu koaxialen äußeren Gehäuse definiert
ist, bei dem eine taugliche Leitschaufelunteranordnung, die ein
Strömungsprofil
mit einem an einem Wurzelende angeschlossenen Basisteil und einem
Spitzenende an dem anderen Ende aufweist, zusammen mit einem gegenüber liegenden
Basisteil, wobei das gegenüber
liegende Basisteil das Strömungsprofil,
welches durch dieses hindurch ragt, aber an dem Strömungsprofil
nicht befestigt ist, umfasst, zwischen dem inneren und dem dazu
koaxialen äußeren Gehäuse der
Fluidmaschine derart positioniert wird, dass sich das angeschlossene
Basisteil in der Nähe
eines der Gehäuse
befindet; wobei das gegenüber
liegende Basisteil in Richtung zu dem anderen Gehäuse verlagert
wird und an dem Strömungsprofil
in der Nähe
des Spitzenendes des Strömungsprofils
angeschlossen wird und an dem anderen Gehäuse befestigt wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist
das Gehäuse,
in dessen Nähe
das angeschlossene Basisteil ist, mindestens einen Abstützstift
auf, und das angeschlossene Gehäuse
weist eine Aufnahmefassung auf, die dem oder jedem Abstützstift korrespondiert.
Die Unteranordnung wird um eine Lateralachse, die rechtwinklig zur
Erstreckungslänge des
Strömungsprofils
ist, geschwenkt, bis jeder Abstützstift
mit seiner Aufnahmefassung in Eingriff ist.
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Gemäß einer anderen detaillierteren
Ausführungsform
weist das gegenüber
liegende Basisteil eine Hülse
auf, die mit dem tauglichen Strömungsprofil
kooperiert, um einen umfangsmäßigen Spalt dazwischen
zudefinieren. Der Schritt des Anschließens des gegenüber liegenden
Basisteils an dem tauglichen Strömungsprofil
weist das Aufbringen eines geeigneten Klebstoffs auf die Strömungsprofiloberfläche in der
Nähe ihrer
Spitze und vor dem Verlagern des gegenüber liegenden Basisteils in
Richtung auf seine installierte Position. Nach dem das gegenüber liegende
Basisteil in Position verlagert wurde, härtet der Klebstoff aus und
verbindet so das Basisteil mit dem Strömungsprofil.
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Gemäß einem zweiten Aspekt liefert
die Erfindung ein Reparaturkit zum Ersetzen einer untauglichen Statorleitschaufelanordnung
in einer Fluidmaschine mit einer Reihe von Leitschaufelanordnungen, die
sich durch einen ringförmigen
Strömungswe
erstrecken, der von einem inneren und einem dazu koaxial äußeren Gehäuse definiert
ist, wobei der Kit eine Leitschaufelunteranordnung, die ein taugliches Strömungsprofil
mit einer an einem Ende davon angeschlossenen Basisteil und ein
gegenüber
liegendes Basisteil aufweist, durch welches das Spitzenende des
Strömungsprofils
ragt und das in einem Gleiteingriff mit dem tauglichen Strömungsprofil
bringbar ist, aber an diesem nicht angeschlossen ist. Gemäß einer
detaillierteren Ausführungsform
des Reparaturkits ist das taugliche Strömungsprofil speziell konfiguriert,
um ein Schwenken der tauglichen Leitschaufelunteranordnung in Position
zu erleichtern.
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Ein Hauptvorteil der Erfindung ist
die Einfachheit und die bequeme Art des Ersetzens einer untauglichen
Leitschaufelanordnung durch eine taugliche Leitschaufelanordnung.
