DE69923521T2

DE69923521T2 - Verfahren zum Laserbohren einer Schaufel

Info

Publication number: DE69923521T2
Application number: DE69923521T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey D. Flis; James D. Naugatuck Jones; Jr. James F. Portland Waller
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: EP0999008A2; JP2000110506A; EP0999008B1; SG73650A1; DE69923521D1; EP0999008A3; US5914060A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserbohren eines Strömungsprofils, welches das Anordnen von Material in den Passagen des Strömungsprofils aufweist, um ein Auftreffen eines Laserstrahls auf das Innere zu blockieren, sobald die Kühlluftöffnung durch die Wand des Strömungsprofils gebohrt wurde. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen von Material in Passagen in dem Strömungsprofils beispielsweise einer Vorderkantenpassage durch eine benachbarte Passage, die in Strömungsverbindung mit der Vorderkantenpassage ist.
Strömungsprofile für Gasturbinenmaschinen werden in einem Strömungswegfür Arbeitsmediumsgase angeordnet. Beispiele derartiger Strömungsprofile sind Turbinenlaufschaufeln und Turbinenleitschaufeln. Die Strömungsprofile baden in den heißen Gasen, wenn die Gase durch die Maschine strömen. Kühlluft lässt man durch Passagen im Inneren des Strömungsprofils unter Betriebsbedingungen strömen, um die Temperatur des Strömungsprofils, beispielsweise eine Turbinenleitschaufel oder Turbinenlaufschaufel innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.
Außerdem kann das Strömungsprofil Kühlluftöffnungen aufweisen, welche von dem Inneren zu dem Äußeren des Strömungsprofils gehen. Die Kühlluftöffnungen kanalisieren Kühlluft von den Passagen im Inneren des Strömungsprofils durch die heißen Wände zu dem Äußeren. Die abgegebene Kühlluft liefert eine Transpirationskühlluft, wenn die Luft durch die Wand hindurch tritt, und eine Filmkühlung mit einem Film von Kühlluft an dem Äußeren, wenn die Luft aus dem Strömungsprofil abgegeben wird. Der Kühlluftfilm schafft eine Barriere zwischen dem Strömungsprofil und den heißen Arbeitsmediumsgasen.
Die Kühlluftöffnungen sind klein und können Durchmesser haben, die in einem Bereich von 0,3 bis 0,5 mm (0,011 bis 0,017 Inch) liegen. Die Löcher werden in vorbestimmten Mustern gebohrt und sind konturiert, um eine adäquate Kühlung des Strömungsprofils sicherzustellen.
Ein Verfahren zum Bohren der Löcher verwendet einen Laser, um einen Strahl kohärenter Energie auf das Äußere des Strömungsprofils zu lenken. Die intensive Strahlung von dem Laserstrahl brennt durch die Wand des Strömungsprofils, und hinterläßt ein Loch, das eine zufriedenstellende Leitung für Kühlluft schafft. Beim Hindurchgehen durch die Strömungsprofilwand in einen inneren Hohlraum kann der Laserstrahl auf benachbarte Struktur an der anderen Seite des Hohlraums treffen und eine unakzeptable Beschädigung des Strömungsprofils verursachen. Folglich kann Blockiermaterial in dem Hohlraum angeordnet sein, um ein Auftreffen des Laserstrahls auf Wände, welche den Hohlraum begrenzen, zu blockieren, nachdem der Strahl durch die Strömungsprofilwand hindurch geht.
Ein Ansatz ist es, den keramischen Gußkern, um den die Schaufel während des Herstellungsverfahrens gegossen wird, in dem Strömungsprofil zu lassen. Der keramische Kern liefert ein geeignetes Blockiermaterial. Der keramische Kern wird anschließend durch bekannte Auswaschtechniken entfernt. Dieser Ansatz ist in dem US-Patent 5,222,617 mit dem Titel "Drilling Turbine Blades" beschrieben, welches Gregore, Griffith and Stroud erteilt wurde. Jedoch verhindert die Anwesenheit des Kerns nach dem Gießen eine Anfangsinspektion des Inneren des Strömungsprofils. Es kann auch schwierig sein, das Keramikmaterial zu entfernen, sobald die Kühlluftöffnungen gebohrt sind. Außerdem gibt es während Reparaturprozessen des Strömungsprofils, bei denen ein Neubohrer der Kühlluftöffnungen erforderlich sein mag, keinen Kern.
Ein weiteres Beispiel für ein Blockiermaterial ist Wachs oder ein wachsartiges Material. Das Material wird geschmolzen, so dass es leicht in die inneren Passagen, beispielsweise die Vorderkantenpassage des Strömungsprofils, fließen kann. Die Temperatur des geschmolzenen Materials über seinem Schmelzpunkt kann 121°C (250°F) überschreiten. Das geschmolzene Material kann in den Hohlraum gegossen oder injiziert werden oder es kann sogar auf die zu schützende Oberfläche aufgesprüht oder gestrichen werden. Jedoch kann das geschmolzene Material Personen, die mit dem Material arbeiten, ernsthaft verbrühen. Außerdem kann das Wachs zwischen zwei eng benachbarten Kühl luftöffnungen sein. Das dem ersten Loch benachbarte Wachs, welches den Laserstrahl blockiert, wenn das zweite Loch gebohrt wird, kann beim Bohren des ersten Lochs durch den Laserstrahl schmelzen. Das bewirkt eine Ausbildung einer Leerstelle in dem Wachs. In der Folge kann es sein, dass die Energie von dem Laserstrahl an dem zweiten Loch nicht ausreichend durch das Wachs verteilt werden kann, wenn er durch den Teil der Passage mit der Leerstelle geht. Es kann zu einer Beschädigung an dem Strömungsprofil kommen, wenn das zweite Loch gebohrt wird, weil der Strahl, nachdem er durch die Wand bei dem zweiten Loch hindurch geht, auf die Innenwand des Strömungsprofils trifft.
Ein wachsartiges Blockiermaterial, welches ein Additiv verwendet, um das Ausbilden von Leerstellen zu vermeiden, ist in dem US-Patent 5,049,722 beschrieben, welches Corfe und Stroud erteilt wurde, und den Titel "Laser Barrier Material and Method of Laser Drilling" trägt. Bei Corfe wird ein PTFE (Polytetrafluorethylen) wachsartiges Material wird ein Wachsbasis eingebracht. Das PTFE hilft, die Ausbildung von Leerstellen zu vermeiden. Das Anordnen eines derartigen Materials an dem Inneren einer Vorderkantenpassage ist für manche Strömungsprofile besonders schwierig. Häufig hat die Vorderkantenpassage während der Herstellung keine Verbindung zu dem Äußeren des Strömungsprofils. Sie ist vor dem Bohrschritt eine blinde oder Sackgassen-Passage mit der Ausnahme von kleine Aufprallöffnungen, welche die Passage in Gasverbindung mit einer benachbarten Passage bringen. Die benachbarte Passage hat auch eine Öffnung zum Aufnehmen von Kühlluft, die man zu der Vorderkantenpassage strömen lässt. Folglich müssen die Arbeiter das geschmolzene Material vorsichtig in die Einlassöffnung gießen und das Strömungsprofil manipulieren, um Blasen in dem Material in der Vorderkantenpassage zu vermeiden.
Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung eines Maskiermittels, beispielsweise eines Epoxyharzes, welches in das Strömungsprofil in einem flüssigen Zustand eingebracht wird. Das Epoxyharz wird in das Strömungsprofil einfach durch Gießen des Harzes in das Strömungsprofil eingebracht. Das Epoxyharz befindet sich bei Raumtemperatur und birgt für die Arbeiter nicht das Risiko des Verbrühens. Das Epoxyharz wird weiter prozessiert, damit das Fluid härtet und da mit es ein massiveres Material ähnlich zu dem PTFE-Wachs wird, welches in dem US-Patent 5,049,722 genannt ist. Jedoch ist das Harz relativ viskos verglichen mit geschmolzenem Wachs und es gibt Schwierigkeiten beim Fließen durch die kleinen Verbindungspassagen am Inneren des Strömungsprofils.
In der Folge bilden sich tendenziell Luftblasen in dem Blockiermaterial in blinden Hohlräumen, beispielsweise der Vorderkantenpassage, und in Passagen, die durch das einströmende viskose Material blockiert werden. Diese Luftblasen ergeben sich daraus, dass nicht genügend Epoxyharz in den Vorderkantenbereich strömt, um die Leerstellen zu eliminieren. Außerdem kann die strukturelle Konstruktion des Strömungsprofils zur Folge haben, dass das Strömungsprofil eine Luftblase mit einer Struktur in der Vorderkantenpassage einfängt.
Folglich haben sich die Wissenschaftler und Ingenieure der Anmelderin bemüht, ein Verfahren zum Einbringen von Fluid-Blockiermaterial in eine Struktur mit einem gestalteten Hohlraum, beispielsweise der Vorderkante eines Strömungsprofils, zu entwickeln, so dass das Fluidmaterial in den Vorderkantenhohlraum gezwungen wird, wenn man das Blockiermaterial in das Strömungsprofil fließen lässt.
EP 0 854 005 A2 beschreibt ein Verfahren zum Bilden und zum Inspizieren von mit einem Strahl gebohrten Löchern in einem Strömungsprofil, welches aufweist:
Fließenlassen von Blockiermaterial in eine Vorderkantenpassage und in eine benachbarte Passage, was Gas in den Passagen fängt, bei einer ersten Umgebung mit einem Gas bei einem ersten Druck P₁.
Die vorliegende Erfindung ist gegenüber EP 0 854 005 dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Verfahren zum Einbringen von Blockiermaterial durch eine Mehrzahl von Aufprallöffnungen in eine Vorderkantenpassage eines Strömungsprofils und durch Verlagern des Blockiermaterial durch Bringen des Strömungsprofils in eine zweite Umgebung mit einem Gas bei einem zweiten Druck P₂, der geringer ist als der erste Druck P₁, aufweist, um einen Unterdruck auszubilden, was das Volumen des durch die Passagen entkommenden Gases erhöht.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren das Fließenlassen eines flüssigen Blockiermaterials, welches aus einer Mischung von Epoxyharz und einem Härtemittel gebildet ist, bei Raumtemperatur in das Strömungsprofil in einer Umgebung, die sich bei Raumtemperatur befindet.
Gemäß einer detaillierten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird genügend Fluidmischung für die Strömungsprofile gemischt, so dass die Zeit zum Füllen der Strömungsprofile annähernd gleich der Zeitdauer ist, welche die gefüllten Strömungsprofile bei einem reduzierten Druck verbringen, um die Länge der Zeit zu begrenzen, in der das Epoxyharz und das Härtemittel reagieren, bevor die Mischung in eine Umgebung reduzierter Atmosphäre eingebracht wird.
Gemäß einer detaillierten Ausführungsform der Erfindung härtet das Blockiermaterial in einer Umgebung mit einem Druck, der größer ist als der zweite Druck P₂, um das Volumen von gefangenem Gas in dem in das Strömungsprofil eingebrachten Blockiermaterial zu verringern.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des Ausbildens von Gasblasen mit einem vergrößerten Volumen durch die Verwendung eines verringerten Drucks, wobei die expandierten Blasen Blockiermaterial in flüssiger Form durch Aufprallöffnungen drücken, welche eine zweite Passage mit der Vorderkantenpassage des Strömungsprofils verbinden. Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Druck, bei dem der Härteschritt ausgeführt wird, der das Volumen von Taschen von Gasmolekülen, die in dem Blockiermaterial verbleiben, zusammendrückt. Ein weiteres Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Temperaturniveau des Blockiermaterials, welches man in das Strömungsprofil fließen lässt. Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des Entfer nens von Blockiermaterial durch Erwärmen des Blockiermaterials auf eine erhöhte Temperatur, um das Blockiermaterial zu verdampfen.
Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist die Geschwindigkeit, mit der Strömungsprofile mit einem Blockiermaterial gefüllt werden können, welche sich daraus ergibt, dass das Blockiermaterial in den Vorderkantenbereich des Strömungsprofils durch kleine Aufprallöffnungen gedrückt wird. Ein weiterer Vorteil sind die Kosten des Durchführens der Bohrfunktion, was sich aus der Einfachheit des Handhabens der mit dem Blockiermaterial gefüllten Strömungsprofile und daraus ergibt, dass Ausschussteile oder Teile die Nachbearbeitung erfordern, vermieden werden, was sich daraus ergibt, dass genügend Blockiermaterial bei Raumtemperatur in den Vorderkantenbereich gedrückt wird. Ein weiterer Hauptvorteil bei der vorliegenden Erfindung sind die Gesundheit und die Sicherheit der Arbeiter, welche das Verfahren nutzen, indem die Möglichkeit des Verbrühens der mit dem Blockiermaterial umgehenden Arbeiter vermieden ist und Strömungsprofile, die mit Blockiermaterial gefüllt sind, vermieden sind, was sich aus der Verwendung eines flüssigen Epoxyharzes und eines Härters bei Raumtemperatur für das Blockiermaterial während des Füllschritts ergibt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist Einfachheit des Entfernens des Blockiermaterials nach dem Abschluss des Bohrschritts durch Erwärmen des gefüllten Strömungsprofils nach dem Bohren auf eine Temperatur, bei das Blockiermaterial verdampft.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
1 ist eine Seitenansicht eines Turbinenströmungsprofils des Turbinenleitschaufeltyps, wobei ein Teil des strömungslenkenden Teils des Strömungsprofils weggebrochen ist und geschnitten ist, um das innere des Strömungsprofils zu zeigen;
2 ist eine Schnittansicht der in 1 gezeigten teilweise geformten Statorleitschaufel, zum Teil weggebrochen, um das Innere des Strö mungsprofils zu zeigen und um in schematischer Weise das Vorhandensein von Gasblasen in einem Blockiermaterial zu zeigen;
3 ist eine Ansicht, die entlang der Linien 3-3 von 1 genommen ist;
4 ist eine Schnittansicht die entlang der Linien 4-4 von 2 genommen ist, wobei Teile des Strömungsprofils zur Klarheit weggebrochen sind;
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 2.
