WO2019076876A1 - Vorrichtung und verfahren zur boroskopinspektion von strahltriebwerken - Google Patents

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WO2019076876A1
WO2019076876A1 PCT/EP2018/078205 EP2018078205W WO2019076876A1 WO 2019076876 A1 WO2019076876 A1 WO 2019076876A1 EP 2018078205 W EP2018078205 W EP 2018078205W WO 2019076876 A1 WO2019076876 A1 WO 2019076876A1
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guide
guide tube
jet engine
borescope
turbine
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PCT/EP2018/078205
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Jan Oke Peters
Jan SAßMANNSHAUSEN
Tim Frederik Zippel
Tristan LIETZ
Eugen Roppelt
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Lufthansa Technik Ag
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    • G01M15/14—Testing gas-turbine engines or jet-propulsion engines

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for Boroskopinspektion of jet engines.
  • the turbine blades of the high-pressure turbine are due to high pressures and temperatures to the most stressed components of a gas turbine of a jet engine. Gleichzei ⁇ tig minor damage or deviations from their respective original form of Hochdruckturbinenturbinen- already do not look fine significant impact on the efficiency of the engine, which ultimately affects the fuel consumption. Also, the turbine blades must be regularly inspected for damage to repair or replace the turbine blades in good time, if necessary, before major engine damage occurs during operation.
  • Turbine blades of jet engines for regulatory reasons, necessarily have a unique serial number.
  • the serial numbers are at the base of the turbine blades, with which the blades are attached to the blade carrier of the engine, arranged to avoid that they come into direct contact with the hot gas stream and are made unrecognizable by this.
  • a disadvantage of the positioning of the serial number at the bottom of a turbine blade is that the serial numbers are no longer visible after Einset ⁇ zen the turbine blades. So it is not possible for a fully assembled gas turbine or a fully ⁇ constantly mounted jet engine to check the serial number of a single engine blade immediately. Rather, the engine must be disassembled to determine the serial number. It is of great interest to be able to unambiguously and reliably identify the serial numbers of turbine blades, even if the jet engines are completely assembled, also regularly if they are attached to the aircraft (on-wing). Only through such a clear allocation it becomes possible
  • a borescope can be inserted through a lateral opening in a fully mon ⁇ pending jet engine to it then to be able to inspect the turbine blades optically.
  • a borescope can be inserted through a lateral opening in a fully mon ⁇ pending jet engine to it then to be able to inspect the turbine blades optically.
  • the patent application US 2015/0036130 AI discloses a fastening ⁇ supply device for attaching an endoscope for endoscopic inspection, in particular for the inspection of turbine blades of an engine.
  • the fastening device is designed such that the endoscope has an external access in the engine can be introduced, wherein the insertion direction is formed so that the endoscope can be guided via an inner access directly into the region of the turbine blades.
  • a holding device for an endoscope is disclosed.
  • the holding device includes a Fixed To ⁇ constriction device as well as an insertion aid, via which the Endo ⁇ microscope can be used and aligned.
  • the invention has for its object to provide an apparatus and a method by which the unique assignment of serial numbers to the turbine blades of the first stage of the high-pressure turbine of a mounted jet engine is possible.
  • the invention relates to a device for Borosko- pin inspection of turbine blades of the first high-pressure turbine stage of a jet engine comprising a kink-free Füh ⁇ tion tube for passing a flexible borescope, the device a guide for the guide tube for clear and reproducible positioning and alignment of the guide tube and a fastening device for comprises releasable attachment of the guide on the outside of the jet engine, wherein the fastening device has an alignment unit with which the guide is adjustable to a predetermined orientation ge ⁇ geninate the outside of the jet engine, and wherein the guide tube is rigid and shaped such that the in the jet engine introduced end of the Füh ⁇ tion tube is pointing with proper orientation of the guide between two predetermined vanes aligning.
  • the invention relates to a method for inspecting the turbine blades of the first high-pressure turbine stage of a jet engine with the steps: a) inserting and fixing a device according to the invention according to one of the preceding claims on the predetermined lateral Boroskopö réelle the jet engine in a predetermined orientation; b) introducing a flexible borescope through the guide tube; c) rotating the high-pressure turbine stage, and a so-rotatably connected to another component of the jet power plant ⁇ under observation until a clear identifi cation ⁇ feature of the other component in a pre ⁇ given position; d) Identification of the turbine blades to be seen through the first borescope as the first turbine blade.
  • the invention has recognized that it stage for the assignment of Se ⁇ rien numbers to the turbine blades of the first high pressure turbine of a mounted jet engine in a borosilicate skopinspektion is imperative to know the exact position of the introduced into the engine Boroskopobj ektivs or - in particular in the Case of (partially) automated inspection - to strictly adhere to a given position. Only in this way is it possible - as provided for in the method according to the invention - to uniquely identify a first turbine blade via an identification feature on a second component of the jet engine rotationally fixed to the first high-pressure turbine stage and to be able to allocate serial numbers of the first and the further turbine blades.
  • the borescope To inspect the turbine blades of the first high-pressure turbine stage, the borescope must be passed through the combustor between the vanes and the first high-pressure turbine stage vanes, at least so that at least a portion of the image area of the boroscopic lens engages the turbine blades between the vanes.
  • a flexible boroscope such as Fiberskop, Flexoskop.
  • the flexible borescope may be formed as a videoscope in which, instead of optical rule ⁇ line along the borescope, a sensor (eg.
  • a CCD or CMOS chip with a corresponding optical system, eg in the form of a bonded onto the chip lens) of is arranged as Boroskopobj ektiv at one end of the borescope, which transmits the recorded image via data line to a display.
  • the device according to the invention initially has a kink-free guide tube for the passage of the flexible borescope.
  • Kink-free means in this together ⁇ menhang that the guide tube has no kinks, but exclusively only those curves that pushing through a flexible borescope is no problem.
  • Jet engine introduced end of the guide tube determines, the position and orientation of the Boroskopobj ektivs is dependent ⁇ indirectly on the position and orientation of the guide tube.
  • the guide tube is preferably designed such that the introduced to final inspection of the turbine blades borescope protrudes only up to a length of the guide tube, that no unvorher ⁇ foreseeable variations in position and orientations of the Boroskopobj ektivs to be expected due to the flexibility of the borescope are.
  • the flexible boroscope should be guided over such a length through the guide tube, that the protruding from the guide tube part of the flexible Bo ⁇ roskops no unintentional deflection o.ä. experiences. It is also possible that the borescope does not protrude from the guide tube, the Boroskopobj ektiv is thus arranged directly at the end of the guide tube.
  • the invention provides, for For the guide tube rigidly ⁇ designed to lead through a guide to a mounting device. By determining the position of the guide tube relative to the guide, the relative position and orientation of the introduced into the jet engine end of the guide tube can be determined. By adjusting this relative position, the end of the guide tube in question can also be positioned and aligned clearly and reproducibly with respect to the guide.
  • the guide has a unique and reproducible positio ⁇ discrimination and orientation of the guide tube allowed is be ⁇ vorzugt when the guide tube and / or the guide comprise means by which the relative motion can be set to each other in defined positions of the guide tube in the guide and / or the number of degrees of freedom of the guide tube in the guide is limited.
  • the leadership is possible without play.
  • It can be provided, for example, locking elements and / or locking screws with which the guide tube can be set optionally in predetermined by the locking elements and / or locking screws positions relative to the guide.
  • the locking elements and / or locking screws can be arranged on the guide or the guide tube, wherein the respective other component then, for example, corresponding recesses or recesses for engagement of the locking elements and / or locking screws.
  • the degrees of freedom of the guide tube in the guide for example, groove, rail or linear guides can be provided which the degrees of freedom of rela ⁇ tive movement of the guide tube relative to the guide in the direction predetermined by the groove and / or rail direction restrict.
  • the mobility of the guide tube in the guide can be so limited, for example, to a single linear movement without rotational degrees of freedom would exist. It is preferred if the guide is designed to restrict the mobility of the guide tube relative to the guide to a degree of freedom.
  • the degree of freedom can in this case be a rotational movement, a linear movement and / or an arbitrary, even in sections, combination thereof.
  • a straight Translationsok- is a degree of freedom degree to the loading ⁇ movement is restricted is. It is preferred if the one degree of freedom is embodied such that-in the mounted state of the device-the free end of the guide tube is moved in a direction radial to the axis of the rotor of the jet engine, preferably linearly, by movement along the one degree of freedom.
  • the relative position of Boroskopobj ektivs against the guide which on the position and orientation of the Guide tube can be determined, but also to know or adjust the position and orientation of the guide relative to the jet engine itself.
  • the position of the guide is essentially predetermined by the passage opening for the guide tube in the jet engine.
  • the invention has recognized that a direct attachment of the guide on the outside of the jet engine in the region of the lead-through opening without further adjustment possibilities the unique determination or adjustment of the position and orientation of the guide tube often not sure can be guaranteed ⁇ makes. For example. due to provided tolerances or deformations of individual components of the jet engine, in particular in the region of the passage opening, can deviations deviations arise, which are reflected in deviations of the position and orientation of the introduced into the jet engine end of the guide tube.
  • the device according to the invention comprises a fastening device with alignment unit, with which the orientation of the guide can be adjusted. Due to the alignment of the fastening device orientation can be misalignment avoided because the alignment of the guide is no longer dictated by the area of the outside of the jet engine ⁇ factory, on which the guide is fixed, can be son ⁇ countries adjusted by the alignment unit.
  • the fastening device may have as a fastening means a threaded portion for engaging in a thread of the passage opening for the guide tube and / or screws for releasable attachment to the outside of the jet engine on ⁇ wise.
  • the threaded portion may be part of a hollow screw with a conically shaped head.
  • the guide tube can be passed through the hollow screw, which in turn can engage in an internal thread of the passage opening. It is due to the cone-shaped head with suitable shaping of the corresponding counterpart of the fastening device, it is possible to fix the counterpart in a position suitable for the desired alignment of the guide at the passage opening and to siaer in this position.
  • the fastening device has a movable and / or deformable section between the fastening means or a part of the fastening device (eg the fastening means) fixed to the steel engine and the part of the fastening device comprising the guide, which makes it possible to align the guide.
