DE69928727T2

DE69928727T2 - Verschlusselement für eine Abdeckung einer Turbinenleitschaufel

Info

Publication number: DE69928727T2
Application number: DE69928727T
Authority: DE
Inventors: Robert Theodore Killingworth Brooks; Harvey Richard Glastonbury Toppen
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP3105889B2; EP0965390A1; DE69928727D1; SG74732A1; JP2000027605A; EP0965390B1; US6247895B1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Arretierungselement für eine Schutzeinrichtung zum Schützen der Oberfläche eines Strömungsprofils und betrifft das Schützen des Strömungsprofils vor Partikeln, die auf solche Strömungsprofile gerichtet sind.
Eine Axialströmungsrotationsmaschine, wie z.B. eine Gasturbinenmaschine für ein Flugzeug, hat eine Verdichtungssektion, eine Verbrennungssektion und eine Turbinensektion. Ein ringförmiger Strömungsweg für Arbeitsmediumgase erstreckt sich axial durch die Sektionen der Maschine. Eine Rotoranordnung erstreckt sich axial durch die Maschine. Die Rotoranordnung weist eine Mehrzahl von Rotorlaufschaufeln auf, die in der Verdichtungssektion und der Turbinensektion nach außen über den Arbeitsmediumströmungsweg ragen. Eine Statoranordnung weist ein äußeres Gehäuse auf, das sich umfangsmäßig um den Strömungsweg erstreckt, um den Arbeitsmediumströmungsweg zu begrenzen. Die Statoranordnung hat Gruppierungen von Statorleitschaufeln, die sowohl in der Verdichtungssektion als auch der Turbinensektionradial einwärts über den Arbeitsmediumströmungsweg zwischen den Gruppierungen von Rotorlaufschaufeln ragen.
Die Rotorlaufschaufeln und die Statorleitschaufeln sind strömungslenkende Anordnungen. Jede hat ein Strömungsprofil, das dazu ausgelegt ist, Arbeitsmediumgase zu empfangen, mit ihnen wechselzuwirken und sie abzugeben, wenn die Gase durch die Maschine strömen. Strömungsprofile in der Turbinensektion nehmen Energie von den Arbeitsmediumgasen auf und treiben die Rotoranordnung mit hohen Drehzahlen um eine Rotationsachse. Strömungsprofile in der Verdichtersektion übertragen Energie auf die Arbeitsmediumgase, um die Gase zu verdichten, wenn die Strömungsprofile von der Rotoranordnung um die Rotationsachse angetrieben werden.
Die Strömungsprofile in beiden Sektionen erstrecken sich radial über den Arbeitsmediumströmungsweg. Die Strömungsprofile in der Verdichtungssektion und der Turbinensektion sind unter Betriebsbedingungen von heißen Arbeitsmediumgasen umgeben. Diese Gase können Korrosion und inakzeptabel hohe Tempera turen an der Oberfläche des Strömungsprofils, insbesondere in der Turbinensektion, verursachen.
Die Strömungsprofile in der Turbinensektion werden gekühlt, indem man Kühlluft durch das Strömungsprofil strömen lässt. Jedes Strömungsprofil hat Kühlluftlöcher. Die Kühlluftlöcher erstrecken sich vom Inneren zum Äußeren des Strömungsprofils. Die Kühlluftlöcher geben Kühlluft ab und kühlen das Strömungsprofil durch Konvektion und indem sie eine Filmkühlung an Regionen des Strömungsprofils wie z.B. der Vorderkante oder der Hinterkante liefern.
Das Turbinenströmungsprofil hat auch schützende Beschichtungen, die für eine Wärmebarriere gegen Wärmeübertragung sorgen und für Oxidationsbeständigkeit für das Strömungsprofil sorgen. Diese Beschichtungen sind an ausgewählten Regionen des Strömungsprofils, wie z.B. den Plattformen der Statorleitschaufeln, den Strömungsprofilen und den Spitzen des Strömungsprofils vorgesehen. Die Beschichtungen können auch abhängig von der Position in der Maschine der Strömungsleitanordnung, die beschichtet ist, variieren.
Außerdem erstrecken sich die Strömungsprofile in der Verdichtungssektion und der Turbinensektion in enge Nähe mit der benachbarten Statorstruktur. Der kleine Spielraum zwischen diesen Elementen der Maschine blockiert die Leckage von Arbeitsmediumgasen um die Spitzen der Rotorlaufschaufeln. Als Ergebnis können die Spitzen solcher Strömungsprofile an einer solchen Struktur reiben während eines Übergangsbetriebs. Alternativ sind die Spitzen dazu ausgelegt, eine Nut oder einen Kanal in eine solche Struktur zu schneiden. Die Laufschaufeln erstrecken sich unter stationären Betriebsbedingungen in den Kanal, um Spitzenleckage zu reduzieren.
Die Spitzen solcher Strömungsprofile werden oft mit einem abrasiven Material versehen und sind axial mit einer benachbarten radialen Struktur ausgerichtet, die mit einem abreibbaren Material versehen ist. Die Kombination aus einer abrasiven Spitze und einem radial von der Spitze beabstandeten abreibbaren Material ermöglicht der Struktur, Bewegung der Laufschaufeln nach außen aufzunehmen und einen Kontakt zwischen den Spitzen der Laufschaufel und der benachbarten Struktur zu erlauben. Dies tritt ohne Zerstörung der Spitze oder der Statorstruktur auf und ermöglicht der Spitze, die notwendige Nut zu schneiden, wenn dies erforderlich ist.