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Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft und mit Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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1 ist
eine schematische, zum Teil geschnittene Seitenansicht einer Turbinenmaschine;
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2 ist
eine zum Teil auseinander gezogene perspektivische Ansicht, welche
einen Teil des Bläserabschnitts
einer Turbinenmaschine zeigt, die eine Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnung und
die Einrichtung, mittels derer die Führungs-Leitschaufelanordnung
an einem inneren Gehäuse
befestigt ist, zeigt;
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3 ist
eine zum Teil auseinander gezogene Ansicht, die einen Teil des Bläserabschnitts
einer Turbinenmaschine zeigt, die eine Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnung
und Mittel, mit denen die Führungsleitschaufelanordnung
an einem äußeren Gehäuse befestigt
ist, zeigt.
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4 ist
eine schematische Darstellung eines Teils einer Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelreihe,
die parallel zur Rotationsachse einer Turbinenmaschine betrachtet
wird, um ein Verfahren des Stands der Technik zum Ersetzen einer
untauglichen Leitschaufelanordnung zu demonstrieren;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Reparaturkits, welches ein Leitschaufelunteranordnung
und ein Basisteil gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Draufsicht, die im Wesentlichen in der Richtung 6-6 von 5 genommen wurde und die
weitere Details des gegenüber
liegenden Basisteils zeigt;
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7 ist
eine Seitenansicht einer bevorzugten tauglichen Leitschaufelunteranordnung
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine Seitenansicht einer tauglichen Leitschaufelunteranordnung und
eines gegenüber liegenden
Basisteils einer bevorzugten Ausführungsform, zum Teil in die
Position zwischen einem inneren Gehäuse und einem äußeren Gehäuse geschwenkt;
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9 ist
eine Seitenansicht einer tauglichen Leitschaufelunteranordnung und
eines gegenüber liegenden
Basisteils einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, nachdem sie zwischen einem inneren Gehäuse und
einem äußeren Gehäuse installiert
wurde; und
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10 ist
eine Ansicht, die parallel zur Maschinenachse genommen ist und einen
Haltestift zeigt, der durch eine Öffnung in dem äußeren Ende eines
tauglichen Strömungsprofils
und in ein gegenüber
liegendes Basisteil ragt.
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Es wird auf die 1 Bezug genommen. Eine Gasturbinenmaschine 10 des
Typs, der zum Antreiben von Flugzeugen verwendet wird, weist einen Bläserabschnitt 12 mit
einer Reihe von Bläserlaufschaufeln
auf, wie die repräsentative
Laufschaufel 14, welche sich radial von der Nabe 18 nach
außen erstrekken.
Die Nabe und die Laufschaufel sind rotationsfähig um eine Maschinenachse 20.
Der Bläser weist
auch eine Reihe von Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnungen
auf, wie die repräsentative
Führungs-Leitschaufelanordnung 24,
die sich radial zwischen einem inneren und einem äußeren Gehäuse 26, 28 erstreckt,
deren Achsen 32, 34 mit der Maschinenachse 20 zusammenfallen.
Ein Bläserströmungsweg 38 erstreckt
sich durch den Bläserabschnitt,
und ein Arbeitsmediumsfluid, beispielsweise Luft, strömt durch
den Strömungsweg
in der Richtung, die generell mit dem Richtungspfeil 40 angezeigt
ist.
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Weitere Merkmale der Leitschaufelanordnungen
sind in den 2 und 3 ersichtlich. Jede Leitschaufelanordnung
weist ein Strömungsprofil 42 mit einem
inneren Ende 44, einem äußeren Ende 46,
einer Vorderkante 48 und einer Hinterkante 50 auf. Jede
Leitschaufelanordnung weist auch ein nicht-metallisches inneres
Basisteil 56 mit einer Plattform 58 und einer
Hülse 60 mit
einem darin angeordneten elastisch nachgiebigen Polyurethanmaterial 62 auf.
Das innere Ende des Strömungsprofils
erstreckt sich in der Polyurethanmaterial, welches Strömungsprofilschwingungen
dämpft
und das innere Ende des Strömungsprofils
ergreift, um das Strömungsprofil
an dem inneren Gehäuse
anzubringen. Wie in US-Patent 5 411 370 beschrieben, weist das innere
Basisteil auch eine vordere und eine hintere Stiftaufnahmefassung 66, 68 auf,
welche ein Polyurethan- oder Silikonkautschukmaterial und einen
Metallschuh 70 aufweisen, der das Basisteil im Falle einer
abnormen Maschinenschwingung schützt.
