WO2018137941A1 - Vorrichtung zur beschleunigten inspektion von einem hohlraum, insbesondere von hitzeschilden in einer brennkammer - Google Patents

Vorrichtung zur beschleunigten inspektion von einem hohlraum, insbesondere von hitzeschilden in einer brennkammer Download PDF

Info

Publication number
WO2018137941A1
WO2018137941A1 PCT/EP2018/050705 EP2018050705W WO2018137941A1 WO 2018137941 A1 WO2018137941 A1 WO 2018137941A1 EP 2018050705 W EP2018050705 W EP 2018050705W WO 2018137941 A1 WO2018137941 A1 WO 2018137941A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image data
sensor assembly
data sensor
cavity
cooling
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/050705
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Max BERLIN
Hans-Gerd Brummel
Lars HOEFENER
Rayk LAGODKA
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2018137941A1 publication Critical patent/WO2018137941A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • G02B23/2492—Arrangements for use in a hostile environment, e.g. a very hot, cold or radioactive environment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/83—Testing, e.g. methods, components or tools therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05D2270/804—Optical devices
    • F05D2270/8041—Cameras
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • F05D2270/806—Sonars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00019—Repairing or maintaining combustion chamber liners or subparts

Definitions

  • the invention relates to a device for accelerated
  • a heat shield e.g. consisting of heat shield tiles, ceramic heat shields (CHS) and / or metallic heat shilds (MHS) are determined for finding errors by hand marked with pins and measured. Subsequently, a decision on the replacement of the component concerned is then made. Furthermore, a logging and, if necessary, transmission of the findings is done in a database.
  • CHS ceramic heat shields
  • MHS metallic heat shilds
  • a findings transducer which requires a cooling to a temperature of at least 40 ° C in the cavity and adjusting the rotational operation of a rotor. This leads to it ⁇ heblichen downtime. Furthermore, the assessment depends on the respective patient and therefore has a subjective character.
  • the object of the invention is to show ways how the
  • the object of the invention is achieved by a device for accelerated inspection of a cavity, in particular cavity enclosing heat shields in a combustion chamber, with an image data sensor assembly for receiving image data of an object to be examined in the cavity, a position data sensor assembly for determ ⁇ measures a position of the device, and a positioning guiding device for positioning the device in the cavity.
  • the device has a cooling device for cooling at least the image data sensor module.
  • a cooling device for cooling at least the image data sensor module.
  • the operational reliability of the image data sensor assembly in particular of Elektronikbaustei ⁇ NEN the image data sensor assembly can be increased.
  • a surface to be cooled or components to be cooled can be charged with a gaseous or liquid cooling medium in order, for example, to effect cooling by film or effusion cooling.
  • the device is designed to be wired.
  • the device with coolant such as cooling air, and / or electrical operating energy, and / or via a lei ⁇ processing data such as video and / or position data, from the Cavity be conducted.
  • the image data sensor assembly has an illumination device for illuminating the object.
  • the illumination device has one or more light sources, such as LEDs, which provide incident light dark field illumination.
  • the image data sensor assembly has an adjustable camera device.
  • the camera device can be fastened to a rotatable and / or pivotable arm. Thus, a desired image distance can be adjusted.
  • the image data sensor assembly has a camera device with a 2D camera and / or an infrared camera and / or a 3D scanner and / or a 3D photography system and / or an ultrasound system.
  • image data can be generated that additionally has information about a spatial resolution.
  • the positioning device has a first fastening device and a second fastening device, between which at least the image data sensor assembly is displaceably arranged.
  • cable pulling devices or rail systems can be provided.
  • the positioning can have a particularly simple structure and in a Haupterstre- ckungsraum the cavity, such as the flow ⁇ direction of the gas flowing through the combustion chamber gases.
  • the first fastening device is designed to be fixed by engagement with a guide vane of a turbine.
  • the guide vane can be a turbine vane, for example the first stage.
  • the positioning device is designed for stepwise displacement of the device.
  • two displacement means can be seen superiors who are displaced alternately while the ⁇ wells other transportation device is fixed depending, for example, due to an engagement with a portion of the cavity and in-cavity components.
  • the cooling means is adapted to promote a cooling medium through a porous having formed ⁇ tes housing.
  • the cooling medium such as a gaseous cooling medium exits from the pores and so cools To ⁇ closing the housing of the image data sensor assembly.
  • the containment housing may comprise one or more Publ ⁇ voltages, which are arranged on a lens of the image data sensor assembly and from which the cooling medium exits in order to cool the lens.
  • the invention includes such a device with a control unit for controlling the device, such a control unit and a computer program product for such a control unit.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an apparatus for the inspection of cavities.
  • Figure 2 shows an example of a gas turbine in a longitudinal ⁇ partial section.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a moving blade or guide vane of a turbomachine.
  • FIG. 4 shows a combustion chamber of a gas turbine.
  • a cavity 2 which in the present embodiment is a combustion chamber, such as an annular combustion chamber, a gas turbine is.
  • a heat shield which consists for example of heat shield tiles, ceramic heat shields (CHS) and / or metallic heat shilds (MHS).
  • the device 1 comprises an image data sensor module 3 for taking image data of an object to be examined in the cavity, in the present example heat shield tiles, a position data sensor assembly 4 for determining a position of the device 1 and a positioning device 5 for positioning the device 1 in the cavity 2 on.