Das abrasive Material kann an einem Substrat an der Strömungsprofilspitze durch viele Techniken vorgesehen werden, wie z. B. Pulvermetallurgieverfahren, Plasmasprühverfahren und Elektroplattierverfahren. Ein Beispiel einer Plasmasprühvorrichtung ist in US-Patent 3 145 287 an Siebein et al. mit dem Titel "Plasma Flame Generator and Spray Gun" gezeigt. Bei Siebein wird ein Plasma bildendes Gas um einen elektrischen Lichtbogen gebracht und wird durch eine Düse geführt. Das Gas wird in einen Plasmazustand umgewandelt und verlässt den Lichtbogen und die Düse als heißer freier Plasmastrom. Pulver werden in den heißen freien Plasmastrom injiziert und erhitzt. Das erweichte Pulver wird auf die Oberfläche eines Substrats, das die Beschichtung erhält, getrieben. Andere Beispiele solcher Vorrichtungen sind in US-Patenten 3 851 140 an Coucher mit dem Titel "Plasma Spray Gun and Method for Applying Coatings on a Substrate" und 3 914 573 an Muehlberger mit dem Titel "Coating Heat Softened Particles by Protection in a Plasma Stream of Mach 1 to Mach 3 Velocity" gezeigt.
Das Substrat wird typischerweise für das Empfangen der Partikel durch Reinigen und Aufrauen der Oberfläche des Substrats vorbereitet. Eine Technik verwendet eine Sandstrahlvorrichtung, um abrasive Partikel durch Sandstrahlen gegen das Substrat zu treiben. Bereiche des Strömungsprofils werden mit einer Maske oder einer Schutzeinrichtung maskiert oder geschützt, um die abrasiven Partikel daran zu hindern, das Strömungsprofil und andere Bereiche der Laufschaufel zu beschädigen.
Es ist wünschenswert, eine Schutzeinrichtung z.B. für die Strömungsprofiloberfläche benachbart der Spitze zu verwenden, die entweder das Auftreffen von abrasiven Partikeln oder die hohen Temperaturen des Beschichtungsprozesses überleben kann und Beschichtungen hindern kann, sich an unerwünschten Stellen abzulagern. Metallschutzeinrichtungen, die sich über mehrere Strömungsprofile erstrecken, wurden mit einer Schraubbefestigung für die Schutzeinrichtung verwendet. Ein Metallband mit einem Ansatzstück ist nahe der Spitze zwischen der Schutzeinrichtung und dem Strömungsprofil installiert, um den Spalt zwischen der relativ starren Schutzeinrichtung und dem Strömungsprofil zu füllen.
Ein weiterer Ansatz ist, ein Hochtemperaturmaterial wie z.B. Aluminiumfolienband, das geeignet ist für eine Verwendung während des Beschichtungsprozesses, zu verwenden, um die Maskierung oder den Schutz zu schaffen. Das Aluminiumband ist auch geeignet für eine Verwendung während des Sandstrahlvorgangs. Das Aluminiumband hat eine haftende Rückseite, die verwendet wird, um das Band an dem Strömungsprofil zu fixieren. Das Band erfordert eine präzise Installation, um den korrekten Spielraum zwischen dem oberen Bereich der Rotorlaufschaufel und einem Aluminiumband, das als eine Maskierung oder ein Schutz dient, aufrechtzuerhalten. Falls bei der Installation ein Fehler auftritt, wird das Band aufgrund des Haftmittels unter Schwierigkeiten entfernt, und ein neues Band wird installiert.
Das Aluminiumband bleibt an Ort und Stelle sowohl für den Sandstrahlvorgang als auch für den Plasmabeschichtungsvorgang. Nach dem Entfernen aus der Sandstrahlanlage wird die Rotorlaufschaufel wieder in der Beschichtungsanlage installiert. Nach dem Empfangen der Plasmasprühbeschichtung werden das Band und sein Haftmittel entfernt, häufig unter Schwierigkeiten, weil das Haftmittel ein integraler Teil des Bandes ist und weil es einen Rückstand hinterlässt, sogar nachdem das Band entfernt wurde. Das Band ist teuer, arbeitsintensiv aufzubringen, arbeitsintensiv zu entfernen und nicht wiederverwendbar.
Eine Maskierungsvorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist, ist aus US 5 792 267 bekannt.
Demgemäß hat die Anmelderin ungeachtet der obigen Technik versucht, die Schutzeinrichtungen, die während des Aufbringens von Beschichtungen auf die Spitzen von Rotorlaufschaufeln verwendet werden, zu verbessern.
Diese Erfindung gründet teilweise auf der Erkenntnis, dass eine Schutzeinrichtung für ein Strömungsprofil aus einer Dicke an Material gebildet werden kann, die dünn genug ist, um es dem Material zu ermöglichen, sich an die Sogfläche und die Druckfläche des Strömungsprofils anzupassen und dass die Schutzeinrichtung sich während der Prozessierung aus ihrer installierten Position verlagern kann und kritische Bereiche des Strömungsprofils vor dem Beschichtungsprozess nicht vollständig schützt oder andere kritische Stellen des Strömungsprofils nicht dem Prozess ausgesetzt belässt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich ein Arretierungselement zwischen einer Strömungsleitanordnung und einer Schutzeinrichtung für die Strömungsleitanordnung und weist mindestens einen Vorsprung auf, der das Arretierungselement anpasst, um in eine Öffnung in der Strömungsleitanordnung einzugreifen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Arretierungselement integral an der Schutzeinrichtung angebracht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Arretierungselement einen zweiten Vorsprung auf, der das Arretierungselement anpasst, um in eine Öffnung in der Schutzeinrichtung einzugreifen.
Bei einer Ausführungsform hat das Arretierungselement mindestens ein Paar von Vorsprüngen, die in eine Richtung zeigen und in Spannweitenrichtung voneinander beabstandet sind, die das Arretierungselement dazu anpassen, in ein Paar von Öffnungen in entweder der Schutzeinrichtung oder der Strömungsleitanordnung einzugreifen.