  • the alignment device can act directly on this section, for example by changing the position of the two parts of the fastening device relative to one another via the alignment device and / or fixed.
  • the alignment unit preferably comprises one or more stop faces on ⁇ which are configured to abut defined part of the jet engine and is connected to the guide umfas ⁇ send part of the fastening device.
  • at least part of the abutment surfaces is adjustable, for example displaceable with the aid of adjusting screws or threaded spindles. It is also possible that the free end of a screw directly forms an adjustable An ⁇ impact surface.
  • the position and orientation of the outlet opening of the guide tube can be determined by the invention provided alignability of the guide and the reproducible ⁇ ble positioning of the guide tube relative to the guide reliably set to a default, which then also the position of Boroskopobj ektivs guided through the guide tube flexible borescope.
  • the required kor ⁇ rect orientation of the guide can be achieved by orientation of the guide relative to components of the engine, the position of which can be used as reliable reference, reach, for example. By abutting stop surfaces of these components.
  • it is possible to find the correct alignment of the guide by measuring, for example by laser, or by means of alignment aids arranged on the guide.
  • the device comprises a guide mechanism with which the guide tube can be moved along the guide.
  • the guide mechanism is preferably of the type designed ⁇ this is that they in one direction to the axis of the rotor of the jet engine, preferably linear, moving the turned ⁇ resulted in the jet engine end of the guide tube radially.
  • the movement may be achieved eg.
  • a corresponding possibility of movement of the guide tube is advantageous if the image area of a boroscope guided through the guide tube does not completely cover a turbine blade, but only partially. The described movement, it is mög ⁇ Lich, the "to depart” to be inspected turbine blade according to its length and so completely inspect.
  • the guide mechanism may have a crank mechanism for introducing the movement along the guide.
  • the crank can do this be adjustable in length to adjust the stroke range of the device to the length of the turbine blades to be inspected.
  • the guide mechanism is a
  • the guide mechanism can be manually, for example by hand crank, driven.
  • the foundedsmecha ⁇ technology comprising a controllable drive, preferably a Shamo ⁇ tor for moving the guide tube along the guide.
  • the drive can act on the crank mechanism; in the case of a helical gear on the threaded spindle.
  • the Boroskopobj ektiv on the boron-carrying guide tube Füh ⁇ ment mechanism on the turbine blade longitudinallyfastge ⁇ leads, where recorded image information are combined to a conti ⁇ nuous image of the entire turbine blade comparable to a prepared by stitching of several images panoramic image ,
  • the device can be used flexibly for different engine models ⁇ factory, the guide tube is preferably arranged replaceable on ⁇ . By replacing the guide tube, the device can be adapted to different engine geometries.
  • the device is preferably dismantled into assemblies.
  • the device does not have to a single step and as a whole be attached to the jet engine, which may be difficult due to the required Einfädeins the guide tube in the opening of the jet engine, but it is possible to assemble the components combined to form assemblies of the device sequentially.
  • the guide tube can form an assembly while the guide is assigned to another assembly. Also can be improved by a dismantling of the pre ⁇ direction, the storage and transportability of the device.
  • the guide tube can be designed such that its end inserted into the jet engine is arranged in the mounted state of the device between two guide blades located in front of the turbine blades of the first turbine stage. However, it is preferred if the guide tube and the fragli ⁇ che end is spaced from the leading edges of the vanes. In other words, the guide tube should not be inserted between the vanes. This offers the advantage that the risk of damage to the vanes can be reduced by improper use of the device. It is not excluded that protrudes through the rigid Füh ⁇ extension tube through flexible boroscope guided in the region between two vanes.
  • the guide tube is designed such that the borescope for detecting the turbine blades by at most 150 mm, preferably at most 50 mm from the Füh ⁇ extension tube protrudes.
  • the guide tube therefore has to stand in close proximity to the position provided for the boroscopic lens.
  • the device may have a stop with which the boroscope comes in reaching the desired position during insertion into the guide tube in contact.
  • the boroscope can be provided with suitable markings, over which, when used with a device according to the invention from outside the jet engine, the length by which the boroscope protrudes from the free end of the guide tube, can be read.
  • the device comprises an integrally formed with the guide tube or fixedly connected to this Boroskop. In this case, the borescope is not pushed through the guide tube after insertion of the guide tube into the jet engine, but is introduced as an integral part of the guide tube directly with this in the jet engine.
  • the turbine blades of the first stage of the high-pressure turbine of a jet engine can also be in ⁇ sammen mergeen and / or mounted on the aircraft state of Clearly identify the jet engine. If the borescope is in fact aligned in a known position and orientation with respect to the turbine blades of the first high-pressure turbine stage thanks to the device according to the invention, it is possible via the angular position of that axis at which the turbine stage is secured against rotation, an unambiguous assignment of the individual ⁇ nen turbine blades done. The corresponding is the subject of the method according to the invention.
  • the high-pressure turbine stage is rotated to a known angular position by observing a rotationally fixed further component until an unambiguous identification feature of the further component is in a predetermined position.
  • the further component may, for example, be a compressor stage that sits on the same shaft as the first high-pressure turbine stage. Since the compressor stages of a jet engine are not as heavily loaded as the turbine stages (particularly in the reciprocating ⁇ view of the temperature), the compressor stages often have identification features, which for example also in the fully montier ⁇ th state of an aircraft engine.
  • a ⁇ guided second borescope By means of a by a second lateral opening of the jet engine a ⁇ guided second borescope can be seen.
  • the high- ⁇ pressure turbine stage process to a so-rotatably verbun ⁇ dene further component clearly identifiable angular position can be determined via the position and orientation of the borescope, which turbine blade the Hochdrucktur ⁇ binencut is located in the visual field of the guided through the guide tube of the device borescope , which, for example, the assignment of a serial number using a record card is possible.
  • the other turbine blades can be identified by rotating the high pressure turbine stage under observation through the flexible boroscope, and the one on the borescope be counted past turbine blades. The serial numbers of the other turbine blades then arise directly from the record card of the high-pressure turbine stage.
  • Shovels in the circumferential direction it can be determined on the basis of the sentence card for each blade of a stage of the jet engine, which two blades are each arranged adjacent thereto.
  • Block cards according to the prior art basically indicate only the relative position of the individual turbine or compressor blades of a stage of a jet engine, so that the described determination of the first turbine stage with a sentence card according to the prior art is often difficult or impossible.
  • DE 10 2016 216 895 AI - to which reference is made in full - however a method is described, as the known sentence card can be extended to information that allow the desired identification of the first turbine blade.
  • a flexible borescope according to the invention for inspection of the turbine blades of the first one High-pressure turbine stage can be using a suitably marked record card a first turbine blade clearly be ⁇ vote.
  • the flexible borescope is positioned with the OF INVENTION ⁇ to the invention apparatus and oriented so that the Boroskopsichtfeld with that which the Markie ⁇ tion has been based on the set card, matches, or is based on the determinable position and orientation of the borescope in the field of view turbine blade determined by geometric calculations, starting from the marked on the record map turbine blade.
  • the second borescope can be fixed rigidly and / or on the jet engine.
  • the rigid design and / or the actuating Befes- on the jet engine can be ensured that the high-pressure turbine blade is rotated sufficiently precisely to the required to iden ⁇ fication of the first turbine blade Winkelpo ⁇ sition.
  • the identification feature of the further component may preferably be a paddle lock of a compressor stage.
  • the bucket lock in question can be easily identified by turning the compressor stage under observation. The corresponding is described in DE 10 2016 216 895 AI closer.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the implementation of a method according to the invention with a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed representation of an exemplary embodiment of a device according to the invention
  • Figure 3a-c schematic representation of a use of
  • FIG. 1 shows schematically the implementation of a method for unique identification of a first turbine blade 82 ⁇ of the first high pressure turbine stage 81 ei ⁇ nes jet engine 80th
  • FIG. 1 For the explanation of the method, it is initially sufficient for the guide tube 2 of the device 1 to be replaced by a lateral Boroskopöff- 85 is introduced through the combustion chamber 84 and between the guide vanes 83 of the high-pressure turbine and attached via the guide 10 on the outer side 86 of the jet engine 80 and the core engine.
  • the inventive device 1 si ⁇ cher trains the introduced into the jet engine 80 the end 3 of the guide tube 2 is in a predetermined or at least uniquely determinable position and orientation relative to the turbine blade 82nd
  • the guide tube 2 can be aligned such that the end 3 points between the guide vanes 83.
  • the objective 71 of the flexible borescope 70 pushed through the guide tube 2 is also located in a clearly defined position and orientation immediately in front of the turbine blades 82 located in the field of vision of the borescope 70.
  • a second rigid borescope 72 is inserted and fixed. Through this borescope 72, the blades of the first high-pressure compressor stage 88 can be observed. Also, the bucket closed the first high-pressure compressor stage 88 can be seen through the second ⁇ ses borescope 72nd
  • the high-pressure compressor stage 88 to rotate until about the second borescope 72 Festge ⁇ represents that the blade lock of this compressor stage is located in a predetermined position 88th
  • the first high pressure turbine stage 81 non-rotatably connected to the Hochtikkompres ⁇ soresti 88 can be the basis of the set map of the high-pressure turbine stage 81 and the verified via the second borescope 72 angular position, based on the known position and orientation of the guide tube 2 and the inserted therein borescope 70, the identify by the borescope 70 visible turbine ⁇ scoop. All that is required is that the record card has a suitable marking of at least one turbine blade according to DE 10 2016 216 895 A1, in which the method for identifying turbine blades is explained on the basis of the high-pressure turbine stages following the first high-pressure turbine stage.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a device 1 according OF INVENTION ⁇ dung is to Boroskopinspektion of turbine nenschaufeln 82 of the first high pressure turbine stage 81 of a
  • Jet engine 80 shown.
  • the device 1 comprises a guide tube 2, which can be introduced through a lateral opening 85 into a jet engine 80 (see FIG.
  • the one end 3 of the guide tube 2 is provided for introduction into the jet engine 80.
  • a flexible borescope 70 can be inserted until the borescope lens 71 protrudes so slightly from the other end 3 of the guide tube 2 that the image area of the borescope 70 is not disturbed by the guide tube 2.