  • the device 1 can have a cooling device for cooling at least the image data sensor assembly 3.
  • the cooling device cools surfaces or components to be cooled, such as electronic components of the image data sensor assembly.
  • used in the presentstrasbei ⁇ play the cooler a gaseous cooling medium.
  • the cooling ⁇ medium may also be liquid.
  • a housing such as an enclosure housing the image data sensor assembly 3 is at least partially porous from ⁇ formed, so that a gaseous cooling medium can escape from the pores and thus the enclosure housing and thus the image data sensor assembly cools.
  • the enclosing housing has one or more openings which are arranged on an objective of the image data sensor assembly 3. From the ⁇ sen openings the cooling medium exits and so cools the ⁇ Whether objectively.
  • the device 1 is formed wired in the present embodiment.
  • a supply b b
  • the supply line 8 is assigned a data line 9, with which data, such as image and / or position data, can be passed out of the cavity 1 in order to process it further, as will be explained later.
  • the image data sensor assembly 3 is designed to provide an image data set.
  • the image data sensor assembly 3 can have a camera device with optionally a conventional 2D camera, an infrared camera, a 3D scanner or a 3D photography system or even combinations thereof.
  • the image data sensor assembly 3 may also have an imaging ultrasound system.
  • the image data sensor assembly 3 has since ⁇ in a rotatable and / or pivotable on an arm camera device. Thus, the position of the camera device can be changed independently of the position of the device 1 to set a desired image distance.
  • the image data sensor assembly to a BL LEVEL ⁇ processing device having one or more light sources, which in the present embodiment, an incident field illumination and dark formed ready copolymer.
  • the positioning device has a first fastening device 6 and a second fastening device 7, between which the image data sensor system 3 can be displaced by a cable along a main extension direction of the cavity 2.
  • the main extension direction of the cavity 2 in the present embodiment extends in a flow direction of a gas that flows through the cavity 2 designed as a combustion chamber.
  • the first Fixed To ⁇ restriction device 6 is formed to be fixed by engagement with a guide vane of a turbine.
  • the first attachment means 6 to be wheel-shaped formed, engages the first Be ⁇ fastening device 6 in the guide vane of a first ring for fixing to the turbine.
  • the second attachment means 7 is arranged on the burner side ⁇ and has a plurality of rollers 10, in vorlie ⁇ constricting embodiment four casters 10 on.
  • the second fastening device 7 provides an axial tension to the first fastening device 6 and also causes a horizontal positioning.
  • the rollers 10 are there ⁇ spaced apart with a minimum distance angeord ⁇ net, which is greater than an edge length of the heat shield tiles. This ensures that no heat shield tiles are covered by the rollers 10 when image data is recorded with the image data sensor assembly 3.
  • the positioning device 5 may be formed for the stepwise displacement of the device 1.
  • two Fortbe ⁇ movement means may be provided, which are alternately displaced, while the respective other Fortbewegsein ⁇ direction is stationary, for example due to engagement with a portion of the cavity and in the cavity of the components.
  • the device gradually passes through the cavity 2.
  • the device 1 is controlled by a control unit 11, which has hardware and / or software components for this purpose.
  • the control unit 11 can be outside the
  • Cavity 2 are and he is the supply line 7 and / or data line 8 connected to the device 1.
  • the control unit 11 is designed to maneuver the device 1 through the cavity 2 while ensuring that the image data sensor assembly 3 picks up image data at a preferred angle.
  • the control unit 11 is designed to autonomously close the device 1 Taxes. Alternatively or additionally, it may be provided that the device 1 can also be controlled manually through the cavity 2.
  • the control unit 11 is designed to evaluate the ertude- th image data to determine for example, whether one of the heat shield tiles is damaged, for example by Grauchnaus ⁇ evaluation.
  • the control unit 11 may be designed to insert markers into the image data in order to identify the damages. Furthermore, the
  • Control unit 11 may be designed to evaluate the image data so changed ⁇ th, for example, to measure the surface area of the damage. Finally, the control unit 11 may still have an interface in order to be able to transmit image data so as to enable a remote diagnosis.
  • FIG. 2 shows by way of example a gas turbine 100 in a partial longitudinal section.
  • the gas turbine 100 has a rotatably mounted about a rotational axis 102 ⁇ rotor 103 having a shaft 101, which is also referred to as the turbine rotor.
  • a compressor 105 for example, a torus-like
  • Combustion chamber 110 in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109.
  • the annular combustion chamber 110 communicates with an example annular hot gas channel 111.
  • Each turbine stage 112 is, for example two shovel rings formed.
  • a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example.
  • Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
  • air 135 is sucked by the compressor 105 through the intake housing and ver ⁇ seals.
  • the 105 ⁇ be compressed air provided at the turbine end of the compressor is ge ⁇ leads to the burners 107, where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 expands in a pulse-transmitting manner so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the greatest thermal stress in addition to the heat shield elements lining the annular combustion chamber 110.
  • substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • SX structure monocrystalline
  • DS structure longitudinal grains
  • iron-, nickel- or cobalt-based superalloys are used as a material for the components.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • the blades 120, 130 may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon , Scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni)