In einer detaillierten Ausführungsform hat das Arretierungselement ein Paar von voneinander beabstandeten ersten Vorsprüngen, die in ein entsprechendes Paar von Kühlluftlöchern in der Strömungsleitanordnung eingreifen.
Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist ein Arretierungselement für eine Schutzeinrichtung einer Strömungsleitanordnung. Ein weiteres Merkmal ist ein erster Vorsprung an dem Arretierungselement. Noch ein weiteres Merkmal ist in einer Ausführungsform ein spannweitenartiger Bereich des Arretierungselements, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der sich der erste Vorsprung erstreckt. Ein zweiter Vorsprung erstreckt sich in einer zweiten Richtung, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist. In einer weiteren detaillierten Ausführungsform ist der erste Vorsprung integral mit dem Arretierungselement.
Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist die Geschwindigkeit, mit der eine Anordnung aus Rotorlaufschaufeln und Statorleitschaufeln geeignet für einen Beschichtungsprozess und für eine Oberflächenvorbereitung, wie z.B. durch abrasi ves Strahlen, geschützt werden kann, was sich aus der Verwendung eines einfach zu installierenden Elements ergibt, um die Schutzeinrichtung positiv an dem Strömungsprofil zu positionieren. Noch ein weiterer Vorteil ist die Qualität der sich ergebenden Beschichtung, die sich aus der Entfernbarkeit der Schutzeinrichtung ohne ein Absplittern oder Verkratzen der aufgebrachten Beschichtung ergibt. Ein Vorteil in einer Ausführungsform ist das Niveau der Kosten zum Verarbeiten der Laufschaufeln oder Leitschaufeln, das sich aus einem Arretierungselement und einer Schutzeinrichtung ergibt, die verwendet werden können.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wobei:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Strömungsleitanordnung wie z.B. einer Statorleitschaufel ist, die die Beziehung der Statorleitschaufel und der Schutzeinrichtungsanordnung zueinander zeigt und die insbesondere ein Arretierungselement und eine Metallschutzeinrichtung mit Seiten zeigt, die über das Strömungsprofil der Statorleitschaufel angeordnet sind.
2 ist eine zusammengebaute Ansicht der in 1 gezeigten Strömungsleitanordnung mit einer Schutzeinrichtungsanordnung, die um die Statorleitschaufel angeordnet ist, wobei ein Bereich der Schutzeinrichtung weggebrochen ist, um das Arretierungselement zu zeigen.
3 ist eine Seitenaufrissansicht der in 2 gezeigten Schutzeinrichtungsanordnung und ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linien 3-3 aus 1, die die Beziehung der Statorleitschaufel und der Schutzeinrichtungsanordnung zu einer Klemmvorrichtung zum Ausüben einer Kraft auf die Metallschutzeinrichtung und die Druckfläche des Strömungsprofils zeigt.
3A ist eine alternative Ausführungsform der in 2 gezeigten Schutzeinrichtungsanordnung.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Klemmenanordnung.
5 ist eine Seitenaufrissansicht der in 3A gezeigten Schutzeinrichtungsanordnung.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des in 1 gezeigten Arretierungselements.
6A ist eine alternative Ausführungsform des in 6 gezeigten Arretierungselements.
6B ist eine vergrößerte Ansicht des in 6 gezeigten Arretierungselements.
6C ist eine vergrößerte Ansicht des in 6 gezeigten Arretierungselements.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Strömungsleitanordnung, wie z.B. einer Statorleitschaufel 10, und einer zugeordneten Schutzeinrichtungsanordnung 12. Die Statorleitschaufel hat ein Basisende 14, das eine erste Plattform 16 aufweist. Die Statorleitschaufel hat ein Spitzenende 18 mit einer zweiten Plattform 22. Eine Strömungsleitoberfläche, wie sie durch ein Strömungsprofil 24 wiedergegeben ist, erstreckt sich von der ersten Plattform zu der zweiten Plattform. Jedes Strömungsprofil hat eine Vorderkante 26 und eine Hinterkante 28. Eine Sogoberfläche 32 und eine Druckoberfläche 34 erstrecken sich zwischen den Kanten. Die Vorderkante hat eine Mehrzahl von Kühlluftlöchern (nicht gezeigt), und die Hinterkante hat eine Mehrzahl von Kühlluftlöchern 36. Die Kühlluftlöcher in der Hinterkante sind zurückgeschnitten und lassen einen geringfügig rechteckigen Bereich erscheinen, der durch Sockel unterbrochen ist, die sich nach hinten zwischen jedem Kühlluftloch erstrecken. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Strömungsleitanordnung eine Rotorlaufschaufel sein mit einer Basis, die eine Wurzel und eine Plattform hat. Das Strömungsprofil einer Rotorlaufschaufel endet typischerweise in einer Spitze, die bei einigen Ausführungsformen ein Leitelement aufweisen kann, das analog zu einer Plattform ist.
Die Schutzeinrichtungsanordnung 12 weist eine Schutzeinrichtung 40 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Arretierungselement 42 dazu ausgelegt, sich zwischen der Statorleitschaufel und der Schutzeinrichtung zu erstrecken. Das Arretierungselement kann getrennt von der Schutzeinrichtung sein oder integral an der Schutzeinrichtung angebracht sein. Die Schutzeinrichtung ist dazu ausgelegt, um die Kante des Strömungsprofils herum angeordnet zu werden. Die Schutzeinrichtung ist aus einem geeigneten Metall gebildet, das dem Auftreffen der abrasiven Partikel oder der Beschichtungspartikel und der Temperatur eines Beschichtungssprühprozesses widerstehen kann. Ein geeignetes Material ist AMC 6513 (Aerospace Material Specification 6513) rostfreier Stahl mit einer Dicke von etwa neun Tausendsteln eines Inch bis zu fünfzig Tausendsteln eines Inch (0,009 bis 0,050 inches) (0,23 bis 1,27 mm), wobei neun Tausendstel eines Inch (0,23 mm) für einige Anwendungen bevorzugt sein können.