1 ist eine Seitenansicht eines Strömungsprofils für eine Gasturbinenmaschine, wie durch die Statorleitschaufel 10 für eine derartige Maschine repräsentiert. Der Begriff Strömungsprofil beinhaltet ohne Einschränkung Turbinenlaufschaufeln und Turbinenleitschaufeln und betrifft alle Bereiche der Turbinenlaufschaufel und der Statorleitschaufel einschließlich deren Strömungsleitoberflächen, Plattformen und Abstützungen.
Das Strömungsprofil hat ein äußeres Ende 12 und ein inneres Ende 14. Das Strömungsprofil hat einen Hinterkantenbereich 16 mit einer Hinterkante 18, die in Erstreckungsrichtung verläuft. Ein Vorderkantenbereich 22 ist in Profilsehnenrichtung vor dem Hinterkantenbereich beabstandet. Der Vorderkantenbereich hat eine Vorderkante 24, die in Erstreckungsrichtung verläuft.
Das Strömungsprofil 10 hat ferner eine strömungsleitende Oberfläche 26, die zwischen dem inneren Ende 14 und dem äußeren Ende 12 verläuft. Die strömungsleitende Oberfläche weist eine Sogseitenwand 28 und eine Druckseitenwand 32 auf. Die Sogseitenwand und die Druckseitenwand sind an der Vorderkante 24 und der Hinterkante 18 verbunden und lassen einen Hohlraum 34 für Kühlluft angeordnet dazwischen.
Das Strömungsprofil 10 hat eine erste innere Wand 36, die in dem Hohlraum 34 angeordnet ist. Die erste Wand 36 ist in Profilsehnenrichtung von der Vorderkante 24 beabstandet. Die erste Wand verläuft zwischen der Sogseitenwand 28 und der Druckseitenwand 32 und lässt eine erste Passage 38 für Kühlluft dazwischen. Die erste Passage verläuft in Erstreckungsrichtung in dem Vorderkantenbereich 22. Während des Herstellungsverfahrens werden Kühlluftöffnungen 42 mit geeigneten Mitteln gebohrt. Die Kühlluftöffnungen erstrecken sich durch die Seitenwände zu dem Inneren des Strömungsprofils in dem Vorderkantenbereich und in anderen Bereichen des Strömungsprofils (nicht gezeigt). Die erste Passage ist nicht in Strömungsverbindung mit dem Äußeren des Strömungsprofils durch den Vorderkantenbereich in einem ersten teilweise hergestellten Strömungsprofil.
2 ist eine Schnittansicht eines Teils eines zum Teil hergestellten Strömungsprofils 10, welches zu dem in 1 gezeigten fertigen Strömungsprofil 10 korrespondiert. Ein Teil des zum Teil fertiggestellten Strömungsprofils ist weggebrochen, um den Vorderkantenbereich des Strömungsprofils zu zeigen. Wie in der 2 gezeigt ist, sind bei diesem Strömungsprofil die Kühlluftöffnungen 42 in dem Vorderkantenbereich noch nicht gebohrt. Das Strömungsprofil hat eine zweite innere Wand 44, welche in Profilsehnenrichtung verläuft, um die erste Erstreckungsrichtungs-Passage 38 in einem ersten Erstreckungsrichtungs-Bereich 46 und einen zweiten Erstreckungsrichtungs-Bereich 48 zu teilen.
Das Strömungsprofil 10 hat eine dritte innere Wand 52, die in Profilsehnenrichtung von der Vorderkante 24 und von der ersten Wand 36 beabstandet ist. Die dritte innere Wand verläuft zwischen den Seitenwänden 28, 32 und lässt eine zweite Passage 54, welche in Erstreckungsrichtung der ersten Passage 38 benachbart verläuft. Eine Mehrzahl von Aufprallöffnungen 56 geht durch die erste Wand, um die erste Passage mit der zweiten Passage in Strömungsverbindung zu bringen. Eine erste Öffnung 58 an dem äußeren Ende 12 und eine zweite Öffnung 62 an dem inneren Ende 14 des Strömungsprofils bringen die zweite Passage in Strömungsverbindung mit dem Äußeren des Strömungsprofils. Eine Abdeckung 63 geht über die zweite Öffnung, um die Öffnung während der Herstellung zu verschließen.
Ein Blockiermaterial 64 in flüssigem Zustand ist in dem Vorderkantenbereich 22 angeordnet gezeigt. Gasblasen werden eingefangen, während das Blockiermaterial in das Strömungsprofil eingefüllt wird. Die Blasen sind in schematischer Weise durch die Gasblase 66, die Gasblase 68 und die Gasblase 72 repräsentiert gezeigt. Die erste Passage 38 ist immer in Fluidverbindung und generell in Gasverbindung mit der zweiten Passage 54 durch die Aufprallöffnungen 56, abhängig von der Orientierung des Strömungsprofils. In der Folge haben die erste Passage und die zweite Passage generell eine Strömungsverbindung mit dem Äußeren des Strömungsprofils durch die erste Öffnung 58 an dem äußeren Ende 12 und die zweite Öffnung 62 an dem inneren Ende 14. Jedoch bilden sich Bereiche mit verringerter Zirkulation für das Gas, wenn Blockiermaterial in flüssiger Form während des Einfüllens in die zweite Passage und in die erste Passage aus der zweiten Passage strömt. Beispielsweise befindet sich die Aufprallöffnung 56a am Nächsten bei der zweiten Wand, und ist in Erstreckungsrichtung von der zweiten Wand beabstandet. Das flüssige Blockiermaterial kann bis auf dieses Niveau füllen und lässt einen Bereich beschränkter Zirkulation R für Gas über diesem Loch. Die Aufprallöffnung bringt einen Teil des zweiten Bereichs, der den Bereich R am Nächsten ist, in Gaskommunikation mit der zweiten Passage, geht jedoch bis zu dem Bereich R.