  • the borescope 70 a mark 73 which is on ⁇ measure on the other end of the guide tube 4.
  • the borescope 70 projects with its objective 71 at one end 3 out of the guide tube 2 by the predetermined length.
  • the Boroskop 2 can in This position secured by the locking element 89 ⁇ who.
  • the guide tube 2 is guided linearly in a guide 10.
  • the guide tube 2 is fixedly connected to a driver 5, which is guided without play on a linear guide 11, so that the guide tube 2 can be moved only in the direction indicated by the arrow 90 direction.
  • the guide tube 2 has - if guided in the guide 10 - so only a pure Translationshussgrad, whereby the guide tube 2 is to be positioned clearly and reproducibly relative to the guide 10 - namely by appropriate method along the guide 10th
  • the device 1 further comprises a hollow screw 21 with a conically shaped head 22 which, together with a counterpart 23, forms a fastening device 20 by means of which the device 1 can be fastened to the outside of a jet engine 80.
  • the conically shaped head 22 of the hollow screw 21 permits attachment of the device 1 in the desired orientation of the guide 10, as between the hollow screw 21 as a part of the fastening device 20 and the counterpart 23 as further part of the fastening device 20, a movable section is provided.
  • an alignment unit 30 is provided as part of the fastening device 20 in the device 1.
  • the alignment unit 30 is fixedly connected to the counterpart 23 of Be ⁇ fastening device 20 and has a plurality of stop surfaces 31 in the form of the free ends 32 of screws 33.
  • the adjusting screws 33 are still on an along a linear guide 34 slidable carriage 35th arranged, wherein the carriage 35 is detectable in any position along the linear guide 34.
  • the device 1 also includes a guide mechanism 40, with which the guide tube 2 can be moved along the guide 10, which ultimately also one end 3 of the guide tube 2 and thus the lens 71 of an inserted into the guide ⁇ tube 2 Boroskops 70 parallel to Direction 90 can be moved linearly.
  • the guide mechanism 40 comprises a crank mechanism 41, the connecting rod 42 is pivotally mounted at one end to the driver 5. At its other end, the connecting rod 42 is rotatably connected ⁇ bar with a crank pin remote from the crank axis on a crank 43, wherein the crank 43 is in turn rotatably mounted about the crank axis. About the screw 44, the distance between the crank pin and the crank axle can be changed, whereby the running of the driver 5 stroke can be adjusted in its length.
  • a crank handle 45 is vorgese ⁇ hen.
  • FIGS. 3a-c a typical assembly of the device 1 from FIG. 2 on a jet engine 80, so that the method according to the invention can be carried out as in FIG. 1, is shown schematically. Beginning with FIG.
  • the first assembly comprising fastening device 20 was initially placed on a lateral opening 85 of the jet engine 80-in this embodiment, a spark plug holder-for carrying the guide tube 2, but not yet firmly connected thereto.
  • the guide tube 2 was guided as a second module through the hollow screw 21 of the fastening device 20 and then through the opening 85 in the jet engine 80, so that one end 3 of the guide tube 2 is already arranged in front of the turbine blades 82 to be inspected of the first high-pressure turbine stage 71 ,
  • the hollow screw 21 is screwed into the thread of the opening 85 in the jet engine 80, but not tightened, so that although the position of the fastening device 20 relative to the jet engine 80 and in particular the opening 85 is substantially fixed, the position of the attachment ⁇ device 20th but still quite changeable.
  • the carriage 35 of the alignment unit 30 is moved to a predetermined position and fixed there.
  • the stop surfaces 31 at the free ends 32 of the screws 33 on a component of the jet engine 80 - in this case a flange of the hous ⁇ ses - on.
  • the guide 10 is attached to the fastening device 20, wherein the driver 5 of the cleaning lance 2 is inserted into the linear guide 11. Since the fastening device 20 is aligned on the alignment unit 30, also fixedly connected to the guide unit 10 is regarded as a ⁇ oriented, because the guide unit can be mounted only in one specified differently specified position on the fastening device 20 10th
  • the device 1 is completed as shown in Figure 3c by the guide mechanism 40 (only partially shown) is mounted on the guide 10.
  • the driver 5 can be moved linearly along the guide rail 11, whereby also the end 3 Guide # ⁇ approximately tube 2 makes a corresponding movement.
  • a turbine can be through the guide tube 2 by passing a borescope 70 blade or vane 82 descend and inspect over their entire length.
  • the borescope 70 to be passed through the guide tube 2 is not an immediate part of the device shown in FIGS. 2 and 3. Rather, the device 1 can be used arbitrarily with different borescopes 70. As shown in Figures 4a, b, the device can even be used with various types of flexible borescopes 70.
  • the borescope 70 may have a coaxially arranged Boroskopobj ective 71.
  • the inherently flexible borescope 70 stands only so far out of the guide tube 2, that the protruding part of the borescope 70 does not deviate from the predetermined by the guide tube 2 gravity also not.
  • FIG. 4b shows an alternative embodiment of a borescope 70.
  • a CCD chip or CMOS chip with glued-on lens is provided as the borescope element 71.
  • a light emitting diode 72 is still provided for illuminating the image area of Boroskopobj ective 71. Since both Boroskopobj ektiv 71 and light emitting diode 72 are arranged laterally on the borescope 70, its tip can be angled so that the Boroskopobj ektiv 71 can be aligned with the turbine blades 82 of the first high-pressure turbine stage 82.

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Abstract

Vorrichtung (1) zur Boroskopinspektion von Turbinenschaufeln (82) der ersten Hochdruckturbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (80) umfassend ein knickfreies Führungsrohr (2) zur Durchleitung eines flexiblen Boroskops (70), wobei die Vorrichtung (1) eine Führung (10) für das Führungsrohr (2) zur eindeutigen und reproduzierbaren Positionierung und Ausrichtung des Führungsrohrs (2) und eine Befestigungsvorrichtung (20) zur lösbaren Befestigung der Führung (10) an der Außenseite des Strahltriebwerks (80) umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung (20) eine Ausrichteinheit (30), mit der die Führung (10) auf eine vorgegebene Ausrichtung gegenüber der Außenseite des Strahltriebwerks (80) einstellbar ist, aufweist, und wobei das Führungsrohr (2) starr und derart geformt ist, dass das in das Strahltriebwerk (80) eingeführte Ende (3) des Führungsrohrs (2) bei ordnungsgemäßer Ausrichtung der Führung (10) zwischen zwei vorgegebene Leitschaufeln (83) weisend ausrichtbar ist. Verfahren zur Inspektion der Turbinenschaufeln (82) der ersten Hochdruckturbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (80) unter Verwendung der genannten Vorrichtung zur Identifizierung der durch das Boroskop (70) zu sehenden und vorher ausgerichteten Turbinenschaufeln (82) als erste Turbinenschaufel (81').

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Boroskopinspektion
von Strahltriebwerken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Boroskopinspektion von Strahltriebwerken.
Die Turbinenschaufeln der Hochdruckturbine gehören aufgrund hoher Drücke und Temperaturen zu den am meisten beanspruchten Bauteilen einer Gasturbine eines Strahltriebwerks. Gleichzei¬ tig haben bereits kleine Beschädigungen oder Abweichungen von ihrer jeweiligen Ursprungsform der Hochdruckturbinenturbinen- schaufein nicht unerheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Triebwerks, was sich letztendlich auf den Treibstoffverbrauch auswirkt. Auch müssen die Turbinenschaufeln regelmäßig auf Beschädigungen überprüft werden, um die Turbinenschaufeln ggf. rechtzeitig instand zu setzen oder auszutauschen, bevor ein größerer Triebwerksschaden im laufenden Betrieb auftritt.
Turbinenschaufeln von Strahltriebwerken verfügen aus zulassungsrechtlichen Gründen zwingend über eine eindeutige Seriennummer. Die Seriennummern sind dabei an dem Fuß der Turbinenschaufeln, mit dem die Schaufeln am Schaufelträger des Triebwerks befestigt werden, angeordnet, um zu vermeiden, dass sie unmittelbar mit dem Heißgasstrom in Berührung kommen und durch diesen unkenntlich gemacht werden.
Nachteilig an der Positionierung der Seriennummer am Fuß einer Turbinenschaufel ist, dass die Seriennummern nach dem Einset¬ zen der Turbinenschaufeln nicht mehr einsehbar sind. So ist es bei einer vollständig montierten Gasturbine bzw. einem voll¬ ständig montierten Strahltriebwerk nicht möglich, die Seriennummer einer einzelnen Triebwerksschaufel unmittelbar zu überprüfen. Vielmehr muss zur Ermittlung der Seriennummer das Triebwerk zerlegt werden. Es ist von großem Interesse, die Seriennummern von Turbinenschaufeln auch bei vollständig montierten Strahltriebwerken, regelmäßig auch, wenn diese am Flugzeug befestigt sind (on- wing) , eindeutig und zuverlässig identifizieren zu können. Erst über eine solche eindeutige Zuordnung wird es möglich,
Beschädigungsverläufe oder sonstige Veränderung an eine Turbi¬ nenschaufel zwischen zwei Inspektionen zu dokumentieren und/oder die Herkunft einer Turbinenschaufel von einem Hersteller oder Reparaturbetrieb zu ermitteln, ohne dass dafür eine auf- wendige und kostenintensive Demontage des gesamten Triebwerks notwendig wäre.
Im Stand der Technik sind diverse Verfahren zur Inspektion von Turbinenschaufeln mithilfe von Boroskopen bekannt. So kann ein Boroskop durch eine seitliche Öffnung in ein vollständig mon¬ tiertes Strahltriebwerk eingeführt werden, um darüber dann die Turbinenschaufeln optisch inspizieren zu können. Allerdings kann dabei nur eine allgemeine Überprüfung aller Turbinenschaufeln einer Stufe erfolgen, ohne dass eine eindeutige Zu¬ ordnung von Seriennummer zu den einzelnen Turbinenschaufeln möglich wäre. Im Falle der Hochdruckturbinenschaufeln der ersten Stufe kommt erschwerend hinzu, dass eine Boroskopinspek- tion nur mit einem durch eine Durchführungsöffnung des Brennkammergehäuses (z. B. durch eine Zündkerzenöffnung) in die Brennkammer geführten flexiblen Boroskop durchgeführt werden kann, welches im Innern des Strahltriebwerks für eine zuver¬ lässige Inspektion nicht ausreichend genau und fest positio¬ niert werden kann.
