检查和维修工具

文档序号:402902 发布日期:2021-12-17 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 检查和维修工具 (Inspection and repair tool ) 是由 托德·威廉·丹科 安巴利什·贾扬特·库尔卡尼 马格奥克斯·华莱士 赫里希凯什·凯沙万 伯纳德 于 2021-06-09 设计创作,主要内容包括:一种用于检查和维修燃气涡轮发动机的部件的表面的方法,该方法包括:将检查和维修工具插入到燃气涡轮发动机的内部;利用检查和维修工具检查部件的表面;利用检查和维修工具从燃气涡轮发动机的内部进行部件的表面的维修,在检查部件和进行部件的表面的维修之间检查和维修工具保留在燃气涡轮发动机的内部。(A method for inspecting and repairing a surface of a component of a gas turbine engine, the method comprising: inserting inspection and maintenance tools into an interior of a gas turbine engine; inspecting a surface of the component with an inspection and repair tool; the method includes performing a repair of a surface of the component from an interior of the gas turbine engine with an inspection and repair tool remaining in the interior of the gas turbine engine between inspecting the component and performing the repair of the surface of the component.)

检查和维修工具

技术领域

本主题总体上涉及在燃气涡轮发动机内使用的检查和维修工具及其使用方法。

背景技术

在诸如燃烧器,高压涡轮(HPT)叶片,轮片和护罩的部件上使用热障涂层(TBC)有助于此类部件在更高的操作温度下生存,增加部件的耐用性并改善发动机的可靠性。TBC通常由陶瓷材料形成,并沉积在环保粘结涂层上以形成所谓的TBC系统。

在使用条件下,受TBC系统保护的热区段发动机部件容易受到各种损坏方式(包括由于暴露于燃烧的气态产物而受到的侵蚀、氧化和腐蚀,异物损坏(FOD)以及来自环境污染物的侵袭)的影响。环境污染物的来源是环境空气,发动机将其吸入以用于冷却和燃烧。环境空气中的环境污染物的类型将随位置不同而变化,但可能会引起飞行器的关注,因为它们的目的是从一个位置移动到另一个位置。这些环境污染物是除了燃料燃烧产生的腐蚀性和氧化性污染物之外的。

这些污染物中的一些可能导致部件的整个寿命中的TBC损失,从而留下一小部分TBC或完全去除一部分TBC,使下面的部件暴露于操作条件并可能损坏此部件。

因此,用于维修TBC的方法和系统将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述,或者可以从描述中变得显而易见,或者可以通过实施本发明而获知。

本公开的方面涉及一种用于检查和维修燃气涡轮发动机的部件的表面的方法。该方法包括:将检查和维修工具插入到燃气涡轮发动机的内部;利用检查和维修工具检查部件的表面;利用检查和维修工具从燃气涡轮发动机的内部进行部件的表面的维修,在检查部件和进行部件的表面的维修之间检查和维修工具保留在燃气涡轮发动机的内部。

参考以下描述和所附权利要求,将更好地理解本发明的这些和其他特征,方面和优点。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开,包括其最佳模式,其参考附图,其中:

图1是根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面视图;

图2是根据本公开的示例性实施例的具有损坏的TBC的燃烧器组件的立体横截面视图;

图3是根据本公开的示例性实施例的用于原位检查和维修部件的一部分热障涂层的系统的示意图;

图4是根据本公开的示例性实施例的用于原位检查和维修部件的一部分热障涂层的系统的另一示意图;

图5是根据本公开的示例性实施例的具有处于第一位置的喷头的检查和维修工具的远端的特写立体图;

图6是需要维修的热障涂层的照片;

图7是图5的具有处于第二位置的喷头的检查和维修工具的远端的特写立体图;

图8是根据本公开的示例性方面的用于检查和维修燃气涡轮发动机的部件的热障涂层的方法的流程图。

在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本发明的相同或相似特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例,其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。在附图和描述中相同或相似的标记已经用于指代本发明的相同或相似部分。

词语“示例性”在本文中用来表示“用作示例,实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式优选或有利。

如本文中所使用的,术语“第一”,“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开,并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前向”和“后向”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置,并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如,对于燃气涡轮发动机,前向是指更靠近发动机入口的位置,而后向是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如,“上游”是指流体从其流动的方向,而“下游”是指流体向其流动的方向。