3 ist eine Ansicht von oben von dem ersten äußeren Ende 12 des Strömungsprofils 10, genommen entlang der Linien 3-3 von 1. 1 und 3 zeigen das Verhältnis eines ersten Damms 74 (mit unterbrochenen Linien in 1 und durchgezogen in 3) an der Sogseite des Strömungsprofils zu dem äußeren Ende 12. Wie in 3 gezeigt, ist ein zweiter Damm 76 an der Druckseite des Strömungsprofils auf den ersten Damm gerichtet. Eine Abdeckung oder eine Barriere (mit unterbrochenen Linien gezeigt) 84 verläuft über bestimmte andere Öffnungen 78, 82 in dem Strömungsprofil, um ein Fließen von flüssigem Blockiermaterial zu diesen Stellen zu blockieren. Die Dämme und die Barrieren wirken mit der ersten Seite des Strömungsprofils zusammen, um ein Becken 86 zu bilden, um das Fluid aufzunehmen und in Richtung zu der ersten Öffnung zu trichtern.
4 ist eine Schnittansicht durch das in 2 gezeigte Strömungsprofil entlang der Linien 4-4. Das Verfahren des Bohrens einer Kühlöffnung 42 an der Vorderkante 24 des Strömungsprofils nutzt einen Laserstrahl fokussierten kohärenten Lichts. Der Laserstrahl trifft auf das Äußere des Strömungsprofils.
4 zeigt das Verhältnis eines Laserstrahls zu dem Äußeren des Strömungsprofils und zu der ersten Passage 38 während des Schritts des Bohrens des Kühlluftlochs 42. Der Laserstrahl ist schematisch durch die Mittellinie L repräsentiert. Wenn der Laserstrahl das Innere des Strömungsprofils erreicht, brennt der Laserstrahl durch die Wand und bildet eine Durchbruchloch am Inneren der Wand. Die Auftrefflinie des Laserstrahl fällt mit der Mittellinie L zusammen. Die Linie des Laserstrahls ist über die erste Passage 38 hinaus gehend und auf die erste Wand 36 treffend gezeigt, als wäre kein Blockiermaterial vorhanden. Alternativ kann der Laserstrahl auf die äußere Wand des Strömungsprofils oder abhängig von der Orientierung des Kühlluftlochs auf die erste innere Wand in dem Vorderkantenbereich treffen. Wenn kein Blockiermaterial die Energie des Strahls absorbiert und verteilt, können Löcher in die erste Wand oder in die äußere Wand in diesem Bereich gebohrt werden oder teilweise gebohrt werden. Diese Löcher können dazu führen, dass das Strömungsprofil Ausschuss wird oder kostspielig aufgearbeitet werden muss.
Folglich benötigt das Verfahren zum Bohren des Kühlluftlochs 42 das Einbringen von Blockiermaterial in Bereichen des Strömungsprofils, die der Stelle der Kühlluftlöcher in dem Vorderkantenbereich benachbart sind. Das beinhaltet das Orientieren des Strömungsprofils 10 relativ auf eine Quelle von Blockiermaterial, so dass man das Blockiermaterial in die zweite Passage 54 des Strömungsprofils und somit in die erste Passage 38 des Strömungsprofils strömen lassen kann. Typischerweise ist das Strömungsprofil in einer Halterung zum Halten des Strömungsprofils angeordnet, welche das innere Ende des Strömungsprofils um etwa fünf Grad (5°) aus der Vertikalen nach hinten kippt.
In dem teilweise hergestellten Zustand des Strömungsprofils 10, der in 2 gezeigt ist, ist die erste Passage 38 in dem Vorderkantenbereich 22 ein blinder Hohlraum ohne Austrittslöcher (Kühlluftlöcher 42) in dem Vorderkantenbereich.
Stattdessen müssen die Aufprallöffnungen 56, die zwischen der ersten Passage und der zweite Passage 54 verlaufen, sowohl einen Einlass für das Blockiermaterial 64 als auch einen Auslass für gefangene Gase im Inneren des Strömungsprofils liefern.
Die Schritte des Fließenlassens von Blockiermaterial 64 in die zweite Passage 54 und somit in die erste Passage 38 erfolgen typischerweise in einer ersten Umgebung. Der Begriff "Umgebung" (beispielsweise erste Umgebung, zweite Umgebung und dritte Umgebung) wird verwendet, um auf das Gas, welches das Äußere des Strömungsprofils während mindestens einem Teil eines Schritts umgibt, und den Druck und die Temperatur dieses Gases Bezug zu nehmen. Der Begriff "Gas" beinhaltet Gas, welches aus Molekülen eines einzelnen Atomtyps gebildet ist, beispielsweise Argon, oder aus vielen Atomtypen, beispielsweise Luft.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Gas in der ersten Umgebung Luft bei einem ersten Druck P₁ und einer ersten Temperatur T₁. Der erste Druck P₁ ist Atmosphärendruck, etwa 101kPA (14,7 psia) und die erste Temperatur ist etwa gleich der Raumtemperatur. Raumtemperatur liegt typischerweise in einem Bereich von 21°C (70°F) bis 27°C (80°F).
Ein Material, welches sich als akzeptabel für das Blockiermaterial herausgestellt hat, ist härtbares fluides Epoxyharz und fluides Härtemittel. Die Mischung wird vor dem Bohrschritt gehärtet. Shell Chemical Company, P.O. Box 4320, Houston, Texas bietet dieses Harz als EPON Resin 815 Harz an. Das Härtemittel ist EPI-CURE Curing Agent 3140 Material. Gleiche Volumenteile des Harzes und des Härtemittels werden miteinander vermischt. Das Härtemittel ist ein Härter niedriger Viskosität, anwendbar typischerweise bei Klebebodenbelägen (adhesive flooring) und generellen Beschichtungen. Bei Temperaturen von etwa 27°C (80°F) beträgt die Viskosität des Härtemittels etwa 3 bis 6 Pascal-Sekunden (3000 – 6000 Centipose) und die Viskosität des Harzes beträgt etwa 0,5 bis 0,7 Pascal-Sekunden (500 – 700 Centipose). Die Mischung des Harzes und des Härtemittels bei Raumtemperatur hat eine Viskosität, die annähernd der von Melassen ist und kann in einem Bereich von etwa 1,75 Pascal-Sekunden (1750 Centipose) bis etwa 3,4 Pascal-Sekunden (3400 Centipose) liegen.
Vor dem Gießen der melasseartigen Mischung aus Epoxyharz und Härtemittel in die erste Passage beinhaltet das Verfahren das Ausbilden der Dämme 74, 76 und des Installierens der Abdeckungen an gewählten Stellen des Strömungsprofils. Beispielsweise beinhaltet das Verfahren das Bilden des Beckens 86 an dem äußeren Ende der Leitschaufeln. Das Becken ist der ersten Öffnung 58 der Leitschaufel benachbart und wird durch Aufbringen eines Aluminium-Klebebands auf die Seiten des Strömungsprofils gebildet. Das Klebeband bildet einen Damm 74 an der Sogseite und einen Damm 76 an der Druckseite des Endes der Leitschaufel. Ein passendes Aluminium-Klebeband ist als Aluminium Foil Glass Cloth Tape, Teile Nr. 2925-7 von Furon Inc., 14 McCaffrey Street, Hoosick Falls, New York 12090 erhältlich. Die Höhe H1 des Bandes beträgt etwa 9,5 mm (3/8 Inch) über dem Bereich des Strömungsprofils, der ersten Öffnung benachbart ist. Das Strömungsprofil hat andere Öffnungen 78, 82 an dem äußeren Ende der Leitschaufel. Das Verfahren beinhaltet das Blockieren dieser anderen Öffnungen, falls erforderlich. Das gleiche Aluminium-Klebeband wird für die Abdeckung 63 an der zweiten Öffnung 62 verwendet. Die Öffnung wird vor dem Fließenlassen von Blockiermaterial in die zweite Passage 54 abgedeckt.