  • X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon , Scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412
  • MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, and consists for example of Zr02, Y203-Zr02, ie it is not, partially or completely stabilized by Ytt ⁇ riumoxid and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the guide vane 130 has an inner housing 138 of the turbine 108 facing guide vane root (not Darge here provides ⁇ ) and a side opposite the guide-blade root vane root.
  • the vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a rotor 120 or guide vane 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121.
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 to each other, a securing region 400, an adjoining blade or vane platform 403 and a blade 406 and a blade tip 415.
  • the vane 130 having at its blade tip 415 have a further platform (not Darge ⁇ asserted).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is, for example, as a hammerhead out staltet ⁇ . Other designs as fir tree or Schissebwschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has for a medium which flows past the scene ⁇ felblatt 406 on a leading edge 409 and a trailing edge 412th
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • the blade 120, 130 can be made by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof. Workpieces with a monocrystalline structure or structures are used as components for machines which are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.
  • Such monocrystalline workpieces takes place e.g. by directed solidification from the melt.
  • These are casting processes in which the liquid metallic alloy is transformed into a monocrystalline structure, i. to the single-crystal workpiece, or directionally solidified.
  • dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar grain structure (columnar, ie grains that run the entire length of the workpiece and here, in common parlance, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, ie the whole workpiece be ⁇ is made of a single crystal.
  • a columnar grain structure columnar, ie grains that run the entire length of the workpiece and here, in common parlance, referred to as directionally solidified
  • a monocrystalline structure ie the whole workpiece be ⁇ is made of a single crystal.
  • directionally solidified structures generally refers to single crystals that have no grain boundaries or at most small angle grain boundaries, as well as stem crystal structures that have grain boundaries running in the longitudinal direction but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures. Such methods are known from US Pat. No. 6,024,792 and EP 0 892 090 A1.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. B. (MCrAlX, M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co),
  • Nickel (Ni) is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf)).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • the density is preferably 95% of the theoretical
  • the layer composition comprises Co-30Ni-28Cr-8A1-0, 6Y-0, 7Si or Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y.
  • nickel-based protective layers such as Ni-10Cr-12Al-0.6Y-3Re or Ni-12Co-21Cr-IIAl-O, 4Y-2Re or Ni-25Co-17Cr-10A1-0, 4Y-1 are also preferably used , 5Re.
  • thermal barrier coating which is preferably the outermost layer, and consists for example of Zr0 2 , Y2Ü3-Zr02, ie it is not, partially ⁇ or fully stabilized by yttria
  • the thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer.
  • Suitable coating processes such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • Other coating methods are conceivable, for example atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD.
  • APS atmospheric plasma spraying
  • LPPS LPPS
  • VPS VPS
  • CVD chemical vapor deposition
  • the heat insulation layer may have ⁇ porous, micro- or macro-cracked compatible grains for better thermal shock resistance.
  • the Thermal insulation layer is therefore preferably more porous than the
  • Refurbishment means that components 120, 130 may need to be deprotected after use (e.g., by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, even cracks in the component 120, 130 are repaired. This is followed by a re-coating of the component 120, 130 and a renewed use of the component 120, 130.
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and also has, if necessary, film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
  • FIG. 4 shows a combustion chamber 110 of a gas turbine.
  • the combustion chamber 110 is configured, for example, as a so-called annular combustion chamber, in which a multiplicity of burners 107 arranged in the circumferential direction about a rotation axis 102 open into a common combustion chamber space 154, which generate flames 156.
  • the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around.
  • the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C.
  • the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M facing side with a formed from heat shield elements 155. liner.
  • Each heat shield element 155 is made of an alloy
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • a ceramic Wär ⁇ medämm Anlagen be present and consists for example of ZrÜ2, Y203 ⁇ Zr02, ie it is not, partially or fully ⁇ dig stabilized by yttrium and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the heat insulating layer can comprise porous, micro- or macro-cracked compatible grains for better thermal shock resistance.
  • Reprocessing means that heat shield elements may need to be removed 155 after use of protective layers (for example by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. If necessary, cracks in the heat shield element 155 are also repaired. Since according ⁇ by recoating of the heat shield elements 155, after use of the heat shield elements 155th
  • the heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum, insbesondere von Hitzeschilden in einer Brennkammer Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum (2), insbesondere von den umschließenden Hitzeschilden in Brennkammern, mit einer Bilddaten-Sensorikbaugruppe (3) zum Aufnehmen von Bilddaten eines zu untersuchenden Objekts in dem Hohlraum (2), einer Positionsdaten-Sensorikbaugruppe (4) zum Bestimmen einer Position der Vorrichtung, und mit einer Positionierungseinrichtung (5) zum Positionieren der Vorrichtung (1) in dem Hohlraum (2).