Die Patentanmeldung US 2015/0036130 AI offenbart eine Befesti¬ gungseinrichtung zur Befestigung eines Endoskops zur endosko- pischen Inspektion, insbesondere zur Inspektion von Turbinenschaufeln eines Triebwerks. Die Befestigungseinrichtung ist so ausgebildet, dass das Endoskop über einen äußeren Zugang in das Triebwerk eingeführt werden kann, wobei die Einführrichtung so ausgebildet ist, dass das Endoskop über einen inneren Zugang direkt in den Bereich der Turbinenschaufeln geführt werden kann. In dem Patent US 4,784,463 B ist eine Haltevorrichtung für ein Endoskop offenbart. Die Haltevorrichtung umfasst eine Befesti¬ gungsvorrichtung sowie eine Einführhilfe, über die das Endo¬ skop eingesetzt und ausgerichtet werden kann.
Beide Veröffentlichungen offenbaren nur die Möglichkeit einer allgemeinen Überprüfung von Turbinenschaufeln. Eine eindeutige Zuordnung von Seriennummern zu einzelnen Turbinenschaufeln ist mit den beiden bekannten Veröffentlichungen nicht möglich.
Aus der Patentanmeldung DE 10 2005 030 647 B3 ist eine Vorrichtung mit einem Bildgebungsendoskop bekannt, die ein Füh¬ rungsrohr umfasst. An dem Führungsrohr ist mindestens eine über die Bildgebung erkennbare Markierung vorgesehen über die die exakte Position des bildgebenden Teils des Bildgebungsen- doskops ermittelt werden kann. Mit der bekannten Patentanmel¬ dung ist ebenfalls keine eindeutige Zuordnung von Seriennum¬ mern zu einzelnen Turbinenschaufeln möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit dem die eindeutige Zuordnung von Seriennummern zur Turbinenschaufeln der ersten Stufe der Hochdruckturbine eines montierten Strahltriebwerks möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch sowie durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11. Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Borosko- pinspektion von Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinenstufe eines Strahltriebwerks umfassend ein knickfreies Füh¬ rungsrohr zur Durchleitung eines flexiblen Boroskops, wobei die Vorrichtung eine Führung für das Führungsrohr zur eindeutigen und reproduzierbaren Positionierung und Ausrichtung des Führungsrohrs und eine Befestigungsvorrichtung zur lösbaren Befestigung der Führung an der Außenseite des Strahltriebwerks umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Ausrichteinheit, mit der die Führung auf eine vorgegebene Ausrichtung ge¬ genüber der Außenseite des Strahltriebwerks einstellbar ist, aufweist, und wobei das Führungsrohr starr und derart geformt ist, dass das in das Strahltriebwerk eingeführte Ende des Füh¬ rungsrohrs bei ordnungsgemäßer Ausrichtung der Führung zwischen zwei vorgegebene Leitschaufeln weisend ausrichtbar ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Inspektion der Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinenstufe eines Strahltriebwerks mit den Schritten: a) Einführen und Befestigen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche an der vorgegebenen seitlichen Boroskopöffnung des Strahl triebwerks in einer vorgegebenen Ausrichtung; b) Einführen eines flexiblen Boroskops durch das Führungs rohr ; c) Drehen der Hochdruckturbinenstufe und einer damit dreh fest verbundenen weiteren Komponente des Strahltrieb¬ werks unter Beobachtung, bis ein eindeutiges Identifi¬ kationsmerkmal der weiteren Komponente in einer vorge¬ gebenen Position ist; d) Identifizierung der durch das erste Boroskop zu sehenden Turbinenschaufeln als erste Turbinenschaufel.
Die Erfindung hat erkannt, dass es für die Zuordnung von Se¬ riennummern zu Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinen- stufe eines montierten Strahltriebwerks im Rahmen einer Boro- skopinspektion unerlässlich ist, die exakte Position des in das Triebwerk eingeführten Boroskopobj ektivs zu kennen bzw. - insbesondere im Falle einer (teil-) automatisierten Inspektion - eine vorgegebene Position genau einzuhalten. Nur so ist es möglich - wie im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen - über ein Identifikationsmerkmal an einer mit der ersten Hochdruckturbinenstufe drehfest verbundenen anderen Komponente des Strahltriebwerks eine erste Turbinenschaufel eindeutig zu identifizieren und davon ausgehend Seriennummern der ersten sowie der weiteren Turbinenschaufeln zuordnen zu können.
Zur Inspektion der Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinenstufe muss das Boroskopobj ektiv durch die Brennkammer zwischen den zwischen Brennkammer und erster Hochdruckturbinenstufe angeordneten Leitschaufeln hindurchgeführt werden o- der zumindest so ausgerichtet sein, dass wenigstens ein Teil des Bildbereichs des Boroskopobj ektivs die Turbinenschaufeln zwischen den Leitschaufeln hindurch erfasst. Entsprechendes ist nur mit einem flexiblen Boroskop, wie bspw. Fiberskop, Flexoskop möglich. Alternativ kann das flexible Boroskop auch als Videoskop ausgebildet sein, bei der anstelle einer opti¬ schen Leitung entlang des Boroskops ein Sensor (bspw. ein CCD- oder CMOS-Chip mit einer entsprechenden Optik, z.B. in Form einer auf den Chip geklebten Linse) der als Boroskopobj ektiv an einem Ende des Boroskops angeordnet ist, der das aufgenom- mene Bild per Datenleitung an eine Anzeige übermittelt. Um sicherzustellen, dass das Boroskop sich nach dem Einführung in das Strahltriebwerk an einer ermittelbaren oder vorgegebenen Position befindet, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst ein knickfreies Führungsrohr zur Durchleitung des flexiblen Boroskops auf. „Knickfrei" bedeutet in diesem Zusam¬ menhang, dass das Führungsrohr keine Knicke, sondern ausschließlich nur solche Krümmungen aufweist, dass ein Hindurchschieben eines flexiblen Boroskops problemlos möglich ist.
Die letztendliche Position des Boroskopobj ektivs wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung maßgeblich durch das in das
Strahltriebwerk eingeführte Ende des Führungsrohrs bestimmt, wobei die Position und Ausrichtung des Boroskopobj ektivs un¬ mittelbar abhängig ist von der Position und Ausrichtung des Führungsrohrs. Das Führungsrohr ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass das zur letztendlichen Inspektion der Turbinenschaufeln eingeführte Boroskop nur maximal um eine solche Länge aus dem Führungsrohr hervorsteht, dass keine unvorher¬ sehbaren Abweichungen in Position und Ausrichtungen des Boroskopobj ektivs aufgrund der Flexibilität des Boroskops zu er- warten sind. In anderen Worten soll das flexible Boroskop über eine solche Länge durch das Führungsrohr geführt werden, dass der aus dem Führungsrohr hervorstehende Teil des flexiblen Bo¬ roskops keine unbeabsichtigte Durchbiegung o.ä. erfährt. Es ist auch möglich, dass das Boroskop nicht aus dem Führungsrohr hervorsteht, das Boroskopobj ektiv also unmittelbar am Ende des Führungsrohrs angeordnet ist.
Um die Position und Ausrichtung des Führungsrohrs gegenüber den Turbinenschaufeln bzw. Leitschaufeln der Hochdruckturbine eindeutig bestimmen oder reproduzierbar einstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Führungsrohr starr auszu¬ gestalten durch eine Führung an einer Befestigungsvorrichtung zu führen. Durch Feststellung der Position des Führungsrohrs gegenüber der Führung lässt sich die relative Position und Ausrichtung des in das Strahltriebwerk einzuführenden Endes des Führungsrohrs bestimmen. Durch eine Einstellung dieser relativen Position lässt sich das fragliche Ende des Führungs- rohrs auch eindeutig und reproduzierbar gegenüber der Führung positionieren und ausrichten.
Damit die Führung eine eindeutige und reproduzierbare Positio¬ nierung und Ausrichtung des Führungsrohrs gestattet, ist be¬ vorzugt, wenn Führungsrohr und/oder Führung Mittel aufweisen, mit denen die relative Bewegung zueinander in definierten Positionen des Führungsrohrs in der Führung festgelegt werden kann und/oder die Anzahl der Freiheitsgrade des Führungsrohrs in der Führung eingeschränkt ist. In beiden Fällen erfolgt die Führung möglichst ohne Spiel. Es können z.B. Rastelemente und/oder Feststellschrauben vorgesehenen sein, mit denen sich das Führungsrohr wahlweise in durch die Rastelemente und/oder Feststellschrauben vorgegebenen Positionen gegenüber der Führung einstellen lässt. Die Rastelemente und/oder Feststellschrauben können dabei an der Führung oder dem Führungsrohr angeordnet sein, wobei die jeweils andere Komponente dann bspw. entsprechende Vertiefungen oder Ausnehmungen zum Eingriff der Rastelemente und/oder Feststellschrauben aufweist.
Zu Einschränkung der Anzahl der Freiheitsgrade des Führungs- rohrs in der Führung können bspw. Nut-, Schienen- oder Linearführungen vorgesehen sein, welche die Freiheitsgrade der rela¬ tiven Bewegung des Führungsrohrs gegenüber der Führung auf die durch die Nut und/oder Schiene vorgegebene Richtung beschränken. Die Bewegbarkeit des Führungsrohrs in der Führung kann so bspw. auf eine einzelne lineare Bewegung eingeschränkt werden, ohne dass Rotationsfreiheitsgrade bestehen würden. Es ist bevorzugt, wenn die Führung zur Einschränkung der Bewegbarkeit des Führungsrohrs gegenüber der Führung auf einen Freiheitsgrad ausgebildet ist. Der Freiheitsgrad kann dabei eine Rotationsbewegung, eine Linearbewegung und/oder eine be- liebige, auch abschnittsweise, Kombination daraus abbilden.