Blockiermaterial wird in das durch die Dämme gebildete Becken gegossen und in die zweite Passage, bis das Blockiermaterial eine Höhe über der Öffnung erreicht. Die Höhe, die das Blockiermaterial über der Öffnung erreicht ist geringer als die Höhe des Damms und typischerweise etwa 6,4 mm (0,25 Inch).
Wenn das Blockiermaterial in die zweite Passage 54 und in die erste Passage 38 strömt, fängt das Blockiermaterial Gas, beispielsweise Luft der ersten Umgebung, in Taschen in der zweiten Passage. Alternativ kann das Aluminium-Klebeband aufgebracht werden, um eine Barriere an der zweiten Öffnung zu bilden, nachdem das Blockiermaterial in die zweite Passage eingeflossen ist. Das stellt sicher, so viel Luft wie möglich aus der zweiten Passage heraus getrieben wird, es ist jedoch zeitaufwendig, weil das Strömungsprofil manipuliert werden muss und von Harz gereinigt werden muss, welches das Äußere des Strö mungsprofils erreicht. Dazu kommt es, bevor substantielle Mengen des Blockiermaterials in die erste Passage strömen.
Es wird genügend flüssiges Blockiermaterial gemischt, so dass es beim Füllen des nächsten Loses von Strömungsprofilen im Wesentlichen sämtlich aufgebraucht wird, welche in den Vakuum- oder Unterdruckofen gehen. Somit ist die Menge an Zeit zum Füllen eines Loses der Strömungsprofile etwa gleich der Zeit, die das vorangehende Los gefüllter Strömungsprofile in dem Teilvakuum oder Unterdruck verbringt.
Das mit Blockiermaterial gefüllte Strömungsprofil wird dann in einem Unterdruckofen mit einer zweiten Umgebung von Luft bei einer zweiten Temperatur T₂ und einem zweiten Druck P₂ angeordnet, um einen Unterdruck oder ein Teilvakuum für eine Zeitdauer von etwa zwanzig (20) bis dreißig (30) Minuten zu bilden. Der zweite Druck P₂ ist geringer als der erste Druck P₁ (typischerweise Atmosphärendruck) der ersten Umgebung. Der zweite Druck ist typischerweise geringer als 16,7 kPa (125 Torr), d.h. geringer als etwa 2,5 psia. Die Temperatur T₂ der Atmosphäre bei dem Unterdruck beträgt etwa Raumtemperatur. Die Temperatur T₂ in alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann über die Temperatur T₂ ansteigen, solange das Härtens des Blockiermaterials nicht um ein Maß erhöht wird, bei dem sich Luftblasen in dem Vorderkantenbereich fangen, wenn die Luft aus dem Blockiermaterial in die zweite Umgebung evakuiert wird. Eine Temperatur T₂, die höher ist als die Temperatur T₁, kann in Situationen vorteilhaft sein, wo die Viskosität des Blockiermaterials mit der Temperatur abnimmt.
Das Verfahren beinhaltet das Ausrichten des Strömungsprofils derart, dass Aufschwimmkräfte auf die in dem Blockiermaterial gefangenen Gasblasen wirken. In der gezeigten Ausführungsform ist die Leitschaufel eine freistehende Struktur, die von ihrem inneren Ende abgestützt ist und ohne zusätzliche Abstützung in dem Unterdruckofen angeordnet werden kann. Alternativ ist die Leitschaufel in einer Halterung befestigt, welche das zweite Ende der Leitschaufel um etwa fünf (5) Grad nach hinten schräg stellt. Eine derartige Halterung besitzt ein Paar paralleler Stangen, welche mit der Unterseite des äußeren Endes der Leitschaufelplattform zusammenwirken. Das vermeidet das Bedürfnis nach einer speziellen Halterung, beschleunigt das Handhaben der Leitschaufeln und verringert die Handhabungskosten.
Der Unterdruck bewirkt ein Ausdehnen der Luftblase 68 und erhöht die Aufschwimmkräfte, welche auf die Blase wirken. Eine vergrößerte Blase in der ersten Passage 38 wird durch Aufschwimmkräfte aus der ersten Passage in die zweite Passage 54 gedrückt. Diese vergrößerte Blase verbindet sich mit anderen vergrößerten Blasen, die in der zweiten Passage angeordnet sind. Wenn die vergrößerten Blasen, beispielsweise die Blase 73, nach oben in der zweiten Passage steigen, zwingen die Blasen das Blockiermaterial, in die erste Passage durch die Aufprallöffnungen 56, welche zwischen der zweiten Passage und der ersten Passage verlaufen, zu strömen. Blockiermaterial, welches in die erste Passage gezwungen wird, trägt wiederum dazu bei, Luft aus der ersten Passage durch die Aufprallöffnungen in die zweite Passage zu drücken, und erhöht den Effekt der durch die zweite Passage gelangenden Blasen und drückt mehr Blockiermaterial in die erste Passage.
Nach dem Anordnen des mit Blockiermaterial gefüllten Strömungsprofils in dem Unterdruck der zweiten Umgebung wird das mit dem Blockiermaterial gefüllte Strömungsprofil in eine dritte Umgebung gebracht. Die dritte Umgebung hat ein Gas bei einem dritten Druck P₃, der größer ist als der zweite Druck P₂. Das Gas ist typischerweise Luft bei einer Temperatur T₃, die größer ist als die Temperatur T₂. Beispielsweise befindet sich die Temperatur, die bei dieser speziellen Mischung von Epoxyharz und Härtemittel (EPON Resin 815 Harz und EPI-CURE Curing Agent 3140 Material) verwendet wird, in einem Bereich von etwa 107°C (225°F) bis 135°C (275°F). Typischerweise befindet sich die Umgebung bei einer Temperatur von etwa 121°C (250°F). Die Mischung aus Epoxyharz und Härtemittel wird in diesem Temperaturbereich etwa zwanzig (20) Minuten bis dreißig (30) Minuten gehalten, was ein Härten der Mischung bewirkt. Dem folgt eine Härtezeit in einer vierten Umgebung für etwa 48 Stunden bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck, um die Mischung aus Epoxyharz und Härtemittel fertig zu härten. Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein anderes Material, beispielsweise Wachs verwendet werden. In einem solchen Fall kann der Schritt des Fließenlassens von Blockiermaterial in die zweite Passage in einer ersten Umgebung bei einer höheren Temperatur durchgeführt werden. Ein weiterer Weg verwendet Wachs in geschmolzenem Zustand bei einer derart erhöhten Temperatur, dass die Wärme in dem Wachs das Wachs geschmolzen hält, wenn man es in die Leitschaufel fließen lässt. Der Schritt des Anordnens des gefüllten Strömungsprofils in einer zweiten Umgebung würde in einem Unterdruckofen bei einem Unterdruck bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt werden, um das Wachs geschmolzen zu halten. Der Schritt des Anbringens des Strömungsprofils, welches mit Wachs gefüllt ist, ist in der dritten Umgebung zum Härten, würde bei einer Temperatur T₃ erfolgen, die niedriger ist als die Temperatur T₂, und bei einem Druck P₃, der höher ist als der Druck P₂, um das Wachs zu verfestigen.