Description

Vorrichtung zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum, insbesondere von Hitzeschilden in einer Brennkammer
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur beschleunigten
Inspektion von einem Hohlraum, insbesondere von den umschließenden Hitzeschilden in einer Brennkammer.
Bei einer Inspektion von Hohlräumen, wie z.B. von Ringbrenn- kammern von Gasturbinen, um den Status eines Hitzeschildes, z.B. bestehend aus Hitzeschildkacheln, ceramic heat shields (CHS) und/oder metallic heat shilds (MHS) zu bestimmen werden zur Befundaufnahme Fehler händisch mit Stiften markiert und vermessen. Nachfolgend wird dann eine Entscheidung über den Austausch des betreffenden Bauteils getroffen. Ferner erfolgt eine Protokollierung und gegebenenfalls Übertragung der Befundaufnahme in eine Datenbank.
Hierzu ist ein Betreten der Brennkammer durch einen Befund- aufnehmer erforderlich, was eine Abkühlung auf eine Temperatur von mindestens 40°C in dem Hohlraum und ein Einstellen des Drehbetriebs eines Läufers erfordert. Dies führt zu er¬ heblichen Stillstandszeiten. Ferner hängt die Beurteilung von dem jeweiligen Befundaufnehmer ab und weist daher einen sub- jektiven Charakter auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, Wege aufzuzeigen, wie die
Stillstandszeit während einer Inspektion reduziert werden kann .
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum, insbesondere von den Hohlraum umschließenden Hitzeschilden in einer Brennkammer, mit einer Bilddaten-Sensorikbaugruppe zum Auf- nehmen von Bilddaten eines zu untersuchenden Objekts in dem Hohlraum, einer Positionsdaten-Sensorikbaugruppe zum Bestim¬ men einer Position der Vorrichtung, und einer Positionie- rungseinrichtung zum Positionieren der Vorrichtung in dem Hohlraum.
Durch die Vorrichtung entfällt, dass ein Befundaufnehmer den Hohlraum bzw. die Brennkammer betreten muss. Daher ist es auch nicht erforderlich, auf ein Absinken der Temperatur auf 40"C zu warten. So werden die Stillstandszeiten reduziert und damit insgesamt eine schnellere Inspektion möglich. Ferner entfallen ein händisches Protokollieren der Inspektionsergeb- nisse sowie ein fehleranfähliges Übertragen von händischen Protokollnotizen in Datenbanken.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen zumindest der Bilddaten-Sensorikbau- gruppe auf. So kann die Betriebszuverlässigkeit der Bild- daten-Sensorikbaugruppe, insbesondere von Elektronikbaustei¬ nen der Bilddaten-Sensorikbaugruppe gesteigert werden. Hierzu kann eine zu kühlende Oberfläche oder zu kühlende Komponenten mit einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmedium beaufschlagt werden, um z.B. eine Kühlung durch Film- oder Effusionsküh- lung zu bewirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung drahtgebunden ausgebildet. Dabei wird unter einer drahtgebun- den Ausbildung verstanden, das über Zuleitungen die Vorrichtung mit Kühlmittel, wie z.B. Kühlluft, und/oder elektrischer Betriebsenergie versorgt wird, und/oder über eine Datenlei¬ tung Daten, wie Bild- und/oder Positionsdaten, aus dem Hohlraum geleitet werden. So wird in Hohlräumen mit zumindest teilweiser metallischer Wandung die Betriebszuverlässigkeit gesteigert .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bilddaten-Sensorikbaugruppe eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Objektes auf. Die Beleuchtungseinrichtung weist eine oder mehrere Lichtquellen, wie z.B. LEDs auf, die eine Auflicht- Dunkelfeldbeleuchtung bereitzustellen. So können z.B. Risse besonders einfach und zuverlässig erfasst werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bilddaten-Sen- sorikbaugruppe eine verstellbare Kameraeinrichtung auf. Z.B. kann die Kameraeinrichtung an einem dreh- und/oder schwenk- baren Arm befestigt sein. So kann ein gewünschter Bildabstand eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Bilddaten-Sen- sorikbaugruppe eine Kameraeinrichtung mit einer 2D Kamera und/oder einer Infrarot-Kamera und/oder einen 3D-Scanner und/oder ein 3D-Fotografie-System und/oder ein Ultraschallsystem auf. So können insbesondere Bilddaten erzeugt werden, die zusätzlich Informationen über eine räumliche Auflösung aufweisen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Positioniereinrichtung eine erste Befestigungseinrichtung und eine zweite Befestigungseinrichtung auf, zwischen den zumindest die Bilddaten-Sensorikbaugruppe verlagerbar angeordnet ist. Hierzu können Seilzugeinrichtungen oder Schienensysteme vorgesehen sein. So kann die Positioniereinrichtung einen besonders einfachen Aufbau aufweisen und in einer Haupterstre- ckungsrichtung des Hohlraums, wie zum Beispiel der Strömungs¬ richtung der die Brennkammer durchströmenden Gase.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Befestigungseinrichtung dazu ausgebildet, durch Eingriff mit einer Leitschaufel einer Turbine fixiert zu werden. Bei der Leit¬ schaufel kann es sich um eine Turbinenleitschaufel handeln, z.B. um die erste Stufe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Positioniereinrichtung zur schrittweisen Verlagerung der Vorrichtung ausgebildet. Hierzu können zwei Fortbewegungseinrichtungen vorge- sehen sein, die abwechselnd verlagert werden, während die je¬ weils andere Fortbewegungseinrichtung ortsfest ist, z.B. aufgrund eines Eingriffs mit einem Abschnitt des Hohlraumes und sich in dem Hohlraum befindlicher Komponenten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kühleinrichtung dazu ausgebildet, ein Kühlmedium durch ein porös ausgebilde¬ tes Gehäuse zu fördern. So kann eine besonders effektive Küh¬ lung bewirkt werden, wobei das Kühlmedium, wie z.B. ein gasförmiges Kühlmedium, aus den Poren austritt und so das Um¬ schließungsgehäuse der Bilddaten-Sensorikbaugruppe kühlt. Ferner kann das Umschließungsgehäuse eine oder mehrere Öff¬ nungen aufweisen, die an einem Objektiv der Bilddaten-Sensorikbaugruppe angeordnet sind und aus denen das Kühlmedium austritt um das Objektiv zu kühlen.
Ferner gehören zur Erfindung eine derartige Vorrichtung mit einer Steuereinheit zum Steuern der Vorrichtung, eine derartige Steuereinheit sowie ein Computerprogrammprodukt für eine derartige Steuereinheit.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung erläutert.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Inspektion von Hohlräumen.
Figur 2 zeigt beispielhaft eine Gasturbine in einem Längs¬ teilschnitt .
Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel oder Leitschaufel einer Strömungsmaschine.
Figur 4 zeigt eine Brennkammer einer Gasturbine.
Dargestellt ist ein Hohlraum 2, bei dem es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Brennkammer, wie z.B. eine Ringbrennkammer, einer Gasturbine, handelt. Innenseitig weist der Hohlraum 2 einen Hitzeschild auf, der z.B. aus Hitzeschildkacheln, ceramic heat shields (CHS) und/oder metallic heat shilds (MHS) besteht.
Um eine Inspektion des Hitzeschildes im Hohlraum 2 zu ermög¬ lichen ist eine Vorrichtung 1 zur Inspektion des Hohlraums 2 vorgesehen .