Die Schutzeinrichtung hat ein erstes Ende 44, das dazu angepasst ist, in enger Nähe zu der ersten Plattform 16 zu sein. Die Schutzeinrichtung hat ein zweites Ende 46, das dazu angepasst ist, in enger Nähe zu der zweiten Plattform zu sein. Eine Frontkante 48 erstreckt sich in Spannweitenrichtung zwischen dem zweiten Ende und dem ersten Ende. Eine erste Seite 52 erstreckt sich von der Frontkante. Die erste Seite hat eine Rückkante 54, die in Profilsehnenrichtung von der Frontkante beabstandet ist. Ein erstes Ansatzstück 56 ragt von der Rückkante an dem ersten Ende. Ein zweites Ansatzstück 58 ragt von der Rückkante und ist in Spannweitenrichtung von dem ersten Ansatzstück beabstandet und belässt einen Spalt Ta dazwischen.
Die Metallschutzeinrichtung hat eine zweite Seite 62, die sich in Profilsehnenrichtung von der Frontkante erstreckt. Die zweite Seite 62 hat eine Rückkante 64, die in Spannweitenrichtung von der Frontkante beabstandet ist und der Rückkante der ersten Seite 52 benachbart ist. Die zweite Seite 62 ist in der Profilsehnenrichtung länger als die erste Seite. Die Rückkante 64 der zweiten Seite 62 ist in Profilsehnenrichtung von der Rückkante 54 der ersten Seite 52 im installierten Zustand beabstandet.
Die zweite Seite hat eine erste Öffnung 66 und eine zweite Öffnung 68. Jede Öffnung ist in Profilsehnenrichtung von der Rückkante 64 der zweiten Seite 62 beabstandet und der Rückkante 54 der ersten Seite im installierten Zustand eng benachbart. Die erste Öffnung 66 ist an einer Stelle in Spannweitenrichtung mit dem ersten Ansatzstück 56 ausgerichtet, und die zweite Öffnung 68 ist an einer Stelle in Spannweitenrichtung mit dem zweiten Ansatzstück 58 ausgerichtet. Das erste und das zweite Ansatzstück 56, 58 sind angepasst, um sich durch die Öffnungen 66, 68 in der zweiten Seite 62 zu erstrecken und sich über die erste Seite 52 und in satt anliegendem Kontakt mit der ersten Seite 52 der Schutzeinrichtung im installierten Zustand zu erstrecken. Im installierten Zustand erstrecken sich die Ansatzstücke 56, 58 an einer Stelle entlang der Rückkante 54 der ersten Seite 52 und sind angepasst, um eine Kraft auf die erste Seite 52 und die zweite Seite 62 auszuüben, um die erste und die zweite Seite 52, 62 in Eingriff mit der Seite eines Strömungsprofils im installierten Zustand zu drücken.
Wie in 1 gezeigt, ist die lange zweite Seite 62 in einen sich in Profilsehnenrichtung erstreckenden oberen Bereich 72 und einen sich in Profilsehnenrichtung erstreckenden unteren Bereich 64 aufgeteilt. Wie in 2 gezeigt, sind die Bereiche dazu ausgelegt, einander im installierten Zustand über zumindest einen Teil ihrer Länge in Profilsehnenrichtung in der Spannweitenrichtung zu überlappen.
Das Arretierungselement 42 hat eine erste Endregion 76, benachbart der ersten Plattform 16. Die erste Endregion 76 passt das Arretierungselement 42 dazu an, in ein erstes Kühlluftloch 36a an der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 74 einzugreifen. Die erste Endregion 76 passt das Arretierungselement 42 auch dazu an, in der Spannweitenrichtung in eine erste vordere Öffnung 78 in der Schutzeinrichtung 40 einzugreifen. Das Arretierungselement 42 hat eine zweite Endregion 82 benachbart der zweiten Plattform 22, die das Arretierungselement 42 dazu anpasst, in ein zweites Kühlluftloch 36b an der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 24 einzugreifen. Die zweite Endregion 82 passt das Arretierungselement 42 auch dazu an, in der Spannweitenrichtung in eine zweite vordere Öffnung 84 in der Schutzeinrichtung einzugreifen.
2 zeigt die in 1 gezeigte Statorleitschaufel 10 und die Schutzeinrichtungsanordnung 12 im installierten Zustand. Wie in 2 gezeigt, überlappt die lange zweite Seite 62 der Schutzeinrichtung die erste Seite 52. Der obere Bereich 72 und der untere Bereich 74 der langen zweiten Seite 62 überlappen einander in der Spannweitenrichtung. Die Ansatzstücke 56, 58 an der ersten Seite 52 erstrecken sich an einer Stelle entlang der Rückkante 64 der zweiten Seite 62 durch die Öffnungen 66, 68 in der zweiten Seite 62. Die Ansatzstücke 56, 58 sind in einer satt anliegenden Beziehung mit der zweiten Seite 62 herum gebogen, um die zweite Seite 62 hin zu der Druckfläche 34 des Strömungsprofils 24 zu drücken.