除非本文另有说明,否则术语“联接”,“固定”,“附接到”等是指直接联接,固定或附接,以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接,固定或附接。

与部件有关的术语“维修”通常是指对这种部件的任何维修或维护活动,包括向部件添加材料,从部件去除材料或改变所有或部分部件的材料属性的任何活动。在至少某些实施例中,与部件有关的术语“维修”是指进行与使部件的损坏部分恢复活力并维护或保护部件的损坏和未损坏部分有关的任务。

除非上下文另外明确指出,否则单数形式“一”,“一种”和“该”包括复数形式。

如本文在整个说明书和权利要求书中所使用的,近似语言被用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生变化的任何定量表示。因此,由诸如“约”,“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度,或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如,近似语言可以指的是在10%的范围内。

在此以及整个说明书和权利要求书中,范围限制被组合和互换,除非上下文或语言另有指示,否则这种范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。例如,本文公开的所有范围包括端点,并且端点可彼此独立地组合。

应当理解,为了维修热障涂层(“TBC”)的损坏区域,通常需要使用例如管道镜检查工具来手动进行一个或多个检查操作。在检查操作期间,可以记录任何需要维修的区域。随后,可以将发动机“移出机翼”(即,从飞行器上卸下),可以去除部件(或可以将发动机拆卸到露出部件的程度),可以清洁需要维修的区域,可以施加并固化热障涂层补剂,并且可以重新安装部件,并将发动机重新安装到飞行器上。

这是相当耗时且昂贵的处理。鉴于以上内容,可以理解的是,如果有系统和方法可用于维修和检查热障涂层,而不需要多种不同的工具,也不需要将发动机从机翼上取下并至少部分地拆卸,那将是所希望的。

因此,本公开的方面提供了用于维修燃气涡轮发动机的部件的表面(诸如燃气涡轮发动机的部件的TBC)的系统和方法。本文描述的系统和方法可以有助于原位检查和维修TBC或部件的其他方面。

在至少一个示例性方面,该方法可以包括将检查和维修工具插入燃气涡轮发动机的内部;利用检查和维修工具检查部件的表面;以及利用检查和维修工具从燃气涡轮发动机内部进行部件表面的维修。以这种方式,将理解的是,检查和维修工具在检查部件与进行部件表面的维修之间留在燃气涡轮发动机的内部。与传统的检查和维修处理相比,这可以有效地导致利用检查和维修工具的更紧凑的检查和维修处理,从而节省时间和成本。更具体地,通过使用能够进行检查和维修处理两者的工具,可以减少进行这些操作的总时间以及发动机停止服务的时间量。

现在参考附图,图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更特别地,对于图1的实施例,燃气涡轮发动机是高旁路涡轮风扇喷气发动机10,在本文中被称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示,涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于供参考使用的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常,涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。

所示的示例性核心涡轮发动机16通常包括限定环形入口20的基本上管状外壳18。外壳18以串行流动关系包围:压缩机区段,其包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24;燃烧区段26;涡轮区段,其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30;以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。

对于所示实施例,风扇区段14包括可变螺距风扇38,该可变螺距风扇38具有以间隔开的方式联接至盘42的多个风扇叶片40。如图所示,风扇叶片40通常沿着径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44,每个风扇叶片40可相对于盘42绕螺距轴线P旋转,该致动构件44被构造为共同地一致改变风扇叶片40的螺距。风扇叶片40,盘42和致动构件44一起可通过跨可选动力齿轮箱46的LP轴36绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括用于将LP轴36的转速降低至更有效的旋转风扇速度的多个齿轮。

仍然参考图1的示例性实施例,盘42被可旋转前机舱48覆盖,该可旋转前机舱48在空气动力学上成形为促进气流通过多个风扇叶片40。另外,示例性风扇区段14包括环形风扇壳或外机舱50,该环形风扇壳或外机舱周向围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当理解,机舱50可以被构造成由多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。此外,机舱50的下游区段54在核心涡轮发动机16的外部分上延伸,以便在它们之间限定旁路气流通道56。

