WO2000005002A1 - Vorrichtung sowie verfahren zur reinigung eines hohlen bauteils einer strömungsmaschine - Google Patents

Vorrichtung sowie verfahren zur reinigung eines hohlen bauteils einer strömungsmaschine Download PDF

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WO2000005002A1
WO2000005002A1 PCT/DE1999/002201 DE9902201W WO0005002A1 WO 2000005002 A1 WO2000005002 A1 WO 2000005002A1 DE 9902201 W DE9902201 W DE 9902201W WO 0005002 A1 WO0005002 A1 WO 0005002A1
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WO
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cleaning
component
holder
cleaning fluid
turbine blade
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PCT/DE1999/002201
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Inventor
Gebhard Döpper
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
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    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
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    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning a hollow component of a flow machine, in particular a turbine blade, which component has a cavity, for example a cooling channel, which is connected in terms of flow technology to an inlet opening and an outlet opening.
  • the invention further relates to a method for cleaning a hollow component, in particular a turbine blade.
  • Cavity for example one or more cooling channels for guiding cooling fluid during the intended use of the component, may contain contaminants in the cavity. Such impurities can also be deposited in the flow machine during the use of the component and can possibly lead to a reduction in a free flow cross section in the cavity. Such a reduction in the free flow cross section of the cavity can lead, in particular in the cavity serving for cooling, to a deterioration in the cooling capacity and thereby to overheating and a reduction in the service life of the component.
  • the object of the invention is to provide a device for cleaning a hollow component of a flow machine. Another object is to provide a method for cleaning a hollow component of a flow machine.
  • the object directed to a device for cleaning a component for a component which has an inlet opening, a cavity and an outlet opening is achieved by a holder for fastening the Component which has a feed for cleaning fluid, the feed being connectable to the outlet opening of the component and a condition for a cleaning fluid being provided, which is connected to the feed in terms of flow technology.
  • a cleaning fluid can be introduced into the component via the holder.
  • the cleaning fluid flows through the cavity of the component during a cleaning process and emerges from the outlet opening, as a result of which any impurities or deposits present in the cavity are detached from the walls of the cavity and are led out of the component when they exit the outlet opening.
  • the flow of the cleaning fluid can thus be used to physically remove contaminants on the walls.
  • the detachment of impurities or deposits can be increased and accelerated by a chemical effect of the cleaning fluid.
  • the main cleaning effect can also be the chemical effect of the cleaning fluid.
  • the device preferably has a delivery device, in particular a pump, through which the cleaning fluid can be delivered from the container through the component.
  • a delivery device in particular a pump
  • the pressure with which the cleaning fluid reaches the cavity of the component can be adjusted via the delivery capacity of the delivery device in interaction with the openings of the component, in particular the outlet opening.
  • the device preferably comprises a collecting container for cleaning fluid emerging from the component.
  • the holder is preferably arranged in the collecting container or the collecting container is connected to the holder, for example arranged on it, so that the holder un ⁇ Auffangroenalter one unit cilde-
  • the bracket can be preferably attached to the bottom of the collecting container, which can be designed as a basin.
  • the collecting holder can also be of such a size that a plurality of holders and / or smaller components can be arranged therein. It is also possible to provide a number of collecting containers, which can in particular be interconnected to form a cleaning line.
  • the collecting container is preferably connected to the container in terms of flow technology. This enables a closed cycle to be established.
  • the collecting container preferably has an outlet from which the cleaning fluid emerging from the interior of the component can be supplied to the container. It is also possible for the container and the collecting container to form a unit, in which case cleaning fluid can be fed directly from the collecting container to the holder and thus to the interior of the component via a line. A continuous liquid circuit can thus be produced.
  • cleaning fluids on an aqueous basis in the basic or acidic range can be used.
  • Basic cleaning liquids can be based on soaps, for example, and acid cleaning liquids can have suitable acids such as 5% acetic acid. It is also possible to use other cleaning fluids such as petrol or acetone.
  • the device preferably comprises a heater for heating the cleaning fluid.
  • a heater for heating the cleaning fluid.
  • Durcn heating the Remgungshnetechnik for example to temperatures of the order of 50 C C or more, the chemical cleaning effects of the cleaning fluid can be improved.
  • a collecting An electric heater, a radiant heater, or a heater can be achieved by heat exchange with a heating medium, or a user of cleaning fluid.
  • the supply for cleaning fluid is preferably preceded by a cleaning device in terms of flow technology, in particular comprising a deiomizer and / or a filter.
  • a cleaning device in terms of flow technology, in particular comprising a deiomizer and / or a filter.
  • the holder preferably has a seal for sealing a connection between the inlet opening and the feed. This ensures that when the cleaning fluid penetrates under pressure, almost the entire cleaning fluid flows through the component and does not flow past the component through a leak between the holder and the component.
  • the holder can also be designed with a special seal so that most of the cleaning fluid flowing through the supply also flows through the component.
  • the holder of the device is preferably designed for fastening a blade root of a turbine blade, in particular 1 of a gas turbine blade.
  • the Turomenschaufei has one or more internal cavities (for example cooling channels), in particular for plastic purposes, which are accessible from the holder via the inlet opening.
  • the cleaning fluid enters the interior of the TurDin scoop via the holder and the feed.
  • the outlet opening or several outlet openings which are conveniently located in the vicinity of the most difficult to clean zones of the inner cavity or the inner cavities, the the cleaning fluid supplied from the inside emerges again from the turbine blade.