Die Schutzeinrichtung 40 ist in der Endregion teilweise weggebrochen, um den Eingriff zwischen dem Arretierungselement 42, dem Strömungsprofil 24 und der Schutzeinrichtung 40 zu zeigen. Das Ansatzstück 114 des Arretierungselements erstreckt sich durch die erste vordere Öffnung 78 in der Schutzeinrichtung 40 und hält die Schutzeinrichtung 40 gegen Bewegung in der Spannweitenrichtung. Die Breite der Öffnung 78 ist geringfügig größer als die Dicke des Ansatzstückes 114 und sorgt für eine enge Übereinstimmung zwischen dem Ansatzstück 114 und der Schutzeinrichtung 40.
3 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der in 2 gezeigten Schutzeinrichtungsanordnung 12 mit einer Schutzeinrichtung 140. In 3 ist das Arretierungselement 42 weggelassen, obwohl die Figur zu Erklärungszwecken beibehalten wurde. Eine Klemme 92 ist um das Äußere der Schutzeinrichtung 140 angeordnet. Die Klemme 92 hat eine erste Seite 94 und eine zweite Seite 96. Die erste Seite 94 und die zweite Seite 96 der Klemme 92 sind aneinander nahe der Frontkante 48 der Schutzeinrichtung 40 und der Rückkante 54 der ersten Seite 52 und der Rückkante 63 der zweiten Seite 62 befestigt. Die erste Seite 94 der Klemme 92 wirkt rotierbar mit der zweiten Seite 96 nahe der Frontkante 48 der Schutzeinrichtung 140 zusammen. An der Rückkante der Schutzeinrichtung 140 weist die erste Seite 94 der Klemme 92 ein gelenkiges Querstück 98 auf, das rotierbar mit einem Teil der ersten Seite 94 zusammenwirkt und das mit der zweiten Seite 96 zusammenwirkt. Ein Gewindeelement, wie z.B. eine Schraube, wie sie durch die Schraube 102 wiedergegeben ist, wirkt schraubbar mit der zweiten Seite 96 der Klemme zusammen. Die Schraube presst gegen die erste Seite 52 der Schutzeinrichtung 140, um die Schutzeinrichtung 140 gegen das Strömungsprofil 24 zu drücken und die Schutzeinrichtung 140 gegen Bewegung in Spannweitenrichtung zu halten. Die Klemme 92 kann auch bei der in 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden, wobei in diesem Fall die Anordnung ein Arretierungselement an der Frontkante der Schutzeinrichtung angeordnet benachbart der hinteren Kante des Strömungsprofils aufweisen würde, wie in 3A gezeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht der in 3 und 3A gezeigten Klemmenanordnung. Das gelenkige Querstück 98 hat ein T-Form-Element 105, das mit Angeln 106 zusammenwirkt, die von der zweiten Seite nach vorne ragen.
Die Klemme 92 kann an jeder passenden Stelle an dem Strömungsprofil positioniert werden, wird aber vorzugsweise hin zu der Mitte der Strömungsprofilspanne angeordnet, z.B. zwischen den Ansatzstücken 56, 58.
5 ist eine Ansicht der in 3A gezeigten Schutzeinrichtung 140, die eine alternative Ausführungsform der in 2 gezeigten Schutzeinrichtung ist. Die in 5 gezeigte Schutzeinrichtung 140 hat keine Öffnungen in der Frontkante der Schutzeinrichtung. Die Schutzeinrichtung verwendet kein Arretierungselement des in den 1 und 2 gezeigten Typs. Stattdessen hat die Schutzeinrichtung einen ersten Vorsprung 106 an dem ersten Ende 44, der in Spannweitenrichtung von dem ersten Ende 44 ragt, und einen zweiten Vorsprung 108 an dem zweiten Ende 46, der in Spannweitenrichtung von dem zweiten Ende 46 ragt. Die Vorsprünge erstrecken sich in Profilsehnenrichtung, um die am weitesten am Ende gelegenen Kühlluftlöcher 36a, 36b zu bedecken. Typischerweise erstreckt sich jeder der Vorsprünge in Profilsehnenrichtung über weniger als 1/4 der Länge in Profilsehnenrichtung einer der Seiten.
Alternativ kann die Schutzeinrichtung ein Arretierungselement 106a haben, das integral mit der Schutzeinrichtung ausgebildet ist, wie in 5A gezeigt. Das Arretierungselement ist integral an der Schutzeinrichtung angebracht, indem es als ein Stück mit der Schutzeinrichtung wirkt, egal, ob es durch eine Bondtechnik angebracht ist, integral als Anhang zum Zeitpunkt der Herstellung ausgebildet wird oder durch irgendein anderes Verfahren zum Ausbilden einer Struktur, die als ein Teil wirkt, ausgebildet wird. Das Arretierungselement 106a hat einen Vorsprung 142a. Der Vorsprung schirmt die am weitesten am Ende gelegenen Kühlluftlöcher ab, die geschützt werden, wenn das Arretierungselement verwendet wird, durch Einführen eines Teils des Arretierungselements in die Löcher.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Arretierungselements 42. Die erste Endregion 76 hat einen ersten L-förmigen Vorsprung 112, der das Arretierungselement dazu anpasst, in das erste Kühlluftloch 36a an der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 24 einzugreifen. Der L-förmige Vorsprung hat ein sich verjüngendes Ende 113. Der L-förmige Vorsprung 112 ragt in eine erste Richtung, die im Allgemeinen in Profilsehnenrichtung und hin zum Inneren des Strömungsprofils 24 ausgerichtet ist. Die erste Endregion 76 hat ein erstes Ansatzstück 114, der das Arretierungselement dazu anpasst, in die erste Öffnung 82 der Schutzeinrichtung 40 an der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 24 einzugreifen. Das erste Ansatzstück 114 erstreckt sich in eine Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung. In ähnlicher Weise ist ein zweiter L-förmiger Vorsprung 116 an der zweiten Endregion 82. Der zweite L-förmige Vorsprung 116 