Die Vorrichtung 1 weist eine Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 zum Aufnehmen von Bilddaten eines zu untersuchenden Objekts in dem Hohlraum, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Hitzeschildkacheln, eine Positionsdaten-Sensorikbaugruppe 4 zum Bestimmen einer Position der Vorrichtung 1 und eine Positionierungseinrichtung 5 zum Positionieren der Vorrichtung 1 in dem Hohlraum 2 auf.
Ferner kann die Vorrichtung 1 eine Kühleinrichtung zum Kühlen zumindest der Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 aufweisen. Z.B. kühlt die Kühleinrichtung Oberflächen oder zu kühlende Komponenten, wie z.B. Elektronikbausteine der Bilddaten-Sensorikbaugruppe. Hierzu verwendet im vorliegenden Ausführungsbei¬ spiel die Kühleinrichtung ein gasförmiges Kühlmedium. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Kühl¬ medium auch flüssig sein.
Ein Gehäuse, wie z.B. ein Umschließungsgehäuse der Bilddaten- Sensorikbaugruppe 3 ist zumindest abschnittsweise porös aus¬ gebildet, so dass ein gasförmiges Kühlmedium aus den Poren austreten kann und so das Umschließungsgehäuse und damit auch die Bilddaten-Sensorik-Baugruppe kühlt. Des Weiteren weist das Umschließungsgehäuse im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine oder mehrere Öffnungen auf, die an einem Objektiv der Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 angeordnet sind. Auch aus die¬ sen Öffnungen tritt das Kühlmedium aus und kühlt so das Ob¬ jektiv.
Die Vorrichtung 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel drahtgebunden ausgebildet. Somit versorgt eine Versorgungs- b
leitung 8 die Vorrichtung 1 mit dem gasförmigen Kühlmittel und elektrischer Betriebsenergie. Der Versorgungsleitung 8 ist eine Datenleitung 9 zugeordnet, mit der Daten, wie Bild- und/oder Positionsdaten, aus dem Hohlraum 1 geleitet werden können, um sie weiter zu verarbeiten, wie dies später noch erläutert wird.
Die Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 ist dazu ausgebildet, einen Bilddatensatz bereitzustellen. Hierzu kann die Bilddaten-Sen- sorikbaugruppe 3 eine Kameraeinrichtung mit wahlweise einer konventionellen 2D Kamera, einer Infrarot-Kamera, einen 3D- Scanner oder ein 3D-Fotografie-System oder auch Kombinationen daraus aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 auch ein bildgebendes Ultraschall- System aufweisen. Die Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 weist da¬ bei eine an einem Arm dreh- und/oder schwenkbare Kameraeinrichtung auf. So kann die Position der Kameraeinrichtung unabhängig von der Position des Vorrichtung 1 verändert werden, um einen gewünschten Bildabstand einzustellen.
Ferner weist die Bilddaten-Sensorikbaugruppe eine Beleuch¬ tungseinrichtung mit einer oder mehreren Lichtquellen auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Auflicht-Dunkel- feldbeleuchtung bereitstellend ausgebildet ist.
Die Positioniereinrichtung weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erste Befestigungseinrichtung 6 und eine zweite Befestigungseinrichtung 7 auf, zwischen den die Bilddaten- Sensorikbaugruppe 3 durch einen Seilzug entlang einer Haupt- erstreckungsrichtung des Hohlraums 2 verlagerbar ist. Dabei erstreckt sich die Haupterstreckungsrichtung des Hohlraumes 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Strömungsrichtung eines Gases, dass den als Brennkammer ausgebildeten Hohlraum 2 durchströmt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Befesti¬ gungseinrichtung 6 dazu ausgebildet, durch Eingriff mit einer Leitschaufel einer Turbine fixiert zu werden. Z.B. kann hierzu die erste Befestigungseinrichtung 6 radförmig ausgebildet sein, wobei zum Fixieren an der Turbine die erste Be¬ festigungseinrichtung 6 in die Leitschaufel eines ersten Kranzes eingreift.
Die zweite Befestigungseinrichtung 7 ist brennerseitig ange¬ ordnet und weist eine Mehrzahl von Laufrollen 10, im vorlie¬ genden Ausführungsbeispiel vier Laufrollen 10, auf. Die zweite Befestigungseinrichtung 7 stellt eine axiale Spannung zur ersten Befestigungseinrichtung 6 bereit und bewirkt auch eine horizontale Positionierung. Die Laufrollen 10 sind da¬ bei mit einem Mindestabstand voneinander beabstandet angeord¬ net, der größer als eine Kantenlänge der Hitzeschildkacheln ist. So wird sichergestellt, dass von den Laufrollen 10 keine Hitzeschildkacheln verdeckt werden, wenn mit der Bilddaten- Sensorikbaugruppe 3 Bilddaten aufgenommen werden.
Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Positioniereinrichtung 5 zur schrittweisen Verlagerung der Vorrichtung 1 ausgebildet sein. Hierzu können zwei Fortbe¬ wegungseinrichtungen vorgesehen sein, die abwechselnd verlagert werden, während die jeweils andere Fortbewegungsein¬ richtung ortsfest ist, z.B. aufgrund eines Eingriffs mit einem Abschnitt des Hohlraumes und sich in dem Hohlraum be- findlicher Komponenten. Somit durchwandert die Vorrichtung schrittweise den Hohlraum 2.
Im Betrieb wird die Vorrichtung 1 von einer Steuereinheit 11 gesteuert, die hierzu Hard- und/oder Softwarekomponenten auf- weist. Die Steuereinheit 11 kann sich dabei außerhalb des
Hohlraumes 2 befinden und ist · er die Versorgungsleitung 7 und/oder Datenleitung 8 mit der Vorrichtung 1 verbunden.
Die Steuereinheit 11 ist dazu ausgebildet, die Vorrichtung 1 durch den Hohlraum 2 zu manövrieren und zugleich zu gewährleisten, dass die Bilddaten-Sensorikbaugruppe 3 unter einem bevorzugten Winkel Bilddaten aufnimmt. Die Steuereinheit 11 ist dabei dazu ausgebildet, die Vorrichtung 1 autonom zu steuern. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 1 auch manuell durch den Hohlraum 2 gesteuert werden kann. Ferner ist die Steuereinheit 11 dazu ausgebildet, die erfass- ten Bilddaten auszuwerten, um z.B. zu bestimmen, ob eine der Hitzeschildkacheln beschädigt ist, z.B. durch Graustufenaus¬ wertung. Ferner kann die Steuereinheit 11 dazu ausgebildet sein, in die Bilddaten Marker einzusetzen bzw. hinzuzufügen, um die Schäden kenntlich zu machen. Des Weiteren kann die
Steuereinheit 11 dazu ausgebildet sein, die derart veränder¬ ten Bilddaten auszuwerten, um z.B. die Flächenausdehnung der Beschädigung zu vermessen. Schließlich kann die Steuereinheit 11 noch eine Schnittstelle aufweisen, um Bilddaten übertragen zu können, um so eine Ferndiagnose zu ermöglichen.
Die Figur 2 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt . Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations¬ achse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige
Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109. Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108. Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufel¬ ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125. Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.
An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) . Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver¬ dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 be¬ reitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 ge¬ führt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch belastet .
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden.
Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin ( SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) . Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinen¬ schaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Super- legierungen verwendet.
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt. Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium, Scandium (Sc) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Haf- nium) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus Zr02, Y203-Zr02, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Ytt¬ riumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht darge¬ stellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt .
Die Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschau- fei 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt. Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein. Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 auf¬ einander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf. Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufel¬ spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge¬ stellt) .
Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .
Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausge¬ staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwal- benschwanzfuß sind möglich.
Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau¬ felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Ab¬ strömkante 412 auf.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas¬ sive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet .
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt. Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein. Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastun- gen ausgesetzt sind.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.
Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück be¬ steht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbil¬ den, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen.
Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Rich- tung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures) . Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 AI bekannt. Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) ,
Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) ) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI. Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen
Dichte .
Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) .
Vorzugsweise weist die SchichtZusammensetzung Co-30Ni-28Cr- 8A1-0, 6Y-0, 7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni-10Cr-12Al- 0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-llAl-0, 4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr- 10A1-0, 4Y-1, 5Re .
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus Zr02, Y2Ü3-Zr02, d.h. sie ist nicht, teil¬ weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid
und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme¬ dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die
MCrAlX-Schicht .
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidations- schichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wie- derbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130.
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeu¬ tet) auf.
Die Figur 4 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine.
Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ring- brennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.
Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermög¬ lichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsme¬ dium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen.
Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist
arbeitsmediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschich- tung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.
Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wär¬ medämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrÜ2, Y203~Zr02, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollstän¬ dig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme- dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Hitze¬ schildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in dem Hitzeschildelement 155 repariert. Da¬ nach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der Hitzeschildelemente 155.
Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum (2 ) ,
insbesondere von umschließenden Hitzeschilden in einer
Brennkammer,
mit einer Bilddaten-Sensorikbaugruppe (3) zum Aufnehmen von Bilddaten eines zu untersuchenden Objekts in dem Hohlraum, einer Positionsdaten-Sensorikbaugruppe (4) zum Bestimmen einer Position der Vorrichtung (1), und mit einer Positionierungseinrichtung (5) zum Positionieren der Vorrichtung (1) in dem Hohlraum (2) .
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
wobei die Vorrichtung (1) eine Kühleinrichtung zum Kühlen zumindest der Bilddaten-Sensorikbaugruppe (3) aufweist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Vorrichtung (1) drahtgebunden ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Bilddaten-Sensorikbaugruppe (3) eine Beleuch¬ tungseinrichtung zum Beleuchten des Objektes aufweist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Bilddaten-Sensorikbaugruppe (3) eine verstellbare Kameraeinrichtung aufweist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die Bilddaten-Sensorikbaugruppe (3) eine Kameraein¬ richtung mit einer 2D Kamera und/oder einer Infarot-Kamera und/oder einen 3D-Scanner und/oder ein 3D-Fotografie-System und/oder ein Ultrasschallsystem aufweist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Positioniereinrichtung (5) eine erste Befesti¬ gungseinrichtung (6) und eine zweite Befestigungseinrichtung (7) aufweist, zwischen den zumindest die Bilddaten- Sensorbaugruppe (3) verlagerbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7,
wobei die erste Befestigungseinrichtung (6) dazu ausgebil- det ist, durch Eingriff mit einer Leitschaufel einer Turbine fixiert zu werden.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei die Positioniereinrichtung (5) zur schrittweisen Verlagerung der Vorrichtung (1) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
wobei die Kühleinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Kühl¬ medium durch ein porös ausgebildetes Gehäuse zu fördern.
11. Vorrichtung (1) mit einer Steuereinheit (11) zum Steuern der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Steuereinheit (11) zum Steuern der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
13. Computerprogrammprodukt für eine Steuereinheit (11) nach Anspruch 12.
PCT/EP2018/050705 2017-01-30 2018-01-12 Vorrichtung zur beschleunigten inspektion von einem hohlraum, insbesondere von hitzeschilden in einer brennkammer WO2018137941A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017201403.2 2017-01-30
DE102017201403.2A DE102017201403A1 (de) 2017-01-30 2017-01-30 Vorrichtung zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum, insbesondere von Hitzeschilden in einer Brennkammer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018137941A1 true WO2018137941A1 (de) 2018-08-02