  • the outlet openings may be openings which serve as film cooling holes during use of the turbine blade.
  • the holder is preferably adjustable in height and / or width so that different components, in particular different blade roots of turbine blades, can be attached.
  • the device is particularly suitable for cleaning complete sets of turbine blades which have inner cooling channels and belong to different turbine stages.
  • the holder can be designed for fastening guide vanes as well as rotor blades.
  • the device preferably additionally has an ultrasonic cleaning device for supporting cleaning of the component.
  • An additional ultrasonic cleaning device can speed up the cleaning process and improve the degree of cleaning.
  • the object directed to a method for cleaning the hollow component, in particular a turbine blade is achieved by forcing a cleaning fluid through an inlet opening of the component through a cavity to an outlet opening.
  • a cleaning fluid chemical detachment or removal of impurities and deposits in the cavity as well as purely physical removal of waste contaminants due to the flow of the cleaning fluid can be carried out.
  • the flow of the component with the cleaning fluid can be generated by a pump, which ensures that a greater pressure is exerted on the cleaning flow than before the component emerges than the wet outlet from the outlet opening.
  • the flow is forced by a pressure difference between the inlet opening and outlet opening. It is also possible for flow to be forced through the use of the gravitational effect.
  • cleaning fluid is supplied to the component from a reservoir that is geodetically higher than the outlet opening.
  • the cleaning fluid is preferably conducted in a krisismoor, so that a continuous flow through the
  • the cleaning fluid can be kept at an elevated temperature and cleaned continuously.
  • An ultrasonic cleaning of the component is preferably carried out simultaneously while the cleaning fluid is flowing through the component. In this way, cleaning can be further improved, in particular accelerated.
  • the component is preferably arranged in a collecting holder which is filled with cleaning fluid to such a level that the component is completely covered by the cleaning fluid.
  • cleaning fluid flows through several components at the same time, preferably through a single reservoir or multiple reservoirs of cleaning flow, and is thus cleaned.
  • the method can also be operated in the manner of a cleaning line, in which a large number of components, particularly turbomachine, are cleaned simultaneously.
  • the device and the method for cleaning a hollow component, in particular a turbine blade are explained in more detail with reference to the drawing. They do not show to scale and schematically: I '
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a collecting container with a plurality of holders for fastening a respective turbine blade
  • FIG. 2 shows a holder for fastening a component with an integrated collecting container in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows in a longitudinal section a device for cleaning a plurality of hollow components
  • FIG. 4 shows a cross section through a turbine blade with cavities according to FIG.
  • FIG. 1 a section of a device 1 for cleaning a hollow component 2 is shown in a longitudinal section
  • the device 1 also serves to clean a plurality of components 2, here blades of a gas turbine, of which only three are shown schematically for better clarity.
  • Each turbine blade 2 has a blade root 13, which is followed by an airfoil 22.
  • the device 1 has a respective holder 5 for each turbine blade 2, which is preferably adjustable in height and width to accommodate different blade feet 13.
  • the holder 5 has a feed ⁇ for a cleaning liquid 7.
  • Each bracket 5 is on one Bottom 23 of a collecting holder 10 arranged. Through the bottom 23 each feed 6 is tightly connected to a fluid line 18.
  • Each uranium blade 2 is inserted with a blade root 13 m into the holder 5 and is held there in such a way that the feed 6 m is connected to a flow connection with an inlet opening 3 of the turbine blade 2 in the blade root 13 (see FIG. 2).
  • the collecting container 10 also serves as a container 8 (reservoir) for the cleaning liquid 7.
  • the collecting container 10 is filled to such a level (level) that each turbine blade 2 is completely covered by the cleaning liquid 7.
  • the collecting container 10 has a drain 15 for the cleaning fluid 7.
  • the fluid line 18 is connected to the drain 15.
  • a delivery device 9, a pump 9a is arranged in the fluid line 18.
  • a cleaning device 12 for cleaning the cleaning liquid 7 is arranged upstream of the feed 6 in the fluid line 18.
  • the cleaning fluid 7, in particular a basic or acidic aqueous solution, is carried out in a closed circuit for cleaning the turbine blade 2.
  • the cleaning fluid 7 is in this case pressed into a cavity 16 (see FIG. 2) of the turbine blade 2 via the pump 9a, via the feed 6 and the inlet opening 3. Because of the pressure generated in the pump 9a, the cleaning fluid 7 pressed into the interior of the turbine blade 2 is again pressed out of the turbine blade 2 from at least one outlet opening 4, preferably a plurality of outlet openings ⁇ (see FIGS. 2 and 4).
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a device 1 for cleaning a hollow component 2 of a turbomachine, here a turbine blade 2.
  • the device 1 comprises a holder 5 on which a collecting container 10 is placed.
  • a turbine blade 2 with a blade root 13 is inserted into the holder 5.
  • the blade root 13 is pressed tightly against a feed 6 for cleaning fluid 7 or holder 5 via a high and wide adjustable tension 19.
  • a seal 14 is inserted between the holder 5 and the blade root 13 to increase the tightness.
  • the turbine blade 2 has an airfoil region 22 which adjoins the blade root 13. In this airfoil area 22, outlet openings 4 are provided both on the upstream and downstream sides, which serve for the outflow of cooling air during use of the turbine blade 2.