ist in Spannweitenrichtung von dem ersten L-förmigen Vorsprung 112 beabstandet und passt das Arretierungselement dazu an, in ein zweites Kühlluftloch 36b an der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 24 einzugreifen. Der zweite L-förmige Vorsprung 116 ragt in die gleiche Richtung wie der erste L-förmige Vorsprung 112 hin zu dem Inneren des Strömungsprofils 24. Der zweite L-förmige Vorsprung 116 hat ein sich verjüngendes Ende 117. Die zweite Endregion 82 hat ein zweites Ansatzstück 118, das das Arretierungselement dazu anpasst, in die zweite Öffnung 84 in der Schutzeinrichtung 40 an der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 24 einzugreifen. Das zweite Ansatzstück erstreckt sich in eine Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung. Das Arretierungselement 42 weist eine Mittenregion 122 in Spannweitenrichtung auf, die die erste Endregion 114 mit der zweiten Endregion 118 verbindet. Die Länge der Mittenregion Lm ist mehr als vier Mal größer als die Länge des Ansatzstückes in der Endregion Le und vier Mal größer als die Breite der Mittenregion Wmr, wenn sie in einer Richtung im Allgemeinen parallel zu der Erstreckung des L-förmigen Vorsprungs gemessen wird. Die Mittenregion 122 ist im Allgemeinen gekrümmt, folgend der Kontur der hinteren Kante 28 des Strömungsprofils 24. Die geformten Vorsprünge blockieren eine Bewegung der Schutzeinrichtung, um einen Spalt G und G' zwischen der Schutzeinrichtung 40 und der ersten und der zweiten Plattform 16, 22 aufrechtzuerhalten. Wie zu erkennen, wirken die L-förmigen Vorsprünge 112, 116 auch als eine Schutzeinrichtung für die am weitesten am Ende gelegenen Kühlluftlöcher 36a, 36b gegen Partikel, die auf das Strömungsprofil gerichtet sind, wie z.B. während der Prozessierungsvorgänge oder Beschichtungsvorgänge und schützen an das Loch angrenzende Oberflächen vor einer Beschichtung, die an dem Inneren des Lochs anhaften könnte, wenn die Beschichtung auf das Strömungsprofil aufgebracht wird.
Andere Ausführungsformen des Arretierungselements umfassen eine Ausführungsform, wie sie in 6A gezeigt ist, bei der das Arretierungselement ein Paar von Ansatzstücken 76a, 76b hat, die in ein Paar von Öffnungen in der Schutzeinrichtung eingreifen. Das Arretierungselement hat einen einzelnen Vorsprung 42a, der zwischen den Ansatzstücken angeordnet ist und der in ein Kühlloch in dem Strömungsprofil eingreift. Wie in 6B gezeigt, kann das Arretierungselement ein Paar von L-förmigen Vorsprüngen 112b, 116b und ein einzelnes Ansatzstück 114, das in die Schutzeinrichtung eingreift, haben. Die Arretierungselemente können auch aus einem Paar von Arretierungselementen ausgebildet sein, wie in 6c gezeigt, die jedes L-förmige Vorsprünge 112c, 116c haben, die von einander durch einen viel kürzeren Abstand beabstandet sind als die in 6 gezeigte Mittenregion und die jedes ein einzelnes Ansatzstück 76c haben, das sich erstreckt, um in die korrespondierende Öffnung in der Schutzeinrichtung einzugreifen. Bei einer solchen Ausführungsform kann das Paar von Arretierungselementen in Profilsehnenrichtung voneinander beabstandet sein und entweder durch eine Länge, die kleiner als die Länge Lm ist, die in 6 gezeigt ist, verbunden sein, oder nicht durch eine Mittenregion verbunden sein.
Vor dem Aufbringen einer der ausgewählten Beschichtungen auf das Strömungsprofil wird das Arretierungselement 42 in den Kühlluftlöchern 36a, 36b angeordnet, was bewirkt, dass das Arretierungselement als ein Schutz für die Kühlluftlöcher wirkt. Die Schutzeinrichtung 40 ist um das Strömungsprofil herum angeordnet. Die Ansatzstücke 56, 58 sind durch die Öffnungen in der zweiten Seite 62 eingeführt und nach hinten mit einer Greifvorrichtung, wie z.B. einem Zangenpaar, über die zweite Seite 62 gezogen und eng gegen die Seite in einer satt anliegenden Weise gedrückt. Die Schutzeinrichtung drückt eng gegen die Strömungsleitanordnung. Die Schutzeinrichtung 40 schlingt sich um die vordere Kante 26 des Strömungsprofils 24 und um das Arretierungselement 42, wobei das Arretierungselement 42 in der Profilsehnenrichtung eingeschlossen wird. Die Ansatzstücke 114, 118 des Arretierungselements erstrecken sich durch die Öffnungen 78, 84 in der Vorderseite der Schutzeinrichtung, um die Schutzeinrichtung 40 gegen eine Bewegung in Spannweitenrichtung zu blockieren. Die Ansatzstücke 114, 118 können auch umgebogen werden oder können sich einfach nach hinten erstrecken, wie in 2 gezeigt. Zusätzlich kann die Klemmvorrichtung 92 eine Kraft gegen die Sogseite 32 des Strömungsprofils 24 ausüben und das Schutzelement 40 eng gegen das Strömungsprofil 24 drücken, und das schraubenähnliche Element 102 übt eine Kraft gegen die Schutzeinrichtung 40 aus, die sie eng gegen die Druckfläche 34 des Strömungsprofils 24 drückt. Dies dient weiterhin dazu, die Schutzeinrichtung an Ort und Stelle zu arretieren, wobei vorbestimmte Spalte G und G' zwischen den Strömungsprofilen und der Plattform belassen werden.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Einfachheit des Installierens einer Schutzeinrichtung an einer Strömungsleitanordnung. Die Einfachheit der Anordnung vereinfacht die Herstellungsgeschwindigkeit, und die Schutzeinrichtung ist wiederverwendbar.