Family

ID=61094422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/050705 WO2018137941A1 (de) 2017-01-30 2018-01-12 Vorrichtung zur beschleunigten inspektion von einem hohlraum, insbesondere von hitzeschilden in einer brennkammer

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017201403A1 (de)
WO (1) WO2018137941A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018214413A1 (de) * 2018-08-27 2020-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Inspektionsverfahren und Inspektionsfahrzeug

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164826A (en) * 1991-08-19 1992-11-17 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for visual inspection of the internal structure of apparatus through internal passages
US5203646A (en) * 1992-02-06 1993-04-20 Cornell Research Foundation, Inc. Cable crawling underwater inspection and cleaning robot
EP0486489B1 (de) 1989-08-10 1994-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturfeste korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere für gasturbinenbauteile
EP0412397B1 (de) 1989-08-10 1998-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rheniumhaltige Schutzbeschichtung mit grosser Korrosions- und/oder Oxidationsbeständigkeit
EP0892090A1 (de) 1997-02-24 1999-01-20 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
EP0786017B1 (de) 1994-10-14 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschicht zum schutz eines bauteils gegen korrosion, oxidation und thermische überbeanspruchung sowie verfahren zu ihrer herstellung
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
US6024792A (en) 1997-02-24 2000-02-15 Sulzer Innotec Ag Method for producing monocrystalline structures
WO2000044949A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Nickel base superalloy with good machinability
DE19924607A1 (de) * 1999-05-28 2000-11-30 Siemens Ag Inspektionsvorrichtung für eine Ringbrennkammer einer Gasturbine und Verfahren zur Inspektion einer Ringbrennkammer einer Gasturbine
EP1306454A1 (de) 2001-10-24 2003-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen
EP1319729A1 (de) 2001-12-13 2003-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung
EP1204776B1 (de) 1999-07-29 2004-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils
US20130335549A1 (en) * 2012-01-31 2013-12-19 Clifford Hatcher, JR. System and method for optical inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery while in turning gear mode