在涡轮风扇发动机10的操作期间,一定量的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关入口60进入涡轮风扇发动机10。当该一定量空气58穿过风扇叶片40时,如箭头62所示的第一部分空气58被引导或导向到旁路气流通道56中,并且如箭头64所示的第二部分空气58被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比通常被称为旁通比。然后,当第二部分空气64被导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时,第二部分空气64的压力增加,在燃烧区段26中第二部分空气64与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被导向通过HP涡轮28,在HP涡轮28中,经由联接到外壳18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的顺序级来提取来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能,因此使HP轴或线轴34旋转,从而支持HP压缩机24的操作。然后,燃烧气体66被导向通过LP涡轮30,在LP涡轮30中,经由联接到外壳18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的顺序级从燃烧气体66提取第二部分热能和动能,因此使LP轴或线轴36旋转,从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

随后,燃烧气体66被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32,以提供推进力。同时,随着第一部分空气62在从涡轮风扇发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁路气流通道56,第一部分空气62的压力实质上增加,这也提供了推进力。HP涡轮28,LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定了热气路径78,用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。

现在参考图2,提供了图1的示例性涡轮风扇发动机10的燃烧区段26的特写横截面视图。更具体地,图2提供了根据本公开的示例性实施例的可定位在图1的示例性涡轮风扇发动机10的燃烧区段26中的燃烧器组件100的立体横截面视图。

如图所示,燃烧器组件100通常包括大致沿着轴向方向A在后端104和前端106之间延伸的内衬102,以及也大致沿着轴向方向A在后端110和前端112之间延伸的外衬108。内衬102和外衬108一起至少部分地在它们之间限定燃烧室114。内衬102和外衬108分别附接到环形圆顶。更具体地,燃烧器组件100包括附接到内衬102的前端106的内环形圆顶116和附接到外衬108的前端112的外环形圆顶118。尽管示出了内环形圆顶116和外环形圆顶118均包括封闭表面,该封闭表面限定用于容纳相应内衬102和外衬108的前端106、112的狭槽122,但是可以利用任何合适的附接方案来将衬附接到相应圆顶。而且,尽管示出的示例性燃烧器组件100包括内环形圆顶和外环形圆顶,但是应当理解,在其他实施例中,圆顶可以形成为单个圆顶构造或任何其他合适的多圆顶构造(例如,3个圆顶等)。

燃烧器组件100还包括在外圆顶118内沿着周向方向间隔开的多个燃料空气混合器124。更具体地,多个燃料空气混合器124沿着径向方向R设置在外圆顶118和内圆顶116之间。来自涡轮风扇发动机10的压缩机区段的压缩空气流入或流过燃料空气混合器124,在燃料空气混合器124中压缩空气与燃料混合并点燃,以在燃烧室114内产生燃烧气体66。内圆顶116和外圆顶118被构造成有助于将这样的压缩空气流从压缩机区段提供到燃料空气混合器126中或通过燃料空气混合器126。例如,外圆顶118在前端128处包括外罩126,并且内圆顶116类似地在前端132处包括内罩130。外罩126和内罩130可有助于将压缩空气流从压缩机区段26引导到一个或多个燃料空气混合器中或通过一个或多个燃料空气混合器。

此外,内圆顶116和外圆顶118均包括附接部分,该附接部分被构造成有助于将燃烧器组件100安装在涡轮风扇发动机10内。例如,外圆顶118包括被构造成安装到外燃烧器壳(未示出)的附接延伸部134,而内圆顶116包括被构造成附接到涡轮风扇发动机10内的环形支撑构件(未示出)的类似附接延伸部138。在某些示例性实施例中,内圆顶116可以一体地形成为单个环形部件,类似地,外圆顶118也可以一体地形成为单个环形部件。然而,应当理解,在其他示例性实施例中,内圆顶116和/或外圆顶118可以替代地由以任何适当方式接合的一个或多个部件形成。例如,参考外圆顶118,在某些示例性实施例中,外罩126可与外圆顶118分开地形成,并且使用例如焊接处理附接到外圆顶118的前端128。类似地,附接延伸部134也可以与外圆顶118分开地形成,并且使用例如焊接处理附接到外圆顶118的前端128。附加地或替代地,内圆顶116可以具有类似的构造。

仍然参考图2,示例性燃烧器组件100还包括围绕每个燃料空气混合器124定位的、周向布置的多个隔热罩142。对于所描绘的实施例,隔热罩142附接到外圆顶118和内圆顶116并在外圆顶118和内圆顶116之间延伸。隔热罩142被构造成保护涡轮风扇发动机10的某些部件免受燃烧室114的相对极端温度的影响。