Jede Aufnahmefassung korrespondiert mit einem Abstützstift 72,
der von dem inneren Gehäuse 26 radial
nach außen
ragt (die Ansicht von 2 ist
leicht auseinander gezogen, so dass die Stifte und die Aufnahmefassungen sichtbar
sind. Vollständig
zusammengebaut ist jeder Abstützstift
in Eingriff mit seiner Aufnahmefassung, um dass innere Basisteil
und deshalb die Leitschaufelanordnung an dem inneren Gehäuse zu befestigen,
so dass das Basisteil von dem inneren Gehäuse radial beabstandet ist,
um Wärmeausdehnung
und -kontraktion aufzunehmen. Die Stiftverbindung befestigt das
Basisteil an dem inneren Gehäuse
derart, dass einer axialen Verlagerung (parallel zur Maschinenachse,
wie durch die Richtung 76 angezeigt) und einer lateralen
Verlagerung (tangential zu dem Gehäuse, durch die Richtung 78 angezeigt)
widerstanden wird, während
eine radiale (Richtung 80) Separierung zwischen der Leitschaufelanordnung
und dem Gehäuse
unbehindert ist. Typischerweise ist eine Schaumdichtung (nicht gezeigt)
im Hohlraum 84, der von dem inneren Gehäuse, den angrenzenden Plattformen
benachbarter innerer Basisteile und den zu den benachbarten inneren
Basisteilen gehörenden
Hülsen
begrenzt ist, installiert. Die Schaumdichtung minimiert eine Leckage
von Luft aus dem Strömungsweg
durch die Nahtstelle 86 zwischen angrenzenden Plattformen.
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Die Leitschaufelanordnung weist auch
ein äußeres Basisteil 90 auf.
Das äußere Basisteil 90 hat eine
Plattform 92 und eine Hülse 94 mit
einem darin angeordneten Polyurethanmaterial. Das äußere Ende
des Strömungsprofils
ragt in das Polyurethanmaterial, welches Strömungsprofilschwingungen dämpft und
das äußere Ende
des Strömungsprofils ergreift,
um das Strömungsprofil
an dem äußeren Basisteil
festzumachen. Zapfen 98 ragen radial von dem äußeren Basisteil
nach außen
und erstrecken sich durch Öffnungen 100 in
dem äußeren Gehäuse 28 (die
Ansicht von 3 ist leicht
auseinander gezogen, so dass die äußere Hülse und die Zapfen sichtbar
sind). Auf die Zapfen geschraubte Muttern 102 befestigen
zuverlässig
das äußere Basisteil
und deshalb das äußere Ende
der Leitschaufelanordnung an dem äußeren Gehäuse. Eine Schaumdichtung, die nicht
gezeigt ist, ist typischerweise in dem Hohlraum 104 angeordnet,
der von dem äußeren Gehäuse, den angrenzenden
Plattformen benachbarter äußerer Basisteile
und den zu den benachbarten äußeren Basisteilen
gehörenden
Hülsen
begrenzt ist. Die Schaumdichtung minimiert eine Leckage von Luft aus
dem Strömungsweg
durch die Nahtstelle 106 zwischen angrenzenden Plattformen.
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Die Installation der Bläseraustritts-Leitschaufelanordnungen
während
des Zusammenbaus eines neuen Triebwerks in der Fabrik erfolgt derart,
dass das innere Gehäuse 26 auf
einer Abstützoberfläche aufliegt,
so dass die Gehäuse achse 32 vertikal
ist. Jede Leitschaufelanordnung 24 wird radial in ein Paar
von Abstützstifen 72 eingeschoben,
so dass die Stifte in die Aufnahmefassungen 66 an dem inneren Basisteil 56 ragen.