  • the airfoil area 22 has a cavity 16, which is divided into two by a spar 21, so that cooling air reaches the upper end of the airfoil area 13 on the upstream side from the airfoil area 13 and is deflected there by approximately 180 ° and flows again in the direction of the blade foot 13 , with part of the cooling air coming out of the turbine blade 2 via the outlet openings 4 on the aostrum side.
  • the same flow path is taken by a cleaning liquid 7 which is introduced into the turbine blade 2 via the inlet opening 3.
  • a drain 15 is arranged geodetically above the turbine blade 2 in the collecting tank 10 for the continuous supply of cleaning fluid 7.
  • a fluid line 18 is connected to this drain 15, which leads to a container 8 (reservoir) for the cleaning liquid 7. From the receptacle 8, the fluid line 18 sparkles via a delivery device 9 to the feed 6. This results in a closed circuit for the
  • the holder 5 and the collecting holder 10 attached to it are made of an ultra sound cleaning device 17, for example, is surrounded by the height of the scraper blade 22.
  • the ultrasonic cleaning device 17 is at the same time warrantable by the flow through the turbine blade 2 with the cleaning fluid 7 that an additional removal of aol bearings in the hollow space 16 can be achieved It is understood that the configuration with a separate condition 8 and the ultrasonic cleaning device 17 can also be applied to the embodiment according to FIG. 1.
  • FIG. 3 a section through a device 1 for cleaning a turbine blade 2 is shown in a longitudinal section.
  • the device 1 has a collecting container 10 for a cleaning liquid 7.
  • a retaining rail 20 is provided in the collecting container 10, m the turbine blades 2 are held via a projection 24 between the blade root 13 and the blade area 22.
  • the holding rail 20 is arranged at such a height that the blade area 22 of each turbine blade 2 is spaced from the bottom 23 of the collecting container 10.
  • a heater 11, in particular an electric heater, is arranged in the bottom 23.
  • Each blade root 13 is clamped in a holder 5, which holder 5 each has a feed 6 for the cleaning liquid 7.
  • a drain 15 is arranged in the collecting container 10, from which a fluid line 18 leads to each feed 6.
  • a conveying device 9 and a container 8 (reservoir) for cleaning fluid 7 are arranged in the fluid line 18.
  • the flow of the turbine fan 2 through the cleaning fluid 7 takes place due to the gravitational effect.
  • the flow can, however, depending on the design of the device 1, wholly or partly, your or the delivery device 9 due to a pressure that can be generated by this, the collecting age 10, and collects from the turbine show: e oem container 8 supplied.
  • FIG. 4 shows a cross section through a turbine blade 2 according to FIG. 2.
  • the turbine blade 2 has a two-part cavity 16 which is divided by a spar 21.
  • the turbine blade 2 has a plurality of outlet openings 4, which, when the turbine blade 2 is used, can be used, among other things, for film cooling.
  • an outlet opening 45 for the discharge of cooling air during use of the turbine blade 2 in a gas turbine (not shown).
  • the invention is characterized by a device in which a cleaning fluid can flow through a blank component of a flow machine, in particular a turmer blade, so that an effective cleaning of a cavity of the turner blade from impurities or deposits is achieved.
  • the cleaning fluid is preferably supplied continuously, in particular in a circuit.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Reinigung eines hohlen Bauteils (2) einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Turbinenschaufel. Das Bauteil (2) weist eine Einlaßöffnung (3) und eine Auslaßöffnung (4) auf. Die Auslaßöffnung (4) ist mit einer Zuführung (6) für eine Reinigungsflüssigkeit (7) über eine Halterung (5) zur Befestigung des Bauteils (2) verbunden. Die Vorrichtung (1) weist weiterhin ein Behältnis (8) für eine Reinigungsflüssigkeit (7) auf, das mit der Zuführung (6) strömungstechnisch verbunden ist. Bei dem Verfahren zur Reinigung des hohlen Bauteils (2) wird die Reinigungsflüssigkeit (7) durch die Einlaßöffnung (3) in das Bauteil (2) hineingezwungen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung sowie Verfanren zur Reinigung eines hohlen Bauteils einer Stromungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung eines hohlen Bauteils einer Stromungsmaschine, insbesondere einer Turbinenschaufel, welches Bauteil einen Hohlraum, beispielsweise einen Kuhlkanal, aufweist, der stromungstechnisch mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung verbunden ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Reinigung eines hohlen Bauteils, insbesondere einer Turbinenschaufel.
Bei einer Herstellung eines hohlen Bauteils einer Stromungs- maschine, insbesondere einer Turbinenschaufel, mit einem
Hohlraum, beispielsweise einem oder mehreren Kuhlkanälen zur Fuhrung von Kuhlfluid wahrend eines bestimmungsgemäßen Einsatzes des Bauteils, können sich Verunreinigungen in dem Hohlraum befinden. Solche Verunreinigungen können sich auch wahrend des Einsatzes des Bauteils in der Stromungsmaschine ablagern und gegebenenfalls zu einer Reduzierung eines freien Stromungsquerschnitts im Hohlraum fuhren. Eine solche Reduzierung des freien Stromungsquerschnitts des Hohlraums kann insbesondere bei dem der Kühlung dienenden Hohraum zu einer Verschlechterung der Kuhlleistung und dadurch zu einer Uber- hitzung sowie einer Verringerung der Lebensdauer des Bauteils fuhren .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Reinigung eines hohlen Bauteils einer Stromungsmaschine anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht in der Angabe eines Verfahrens zur Reinigung eines hohlen Bauteils einer Stromungsmaschine.