Bevorzugt ist es, wenn der eine Freiheitsgrad, auf den die Be¬ wegung eingeschränkt ist, ein geradliniger Translationsfrei- heitsgrad ist. Es ist bevorzugt, wenn der eine Freiheitsgrad derart ausgestaltet ist, dass - im montierten Zustand der Vor- richtung - durch Bewegung entlang des einen Freiheitsgrades das freie Ende des Führungsrohrs in eine Richtung radial zur Achse des Rotors des Strahltriebwerks, vorzugsweise linear, bewegt wird. Durch eine entsprechende Bewegungsmöglichkeit kann bspw. eine zu inspizierende Turbinenschaufel - sofern sie nicht vollständig von dem Boroskop erfasst wird - der Länge nach abgefahren werden, um die Turbinenschaufel über ihre gesamte Länge inspizieren zu können.
Um sicherzustellen, dass das Boroskop sich nach dem Einführen in die für die Boroskopinspektion tatsächlich gewünschte Aus- richtung und Position gegenüber den Turbinenschaufeln aufweist, ist es nicht nur erforderlich, die relative Position des Boroskopobj ektivs gegenüber der Führung, welche über die Position und Ausrichtung des Führungsrohrs ermittelbar ist, sondern auch die Position und Ausrichtung der Führung gegen- über dem Strahltriebwerk selbst zu kennen bzw. einzustellen. Die Position der Führung ist dabei im Wesentlichen durch die Durchführungsöffnung für das Führungsrohr im Strahltriebwerk vorgegeben .
Die Erfindung hat erkannt, dass eine unmittelbare Befestigung der Führung an der Außenseite des Strahltriebwerks im Bereich der Durchführungsöffnung ohne weitergehende Einstellmöglichkeiten die eindeutige Bestimmung oder Einstellung der Position und Ausrichtung des Führungsrohrs häufig nicht sicher gewähr¬ leistet werden kann. Bspw. aufgrund von vorgesehenen Toleranzen oder Verformungen einzelner Komponenten des Strahltriebwerks, insbesondere im Bereich der Durchführungsöffnung, kön- nen Ausrichtungsabweichungen entstehen, die sich in Abweichungen der Position und Ausrichtung des in das Strahltriebwerk eingeführten Endes des Führungsrohrs widerspiegeln. So kann beispielweise ein die Durchführungsöffnung umgebener Flansch an der Außenseite des Strahltriebwerks eine von einer parallel zur Achse des Strahltriebwerks verlaufenden Ebene abweichende Ausrichtung aufweisen, womit das freie Ende eines Führungs¬ rohrs mit einer auf die parallele Ebene hin ausgelegten Füh¬ rung, die unmittelbar mit dem Flansch verbunden ist, nicht der erwarteten oder gewünschten Position und Ausrichtung ent- spricht.
Um dies auszugleichen umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Befestigungsvorrichtung mit Ausrichteinheit, mit der die Ausrichtung der Führung eingestellt werden kann. Durch die Ausrichteinheit der Befestigungsvorrichtung können Ausrich- tungsfehler vermieden werden, da die Ausrichtung der Führung nicht mehr durch den Bereich der Außenseite des Strahltrieb¬ werks, an dem die Führung befestigt ist, vorgegeben ist, son¬ dern durch die Ausrichteinheit angepasst werden kann.
Die Befestigungsvorrichtung kann als Befestigungsmittel einen Gewindeabschnitt zum Eingriff in ein Gewinde der Durchführungsöffnung für das Führungsrohr und/oder Schrauben zur lösbaren Befestigung an der Außenseite des Strahltriebwerks auf¬ weisen. Insbesondere kann der Gewindeabschnitt Teil einer Hohlschraube mit kegelförmig ausgeformten Kopf sein. Das Füh- rungsrohr kann durch die Hohlschraube hindurchgeführt werden, die wiederum in ein Innengewinde der Durchführungsöffnung eingreifen kann. Durch den kegelförmig ausgeformten Kopf ist es bei geeigneter Ausformung des entsprechenden Gegenstücks der Befestigungsvorrichtung möglich, das Gegenstück in einer für die gewünschte Ausrichtung der Führung geeigneten Lage an der Durchführungsöffnung zu befestigen und in dieser Lage zu si- ehern.
Die Befestigungsvorrichtung weist zwischen dem Befestigungsmittel bzw. einem gegenüber dem Stahltriebwerk ortsfest befestigten Teil der Befestigungsvorrichtung (bspw. dem Befestigungsmittel) und dem die Führung umfassenden Teil der Befesti- gungsvorrichtung einen beweglichen und/oder verformbaren Abschnitt auf, der die Ausrichtung der Führung ermöglicht. Die Ausrichteinrichtung kann unmittelbar auf diesen Abschnitt einwirken, indem bspw. die Lage der beiden Teile der Befestigungsvorrichtung zueinander über die Ausrichteinrichtung ver- ändert und/oder festgelegt werden kann.
Die Ausrichteinheit umfasst bevorzugt eine oder mehrere An¬ schlagflächen, die zum Anliegen an definierte Bauteile des Strahltriebwerks ausgestaltet und mit dem die Führung umfas¬ senden Teil der Befestigungsvorrichtung verbunden sind. Vor- zugsweise ist dabei wenigstens ein Teil der Anschlagflächen einstellbar, bspw. mit Hilfe von Stellschrauben oder Gewindespindeln verschiebbar. Es ist auch möglich, dass das freie Ende einer Stellschraube unmittelbar eine einstellbare An¬ schlagfläche bildet. Durch die Anschlagflächen wird die Aus- richtung der Führung gegenüber der Außenseite des Strahltriebwerkes festgelegt, wobei die Einstellbarkeit der Anschlagflä¬ chen die Ausrichtung der Führung einstellbar macht.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Boroskopinspektion von Turbinenschaufeln einer der ersten Turbinenstufe eines Strahltriebwerks lässt sich die Position und Ausrichtung der Austrittsöffnung des Führungsrohrs durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtbarkeit der Führung sowie der reproduzier¬ baren Positionierung des Führungsrohrs gegenüber der Führung zuverlässig auf eine Vorgabe einstellen, womit dann auch die Position des Boroskopobj ektivs eines durch das Führungsrohr geführten flexiblen Boroskops. Die dafür erforderliche kor¬ rekte Ausrichtung der Führung lässt sich durch Ausrichtung der Führung gegenüber Komponenten des Triebwerks, deren Position als zuverlässige Referenz herangezogen werden kann, erreichen, bspw. indem Anschlagflächen an diesen Komponenten anliegen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die korrekte Ausrichtung der Führung durch Vermessung, bspw. über Laser, oder über an der Führung angeordneten Ausrichthilfen zu finden.
Es ist bevorzugt, wenn die Vorrichtung eine Führungsmechanik umfasst, mit der sich das Führungsrohr entlang der Führung be- wegen lässt. Die Führungsmechanik ist dabei vorzugsweise der¬ art ausgestaltet, dass sie das in das Strahltriebwerk einge¬ führte Ende des Führungsrohrs in eine Richtung radial zur Achse des Rotors des Strahltriebwerks, vorzugsweise linear, bewegt. Die Bewegung kann bspw. durch die Einschränkung der Bewegbarkeit des Führungsrohrs auf einen entsprechenden ein¬ zelnen Freiheitsgrad erreicht werden. Dabei ist selbstver¬ ständlich, dass die gewünschte Bewegbarkeit des Führungsrohrs regelmäßig nur auftreten wird, wenn die Führung gemäß den je¬ weiligen Vorgaben ausgerichtet ist. Eine entsprechende Bewe- gungsmöglichkeit des Führungsrohrs ist dann vorteilhaft, wenn der Bildbereich eines durch das Führungsrohr hindurchgeführte Boroskop eine Turbinenschaufel nicht vollständig, sondern nur teilweise erfasst. Durch die beschriebene Bewegung ist es mög¬ lich, die zu inspizierende Turbinenschaufel ihrer Länge nach „abzufahren" und so vollständig zu inspizieren.
Die Führungsmechanik kann einen Kurbeltrieb zum Einbringen der Bewegung entlang der Führung aufweisen. Die Kurbel kann dabei längeneinstellbar sein, um den der Hubbereich der Vorrichtung an die Länge der zu inspizierenden Turbinenschaufeln anzupassen .
Alternativ ist es möglich, dass die Führungsmechanik ein
Schraubgetriebe umfasst. Durch Drehen der Gewindespindel des Schraubgetriebes lässt sich das Führungsrohr gegenüber der Führung verfahren. Auch ist die Verwendung eines linearen Stellmotors möglich.
Die Führungsmechanik kann manuell, bspw. per Handkurbel, angetrieben werden. Es ist aber bevorzugt, wenn die Führungsmecha¬ nik einen steuerbaren Antrieb, vorzugsweise einen Schrittmo¬ tor, zum Bewegen des Führungsrohrs entlang der Führung umfasst. Sofern ein Kurbeltrieb vorhanden ist, kann der Antrieb auf den Kurbeltrieb wirken; im Falle eines Schraubgetriebes auf die Gewindespindel. Durch einen entsprechenden Antrieb ist eine automatisierte Bilderfassung einer Turbinenschaufel über ihre gesamte Länge möglich. Dazu wird das Boroskopobj ektiv über die auf das boroskopführende Führungsrohr wirkende Füh¬ rungsmechanik an der Turbinenschaufel der Länge nach vorbeige¬ führt, wobei dabei erfasste Bildinformationen zu einem konti¬ nuierlichen Bild der gesamten Turbinenschaufel vergleichbar zu einer per Stitching von mehreren Bildern hergestellten Panoramaaufnahme zusammengefügt werden.
Damit die Vorrichtung variabel für unterschiedliche Trieb¬ werksmodelle eingesetzt werden kann, ist das Führungsrohr vor¬ zugsweise austauschbar ausgestaltet. Durch den Austausch des Führungsrohrs lässt sich die Vorrichtung an unterschiedliche Triebwerksgeometrien anpassen.
Zur einfacheren Handhabung ist die Vorrichtung vorzugsweise in Baugruppen zerlegbar. Dadurch muss die Vorrichtung nicht in einem einzigen Schritt und als Ganzes an dem Strahltriebwerk befestigt werden, was aufgrund des erforderlichen Einfädeins des Führungsrohrs in die Öffnung des Strahltriebwerks ggf. schwierig ist, sondern es ist vielmehr möglich, die zu Bau- gruppen der Vorrichtung zusammengefassten Komponenten nacheinander zu montieren. Beispielsweise kann das Führungsrohr eine Baugruppe bilden, während die Führung einer anderen Baugruppe zugeordnet ist. Auch kann durch eine Zerlegbarkeit der Vor¬ richtung die Lager- und Transportfähigkeit der Vorrichtung verbessert werden.