Ein spezieller Vorteil des vorliegenden Verfahrens tritt beim Füllen von Gegenständen mit Blockiermaterial auf, die Bereiche verringerter Zirkulation haben, beispielsweise der Bereich R, der in der 2 gezeigt ist und in einer vergrößerten Ansicht in 5 gezeigt ist. Obwohl das Phänomen noch nicht gut verstanden ist, lassen empirische Daten vermuten, dass das Folgende in diesem Bereich erfolgt: Es ist möglich, dass der Bereich R eine Gasblase fängt, die sich in Erstreckungsrichtungs-Höhe gemeinsam mit der Höhe B des Bereichs R erstreckt. Das Einbringen des mit dem Blockiermaterial gefüllten Strömungsprofils in die zweite Umgebung bei einem Druck, der niedriger ist als etwa 16,7 kPa (125 Torr) verringert den Außendruck des Gases in der Umgebung auf dem Blockiermaterial. Das verringert wiederum den Druck auf dem gefangenen Gas in der Blase.
Das Gesetz des idealen Gases liefert eine gute Annäherung der Auswirkung des Drucks der Umgebung und der Temperatur des Blockiermaterials auf das Volumen der gefangenen Blase.
Das ideale Gasgesetz besagt, dass pV = nRT, wobei V = das Volumen von n Mol Gas; p = absoluter Druck; T = absolute Temperatur; und R = eine universale Konstante, deren Wert lediglich von den verwendeten Einheiten abhängt. Gase bei einem Druck von wenigen Atmosphären können üblicherweise für in genieursmäßige Berechnungen als ideal angesehen werden. Das ideale Gasgesetz sagt aus, dass ein Verringern des äußeren Drucks um einen Faktor 6 (von 101 kPa (760 Torr) auf weniger als 16,7 kPa (125 Torr)) zu einem sechsfachen Anstieg des Volumens des gefangenen Gases führt. Fehlt die Reihe von Aufprallöffnungen 56 so dehnt sich die Blase in Erstreckungsrichtung auf eine Erstreckungsrichtungs-Höhe B₂ in dem zweiten Bereich der Passage aus. Die neue Erstreckungsrichtungs-Höhe B₂ bei dem Unterdruck wäre etwa sechs (6) Mal größer als die Erstreckungsrichtungs-Höhe B₁.
Jedoch gibt es Aufprallöffnungen bei dem Strömungsprofil. Tatsächlich gibt es Aufprallkühlluftöffnungen, welche die erste Passage in Strömungsverbindung mit dem Äußeren des Strömungsprofils bringen. Das Verringern des Drucks auf den Druck P₂ erlaubt es dem gefangenen Gas, sich zu der Aufprallöffnung 56a auszudehnen, die der zweiten Wand 44 am Nächsten ist und dem Bereich R benachbart ist. Die Aufschwimmkräfte, welche auf die gefangene Blase 72 wirken, drücken die Blase nach außen durch die Aufprallöffnung 56a und in die zweite Passage und dann zu dem Äußeren des Strömungsprofils. Das setzt sich fort, bis die Gasblase nicht länger aus dem Bereich R heraus ragt. Somit erstreckt sich bei dem verringerten Druck P₂ die gefangene Gasblase immer noch über die gleiche Erstreckungsrichtungs-Höhe B₁, es sind jedoch viele Luftmoleküle entkommen.
Das Einbringen des mit Blockiermaterial gefüllten Strömungsprofils in die dritte Umgebung bei dem dritten Druck P₃ lässt das Volumen des Gases auf eine Erstreckungsrichtungs-Höhe B₃ und auf weniger als ein Sechstel ihres Ursprungsvolumens abnehmen. Somit verlagert das gefangene Gas weiterhin einen geringen Teil des Blockiermaterials und bildet eine Leerstelle der Höhe B₃. Jedoch ist die geschrumpfte Leerstelle nicht mit der Bohrachse L des Laserstrahls für die Kühlluftöffnung 42a ausgerichtet, welche durch die Vorderkante des Strömungsprofils zwischen der Aufprallöffnung und der zweiten Wand 44 geht. Ein Erwärmen des Blockiermaterials während des Härteschritts lässt das Volumen des Gases nicht über die Temperatur T₂ ansteigen. Die Volumenzunahme ist klein (etwa 2- bis 3-fache Zunahme beim Volumen abhängig von der Temperatur des Gases in der Blase) verglichen mit der Volumenabnahme, welche sich aus dem Verringern des Drucks auf ein Sechstel (1/6) seines Normalwerts während des Schritts des Entfernens des gefangenen Gases ergibt. In der Folge trifft der Laserstrahl L nicht auf die von der Blase gebildete Leerstelle und der Laserstrahl trifft nicht auf die Wand.
Dieses Verfahren kann auch auf ein Blockiermaterial angewendet werden, welches flüssig ist und gehärtet wird. Beispielsweise wird ein Blockiermaterial, welches auf Wachsbasis hergestellt ist, in der zweiten Umgebung bei einer erhöhten Temperatur evakuiert, um das Wachs in flüssiger Form zu halten, und dann auf Raumtemperatur gekühlt, um das Wachs zu härten. Für ein derartiges Blockiermaterial bewirken sowohl der Druck als auch die Temperatur der zweiten und der dritten Umgebung ein Verringern des Volumens des gefangenen Gases während der Schritte des Evakuierens und des Härtens.
Der Härteschritt wird durch das Härten der Harzmischung bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck über achtundvierzig (48) Stunden in einer vierten Umgebung abgeschlossen. Sobald der Härteschritt abgeschlossen ist, behält das Blockiermaterial seine Gestalt infolge seiner erhöhten Widerstandsfähigkeit gegen Umgebungsdruckunterschiede. Das Epoxyharz ist besonders widerstandsfähig auf jegliche Druckauswirkung, aber man glaubt, dass wachsartiges Material gleich gut funktioniert.