Erfmdungsgemaß wird die auf eine Vorrichtung zur Reinigung eines Bauteils gerichtete Aufgabe für ein Bauteil, welches eine Einlaßöffnung, einen Hohlraum und eine Auslaßoffnung aufweist, gelost durch eine Halterung zur Befestigung des Bauteils, welcne Halterung eine Zufuhrung für Reinigungsflussigkeit aufweist, wobei die Zufuhrung mit der Auslaßoffnung des Bauteils vercindbar ist und wobei ein Benaltnis für eine Reinigungsflussigkeit vorgesehen ist, aas mit αer Zufuhrung stromungstechniscn verbunden ist.
Über die Zufunrung, welche stromungstechniscn mit der Auslaß- offnung des Bauteils verbindbar ist, st über die Halterung ein Reinigungsflussigkeit in das Bauteil einfuhrbar. Die Rei- nigungsflussigkeit durchströmt wahrend eines Reinigungsprozesses den Hohlraum des Bauteils und tritt aus der Auslaßoff- nung aus, wodurch gegebenenfalls m dem Hohlraum vorhandene Verunreinigungen oder Ablagerungen von den Wanden des Hohlraums abgelost und bei Austritt aus der Auslaßoffnung aus dem Bauteil herausgeführt werden. Durch die Strömung der Reinigungsflussigkeit können somit auf physikalischem Wege an den Wanden befindliche Verunreinigungen abgelost werden. Durch eine chemische Wirkung der Reinigungsflussigkeit kann die Ablösung von Verunreinigungen oder Ablagerungen verstärkt und beschleunigt werden können. Der Hauptreinigungseffekt kann hierbei auch auf der cnemischen Wirkung der Reinigungsflussigkeit liegen.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Fordereinrichtung, insbesondere eine Pumpe, auf, durch die die Reinigungsflussigkeit von dem Behältnis durch das Bauteil hindurch gefordert werden kann. Der Druck, mit dem die Reinigungsflussigkeit m den Hohlraum des Bauteils gelangt, kann über die Förderleistung der Fordereinrichtung im Zusammenspiel mit den Offnungen des Bauteils, insbesondere der Auslaßoffnung, eingestellt werden.
Die Vorrichtung umfaßt vorzugsweise einen Auffangbehalter für aus dem Bauteil austretende Reinigungsflussigkeit . Die Halte- rung ist hierbei vorzugsweise in dem Auffangbehalter angeordnet oder der Auffangbehalter ist mit der Halterung verbunden, oeispielsweise auf dieser angeordnet, so daß Halterung unα Auffangroenalter eine Einheit cilde- Die Halterung kann hierbei vorzugsweise am Boden des Auffangbehalters, weicner als Becken ausgeoildet sein kann, angebracht sein. Der Auffangoe- halter kann nieroei auch eine solcne Große aufweisen, daß mehrere Halterungen und/oder menrere Bauteile darin angeordnet se n können. Es ist ebenfalls möglich, daß mehrere Auf- fangbehalter vorgesehen sind, die insbesondere zu einer Reinigungsstraße zusammengeschaltet sein können.
Der Auffangbehalter ist vorzugsweise stromungstechnisch mit dem Behältnis verbunden. Hierdurch laßt sich ein geschlossener Kreislauf herstellen. Der Auffangbehalter weist hierbei vorzugsweise einen Ablauf auf, aus dem die aus dem Inneren des Bauteils neraustretende Reinigungsflussigkeit dem Behalt- ms zufuhrbar ist. Es ist ebenfalls möglich, daß das Behältnis und der Auffangbehalter eine Einheit bilden, wobei in diesem Falle über eine Leitung Reinigungsflussigkeit aus dem Auffangbehalter unmittelbar der Halterung und damit dem Inneren des Bauteils zufuhrbar ist. Es ist somit ein kontmuier- licher Flussigkeitskreislauf herstellbar.
Als Reinigungsmittel können je nach Art des Bauteils und der zu erwartenden Verunreinigungen oder Ablagerungen Reinigungs- flussigkeiten auf wäßriger Basis im basischen oder sauren Be- reich verwendet werden. Basiscne Reinigungsflussigkeiten können beispielsweise auf Seifen basieren und saure Reinigungs- flussigkeiten geeignete Sauren wie beispielsweise 5 %-ιge Essigsaure aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, andere Reinigungsflussigekeiten wie beispielsweise Benzin oder Aceton zu verwenden.
Die Vorrichtung umfaßt vorzugsweise eine Heizung zur Erwärmung der Reinigungsflussigkeit . Durcn eine Erwärmung der Remgungsflussigkeit, beispielsweise auf Temperaturen der Größenordnung von 50 CC oder mehr können die chemischen Reinigungseffekte der Reinigungsflussigkeit verbessert werden. Je nacn Aufbau der Vorrichtung, nsoesondere eines Auffangoe- nalters oder eines Benaltn sses für Reinigungsflussigkeit kann eine elektriscne Heizung, eine Strahlungsheizung oder eine Heizung durcn Wärmeaustausch mit einem Heizmedium erreicht werden.