应当理解,隔热罩142,内衬102和外衬104中的每一个在燃气涡轮发动机的操作期间暴露于相对高温的相对苛刻条件下。这样,至少在这些部件中的一个或多个的暴露表面上设置有热障涂层146。

特别是对于图2的实施例,隔热罩142包括用于保护隔热罩142的下层结构的热障涂层146。热障涂层146可以是陶瓷涂层或任何其他合适的涂层。

此外,还将理解的是,通过燃气涡轮发动机10的操作,热障涂层146的一个或多个部分可以比热障涂层146的其他部分更快地磨损或退化。例如,如图2示意性所示,热障涂层146在相邻燃料空气混合器124之间包括磨损部分148。图2示意性地示出的磨损部分148可以表示热障涂层的剥落。

现在参考图3,提供了根据本公开的示例性实施例的检查和维修工具200,该检查和维修工具200可以与以上参考图1和2所述的示例性燃气涡轮发动机10及其部件一起使用。

对于图3的示例性实施例,检查和维修工具200大体包括细长的插入构件202和在细长的插入构件202的远端206处附接到细长的插入构件202的器具本体204。如将在下面更详细地描述的,器具本体204可以被构造为进行一个或多个检查和/或维修操作。

更具体地,对于图3的实施例,检查和维修工具200利用机械臂组件208(有时也称为“蛇形臂”组件),并且细长的插入构件202被构造为机械臂组件208的机械臂。机械臂组件208大体限定竖直方向V,纵向方向L和横向方向(垂直于纵向方向L和竖直方向V;未示出)。除了细长的插入构件202或机械臂之外,机械臂组件208还包括基部210。尽管未示出,但是机械臂限定了穿过其中的流体通道。流体通道可以直接与供应管线和/或流体加热器流体连通,或替代地可以通过基部210与流体源流体连通。

对于所示实施例,基部210大体包括可与机械臂一起操作以致动机械臂的一个或多个马达212。因此,所描绘的机械臂组件208可以被称为机动化机械臂组件。另外,对于所示实施例,机械臂包括多个段214(也称为“连杆”),该多个段214在根端216和远端206之间顺序地布置并从基部210延伸,例如,对于所示实施例,大致沿着机械臂组件208的纵向方向L。值得注意的是,对于所示实施例,机械臂在其根端216处联接到基部210。

此外,特别参考机械臂,如图所示,每个段214可以沿着至少两个操作度相对于前相邻段214(即,紧接在段214前方/朝着远端206的段214)和后相邻段(即,紧接在段214后方/朝着根端216的段214)移动,以形成图3中的机械臂的二维形状。例如,每个段214可以沿着机械臂组件208的竖直方向V相对于前相邻段214和后相邻段214向上或向下移动。然而,将进一步理解的是,对于所描绘的示例性实施例,每个段214可沿着至少四个操作度相对于相应的前相邻和后相邻段214进一步移动。例如,每个段214还可以相对于前相邻和后相邻段214沿着横向方向(垂直于纵向方向L和竖直方向V)移动。以这种方式,机械臂大体可移动以形成各种三维形状。以这种方式,机械臂可以是可移动的,以将远端206和器具本体204定位成邻近燃气涡轮发动机的内部的多个不同部件。

简要地,如所指出的,所描绘的机械臂组件208利用机动化机械臂组件。因此,将理解的是,在至少某些示例性实施例中,基部210的一个或多个马达212可以大致拉动延伸通过机械臂并终止于机械臂的各个段214的各种导线(未示出)。通过拉动这些各种导线,基部210的一个或多个马达212可以控制机械臂的段214的移动。

然而,在其他实施例中,可以提供任何其他合适的构造来控制机械臂。在某些示例性实施例中,马达212可以可操作地联接至检查和维修工具200的控制器(诸如下面讨论的检查和维修工具200的控制器220)。