Das äußere Gehäuse 28 wird dann
an der Abstützoberfläche derart
positioniert, dass das äußere Gehäuse die äußeren Basisteile 90 der
Leitschaufelanordnung umgibt und koaxial zu dem inneren Gehäuse ist.
Sobald das äußere Gehäuse positioniert
ist, wird jede Leitschaufelanordnung radial entlang ihrer Stifte
nach außen
geschoben, bis die äußere Hülse 94 das äußere Gehäuse 28 berührt. Die
Zapfen 98 werden dann sowohl durch die äußeren Plattformen 92 als
auch die Gehäuseöffnungen 100 geschoben.
Muttern 102 werden auf die Zapfen geschraubt, um das äußere Basisteil
und somit die Leitschaufelanordnung an dem äußeren Gehäuse zu befestigen. Wenn erforderlich,
wird der Auseinanderbau ausgeführt,
indem das Prozedere des Zusammenbaus umgedreht wird.
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Das vorangehend beschriebene Prozedere zum
Zusammenbauen einer Führungs-Leitschaufelanordnung
wird während
des Baus einer neuen Maschine in der Fabrik durchgeführt. Die
korrespondierende Prozedur des Zerlegens, der ein neuer Zusammenbau
folgt, kann auch bei einer Grundüberholung oder
einer aufwändigen
Wartung einer Maschine durchgeführt
werden. Jedoch ist ein derart aufwändiges Auseinanderbauen und
Wieder-Zusammenbauen teuer und zeitaufwändig und ist deshalb schwierig zu
rechtfertigen für
den Austausch lediglich einer (oder einer geringen Anzahl von) untauglichen
Bläseraustritts-Leitschaufelanordnung.
Außerdem
müssen
die Führungsleitschaufelreihe
und das innere und das äußere Gehäuse als
eine Einheit von der Maschine getrennt werden, bevor das äußere Gehäuse von
den Führungsleitschaufelanordnungen gelöst werden
kann und entfernt werden kann, um Zugang zu den Leitschaufelanordnungen
zu liefern. Es ist klarerweise wünschenswert,
den Aufwand an Mühe
und Zeit zu vermeiden, der mit den vorangehend beschriebenen Prozeduren
einhergeht.
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Ein bekanntes alternatives Verfahren
zum Entfernen und Ersetzen einer Leitschaufelanordnung wird als "Schindeln" bezeichnet. Es wird
auf die 4 Bezug genommen.
Ein Sektor 110 von benachbarten Leitschaufelanordnungen,
die umfangsmäßig einer
untauglichen Leitschaufelanordnung 24a benachbart sind (oder
der Öffnungen,
die durch eine vorangehend entfernte Leitschaufelanordnung verbleibt)
wird identifiziert. Das äußere Ende
der Leitschaufelanordnung 24b, die von der untauglichen Leitschaufelanordnung
am weitesten entfernt ist, wird von dem umgebenden Bläsergehäuse 28 gelöst. Die
gelöste
Leitschaufelanordnung wird radial nach innen entlang ihrer Gehäuseabstützstifte 72 geschoben,
so dass ihre äußere Plattform
radial von den Plattformen ihrer Nachbarn 24c, 24d verlagert
ist. Eine umfangsmäßig gerichtete
Kraft, beispielsweise die Kraft F, wird auf das äußere Ende der Leitschaufelanordnung
aufgebracht. Das elastisch nachgiebige Polyurethanmaterial in den
Stift-Aufnahmefassungen 66, 68 (2) verformt sich elastisch in Reaktion auf
die Kraft, so dass die Leitschaufelanordnung von der untauglichen
Leitschaufelanordnung wegkippt, ohne sich von den Abstützstiften
zu lösen.
Das äußere Ende
der Leitschaufelanordnung wird umfangsmäßig gedrückt, bis ihre äußere Plattform 92b die äußere Plattform 92c ihres
Nachbarn überlappt
oder wie eine "Schindel" angeordnet ist.