Ein weiterer Vorteil ist die Integrität der Beschichtung, die daraus resultiert, dass gewährleistet wird, dass die Beschichtung nicht an Bereichen des Strömungsprofils anhaftet, wo die Beschichtung für die Plattformen nicht erwünscht ist. Ein weiterer Vorteil ist die Integrität einer metallischen Beschichtung, die vor dem Beschichtungsvorgang für die Plattform vorgesehen ist. Dies ergibt sich aus der Verwendung des Arretierungselements, um eine Bewegung der Schutzeinrichtung zu begrenzen und ein Verstemmen der Schutzeinrichtung in Bezug auf das Strömungsprofil, was zu Furchenbildung führen kann, zu vermeiden. Bei solchen Beschichtungen, die eine große Variation bei der Temperatur haben, hat die Erfahrung gezeigt, dass der Vorsprung, der in der alternativen Ausführungsform in 5 gezeigt ist, gegen die Beschichtung reiben kann und eine Degradierung der metallischen Beschichtung verursachen kann. Ein weiterer Vorteil ist die Kostengünstigkeit der Schutzeinrichtung, die sich aus ihrem konstengünstigen metallblechartigen Aufbau und der Wiederverwendbarkeit der Schutzeinrichtung ergibt.
Ein besonderer Vorteil ist das Befestigen der Schutzeinrichtung an Ort und Stelle mittels des Arretierungselements. Das Arretierungselement schützt die Kühlluftlöcher und arretiert auch die Schutzeinrichtung an Ort und Stelle an dem Strömungsprofil durch Verwendung der Kühllöcher als ein Mittel zum Halten des Arretierungselements und der Schutzeinrichtung gegen Bewegung.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf deren detaillierte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte von den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und den Einzelheiten daran durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die offenbarten Arretierungselemente verwendet werden, um Schutzeinrichtungen zu positionieren, die anders sind als die spezifisch hierin beschriebenen, z.B. Schutzeinrichtungen, wie sie in unserer ebenfalls anhängigen Anmeldung EP 925 845 A offenbart sind.

Claims

Arretierungselement (42; 42a; 42b; 42c; 106a) für eine Strömungsleitanordnung mit einem Strömungsprofil und einer Schutzeinrichtung (40; 140a) für die Strömungsleitanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung für das Strömungsprofil ist und das Arretierungselement einen Vorsprung (112, 116; 142a; 112b, 116b; 112c, 116c; 112a) aufweist, der dazu angepasst ist, sich in Profilsehnenrichtung zwischen einer Strömungsleitanordnung und der Schutzeinrichtung (40; 140a) zu erstrecken, um in eine Öffnung (36a) in der Strömungsleitanordnung einzugreifen und eine Bewegung der Schutzeinrichtung (40) in Bezug auf die Strömungsleitanordnung im installierten Zustand zu blockieren.
Arretierungselement nach Anspruch 1, wobei das Arretierungselement (106a) integral mit der Schutzeinrichtung (140a) ist.
Arretierungselement nach Anspruch 1, wobei das Arretierungselement (42; 42a; 42b; 42c) ferner mindestens einen zweiten Vorsprung (114; 114a; 114b; 118; 118a; 118b; 118c) hat, der das Arretierungselement dazu anpasst, mit der Schutzeinrichtung (40) im installierten Zustand zusammenzuwirken, um eine Bewegung der Schutzeinrichtung in Bezug auf die Strömungsleitanordnung im installierten Zustand zu blockieren.
Arretierungselement (42; 42a; 42b) nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: eine erste Endregion (76; 76a; 76b); eine zweite Endregion (82; 82a; 82b), die in Spannweitenrichtung von der ersten Endregion (76) beabstandet ist; und eine sich in Spannweitenrichtung erstreckende Mittenregion (122), die sich zwischen der ersten Endregion und der zweiten Endregion erstreckt; wobei der mindestens eine Vorsprung des Arretierungselements mindestens einen ersten Vorsprung (112; 112a; 112b; 116; 116a; 116b), der das Arretierungselement dazu anpasst, mit dem Strömungsprofil zusammenzuwirken, und mindestens einen zweiten Vorsprung (114; 114a; 114b; 118; 118a) aufweist, der das Arretierungselement (42) dazu anpasst, mit der Schutzeinrichtung (40) im installierten Zustand zusammenzuwirken, um eine Bewegung der Schutzeinrichtung in Bezug auf die Strömungsleitanordnung im installierten Zustand zu blockieren.
Arretierungselement nach Anspruch 4, wobei das Arretierungselement (42; 42a; 42b) mindestens drei der Vorsprünge (112; 112a; 112b; 114; 114a; 114b) hat und wobei sich mindestens einer der Vorsprünge von den anderen Vorsprüngen unterscheidet.
Arretierungselement nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Arretierungselement (42; 42a; 42b) mindestens zwei der zweiten Vorsprünge (114; 114a; 118; 118a) hat.
Arretierungselement nach Anspruch 6, wobei mindestens einer der zweiten Vorsprünge (114; 114a; 118; 118a) in einer Endregion (76, 82; 76a, 82a; 76b, 82b) des Arretierungselements (42; 42a; 42b) angeordnet ist.
Arretierungselement nach Anspruch 7, wobei mindestens zwei der zweiten Vorsprünge (114; 118; 114a; 118a) jeweils in einer zugeordneten Endregion (76, 82; 76a, 82a) des Arretierungselements angeordnet sind.