然而,将进一步理解,在其他示例性实施例中,还可以提供其他细长的插入构件202。例如,在其他实施例中,细长的插入构件202可以是手动移动到适当位置的手动蛇形臂组件。替代地,细长的插入构件202可以是柔性或半柔性的管,其可以弯曲成期望的形状以将其远端206定位在燃气涡轮发动机内部的期望位置。替代地,细长的插入构件202可以是具有预定形状的一系列连杆,其被选择性地刚性化,使得当移动到刚性位置以将器具本体204定位在燃气涡轮发动机内部的期望位置时,它们形成期望的形状。也可以考虑其他构造。

仍参考图3所示的示例性检查和维修工具200,示例性检查和维修工具200还包括控制器220。图3中描绘的示例性控制器220被构造为从示例性检查和维修工具200的方面(例如,从如下所述的器具本体204)接收数据,并且例如,基于接收的数据为检查和维修工具200做出控制决定。

特别地参考控制器220的操作,在至少某些实施例中,控制器220可以包括一个或多个计算装置222。计算装置222可以包括一个或多个处理器222A和一个或多个存储器装置222B。一个或多个处理器222A可以包括任何合适的处理装置,例如微处理器,微控制器,集成电路,逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置222B可以包括一个或多个计算机可读介质,包括但不限于非暂时性计算机可读介质,RAM,ROM,硬盘驱动器,闪存驱动器和/或其他存储器装置。

一个或多个存储器装置222B可以存储可由一个或多个处理器222A访问的信息,包括可以由一个或多个处理器222A执行的计算机可读指令222C。指令222C可以是在由一个或多个处理器222A执行时使一个或多个处理器222A进行操作的任何指令集。在一些实施例中,指令222C可以由一个或多个处理器222A执行以使一个或多个处理器222A进行操作,诸如控制器220和/或计算装置222被构造用于的任何操作和功能,如本文所述的用于操作检查和维修工具200的操作(例如方法300)和/或一个或多个计算装置222的任何其他操作或功能。指令222C可以是用任何合适的编程语言编写的或者可以在硬件中实施的软件。附加地和/或替代地,指令222C可以在处理器222A上的逻辑和/或虚拟分离线程中执行。存储器装置222B可以进一步存储可以由处理器222A访问的数据222D。

计算装置222还可以包括网络接口222E,该网络接口222E用于例如与检查和维修工具200的其他部件,被维修的燃气涡轮发动机,包括燃气涡轮发动机的飞行器等进行通信。例如,在如上所述的实施例中,燃气涡轮发动机和/或检查和维修工具200包括一个或多个传感器,用于感测指示检查和维修工具200,燃气涡轮发动机或两者的一个或多个参数的数据。控制器220通过例如网络接口222E可操作地联接到一个或多个传感器,使得控制器220可以接收指示在操作期间由一个或多个传感器感测到的各种操作参数的数据。网络接口222E可以包括用于与一个或多个有线/无线通信网络接口的任何合适的部件,包括例如发射机,接收机,端口,控制器,天线和/或其他合适的部件。

现在参考图4,提供了根据本公开的示例性实施例的燃烧器组件154的特写侧视横截面视图,以及根据本公开的检查和维修工具200的示意图。在某些示例性实施例中,图4的检查和维修工具200可以以与图3的检查和维修工具200类似的方式构造,并且图4的燃烧器组件154可以定位在图2的示例性涡轮风扇发动机100的燃烧区段114中。因此,应当理解,示例性燃烧器组件154大致限定轴向方向A,径向方向R和周向方向C。

首先参考所描绘的示例性燃烧器组件154,燃烧器组件154大体包括大致沿着轴向方向A延伸的内衬156,以及也大致沿着轴向方向A延伸的外衬158。内衬156和外衬158一起至少部分地在它们之间限定燃烧室160。内衬156和外衬158均附接到环形圆顶。更具体地,环形圆顶包括附接到内衬156的内圆顶区段162和附接到外衬158的外圆顶区段164。内圆顶区段162和外圆顶区段164可以一体地形成(或者替代地可以由以任何合适的方式附接的多个部件形成),并且均可以沿着周向方向C延伸以限定环形形状。燃烧器组件154还包括至少部分地定位在环形圆顶内的燃料喷嘴166和定位在燃料喷嘴166周围的隔热罩168。内圆顶区段162和外圆顶区段164以及隔热罩168中的一个或多个可以在其上包括热障涂层。