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486489B1 (de) 1989-08-10 1994-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturfeste korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere für gasturbinenbauteile
EP0412397B1 (de) 1989-08-10 1998-03-25 Siemens Aktiengesellschaft Rheniumhaltige Schutzbeschichtung mit grosser Korrosions- und/oder Oxidationsbeständigkeit
US5164826A (en) * 1991-08-19 1992-11-17 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for visual inspection of the internal structure of apparatus through internal passages
US5203646A (en) * 1992-02-06 1993-04-20 Cornell Research Foundation, Inc. Cable crawling underwater inspection and cleaning robot
EP0786017B1 (de) 1994-10-14 1999-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschicht zum schutz eines bauteils gegen korrosion, oxidation und thermische überbeanspruchung sowie verfahren zu ihrer herstellung
US6024792A (en) 1997-02-24 2000-02-15 Sulzer Innotec Ag Method for producing monocrystalline structures
EP0892090A1 (de) 1997-02-24 1999-01-20 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
WO1999067435A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Directionally solidified casting with improved transverse stress rupture strength
WO2000044949A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 Siemens Aktiengesellschaft Nickel base superalloy with good machinability
DE19924607A1 (de) * 1999-05-28 2000-11-30 Siemens Ag Inspektionsvorrichtung für eine Ringbrennkammer einer Gasturbine und Verfahren zur Inspektion einer Ringbrennkammer einer Gasturbine
EP1204776B1 (de) 1999-07-29 2004-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges bauteil und verfahren zur herstellung des hochtemperaturbeständigen bauteils
EP1306454A1 (de) 2001-10-24 2003-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Rhenium enthaltende Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen
EP1319729A1 (de) 2001-12-13 2003-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperaturbeständiges Bauteil aus einkristalliner oder polykristalliner Nickel-Basis-Superlegierung
US20130335549A1 (en) * 2012-01-31 2013-12-19 Clifford Hatcher, JR. System and method for optical inspection of off-line industrial gas turbines and other power generation machinery while in turning gear mode

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017201403A1 (de) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2491339A1 (de) Oberflächenanalyse zur detektierung verschlossener löcher und vorrichtung
EP2569594B1 (de) Oberflächenanalyse zur detektierung verschlossener löcher und verfahren zur wiederöffnung
EP2589925A1 (de) 3D-Oberflächeninspektionssystem mittels 2D-Aufnahmen und Verfahren
EP2312267A1 (de) Verfahren zur Schichtdickenmessung mittels Lasertriangulation und Vorrichtung
EP2330230A1 (de) Maskierungsmaterial, Maskierungsschicht, Verfahren zum Maskieren eines Substrats und Verfahren zum Beschichten eines Substrats
EP1941965A1 (de) Wiederöffnen von Löchern mittels Thermographie und Bauteil
EP2373824B1 (de) Verfahren zum beschichten eines bauteils mit filmkühllöchern, und bauteil
EP2394027A1 (de) Turbinenbauteil mit leicht entfernbarer schutzschicht, satz von turbinenbauteilen, eine turbine und ein verfahren zum schützen eines turbinenbauteils
EP2391744B1 (de) Beschichtung mit thermischen und nicht-thermischen beschichtungsverfahren
EP2186594A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vorwärmung beim Schweißen unter Verwendung eines zweiten Laserstrahles
DE102008016170A1 (de) Bauteil mit sich überlappenden Schweißnähten und ein Verfahren zur Herstellung
WO2011045343A1 (de) Referenzbestimmung zur ermittlung der lage von verschlossenen löchern, vorrichtung und bearbeitungsvorrichtung
WO2018137941A1 (de) Vorrichtung zur beschleunigten inspektion von einem hohlraum, insbesondere von hitzeschilden in einer brennkammer
EP2257404A1 (de) Vorrichtung zur strahlsteuerung und ein verfahren zur strahlsteuerung
DE102017209878A1 (de) Vorrichtung zur beschleunigten Inspektion von einem Hohlraum, insbesondere von Hitzeschildelementen in einer Brennkammer
EP1978790B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Bauteils mit Justiereinrichtung
DE102016218317A1 (de) Heißgaskomponente und Verfahren zur Fügung von Heißgaskomponenten-Segmenten
EP3177750A1 (de) Überwachung und steuerung eines beschichtungsvorgangs anhand einer wärmeverteilung auf dem werkstück
DE102008015913A1 (de) Vorrichtung zum Schweißen mit einer Prozesskammer und ein Schweißverfahren
EP2386824A1 (de) Oberflächenanalyse zur Detektierung veschlossener Löcher und Verfahren zur Wiederöffnung
EP2581563A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Durchgangsmessung
DE102013225917A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Wiederöffnen von Löchern in einem Bauteil nach einem Beschichtungsprozess
EP2322683B1 (de) Beschichtungsverfahren eines bauteils mit teilweise verschlossenen löchern und verfahren zum öffnen der löcher
WO2011138415A2 (de) Verfahren zur ermittlung der lage von verschlossenen löchern, vorrichtung und bearbeitungsvorrichtung
WO2012059306A1 (de) Rissdetektierung mittels kryotechnischer vorbehandlung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18702105

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18702105

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1