Der Zufuhrung für Reinigungsflussigkeit ist vorzugsweise eine Reinigungseinrichtung stromungstechnisch vorgeschaltet, insbesondere umfassend einen Deiomsator und/ooer einen Filter. Hierdurch ist eine Reinigung und/oder Vorbehandlung der Rei- nigungsflussigkeit vor dem Einströmen in das Bauteil erreichbar, so daß die Reinigungsflussigkeit so vorbehandelt ist, daß durch ein Durchströmen des Bauteils durch die Reinigungs- flussigkeit keine zusatzlicnen Verunreinigungen aogelagert werden oder durch chemische Prozesse gebildet werden.
Vorzugsweise weist die Halterung eine Dichtung zur Abdichtung einer Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Zufuhrung auf. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei einem Eindringen der Reinigungsflussigkeit unter Druck nahezu die ganze Reini- gungsflussigkeit durch das Bauteil strömt und nicht durch eine Undichtigkeit zwischen halterung und Bauteil an dem Bauteil vorbeistromt . Die Halterung kann dabei auch onne spezielle Dichtung so ausgeführt sein, daß der größte Teil der durch die Zufuhrung stromenden Reinigungsflussigkeit auch durch das Bauteil strömt.
Die Halterung der Vorrichtung ist vorzugsweise zur Befestigung eines Schaufelfusses einer Turbinenschaufel, insbesondere1 einer Gasturbmenscnaufel, ausgelegt. Die Turomenschau- fei weist insbesondere für Kunlzwecke einen oder mehrere innere Hohlräume (z.B. Kuhlkanale) auf, die von der halterung aus über die Einlaßöffnung zuganglich sind. Hierdurch gelangt über die Halterung und die Zufuhrung die Reinigungsflussigkeit in das Innere der TurDinenschaufel hinein. Über die Aus- laßoffnung oder mehrere Auslaßoffnungen, die smnvollerweise in der Nahe der am schwierigsten zu reinigenden Zonen des inneren Hohlraums oder der inneren Hohlräume liegen, kann die von innen zugefunrte Reinigungsflussigkeit wieder aus der Turbinenschaufel austreten. Die Auslaßo fnungen können nier- oei Offnungen sein, die wanrend eines Einsatzes der Turbinenschaufel als Filmkuhlbohrungen dienen.
I
Die Halterung ist vorzugsweise hohen- und/oder breitenver- stellbar ausgeführt, so daß unterscniedl che Bauteile, insbesondere untersc iedlicne Schaufelf sse von Turbmenschaufein, befestigt werden können. Die Vorrichtung eignet sich hier- durch insbesondere zur Reinigung kompletter Satze von Turbi- nenschaufein, d e innere Kuhlkanale aufweisen und zu unterschiedlichen Turbinenstufen gehören. Die Halterung kann sowohl zur Befestigung von Leitschaufeln als auch Laufschaufein ausgelegt sein.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise zusatzlich eine Ultra- schall-Reinigungsemrichtung zur unterstutzenden Reinigung des Bauteils auf. Durch eine zusätzliche Ultraschall-Reini- gungsemπchtung kann der Reinigungsvorgang beschleunigt und der Grad der Reinigung verbessert werden.
Es versteht sich, daß entsprechend der gewählten Reinigungsflussigkeit sämtliche Komponenten oer Vorrichtung, die mit der Reinigungsflussigkeit in Kontakt kommen, vorzugsweise weitgehend resistent gegenüber der Reinigungsflussigkeit ausgeführt sind.
Die auf ein Verfahren zur Reinigung des hohlen Bauteils, insbesondere einer Turbinenschaufel, gerichtete Aufgabe wird da- durch gelost, daß eine Reinigungsflussigkeit durch eine Einlaßöffnung des Bauteils durch einen Hohlraum hindurch zu einer Auslaßoffnung gezwungen wird. Durch Verwendung einer Reinigungsflussigkeit kann sowohl eine chemische Ablösung oder Beseitigung von Verunreinigungen und Ablagerungen n dem Hohlraum als auch eine rein physikalische Entfernung von Ver- nunreinigungen infolge der Strömung der Reinigungsflussigkeit durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und vollständige Reinigung des Hohlraums des Bauteils. Die Durcnstromung des Bauteils mit oer Reinigungsflussigkeit kann oe sp eisweise durcn eine Pumpe erzeugt werden, euren die ge- wanrleistet ist, daß auf die Reinigungsflussιg eιt vor Em- tritt m das Bauteil ein größerer Druck ausgeübt wird als naen Austritt aus der Auslaßo fnung . Die Durchstromung wird in einem solchen Fall durch eine Druckdifferenz zwischen Einlaßöffnung und Auslaßoffnung erzwungen. Es ist ebenfalls möglich, daß eine Durchstromung durch Ausnutzung der Gravitati- onswirkung erzwungen wird. Hierbei wird von einem geodätisch hoher als die Auslaßoffnung gelegenen Reservoir Reinigungsflussigkeit dem Bauteil zugeführt.
Vorzugsweise wird die Reinigungsflussigkeit in einem Krεis- lauf gefuhrt, so daß eine kontinuierliche Durchstromung des
Bauteils mit der Reinigungsflussigkeit erreicht ist. Wie oben bereits beschrieben, kann die Reinigungsflussigkeit auf einer erhöhten Temperatur gehalten werden und standig gereinigt werden .
Vorzugsweise wird wahrend der Durchstromung der Reinigungsflussigkeit durch das Bauteil gleichzeitig eine Ultraschall- Reinigung des Bauteils durchgeführt. Hierdurch kann die Reinigung weiter verbessert, insbesondere beschleunigt, werden.