Das Führungsrohr kann derart ausgestaltet sein, dass dessen in das Strahltriebwerk eingeführtes Ende im montierten Zustand der Vorrichtung zwischen zwei vor den Turbinenschaufeln der ersten Turbinenstufe liegenden Leitschaufeln angeordnet ist. Es ist jedoch bevorzugt, wenn das Führungsrohr und das fragli¬ che Ende von den Vorderkanten der Leitschaufeln beabstandet ist. In anderen Worten soll das Führungsrohr nicht zwischen die Leitschaufeln eingeführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Risiko von Beschädigungen an den Leitschaufeln durch unsachgemäße Verwendung der Vorrichtung reduziert werden kann. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass das durch das starre Füh¬ rungsrohr hindurchgeführte flexible Boroskop in den Bereich zwischen zwei Leitschaufeln hineinragt.
Es ist bevorzugt, wenn das Führungsrohr derart ausgestaltet ist, dass das Boroskop zur Erfassung der Turbinenschaufeln um maximal 150 mm, vorzugsweise um maximal 50 mm aus dem Füh¬ rungsrohr ragt. Das Führungsrohr muss dabei also entsprechend nah an die für das Boroskopobj ektiv vorgesehene Position heranragen. Indem das Boroskop nur um ein geringes Maß aus dem Führungsrohr hervorsteht, können gravitationsbedingte Positi¬ onsabweichungen aufgrund der Flexibilität des Boroskops auf ein Minimum reduziert werden. Sofern das verwendete Boroskop zur Ausrichtung des Boroskopobj ektivs nach dem Durchführen durch das Führungsrohr abgewinkelt wird (bspw. weil das Boro- skopobjektiv und/oder ein als Boroskopobj ektiv vorgesehener CCD- oder CMOS-Chip seitlich am Boroskop angeordnet sind) , be- zieht sich die angegebene Maximallänge auf die Distanz zwi¬ schen dem Ende des Führungsrohrs und dem Ort der Abwinklung des Boroskops. Um sicherzustellen, dass das Boroskopobj ektiv nur um eine vorgegebene maximale Länge aus dem Führungsrohr ragt, kann die Vorrichtung einen Anschlag aufweisen, mit dem das Boroskop bei Erreichen der gewünschten Position während des Einschiebens in das Führungsrohr in Kontakt kommt. Auch kann das Boroskop mit geeigneten Markierungen versehen sein, über die bei Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von außerhalb des Strahltriebwerks die Länge, um die das Boroskop aus dem freien Ende des Führungsrohr ragt, abgelesen werden kann. Es ist auch möglich, dass die Vorrichtung ein integral mit dem Führungsrohr ausgebildetes oder fest mit diesem verbundenes Boroskop umfasst. In diesem Fall wird das Boroskop nicht nach dem Einführen des Führungsrohrs in das Strahltrieb- werk durch das Führungsrohr hindurchgeschoben, sondern wird als integraler Bestandteil des Führungsrohrs unmittelbar mit diesem in das Strahltriebwerk eingeführt.
Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Position und Ausrichtung eines Boroskops gegenüber den Turbinenschaufeln der ersten Stufe einer Hochdruckturbine eindeutig ermittelbar bzw. einstellbar sind, lassen sich die Turbinenschaufeln der ersten Stufe der Hochdruckturbine eines Strahltriebwerks auch im zu¬ sammengebauten und/oder am Flugzeug montierten Zustand des Strahltriebwerks eindeutig identifizieren. Ist das Boroskop nämlich dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bekannten Position und Ausrichtung gegenüber den Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinenstufe ausgerichtet, kann über die Winkelstellung derjenigen Achse, an der die Turbinenstufe drehfest befestigt ist, eine eindeutige Zuordnung der einzel¬ nen Turbinenschaufeln erfolgen. Entsprechendes ist Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Demnach wird nach der Einführung und Befestigung einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung, ein flexibles Boroskop durch das
Führungsrohr geschoben, dass die Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinenstufe durch das Boroskop grundsätzlich zu se¬ hen sind. Anschließend wird die Hochdruckturbinenstufe auf eine bekannte Winkelstellung gedreht, indem eine damit dreh- fest verbundene weitere Komponente beobachtet wird, bis ein eindeutiges Identifikationsmerkmal der weiteren Komponente in einer vorgegebenen Position ist. Bei der weiteren Komponente kann es sich bspw. um eine Kompressorstufe handeln, die auf der gleichen Welle wie die erste Hochdruckturbinenstufe sitzt. Da die Kompressorstufen eines Strahltriebwerks nicht so hoch belastet sind, wie die Turbinenstufen (insbesondere im Hin¬ blick auf die Temperatur) , weisen die Kompressorstufen häufig Identifikationsmerkmale auf, die auch im vollständig montier¬ ten Zustand eines Flugzeugtriebwerks bspw. mit Hilfe eines durch eine zweite seitliche Öffnung des Strahltriebwerks ein¬ geführtes zweites Boroskops erkennbar sind. Wird die Hoch¬ druckturbinenstufe auf eine über eine damit drehfest verbun¬ dene weitere Komponente eindeutig feststellbare Winkelposition verfahren, lässt sich über die Position und Ausrichtung des Boroskops ermitteln, welche Turbinenschaufel der Hochdrucktur¬ binenstufe sich im Blickfeld des durch das Führungsrohr der Vorrichtung geführte Boroskop befindet, womit bspw. auch die Zuordnung einer Seriennummer mit Hilfe einer Satzkarte möglich wird. Die weiteren Turbinenschaufeln können identifiziert wer- den, indem die Hochdruckturbinenstufe unter Beobachtung durch das flexible Boroskop gedreht und dabei die an dem Boroskop vorbeigeführten Turbinenschaufeln gezählt werden. Die Seriennummern der weiteren Turbinenschaufeln ergeben sich dann unmittelbar aus der Satzkarte der Hochdruckturbinenstufe.
„Satzkarten" sind bei Flugzeugtriebwerken üblich. Auf der Satzkarte sind sämtliche Schaufeln einer Stufe des Strahl¬ triebwerks anhand ihrer Seriennummer aufgelistet. Darüber hin¬ aus geht aus der Satzkarte die Reihenfolge der einzelnen
Schaufeln in Umfangsrichtung hervor. In anderen Worten lässt sich anhand der Satzkarte für jede Schaufel einer Stufe des Strahltriebwerks ermitteln, welche beiden Schaufeln jeweils benachbart dazu angeordnet sind.
Satzkarten gemäß dem Stand der Technik geben dabei grundsätzlich nur die relative Lage der einzelnen Turbinen- oder Kompressorschaufeln einer Stufe eines Strahltriebwerks an, sodass die beschriebene Ermittlung der ersten Turbinenstufe mit einer Satzkarte gemäß dem Stand der Technik häufig nicht oder nur schwer möglich ist. In der DE 10 2016 216 895 AI - auf die vollumfänglich verwiesen wird - ist jedoch ein Verfahren beschrieben, wie die an sich bekannte Satzkarte um Informationen erweitert werden kann, welche die gewünschte Identifizierung der ersten Turbinenschaufel ermöglichen. Ohne dadurch den Offenbarungsgehalt der zitierten DE 10 2016 216 895 AI einzu¬ schränken oder den Verweis zu beschränken, wird in diesem Dokument zusammenfassend vorgeschlagen, während der Montage ei- nes Strahltriebwerks auf der Satzkarte diejenige Turbinen¬ schaufel zu markieren, welche bei einer vorgegebenen Winkelstellung des Hochdruckturbine im montierten Zustand in einem vorab definierten Boroskopsichtfeld liegt.
Aufgrund der erfindungsgemäß ermöglichten genauen Positions- und Ausrichtungsbestimmung bzw. -einstellung eines flexiblen Boroskops zur Inspektion der Turbinenschaufeln der ersten Hochdruckturbinenstufe lässt sich anhand einer entsprechend markierten Satzkarte ein erste Turbinenschaufel eindeutig be¬ stimmen. Entweder wird das flexible Boroskop mit der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung so positioniert und ausgerichtet, dass das Boroskopsichtfeld mit demjenigen, welches der Markie¬ rung auf der Satzkarte zugrunde gelegt wurde, übereinstimmt, oder es wird anhand der ermittelbaren Position und Ausrichtung des Boroskops die im Sichtfeld befindliche Turbinenschaufel durch geometrische Berechnungen ausgehend von der auf der Satzkarte markierte Turbinenschaufel ermittelt.
Sofern das Identifikationsmerkmal an der weiteren Komponente über ein zweites Boroskop anvisiert wird, ist es bevorzugt, wenn das zweite Boroskop starr und/oder am Strahltriebwerk befestigbar ist. Durch die starre Ausführung und/oder die Befes- tigung am Strahltriebwerk kann sichergestellt werden, dass die Hochdruckturbinenschaufel ausreichend genau auf die zur Iden¬ tifikation der ersten Turbinenschaufel erforderliche Winkelpo¬ sition gedreht wird.
Bei dem Identifikationsmerkmal der weiteren Komponente kann es sich vorzugsweise um ein Schaufelschloss einer Kompressorstufe handeln. Weist die als weitere Komponente vorgesehene Kompres¬ sorstufe mehrere Schaufelschlösser auf, ist das Identifikati¬ onsmerkmal vorzugsweise dasjenige Schaufelschloss , dessen Ab¬ stand in Umfangsrichtung entgegen einer vorgegebenen Drehrich- tung zwischen dem Schaufelschloss und dem benachbarten Schau- felschloss minimal ist. Das fragliche Schaufelschloss kann durch Drehen der Kompressorstufe unter Beobachtung leicht ausgemacht werden. Entsprechendes ist in DE 10 2016 216 895 AI näher beschrieben. Die Erfindung wird nun anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2: eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 3a-c: schematische Darstellung einer Verwendung der
Vorrichtung aus Figur 2; und
Figur 4a, b: schematische Darstellungen des freien Endes von durch die Vorrichtung gemäß Figuren 2 und 3 geführten Boroskopen.