Arretierungselement nach Anspruch 6, wobei mindestens einer der ersten Vorsprünge (112a) zwischen den Endregionen (76a, 82a) des Arretierungselements angeordnet ist.
Arretierungselement nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der ersten Vorsprünge (112, 116; 112b; 116b) in einer zugeordneten Endregion (76, 82; 76a, 82a) des Arretierungselements angeordnet ist.
Arretierungselement nach Anspruch 8, wobei ein erster Vorsprung (112) und ein zweiter Vorsprung (114) jeweils in der ersten Endregion (76) des Arretierungselements angeordnet sind.
Arretierungselement nach Anspruch 4, wobei ein erster Vorsprung (116) und ein zweiter Vorsprung (118) jeweils in der zweiten Endregion (82) des Arretierungselements angeordnet sind.
Arretierungselement nach Anspruch 4, wobei ein erster Vorsprung (112c) und ein zweiter Vorsprung (114c) jeweils in der ersten Endregion (72) des Arretierungselements angeordnet sind, wobei ein erster Vorsprung und ein zweiter Vorsprung nicht in der zweiten Endregion des Arretierungselements angeordnet sind und wobei die Mittenregion das Arretierungselement dazu anpasst, zwischen der Schutzeinrichtung und der Strömungsleitanordnung eingeschlossen zu werden, um die Vorsprünge in der ersten Endregion des Arretierungselements zu hemmen, sich aus der Schutzeinrichtung und dem Strömungsprofil im installierten Zustand zu lösen.
Arretierungselement nach Anspruch 5, wobei das Arretierungselement mindestens zwei der ersten Vorsprünge (112, 116; 112b; 116b) hat.
Arretierungselement nach Anspruch 14, wobei mindestens einer der ersten Vorsprünge (112, 116; 112b, 116b) in einer Endregion (76, 82; 76b, 82b) des Arretierungselements (42; 42b) angeordnet ist.
Arretierungselement nach Anspruch 15, wobei mindestens zwei der ersten Vorsprünge (112, 116; 112b, 116b) jeweils in einer zugeordneten Endregion (76, 82; 76b, 82b) des Arretierungselements (42; 42b) angeordnet sind.
Arretierungselement nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei mindestens einer der zweiten Vorsprünge (114b) zwischen den Endregionen (76b; 82b) des Arretierungselements (42b) angeordnet ist.
Arretierungselement nach Anspruch 16, wobei ein erster Vorsprung (112) und ein zweiter Vorsprung (114) jeweils in der ersten Endregion (76) des Arretierungselements (42) angeordnet sind.
Arretierungselement nach Anspruch 18, wobei ein erster Vorsprung (116) und ein zweiter Vorsprung (118) jeweils in der zweiten Endregion (82) des Arretierungselements angeordnet sind.
Arretierungselement nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: eine erste Endregion (76) und eine zweite Endregion (82); wobei das erste Ende einen ersten L-förmigen Vorsprung (112) hat, der das Arretierungselement (42) dazu anpasst, in ein erstes Kühlungsluftloch (36a) an der Hinterkante (24) des Strömungsprofils einzugreifen, und der sich in einer ersten Richtung erstreckt; ein erstes Ansatzstück (114), das das Arretierungselement (42) dazu anpasst, in eine erste Öffnung in der Schutzeinrichtung an der Hinterkante des Strömungsprofils einzugreifen, und die sich in einer Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung erstreckt; wobei die zweite Endregion (82) einen zweiten L-förmigen Vorsprung (116) hat, der in Spannweitenrichtung von dem ersten L-förmigen Vorsprung (112) beabstandet ist, der das Arretierungselement (42) dazu anpasst, in ein zweites Kühlungsluftloch an der Hinterkante des Strömungsprofils einzugreifen und der sich in einer ersten Richtung erstreckt; ein zweites Ansatzstück (118), die das Arretierungselement (42) dazu anpasst, in eine zweite Öffnung in der Schutzeinrichtung an der Hinterkante des Strömungsprofils einzugreifen und die sich in eine Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung erstreckt; wobei das Arretierungselement ferner eine sich in Spannweitenrichtung erstreckende Mittenregion (122) aufweist, die die erste Endregion (76) mit der zweiten Endregion (82) verbindet; wobei die L-förmigen Vorsprünge mit dem Strömungsprofilelement zusammenwirken und die Ansatzstücke (114; 118) mit dem Schutzeinrichtungselement im installierten Zustand zusammenwirken, um eine Bewegung des Schutzelements zu blockieren.
Arretierungselement nach Anspruch 20, wobei die Länge (Lm) der Mittenregion (122) größer ist als vier Mal die durchschnittliche Breite des Ansatzstücks (114, 118) in der Endregion (76, 82).
Arretierungselement nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Länge (Lm) der Mittenregion (122) größer ist als vier Mal die Länge des Ansatzstücks (114, 118) in der Endregion (76, 82).
Arretierungselement nach Anspruch 20, 21 oder 22, wobei die Länge (Lm) der Mittenregion (122) größer ist als vier Mal die Breite (Wms) der Mittenregion (122).
Arretierungselement nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei der L-förmige Vorsprung (112, 116) sich in der ersten Richtung hin zu einem spitzen Ende (117) verjüngt.
Arretierungselement nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Länge in Spannweitenrichtung des L-förmigen Vorsprungs (112, 116) sich in der ersten Richtung verkleinert, um die Breite in der Spannweitenrichtung des Endes des Vorsprungs zu vermindern.
Verfahren zum Anordnen einer Schutzeinrichtung an einem Strömungsprofil, das ein Anordnen eines Arretierungselements gemäß einem der vorangehenden Ansprüche zwischen der Schutzeinrichtung und dem Strömungsprofil aufweist.