Vorzugsweise wird das Bauteil in einem Auffangüehalter angeordnet, der mit Reinigungsflussigkeit bis zu einem solchen Pegel gefüllt wird, daß das Bauteil vollständig von der Reinigungsflussigkeit bedeckt wird.
Mit dem erfahren werden vorzugsweise über ein einziges Reservoir oder mehrere Reservoire von Reinigungsflussιgκeιt gleichzeitig mehrere Bauteile von der Reinigungsflussigkeit durchströmt und damit gereinigt. Das Verfahren kann nieroei auch naen Art einer Reinigungsstraße betrieben werden, wooei eine Vielzahl von Bauteilen, msoesondere Turbmenscnaufein, gleichzeitig gereinigt werden. Die Vorrichtung sowie das Verfahren zur Reinigung eines hohlen Bauteils, insbesondere einer Turbinenschaufel, werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen nicht maßstäb- lieh und schematisch: I '
FIG 1 einen Längsschnitt durch einen Auffangbehalter mit einer Mehrzahl von Halterungen zur Befestigung einer jeweiligen Turbinenschaufel,
FIG 2 eine Halterung zur Befestigung eines Bauteils mit einem integrierten Auffangbehalter in einem Längsschnitt,
FIG 3 in einem Längsschnitt eine Vorrichtung zur Reinigung einer Mehrzahl von hohlen Bauteilen, und
FIG 4 einen Querschnitt durch eine Turbinenschaufel mit Hohlräumen gemäß Figur 2.
Die in den Figuren 1 bis 4 verwendeten Bezugszeichen haben jeweils die gleiche Bedeutung.
In Figur 1 ist in einem Längsschnitt ein Ausschnitt einer Vorrichtung 1 zur Reinigung eines hohlen Bauteils 2 einer
Strömungsmaschine dargestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Vorrichtung 1 gleichzeitig der Rei- nigng einer Mehrzahl von Bauteilen 2, hier Laufschaufeln einer Gasturbine, von denen zur besseren Übersichtlichkeit le- diglich drei schematisch dargestellt sind. Jede Turbinenschaufel 2 weist einen Schaufelfuß 13 auf, an den sich ein Schaufelblatt 22 anschließt. Zur Befestigung der Turbinenschaufeln 2 weist die Vorrichtung 1 für jede Turbinenschaufel 2 eine jeweilige Halterung 5 auf, die vorzugsweise höhen- und breitenverstellbar zur Aufnahme unterschiedlicher Schaufel- füsse 13 ist. Die Halterung 5 weist eine Zuführung β für eine Reinigungsflüssigkeit 7 auf. Jede Halterung 5 ist auf einem Boden 23 eines Auffangoehalters 10 angeordnet. Durch den Boden 23 hindurcn ist jede Zufunrung 6 dicht mit einer Fluidleitung 18 verounden. Jede uromenscnaufel 2 ist mit mrem Schaufelfuß 13 m die Halterung 5 eingefugt und dort so ge- haltert, daß die Zufuhrung 6 m stromungstechniscner Verbindung m t einer Einlaßöffnung 3 der Turbinenschaufel 2 im Schaufelfuß 13 steht (siehe Figur 2). Der Auffangbehalter 10 dient gleichzeitig als Behältnis 8 (Reservoir) für die Reinigungsflussigkeit 7. Der Auffangbehalter 10 ist bis zu einem solcher Niveau (Pegel) gefüllt, daß jede Turbinenschaufel 2 vollständig von der Reinigungsflussigkeit 7 überdeckt ist. Geodätisch oberhalb der Turbinenschaufel 2 weist der Auffang- behalter 10 einen Abfluß 15 für die Reinigungsflussigkeit 7 auf. An den Abfluß 15 ist die Fluidleitung 18 geschaltet. In der Fluidleitung 18 ist eine Fordereinrichtung 9, eine Pumpe 9a angeordnet. Weiterhin ist stromauf der Zufuhrung 6 in d e Fluidleitung 18 eine Reinigungseinrichtung 12 zur Reinigung der Reinigungsflussigkeit 7 angeordnet.
Die Reinigungsflussigkeit 7, insbesondere eine basische oder saure wäßrige Losung, wird zur Reinigung der Turbmenscnaufel 2 in einem geschlossenen Kreislauf gefuhrt. Die Reinigungsflussigkeit 7 wird hierbei über die Pumpe 9a, über die Zuf hrung 6 und die Einlaßöffnung 3 in einen Hohlraum 16 (siehe Figur 2) der Turbinenschaufel 2 gepreßt. Aufgrund des in der Pumpe 9a erzeugten Drucks wird die in das Innere der Turbinenschaufel 2 gepreßte Reinigungsflussigkeit 7 aus zumindest einer Auslaßoffnung 4, bevorzugt einer Vielzahl von Auslaß- offnμngen Δ (siehe Figuren 2 und 4), aus der Turbinenschaufel 2 wieder nerausgepreßt . Aufgrund der Durchstromung des Hohlraums 16 durch die Reinigungsflussigkeit 7 erfolgt eine pny- sikaliscne und chemische Reinigung des Hohlraums 16 von Ver¬ unreinigungen oder Ablagerungen, so daß die Funktionsfanig- keit des hoh_raums 16, insbesondere als Kuhlkanal, wahrend eines Einsatzes der Turomenschaufel 2 in einer nicht dargestellten Gasturbine, gewährleistet ist. Gegenüber einem herkömmlichen Remigungsverfanren, wie oeispielsweise einer Ul- trascnall-Reinigung oder Reinigung durcn Preßluft, wird ein honerer Reinigungsgrad m kürzerer Zeit erreicht.