In Figur 1 ist schematisch die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur eindeutigen Identifikation einer ersten Turbinenschaufel 82 λ der ersten Hochdruckturbinenstufe 81 ei¬ nes Strahltriebwerks 80.
In Figur 1 ist das Strahltriebwerk 80 im nahezu vollständig montierten Zustand dargestellt. Lediglich die Turbinenabde¬ ckung ist teilweise entfernt, um Zugang zum Kerntriebwerk zu haben .
In einem ersten Schritt wurde eine erfindungsgemäße Vorrich¬ tung 1 eingeführt und befestigt. Die genaue Ausgestaltung und das letztendliche Einführung der Vorrichtung 1 wird nachfol¬ gend anhand der Figuren 2 und 3 erläutert. Für die Erläuterung des Verfahrens ist zunächst ausreichend, dass das Führungsrohr 2 der Vorrichtung 1 derart durch eine seitliche Boroskopöff- nung 85 durch die Brennkammer 84 und zwischen den Leitschaufeln 83 der Hochdruckturbine hindurch eingebracht und über die Führung 10 an der Außenseite 86 des Strahltriebwerks 80 bzw. des Kerntriebwerks befestigt ist. Wie nachfolgend noch näher erläutert, wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 si¬ chergestellt, dass das in das Strahltriebwerk 80 eingeführte Ende 3 des Führungsrohrs 2 sich in einer vorgegebenen oder zumindest eindeutig ermittelbaren Position und Ausrichtung gegenüber der Turbinenschaufel 82 befindet. Insbesondere lässt sich das Führungsrohr 2 so ausrichten, dass das Ende 3 zwischen den Leitschaufeln 83 hindurch weist. Somit befindet sich auch das Objektiv 71 des durch das Führungsrohr 2 geschobenen flexiblen Boroskops 70 in einer eindeutig definierten Position und Ausrichtung unmittelbar vor den im Sichtfeld des Boroskops 70 befindlichen Turbinenschaufeln 82.
Durch eine weitere Boroskopöffnung 87 am Strahltriebwerk 80 ist ein zweites starres Boroskop 72 eingeführt und befestigt. Über dieses Boroskop 72 können die Schaufeln der ersten Hochdruckkompressorstufe 88 beobachtet werden. Auch das Schaufel- schloss der ersten Hochdruckkompressorstufe 88 ist durch die¬ ses zweite Boroskop 72 zu erkennen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Hochdruckkompressorstufe 88 solange zu drehen, bis über das zweite Boroskop 72 festge¬ stellt wird, dass sich das Schaufelschloss dieser Kompressor- stufe 88 in einer vorgegebenen Position befindet. Da die erste Hochdruckturbinenstufe 81 drehfest mit der Hochdruckkompres¬ sorstufe 88 verbunden ist, lässt sich anhand der Satzkarte der Hochdruckturbinenstufe 81 und der über das zweite Boroskop 72 überprüften Winkelposition, aufgrund der bekannten Position und Ausrichtung des Führungsrohrs 2 bzw. des darin eingeführten Boroskops 70 die durch das Boroskop 70 sichtbare Turbinen¬ schaufel identifizieren. Dazu ist lediglich erforderlich, dass die Satzkarte über eine geeignete Markierung wenigstens einer Turbinenschaufel gemäß der DE 10 2016 216 895 AI verfügt, in der das Verfahren zur Identifizierung von Turbinenschaufeln anhand der der ersten Hochdruckturbinenstufe nachfolgenden Hochdruckturbinenstufen erläutert wird.
Die eindeutige Identifizierung einer ersten Turbinenschaufel 82 der ersten Hochdruckturbinenstufe 81 des Strahltriebwerks 80 ist indes nur möglich, da die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine eindeutige Position und Ausrichtung des Objektivs 71 des Boroskops 70 sicherstellt. Ein Ausführungsbeispiel einer dafür geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird nun anhand der Figuren 2 und 3 erläutert.
In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Boroskopinspektion von Turbi- nenschaufeln 82 der ersten Hochdruckturbinenstufe 81 eines
Strahltriebwerks 80 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Führungsrohr 2, das durch eine seitliche Öffnung 85 in ein Strahltriebwerk 80 eingeführt werden kann (vgl. Figur 1) . Das eine Ende 3 des Führungsrohrs 2 ist zur Einführung in das Strahltriebwerk 80 vorgesehen. An dem anderen Ende 4 kann ein flexibles Boroskop 70 eingeführt werden, bis das Boroskopob- jektiv 71 aus dem anderen Ende 3 des Führungsrohrs 2 derart knapp hervorsteht, dass der Bildbereich des Boroskops 70 durch das Führungsrohr 2 nicht gestört ist. Um sicherzustellen, dass das Boroskop 70 nur um eine vorgegebene Länge aus dem Füh¬ rungsrohr 2 hervorsteht, weist das Boroskop 70 eine Markierung 73 auf, die auf das andere Ende 4 des Führungsrohrs 2 einge¬ messen ist. Befindet sich die Markierung 73 des Boroskops 70 am anderen Ende 4 des Führungsrohrs 2, ragt das Boroskop 70 mit seinem Objektiv 71 an dem einen Ende 3 um die vorgegebene Länge aus dem Führungsrohr 2 heraus. Das Boroskop 2 kann in dieser Position durch das Feststellelement 89 gesichert wer¬ den .
Das Führungsrohr 2 ist in einer Führung 10 linear geführt. Dazu ist das Führungsrohr 2 fest mit einem Mitnehmer 5 verbun- den, der spielfrei an einer Linearführung 11 geführt ist, sodass sich das Führungsrohr 2 ausschließlich in die durch den Pfeil 90 angedeutete Richtung bewegen lässt. Das Führungsrohr 2 weist - sofern in der Führung 10 geführt - also nur einen reinen Translationsfreiheitsgrad auf, wodurch das Führungsrohr 2 eindeutig und reproduzierbar gegenüber der Führung 10 zu positionieren ist - nämlich durch entsprechendes Verfahren entlang der Führung 10.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Hohlschraube 21 mit kegelförmig ausgeformten Kopf 22, die zusammen mit einem Ge- genstück 23 eine Befestigungsvorrichtung 20 bildet, über die die Vorrichtung 1 an der Außenseite eines Strahltriebwerks 80 befestigt werden kann. Wie nachfolgend noch anhand der Figuren 3a-c erläutert wird, gestattet der kegelförmig ausgeformten Kopf 22 der Hohlschraube 21 eine Befestigung der Vorrichtung 1 in der gewünschten Ausrichtung der Führung 10, da zwischen der Hohlschraube 21 als ein Teil der Befestigungsvorrichtung 20 und dem Gegenstück 23 als weiteren Teil der Befestigungsvorrichtung 20 ein beweglicher Abschnitt geschaffen ist.
Des Weiteren ist bei der Vorrichtung 1 noch eine Ausrichtein- heit 30 als Teil der Befestigungsvorrichtung 20 vorgesehen.
Die Ausrichteinheit 30 ist fest mit dem Gegenstück 23 der Be¬ festigungsvorrichtung 20 verbunden und weist mehrere Anschlagflächen 31 in Form von den freien Enden 32 von Stellschrauben 33 auf. Darüber hinaus sind die Stellschrauben 33 noch an ei- nem entlang einer Linearführung 34 verschiebbaren Schlitten 35 angeordnet, wobei der Schlitten 35 in einer beliebigen Position entlang der Linearführung 34 feststellbar ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst auch eine Führungsmechanik 40, mit der sich das Führungsrohr 2 entlang der Führung 10 bewegen lässt, wodurch sich letztendlich auch das eine Ende 3 des Führungsrohrs 2 und damit das Objektiv 71 eines in das Führungs¬ rohr 2 eingeführten Boroskops 70 parallel zur Richtung 90 linear bewegen lässt.
Die Führungsmechanik 40 umfasst einen Kurbeltrieb 41, dessen Pleuel 42 an seinem einen Ende schwenkbar an dem Mitnehmer 5 befestigt ist. An seinem anderen Ende ist der Pleuel 42 dreh¬ bar mit einem von der Kurbelachse entfernt angeordneten Kurbelzapfen an einer Kurbel 43 angebunden, wobei die Kurbel 43 wiederum drehbar um die Kurbelachse gelagert ist. Über die Stellschraube 44 lässt sich der Abstand zwischen Kurbelzapfen und Kurbelachse verändern, wodurch der von dem Mitnehmer 5 ausgeführte Hub in seiner Länge eingestellt werden kann. Zur Betätigung des Kurbeltriebs 41 ist eine Handkurbel 45 vorgese¬ hen. Es ist aber auch möglich, anstelle der Handkurbel 45 ei- nen steuerbaren Antrieb vorzusehen.
Es ist alternativ auch möglich, die Führungsmechanik 40 als Spindeltrieb für den Mitnehmer 5 auszugestalten.
Wie nachfolgend aus der Erläuterung der Figuren 3a-c ersicht¬ lich, ist die Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 in einzelne Baugrup- pen zerlegbar, wodurch die Verwendung der Vorrichtung 1 erleichtert wird. Eine erste Baugruppe umfasst die Befestigungs¬ vorrichtung 20 mit Ausrichteinheit 30, eine zweite Baugruppe das Führungsrohr 2 inkl. Mitnehmer 5. Die dritte Baugruppe umfasst die Führung 10, während die Führungsmechanik 40 die vierte Baugruppe bildet. In Figuren 3a-c ist eine typische Montage der Vorrichtung 1 aus Figur 2 an einem Strahltriebwerk 80, sodass das erfindungsgemäße Verfahren wie in Figur 1 durchführen lässt, schematisch dargestellt. Beginnend mit Figur 3a wurde in einem ersten Schritt zunächst die erste Baugruppe umfassend Befestigungsvorrichtung 20 auf einer für die Durchführung des Führungsrohrs 2 vorgesehenen seitlichen Öffnung 85 des Strahltriebwerkes 80 - in diesem Ausführungsbeispiel eine Zündkerzenhalterung - aufgelegt, mit dieser jedoch noch nicht fest verbunden. Anschließend wurde das Führungsrohr 2 als zweite Baugruppe durch die Hohlschraube 21 der Befestigungsvorrichtung 20 und anschließend durch die Öffnung 85 im Strahltriebwerk 80 geführt, sodass das eine Ende 3 des Führungsrohrs 2 bereits grundsätzlich vor den zu inspi- zierenden Turbinenschaufeln 82 der ersten Hochdruckturbinenstufe 71 angeordnet ist.