Das Verfahren beinhaltet einen Schritt des Bohrens von Kühlluftöffnungen durch die äußere Wand des Strömungsprofils in den Vorderkantenhohlraum bei anderen derartigen Stellen, wo das benötigt sein kann. Dieser Schritt wird unter Verwendung von üblichen Laserbohrverfahren ausgeführt.
Danach wird das Innere des Strömungsprofils von dem Blockiermaterial gereinigt, indem man das Strömungsprofil in eine fünfte Umgebung mit Luft, beispielsweise einen Ofen, bringt und die Umgebung auf eine Temperatur von 705°C (1300°F) erwärmt. Das Epoxyharz wird verdampft und hinterläßt höchstens einige kleine Teilchen, welche durch die Kühlluftöffnungen treten können. Dem folgt das Durchführen eines Wasserströmungstests an dem Strömungsprofil, um sicherzustellen, dass die Kühlluftöffnungen eine akzeptable Größe haben. Beim Wasserströmungstest lässt man Wasser durch das Strömungsprofil strömen und man spült dabei oxidierte Harzteilchen weg, falls es solche Teilchen gibt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung sind die verringerten Kosten der Herstellung des Strömungsprofils, was sich aus der Verwendung eines Blockiermaterials ergibt, welches keine übermäßige Handhabung des Strömungsprofils in viele Richtungen benötigt, um gefangene Gasblasen mit Aufschwimmkräften zu entfernen. Ein weiterer Vorteil in einer Ausführungsform ist das verringerte Risikoniveau für Verbrühen von Mitarbeitern, welche das Strömungsprofil während des Füllschritts handhaben, was sich aus dem Verwenden eines Epoxyharzes und eines Härtemittels bei Raumtemperatur ergibt. Ein weiterer Vorteil ist das Kostenniveau für das Verfahren, welches sich daraus ergibt, dass Kosten vermieden werden, die mit Ausschuss-Strömungsprofilen einhergehen, oder Kosten, die mit dem Aufarbeiten von Strömungsprofilen einhergehen, die während des Bohrschritts beschädigt werden, aber aufgearbeitet werden, um sie in eine akzeptable Konfiguration zu bringen. Ein weiterer Vorteil ist das Entfernen des Blockiermaterials durch Erwärmen des Strömungsprofils auf eine erhöhte Temperatur, welche das meiste, wenn nicht alles Blockiermaterial verdampft. Kleine Pulverteilchen, die zurückbleiben, werden während des weiteren Bearbeitens des Strömungsprofils leicht weggewaschen.
Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf detaillierte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann im Technikgebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen in deren Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Einbringen von Blockiermaterial (64) durch eine Mehrzahl von Aufprallöffnungen (56) in einer Vorderkantenpassage (38) eines Strömungsprofils (10), aufweisend Fließenlassen von Blockiermaterial in eine benachbarte Passage und in die Vorderkantenpassage in einer ersten Umgebung mit einem Gas beim ersten Druck P₁, was Gas (66, 68, 72) in den Passagen fängt, und Verlagern des Blockiermaterials durch Bringen des Strömungsprofils in eine zweite Umgebung mit einem Gas bei einem zweiten Druck P₂, der geringer ist als der erste Druck P₁, um einen Unterdruck aufzubauen, was das Volumen des Gases erhöht, welches durch die Passagen entkommt.
Verfahren zum Bohren einer Kühlöffnung durch einen Laser in das Innere einer Vorderkante (22) eines Strömungsprofils (10) des Typs, der das Einbringen des viskosen Blockiermaterials (64) in eine Vorderkantenpassage (38) des Strömungsprofils durch eine Mehrzahl von Aufprallöffnungen (56) vor dem Bohren der Öffnungen aufweist, wobei das viskose Blockiermaterial durch das Verfahren von Anspruch 1 eingebracht wird, wobei die Zunahme an Volumen des durch die Passagen entkommenden Gases Blockiermaterial in der zweiten Passage in den Vorderkantenbereich durch die Aufprallöffnungen (56) drückt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Strömungsprofil ein äußeres Ende (12), ein inneres Ende (14), einen Hinterkantenbereich (16) mit einer Hinterkante (18), einen Vorderkantenbereich (22) mit einer Vorderkante (24) aufweist, wobei das Strömungsprofil (10) ferner eine Sogseitenwand (28) und eine Druckseitenwand (32) aufweist, die an der Vorderkante und an der Hinterkante verbunden sind und einen Hohlraum für Kühlgas darin ange ordnet lassen, wobei das Strömungsprofil ferner eine erste Wand (36), die in Profilsehnenrichtung von der Vorderkante benachbart ist und sich zwischen den Seitenwänden erstreckt und eine erste Passage (38) lässt, welche sich in Erstreckungsrichtung in dem Vorderkantenbereich erstreckt, die nicht in Strömungsverbindung mit dem Äußeren des Strömungsprofils durch den Vorderkantenbereich vor dem Einbringen des Blockiermaterial in den Vorderkantenbereich ist, aufweist, wobei das Strömungsprofil eine zweite innere Wand (44) aufweist und eine dritte innere Wand (52) hat, die in Profilsehnenrichtung von der Vorderkante beabstandet ist und sich zwischen den Seitenwänden erstreckt und eine zweite Passage (54) lässt, welche sich in Erstreckungsrichtung der ersten Passage benachbart erstreckt, die in Strömungsverbindung mit der ersten Passage durch eine Mehrzahl von Aufprallöffnungen (56) in der ersten Wand ist, wobei die erste Passage in Strömungsverbindung mit der zweiten Passage durch die Aufprallöffnungen ist, wenn man Blockiermaterial in das Strömungsprofil strömen lässt, wobei die zweite Passage und damit die erste Passage mit dem Äußeren des Strömungsprofils durch eine erste Öffnung (58) an dem äußeren Ende in Strömungsverbindung ist, wobei das Verfahren die weiteren Schritte aufweist: Ausrichten des Strömungsprofils relativ zu einer Quelle von Blockiermaterial derart, dass man das Blockiermaterial in die zweite Passage fließen lassen kann; Fließenlassen von Blockiermaterial in die zweite Passage in einer ersten Umgebung mit einem Gas bei dem ersten Druck P₁ und einer ersten Temperatur T₁ und somit in die erste Passage, wobei das Blockiermaterial in mindestens eine der Passagen derart eingebracht wird, dass sie Gas in der Passage fängt; Anordnen des Strömungsprofils, welches mit dem Blockiermaterial gefüllt ist, in der zweiten Umgebung mit einem Gas bei einer zweiten Temperatur T₂ und dem zweiten Druck P₂, der geringer ist als der erste Druck P₁, was aufweist: Ausrichten des Strömungsprofils in einer ersten Position, so dass Auftriebskräfte, welche auf mindestens eine expandierende Gasblase wirken, die expandierende Gasblase in der ersten Passage in die zweite Passage zwingen und die Gasblase (66, 68, 72) in der zweiten Passage in Richtung der ersten Öffnung zwingen; Anordnen danach das mit Blockiermaterial gefüllte Strömungsprofil in einer