In Figur 2 ist eine Vorπcntung 1 zur Reinigung eines hohlen Bauteils 2 einer Strömungsmaschine, hier einer Turbinenschaufel 2, in einem Langsscnnitt dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Halterung 5, auf die ein Auffangbehalter 10 dient aufgesetzt ist. In die Halterung 5 ist eine Turbinenschaufel 2 mit einem Schaufelfuß 13 eingesetzt. Der Schaufelfuß 13 ist über eine hohen- und breitenverstellbare Emspannung 19 dicht an eine Zufuhrung 6 für Reinigungsflussigkeit 7 oer Halterung 5 gepreßt. Zwischen der Halterung 5 und dem Schaufelfuß 13 ist zur Erhöhung der Dichtigkeit eine Dichtung 14 eingesetzt. Die Turbinenschaufel 2 weist einen sich an den Scnaufelfuß 13 anschließenden Schaufelblattbereich 22 auf. In diesem Schau- felblattbereich 22 sind sowohl anstromseitig als auch ab- stromseitig Auslaßoffnungen 4 vorgesehen, welche wahrend eines Einsatzes der Turbinenschaufel 2 dem Ausstromen von Kuhlluft dienen. Der Schaufelblattbereich 22 weist einen Hohlraum 16 auf, welcher durch einen Holm 21 zweigeteilt ist, so daß Kuhlluft anstromseitig von oem Schaufelfuß 13 zu dem oberen Ende des Schaufelblattbereichs 22 gelangt, und dort um etwa 180° umgelenkt wird und wieder in Richtung des Scnaufelfusses 13 strömt, wobei ein Teil der Kuhlluft über die aostromseiti- gen Auslaßoffnungen 4 aus der Turbinenschaufel 2 hinausgelangt. Den gleichen Stromungsweg nimmt eine Reinigungsflussigkeit 7, welche über die Einlaßöffnung 3 in die Turbmen- scnaufel 2 hineingeführt wird. Zur kontinuierlicnen Zufuhrung von Reinigungsflussigkeit 7 ist in dem Auffangbenalter 10 geodätisch oberhalb der Turbinenschaufel 2 ein Abfluß 15 angeordnet. An diesen Abfluß 15 ist eine Fluidleitung 18 angeschlossen, die zu einem Behältnis 8 (Reservoir) für die Reinigungsflussigkeit 7 fuhrt. Von dem Behältnis 8 funrt die Fluidleitung 18 über eine Fordereinrichtung 9 zu oer Zufuh- rung 6. Hierdurch ist ein geschlossener Kreislauf für die
Reinigungsflussigkeit 7 nergestellt . Die Halterung 5 und der daran aufgesetzte Auffangoenalter 10 sind von einer Ultra- schall-Reimgungseinrichtung 17 etwa i" der Hohe des Scnau- felblattoereicns 22 umgeben. Durcn d e Uitraschall-Reim- gungsemrichtung 17 ist gleichzeitig warrend des Durchstro- mens der Turbinenschaufel 2 mit der Reinigungsflussigkeit 7 eine zusatzlicne Entfernung von Aolagerungen in dem Hohlraun 16 erreicnbar. Es versteht sicn, daß die Ausgestaltung m t einem separaten Benaltnis 8 und der Ultrascnall-Reinigungs- emπchtung 17 eoenfalls auf die Ausfunrungsform gemäß Figur 1 anwendbar ist.
In Figur 3 ist in einem Längsschnitt ein Ausschnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Reinigung einer Turbinenschaufel 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Auffangbehalter 10 für eine Reinigungsflussigkeit 7 auf. In dem Au fangbehalter 10 ist eine Halteschiene 20 vorgesehen, m der Turbmenscnau- feln 2 über einen Vorsprung 24 zwiscnen Schaufelfuß 13 und Schaufelblattbereich 22 gehaltert sind. Die Halteschiene 20 ist m einer solchen Hohe angeordnet, daß der Schaufelblattbereich 22 jeder Turbinenschaufel 2 von dem Boden 23 des Auf- fangbehalters 10 beabstandet ist. In dem Boden 23 ist eine Heizung 11, insbesondere eine elektriscne Heizung, angeordnet. Jeαer Schaufelfuß 13 ist in einer Halterung 5 eingespannt, welche Halterung 5 jeweils eine Zufuhrung 6 für die Reinigungsflussigkeit 7 aufweist. Im Bereich des Bodens 23 ist in dem Auffangbehalter 10 ein Abfluß 15 angeordnet, von welchem eine Fluidleitung 18 zu jeder Zufuhrung 6 fuhrt. In die Fluidleitung 18 ist eine Fördereinrichtung 9 sowie ein Behältnis 8 (Reservoir) für Reinigungsflussigkeit 7 angeordnet.! pas Durcnstromen der Turbinenscnaufei 2 durch die Remi- gungsflussigkeit 7 erfolgt aufgrund der Gravitationswirkung. Das Durchströmen Kann allerdings auch je nach Auslegung der Vorrichtung 1 ganz oder teilweise euren oie Fordereinrichtung 9 aufgrund eines αurch diese erzeugbaren Drucks gescheher X dem Auffangoenalter 10 sammelt sicn aus den Turbinenschau:e.." 2 austretende Reinigungsflussigkeit 7 und wird über die Fordereinrichtung 9 wieder oem Behältnis 8 zugeführt. Es versteht sicn, daß j eee der Ausfuhrungsformen gemäß den Figure" 1 bis 3 zu einer Reinigungsstraße mit einer Menrzanl von vcrricntungen 1 zusammengefaßt werden kann, so oaß gleichzeitig eine Vielzahl von hohlen Bauteilen 2 gereinigt werden <ann . Es verstent sicn Iweiterhin von selbst, daß je naen Anforderung an den Reinigungsprozeß einzelne m den Aus- funrungsformen gemäß Figur 1 und 3 sowie sämtliche Komponenten der Vorrichtung 1 miteinander kombinierbar und austauschbar sine.