Jede Leitschaufelanordnung in dem Sektor wird ähnlich gelöst und schindelartig zu ihrem
Nachbarn angeordnet. Durch das schindelartige Anordnen eines Sektors
von Leitschaufelanordnungen, der groß genug ist, wird ein ausreichender
umfangsmäßiger Spielraum
angehäuft,
so dass die untaugliche Leitschaufelanordnung 24a, wenn
sie nicht vorher entfernt wurde, auch umfangsmäßig gekippt werden kann und
von ihren Abstützstiften
gelöst
werden kann. Die untaugliche Leitschaufelanordnung wird dann axial
aus der Leitschaufelreihe entfernt, und eine taugliche Leitschaufelanordnung
wird installiert, indem das gerade beschriebene Prozedere umgekehrt
wird. Obwohl dieses Schindel-Prozedere einfacher und weniger zeitaufwändig ist
als das Zerlegen des Bläserabschnitts, ist
es dennoch arbeitsintensiv, und erfordert etwa sechs Stunden Mühen durch
einen qualifizierten Mechaniker, um eine einzelne Leitschaufelanordnung auszutauschen.
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Es wird nun auf die 5, 6 und 7 Bezug genommen. Ein Reparaturkit
zum substantiellen Vereinfachen des Austausches einer untauglichen
Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnung
ist gezeigt. Der Reparaturkit weist eine taugliche Leitschaufelunteranordnung 120 auf,
die ein taugliches Strömungsprofil 124 mit
einer Vorderkante 126, einer Hinterkante 128 ,
einem Spitzenende 130, einem Wurzelende 132 und ein an
dem Wurzelende angebrachtes nicht metallisches Basisteil 134 aufweist. Das
Strömungsprofil
ist ein formgepresstes Strömungsprofil
aus harzgetränkten
Kohlefasern mit einer erosionsbeständigen Beschichtung und einem Erosionsschutz
aus rostfreiem Stahl 138, der sich entlang der Vorderkante
erstreckt. Das Strömungsprofil
kann jedoch aus Aluminium oder irgendeinem anderen geeigneten Material
sein. Die Profilsehne C (7)
des Strömungsprofils
erstreckt sich generell von der Vorderkante zu der Hinterkante,
und die Erstreckung S des Strömungsprofils
erstreckt sich generell von der Wurzel zu der Spitze. Das angeschlossene
Basisteil 134 hat eine Plattform 140 und eine Hülse 142 mit
einem darin angeordneten elastisch nachgiebigen schwingungsdämpfenden
Polyurethanmaterial 144. Das Wurzelende des tauglichen Strömungsprofils
erstreckt sich in das Polyurethanmaterial, welches das Wurzelende
ergreift, um das taugliche Strömungsprofil
an dem Basisteil anzuschließen
und Schwingungen des Strömungsprofils zu
dämpfen.
Das angeschlossene Basisteil weist auch eine vordere und eine hintere
Stiftaufnahmefassung 148, 150 auf, die ein Polyurethan-
oder Silikonkautschukmaterial und einen Metallschuh 152 beinhaltet,
der das Basisteil im Falle einer abnormalen Triebwerkschwingung
schützt.
Der Reparaturkit weist auch ein entgegengesetztes Basisteil 156 mit
einer Plattform 158 und einer Hülse 160 auf. Ein schwingungsdämpfendes
Polyurethanmaterial 162 (6) ist
mit der Innenwand 164 der Hülse verbunden und lässt eine Öffnung 166,
die etwas größer ist
als, aber im Wesentlichen die gleiche Gestalt besitzt wie das taugliche
Strömungsprofil 124.