Danach wird die Befestigungsvorrichtung 20 ausgerichtet und die Führung 10 wird fest mit der Befestigungsvorrichtung 20 verbunden, sodass die Ausrichtung der Führung 10 eindeutig durch die Ausrichtung der Befestigungsvorrichtung 20 definiert ist. In Figur 3b ist das Ergebnis der nachfolgend noch näher beschriebenen Schritte dargestellt.
Zunächst wird die Hohlschraube 21 in das Gewinde der Öffnung 85 im Strahltriebwerk 80 eingeschraubt, jedoch nicht festgezo- gen, sodass zwar die Position der Befestigungsvorrichtung 20 gegenüber dem Strahltriebwerk 80 und insbesondere der Öffnung 85 im Wesentlichen festgelegt ist, die Lage der Befestigungs¬ vorrichtung 20 aber durchaus noch veränderbar ist. Anschließend wird der Schlitten 35 der Ausrichteinheit 30 in eine vorgegebene Position verfahren und dort fixiert. In die¬ ser Position des Schlittens 35 liegen die Anschlagflächen 31 an den freien Enden 32 der Schrauben 33 an einem Bauteil des Strahltriebwerks 80 - in diesem Fall einem Flansch des Gehäu¬ ses - an. Durch diese Anlage wird die korrekte Ausrichtung der Befestigungsvorrichtung 20 sichergestellt, in der die Befesti¬ gungsvorrichtung 20 anschließend durch das Anziehen der Hohlschraube 21 an dem Strahltriebwerk 80 endgültig befestigt wird.
Danach wird die Führung 10 an der Befestigungsvorrichtung 20 befestigt, wobei der Mitnehmer 5 der Reinigungslanze 2 in die Linearführung 11 eingeführt wird. Da die Befestigungsvorrichtung 20 über die Ausrichteinheit 30 ausgerichtet ist, gilt auch die damit fest verbundene Führungseinheit 10 als ausge¬ richtet, da sich die Führungseinheit 10 nur in einer vorgege¬ benen Position an der Befestigungseinrichtung 20 befestigten lässt .
Zuletzt wird die Vorrichtung 1 noch wie in Figur 3c gezeigt komplettiert, indem die Führungsmechanik 40 (nur teilweise dargestellt) an der Führung 10 montiert wird. Durch die Füh¬ rungsmechanik 40 lässt sich der Mitnehmer 5 linear entlang der Führungsschiene 11 bewegen, womit auch das Ende 3 des Füh¬ rungsrohrs 2 eine entsprechende Bewegung macht. Durch geeig- nete Ausrichtung des Führungsrohrs 2 durch entsprechende Aus¬ richtung der Führung 10 bzw. der Befestigungsvorrichtung 20 sowie geeignete Einstellung der Hublänge über die Stell¬ schraube 44 des Kurbeltriebs 41 lässt sich nach Hindurchführen eines Boroskops 70 durch das Führungsrohr 2 eine Turbinen- schaufei 82 über deren gesamte Länge abfahren und inspizieren. Das durch das Führungsrohr 2 hindurchzuführende Boroskop 70 ist kein unmittelbarer Teil der in Figuren 2 und 3 gezeigten Vorrichtung. Vielmehr lässt sich die Vorrichtung 1 beliebig mit verschiedenen Boroskopen 70 verwenden. Wie in Figuren 4a, b gezeigt, lässt sich die Vorrichtung sogar mit verschiedenen Bauarten von flexiblen Boroskopen 70 verwenden.
Wie in Figur 4a dargestellt, kann das Boroskop 70 eine koaxial angeordnete Boroskopobj ektiv 71 aufweisen. Das an sich flexible Boroskop 70 steht dabei nur soweit aus dem Führungsrohr 2 hervor, dass der hervorstehende Teil des Boroskop 70 auch schwerkraftbedingt nicht von der durch das Führungsrohr 2 vorgegebenen Ausrichtung abweicht.
In Figur 4b ist eine alternative Ausführung eines Boroskops 70 gezeigt. Bei diesem Boroskop 70 ist als Boroskopobj ektiv 71 ein CCD-Chip oder CMOS-Chip mit aufgeklebter Linse vorgesehen. Außerdem ist noch eine Leuchtdiode 72 zur Ausleuchtung des Bildbereichs der Boroskopobj ektiv 71 vorgesehen. Da sowohl Boroskopobj ektiv 71 als auch Leuchtdiode 72 seitlich am Boroskop 70 angeordnet sind, lässt sich dessen Spitze abwinkein, um so die Boroskopobj ektiv 71 auf die Turbinenschaufeln 82 der ersten Hochdruckturbinenstufe 82 ausrichten zu können.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung (1) zur Boroskopinspektion von Turbinenschaufeln (82) der ersten Hochdruckturbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (80) umfassend ein knickfreies Führungs¬ rohr (2) zur Durchleitung eines flexiblen Boroskops (70), dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1) eine Führung (10) für das Führungsrohr (2) zur eindeutigen und reproduzierbaren Positionierung und Ausrichtung des Führungsrohrs (2) und eine Befestigungsvorrichtung (20) zur lösbaren Befestigung der Führung (10) an der Außenseite des Strahltriebwerks (80) umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung (20) eine Ausrichteinheit (30), mit der die Führung (10) auf eine vorgegebene Ausrichtung ge¬ genüber der Außenseite des Strahltriebwerks (80) einstell¬ bar ist, aufweist, und wobei das Führungsrohr (2) starr und derart geformt ist, dass das in das Strahltriebwerk (80) eingeführte Ende (3) des Führungsrohrs (2) bei ordnungsge¬ mäßer Ausrichtung der Führung (10) zwischen zwei vorgegebene Leitschaufeln (83) weisend ausrichtbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führung (10) zur Einschränkung der Bewegbarkeit des Führungsrohrs (2) auf einen Freiheitsgrad ausgebildet ist, wobei der Freiheitsgrad vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass durch Bewegung entlang des einen Freiheitsgrades das in das Strahltriebwerk (80) eingeführte Ende (3) des Führungsrohrs (2) in eine Richtung radial zur Achse des Strahltriebwerks (80), vorzugsweise linear, bewegt wird.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (20) als Befestigungsmittel ei¬ nen Gewindeabschnitt zum Eingriff in ein Gewinde der Durchführungsöffnung für das Führungsrohr (2) umfasst, wobei der Gewindeabschnitt vorzugsweise Teil einer Hohlschraube (21) mit kegelförmig ausgebildetem Kopf (22) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausrichteinheit (30) eine oder mehrere Anschlagflächen (31), die zum Anliegen an das Strahltriebwerk (80) ausgestaltet sind, umfasst, wobei wenigstens ein Teil der An¬ schlagflächen (31) vorzugsweise einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1) eine Führungsmechanik (40) umfasst, mit der sich das Führungsrohr (2) entlang der Führung (10) bewegen lässt, wobei die Führungsmechanik (40) vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass sie das in das Strahltrieb¬ werk (80) eingeführte Ende (3) des Führungsrohrs (2) in eine Richtung radial zur Achse des Strahltriebwerks (80), vorzugsweise linear, bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungsmechanik (40) einen Kurbeltrieb (41) zur Bewegung des Führungsrohrs (2) entlang der Führung (10) auf¬ weist, wobei die Kurbel (42) des Kurbeltriebs (41) vorzugs¬ weise längeneinstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmechanik (40) einen steuerbaren Antrieb, vorzugsweise einen Schrittmotor, zum Bewegen des Führungsrohrs (2) entlang der Führung (10) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1) in Baugruppen zerlegbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Führungsrohr (2) und dessen in das Strahltriebwerk (80) einzuführendes Ende (3) bei ordnungsgemäßer Befestigung von den Vorderkanten der Leitschaufeln beabstandet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Führungsrohr (2) derart ausgestaltet ist, dass das Bo- roskop (70) zur Erfassung der Turbinenschaufeln (82) bei ordnungsgemäßer Verwendung der Vorrichtung (1) um maximal 150 mm, vorzugsweise um maximal 50 mm aus dem Führungsrohr (2) ragt.
11. Verfahren zur Inspektion der Turbinenschaufeln (82) der
ersten Hochdruckturbinenstufe (81) eines Strahltriebwerks (80) umfassend die Schritte: a) Einführen und Befestigen einer Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche an der vorgegebenen seitlichen Boroskopöffnung (85) des Strahltriebwerks (80) in einer vorgegebenen Ausrichtung; b) Einführen eines flexiblen Boroskops (70) durch das Führungsrohr (2 ) ; c) Drehen der Hochdruckturbinenstufe (81) und einer damit drehfest verbundenen weiteren Komponente (88) des
Strahltriebwerks (80) unter Beobachtung, bis ein eindeutiges Identifikationsmerkmal der weiteren Komponente (88) in einer vorgegebenen Position ist; d) Identifizierung der durch das erste Boroskop (70) zu sehenden Turbinenschaufeln (82) als erste Turbinenschaufel .
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweites Boroskop (72) durch eine weitere Boroskopöff- nung (87) in das Strahltriebwerk (80) eingeführt ist, sodass durch das zweite Boroskop (72) die Schaufeln einer auf der Welle der Turbinenschaufeln (82) der ersten Hochdruckturbinenstufe (81) angeordneten Kompressorstufe (88) er- fasst werden können.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Boroskop (72) starr und/oder am Strahltriebwerk (80) befestigbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Identifikationsmerkmal der Kompressorstufe (88) ein Schaufelschloss ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Identifikationsmerkmal der Kompressorstufe (88) dasje¬ nige von mehreren Schaufelschlössern ist, dessen Abstand in Umfangsrichtung entgegen einer vorgegebenen Drehrichtung zwischen dem Schauf elschloss und dem benachbarten Schaufel- schloss minimal ist.
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