In Figur 4 ist ein Querschnitt durch eine Turbinenschaufel 2 gemäß Figur 2 dargestellt. Die Turbinenschaufel 2 weist einen zweigeteilten Hohlraum 16 auf, der durch einen Holm 21 geteilt ist. An einem anstromseitigen Ende 24 weist die Turbi- nenschaufel 2 eine Mehrzahl von Auslaßoffnungen 4 auf, die wahrene eines Einsatzes der Turbinenschaufel 2 unter anderem der Ausoildung einer Filmkuhlung dienen können. An einem ab- stromse tigen Ende 25 ist eine Auslaßoffnung 45 zum Abströmen von Kuhlluft wahrend eines Einsatzes der Turbinenschaufel 2 in einer nicht dargestellten Gasturbine vorgesehen.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Vorrichtung aus, in der ein nohles Bauteil einer Stromungsmaschine, msoesondere eine Turomenschaufel, von einer Reinigungsflussigkeit durch- strombar ist, so daß eine effektive Reinigung eines Hohlraums der Turomenschaufel von Verunreinigungen oαer Ablagerungen erreichoar ist. Vorzugsweise wird die Reinigungsflussigkeit kontinuierlich, insbesondere in einem Kreislauf, zugeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Vomcntung (1) zur Reinigung eines nonlen Bauteils (2) einer Stromungsmaschine, insbesondere einer Turbmenscnaufel, welches Bauteil (2) eine Einlaßöffnung (3), einen Hohlraum
(16) und eine Auslaßoffnung (4) aufweist, mit einer Halterung (5) zur Befestigung des Bauteils (2), welcne Halterung (5) eine Zufuhrung (6) für Reinigungsflussigkeit (7) aufweist, die mit der Auslaßoffnung des Bauteils (2) verbindbar ist, und mit einem Behältnis (8) für Reinigungsflussigkeit (7), das mit der Zufuhrung (6) stromungstechnisch verbunden ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, die eine Fordereinrichtung (9), insbesondere eine Pumpe (9a), zur Forderung des Reinigungsflussigkeit (7) von dem Behältnis (8) durch das Bauteil (2) hindurch umfaßt.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, die ein Auffangbehalter (10) umfaßt, dem das Bauteil (2) anordenbar ist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei der die Halterung (5; in dem Auffangoehalter (10) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (1) naen Anspruch 3, bei der der Auffangbehal- ter (10) mit der Halterung (5) verbunden ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der oer Auffangbehalter (10) stromungstechnisch mit dem Behältnis
(8) verbunden ist.
7. Vorrichtung (1) naen einem der vornergeheneen Ansprüche, die eine Heizung (11) zur Erwärmung der Reinigungsflussigkeit (7) aufweist.
8. Vomcntung (1) nach einem der vornergenenden Ansprüche, die eine Remgungsemπcntung (12), insbesondere einen Deio- msator und/oder eme Filter, zur Re gung der Re igungs- flussig eit (7) vor dem Einströmen das Bauteil (2) aufweist .
9. Vorrichtung (1) naen einem oer vorhergehender. Ansprucne, bei der die Halterung (5) eine Dichtung (14) zur Aoeichtung einer Verbindung zwischen der Einlaßöffnung (3) und der Zufuhrung (6) aufweist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterung (5) zur Befestigung eines Schaufelfußes
(13) eine Turbinenschaufel (2), insbesondere einer Gasturbi- nenschaufel, ausgelegt ist.
11. Vomcntung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Ultraschall-Re gungsemrichtung (17) zur unterstutzenden Reinigung des Bauteils (2) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Halterung (5) zur Befestigung unterschiedlicher Bauteile (2) hohen- und/oder breitenverstellbar ist.
13. Verfahren zur Reinigung eines hohlen Bauteils (2), insbesondere einer Turbinenschaufel, wobei eine Reinigungsflussigkeit (7) euren eine Einlaßöffnung (3) des Bauteils (2), durch einen Hohlraum (16) hindurch zu einer Auslaßoffnung (4) gezwungen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Reinigungsflussigkeit (7) einem Kreislauf gefuhrt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem wanrend oer Durcnstromung der Reinigungsflussigkeit (7) durc das Bauteil (2) gleichzeitig eine Ultraschallre ung des Bauteils (2) durchgeführt wird.
16. Verfanren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei eem der Pegel der Reinigungsflussigkeit (7) so eingestellt wird, daß das Bauteil (2) vollständig von der Reinigungsflüssigkeit (7 bedeckt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem gleichzeitig mehrere Bauteile ( (.2) über ein Reservoir der Reinigungsflüssigkeit (7) gereinigt werden.
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