Das gegenüber
liegende Basisteil 156 ist an dem tauglichen Strömungsprofil
nicht angeschlossen, aber, weil die Öffnung 166 größer ist
als das Strömungsprofil,
kann es in einem Gleiteingriff mit dem Strömungsprofil sein. Das heißt, das
gegenüber
liegende Basisteil kann über
das Spitzenende des Strömungsprofils
gezogen werden und in Erstreckungsrichtung in Richtung auf das angeschlossene
Basisteil 134 geschoben werden, so dass das Spitzenende
des Strömungsprofils durch
dieses ragt und von der Hülse
umfasst ist. In einem derartigen Eingriff kooperiert das Dämpfungsmaterial
in der Hülse
mit dem tauglichen Strömungsprofil,
um einen umfangsmäßigen Spalt 170 um
den Umfang des Strömungsprofils
zu definieren.
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Die Spitze des tauglichen Strömungsprofils besitzt,
anders als die des Strömungsprofils
des Stands der Technik, einen abgeschrägten Bereich 174 von etwa
28% Profilsehnenlänge
bis etwa 100% Profilsehnenlänge
(d. h. bis zur Hinterkante), so dass die Erstreckungslänge ST der Hinterkante etwa 97% der Größe der Vorderkanten-Erstreckungslänge SL hat. Außerdem beträgt die Erstreckungslänge der Vorderkante
des tauglichen Strömungsprofils
etwa 28% der Vorderkanten-Erstreckungslänge eines untauglichen Strömungsprofils.
Wie nachfolgend detaillierter beschrieben werden wird, erleichtern
die Abschrägung
und die verringerte Erstreckungslänge des tauglichen Strömungsprofils
die Installation der tauglichen Leitschaufelunteranordnung in die
Leitschaufelreihe.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
vereinfacht die Verwendung des vorangehend beschriebenen Reparaturkits
wesentlich das Austauschen einer untauglichen Leitschaufelanordnung.
Wie man am besten durch Bezugnahme auf die 2 und 3 erkennt,
wird eine untaugliche Leitschaufelanordnung von einer Leitschaufelreih
in einer Turbinenmaschine entfernt, indem das Strömungsprofil
von seiner Vorderkante 48 zu seiner Hinterkante 50 (beispielsweise entlang
der Linie 49) durchtrennt wird, die Muttern 102 entfernt
werden, um die sich ergebenden äußeren Zapfen 51 und
das äußere Basisteil
von dem äußeren Gehäuse zu lösen und
die inneren Zapfen 53 und das innere Basisteil weg von
den Abstützstiften zu
schieben.
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Es wird nun auf die 8, 9 und 10 Bezug genommen. Das Verfahren
zum Ersetzen der untauglichen Leitschaufelanordnung beinhaltet das Schieben
des gegenüber
liegenden Basisteils 56 über das Spitzenende 130 des
tauglichen Strömungsprofils 124 und
in Erstreckungsrichtung in Richtung zu dem angeschlossenen Basisteil,
so dass das taugliche Strömungsprofil
durch das gegenüber liegende
Basisteil ragt und von ihm umfasst ist. Die taugliche Leitchaufelunteranordnung
und das gegenüber
liegende Sasisteil werden positioniert, wie man am besten in der 8 erkennt, derart, dass
das angeschlossene Basisteil sich in enger Nähe zu dem inneren Gehäuse 26 befindet
und die vordere Aufnahmefassung 148 teilweise mit ihrem
entsprechenden Abstützstift 72 in
Eingriff ist. Die Unteranordnung wird um eine im Wesentlichen laterale
Achse 176 geschwenkt und wird radial nach innen entlang
der Stützstifte
gedrückt,
bis jeder Abstützstift
mit seiner Aufnahmefassung voliständig in Eingriff ist. Der abgeschrägte Bereich 174 an
dem Spitzenende 130 des tauglichen Strömungsprofils verhindert zusammen
mit der verkürzten
Länge des
Strömungsprofils im
Vergleich mit einem Strömungsprofil
des Stands der Technik ein Zusammenstoßen zwischen dem Spitzenende
und dem äußeren Gehäuse 28,
wenn die Leitschaufelunteranordnung in Position geschwenkt wird.