dritten Umgebung mit einem Gas bei einem dritten Druck P₃, der größer ist als der zweite Druck P₂; Halten das mit Blockiermaterial gefüllte Strömungsprofil bei dem dritten Druck P₃ für eine vorbestimmte Zeitdauer, um das Blockiermaterial zu härten; Bohren einer Öffnung durch den Vorderkantenbereich durch Auftreffenlassen der Energie eines Laserstrahls auf die Oberfläche des Strömungsprofils in dem Vorderkantenbereich; wobei expandierende Blasen, welche durch die zweite Passage treten, das Blockiermaterial zwingen, in die erste Passage durch die Aufprallöffnungen zu strömen, welche sich zwischen der zweiten Passage und der ersten Passage erstrecken; wobei Blockiermaterial, welches in die erste Passage gezwungen wird, Gas aus der ersten Passage durch die Aufprallöffnungen in die zweite Passage drückt; und wobei der höhere Druck P₃, der auf das Blockiermaterial wirkt, verbleibende Blasen komprimiert, um die Größe der Leerstellen in dem gehärteten Blockiermaterial zu verringern; und wobei das Blockiermaterial Energie von dem Laserstrahl an der Bohrstelle absorbiert und eine Beschädigung des Inneren des Strömungsprofils durch den Strahl blockiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Gas in der ersten, zweiten und dritten Umgebung Luft ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Druck P₂ ein Unterdruck ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Druck P₂ ein Unterdruck bei einem Druck von weniger als etwa 16,7 KPa (125Torr) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die zweite Temperatur T₂ des Gases in der zweiten Umgebung bei einer Temperatur ist, die größer ist als die Temperatur T₁.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Blockiermaterial (64) ein Material auf Wachsbasis mit einem Schmelzpunkt über der ersten Temperatur T₁ ist und man es in geschmolzener Form in die Struktur fließen lässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die zweite Temperatur T₂ des Gases in der zweiten Umgebung bei einer Temperatur ist, die etwa gleich der Temperatur T₁ ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zweite Temperatur T₂ des Gases in der zweiten Umgebung und die Temperatur T₁ des Gases in der ersten Umgebung jeweils etwa Raumtemperatur sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, 9 oder 10, wobei das Blockiermaterial (64) ein Epoxyharzmaterial ist, welches bei Raumtemperatur gemischt wird und das man danach in das Strömungsprofil ohne weiteres Erwärmen fließen lässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei der dritte Druck P₃ des Gases in der dritten Umgebung bei einem Druck ist, der in etwa gleich dem Druck P₁ der ersten Umgebung ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der dritte Druck P₃ des Gases in der dritten Umgebung und der Druck P₁ des Gases der ersten Umgebung Umgebungsdruck sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, 9, 10 oder 11, wobei die dritte Temperatur T₃ des Gases der dritten Umgebung bei einer Temperatur ist, die größer ist als die Temperatur T₂ und eine Härtetemperatur für das Blockiermaterial (64) bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Blockiermaterial (64) ein Epoxyharz ist und die Temperatur die Härtetemperatur für das Harz von 121°C (250°F) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei man das Blockiermaterial (64) in geschmolzener Form in die Struktur fließen lässt und wobei die dritte Temperatur T₃ des Gases der dritten Umgebung bei einer Temperatur ist, die geringer ist als die Schmelztemperatur des Materials, um das Material zu verfestigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei sich die zweite Wand (44) in Profilsehnenrichtung erstreckt, und die erste Erstreckungsrichtungspassage (38) in einen ersten Erstreckungsrichtungsbereich (46) und einen zweiten Erstreckungsrichtungsbereich (48) zu teilen, und wobei eine der Aufprallöffnungen (56a) in Strömungsverbindung mit dem zweiten Bereich die Aufprallöffnung ist, die der zweiten Wand am nächsten ist und einen Bereich R eingeschränkter Zirkulation über der Öffnung lässt, wenn das Strömungsprofil ausgerichtet ist, um das Blockiermaterial aufzunehmen; und wobei verbleibende Leerstellen in dem Blockiermaterial, welche sich aus gefangenem Gas (66, 68, 72) in dem Bereich verringerter Zirkulation in der ersten Passage ergeben, welche auf Auftriebskräfte bei dem Fülldruck P₁ nicht ansprechen, verringert werden, indem man zuerst das Volumen des Gases in dem Bereich gegen den Druck P₂ expandieren lässt, bis die expandierte Gasblase von dem Bereich in Strömungsverbindung mit der der zweiten Profilsehnenrichtungswand benachbarten Aufprallöffnung ist und mindestens einen Teil der Gasblase aus dem Bereich R der ersten Passage durch die zweite Passage (54) entkommen lässt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei das Verfahren des Fließenlassens von Blockiermaterial (64) in die zweite Passage (54) das Ausbilden eines Damms (74, 76) um ein Ende des Strömungsprofils um die Öffnung (58) in dem Strömungsprofil aufweist, der sich eine Höhe über den der ersten Öffnung benachbarten Bereich des Strömungsprofils erstreckt, und Füllen des Damms auf eine zweite Höhe über die Öffnung, welche geringer ist als die Höhe des Damms über der ersten Öffnung des Strömungsprofils.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Öffnung eine erste Öffnung (58) ist und das Strömungsprofil eine zweite Öffnung (62) an dem zweiten Ende (14) in Strömungsverbindung mit der zweiten Passage (54) hat, und wobei das Verfahren des Fließenlassens von Blockiermaterial (64) in die zweite Passage das Blockieren der zweiten Öffnung an dem zweiten Ende des Strömungsprofils aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die zweite Öffnung vor dem Fließenlassen des Blockiermaterials (64) in die erste Passage (38) blockiert wird, aber nachdem man einen Teil des Blockiermaterials in die zweite Passage (54) hat fließen lassen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die zweite Öffnung (62) vor dem Fließenlassen des Blockiermaterials (64) in die zweite Passage (54) blockiert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, 20 oder 21, wobei der Damm (74, 76) eine Höhe H₁ über den der ersten Öffnung benachbarten Bereich des Strömungsprofils, die etwa 3/8 eines Inchs ist, ragt, wobei Aluminiumtape auf die Seiten des Strömungsprofils aufgebracht wird, um den Damm zu bilden, und wobei die zweite Öffnung an dem zweiten Ende des Strömungs profits vor dem Fließenlassen des Blockiermaterials in die erste Passage mit Aluminiumtape blockiert wird.