Ein Urethanklebemittel 182 wird auf das taugliche Strömungsprofil
in der Nähe
seines Spitzenendes derart aufgebracht, dass das gegenüber liegende
Basisteil anschließend
mit dem Spitzenende des tauglichen Strömungsprofils verbunden werden
kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird
der Klebstoff um den gesamten Umfang des Strömungsprofils aufgebracht und,
wie man am besten in der 8 erkennt,
geht er von dem Ende des Spitzenendes eine Strecke d1,
die etwa gleich der Tiefe d2 des Dämpfungsmaterials 162 ist,
in Richtung zur Wurzel, um eine Vollständigkeit der Verbindung zwischen
dem Basisteil und dem Strömungsprofil
sicherzustellen.
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Sobald die Unteranordnung in Position
zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse geschwenkt
wurde, wird das gegenüber
liegende Basisteil radial nach außen zu dem Spitzenende des
Strömungsprofils
verlagert, so dass der Klebstoff 182, der in etwa vier
Stunden bei 21°C
(70°F) aushärtet, das Strömungsprofil
mit dem Dämpfungsmaterial 162 (6) verbindet und so das
Basisteil an dem Strömungsprofil
anschließt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird eine Maske 184 vor dem Verlagern des gegenüber liegenden
Basisteils radial nach außen
aufgebracht. Die Maske kann ein Polyesterfilm-Maskiertape oder jegliche
andere Maske sein, die nicht dauernd an dem Gehäuse anhaftet. Jeglicher Klebstoff 182,
der aus dem umfangsmäßigen Spalt 170 (6) während der Verlagerung des äußeren Basisteils
radial nach außen
herausgedrückt wird,
kontaktiert das Tape und nicht das äußere Gehäuse. Somit schützt die
Maske gegen das Ausbilden einer Klebstoftverbindung zwischen dem
gegenüber liegenden
Basisteil oder dem Strömungsprofil
und dem äußeren Gehäuse und
stellt so sicher, dass das Strömungsprofil
und das gegenüber
liegende Basisteil anschließend
von dem äußeren Gehäuse abgebaut
werden kann, falls erforderlich. Ein Halteelement, das in der bevorzugten
Ausführungsform
ein Metalldübel
ist, wird in Öffnungen 190, 192 in
dem Strömungsprofil
und dem gegenüber
liegenden Basisteil eingesetzt, so dass der Dübel ein wenig in den Bläserströmungsweg 40 (10) vorsteht. Das Halteelement
positioniert das gegenüber
liegende Basisteil relativ zu dem Strömungsprofil und begrenzt die Verlagerung
des gegenüber
liegenden Basisteils relativ zu der Leitschaufelunteranordnung für den Fall, dass
die Klebstoffverbindung zwischen dem Strömungsprofil und dem gegenüber liegenden
Basisteil versagt. Eine zusätzliche
Menge 194 an Klebstoff wird auf die Verbindung von Strömungsprofil
und dem Dämpfungsmaterial
aufgebracht, um die Verbindung zu verstärken und den Haltestift in
Position zu halten. Wie man am besten in der 9 erkennt, ist das gegenüber liegende
Basisteil sicher an dem äußeren Gehäuse durch
Zapfen und Muttern 196, 198 befestigt, so dass
die Plattform 158 mit den benachbarten Plattformen ebenmäßig ist
(siehe 2 für eine Bläserlaufschaufelreihe
des Stands der Technik).
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Obwohl die Erfindung im Kontext einer
Flugzeug-Gasturbinenmaschine beschrieben wurde, ist sie gleichermaßen anwendbar
auf Gasturbinen für Einsatz
an Land und zur See, sowie auf Dampfturbinen. Außerdem kann die Erfindung für die Installation von
anderen Leitschaufelanordnungen als Bläseraustrittsführungs-Leitschaufelanordnungen
nützlich sein.