在包括所示的示例性燃烧器组件154的燃气涡轮发动机的操作期间,燃烧室160内的温度可能相对较高,并且内圆顶区段162和外圆顶区段164以及隔热罩168中的一个或多个上的热障涂层可能会随着时间退化。因此,本公开总体上提供了检查和维修工具200,以针对这种退化检查这些部件中的一个或多个并原位(即,当燃烧器组件154安装在燃气涡轮发动机中时)维修该退化,并且还无需明显地拆卸燃气涡轮发动机(例如,去除部件以暴露燃气涡轮发动机的退化的热障涂层部件)。

现在特别参考示例性检查和维修工具200,将理解的是,燃烧器组件154被壳224包围。对于所示实施例,壳224和燃烧器组件154的外衬158一起限定接近端口226。接近端口226可以是例如当前存在或将来添加的燃烧器组件154的点火器端口或任何其他合适的接近端口226(例如管道镜孔等)。如上所述,检查和维修工具200大体包括细长的插入构件202和附接到细长的插入构件202的器具本体204。与图3的示例性实施例一样,图4的检查和维修工具200的细长的插入构件202被构造为机械臂。机械臂被构造为引导器具本体204通过接近端口226并进入燃气涡轮发动机的内部,并且更具体地,燃烧器组件154的内部,或者更确切地说,所描绘的示例性燃烧器组件154的燃烧室160内。

以这种方式,将认识到,检查和维修工具200可用于通过将器具本体204引导到内部来在燃气涡轮发动机的内部,并且更具体地,在燃烧器组件的内部进行一个或多个检查和维修操作。器具本体204可包括一个或多个器具,以利于内部的检查。例如,如将在下面更详细地描述的,器具本体204可以包括视觉系统,该视觉系统用于提供反馈以帮助在内部引导器具本体204并且检查内部的一个或多个部件。例如,视觉系统可用于检查内圆顶162,外圆顶164,隔热罩168等上的热障涂层。此外,器具本体204可包括一个或多个器具,以利于内部的维修。例如,器具本体204可包括用于将热障涂层补剂喷洒到内部的热障涂层的退化部分上(例如喷洒到上面参考图2讨论的热障涂层146的磨损部分148上)的喷头。

现在参考图5,提供了根据本公开的示例性实施例的检查和维修工具200的远端206的特写立体图。示例性检查和维修工具200可以以与以上参考图3和图4描述的示例性检查和维修工具200基本相同的方式构造。例如,检查和维修工具200大体包括细长的插入构件202和在细长的插入构件202的远端206处附接到细长的插入构件202的器具本体204。

对于所示实施例,器具本体204包括用于进行检查和维修操作的器具。具体地,对于所示实施例,器具本体204包括沿着纵向方向L2延伸的基部230和视觉系统。更具体地,对于所示实施例,视觉系统至少部分地定位在基部230内或联接到基部230。更具体地,对于所示实施例,视觉系统包括多个相机232,并且特别地包括第一相机232A和第二相机232B。第一相机232A和第二相机232B沿着基部230的纵向方向L2间隔开。

如图5所示,第一相机232A限定第一视场234A,第二相机232B限定第二视场234B。第一视场234A与第二视场234B重叠。更具体地,对于所示实施例,第一视场234A与第二视场234B在距器具本体204的基部230约12英寸以内的位置236处(例如在距器具本体204的基部230约8英寸以内的位置处,例如约6英寸以内的位置处,例如约3英寸以内的位置处,例如约1英寸以内的位置处)重叠。

以这种方式,视觉系统可以提供改进的反馈,以用于在燃气涡轮发动机内部导航检查和维修工具200以及燃气涡轮发动机内部的检查。例如,当操作检查和维修工具200时,重叠的视场234A,234B可以提供期望的深度感知。

另外,将理解的是,在某些示例性实施例中,器具本体204可以附加地或替代地包括用于确定器具本体204与被检查的部件之间的距离的任何其他合适的装置。例如,器具本体204可包括一个或多个激光深度传感器,或其他合适的硬件(未示出)。

此外,将理解的是,视觉系统的一个或多个相机232可操作地联接至控制器220(见图3-4),使得视觉系统和控制器220可用于检查燃气涡轮发动机的内部。例如,视觉系统可以被构造为将内部的热障涂层的图像与指示热障涂层在内部的何处的位置信息一起通信到控制器220。控制器220可以被构造为然后将图像与一个或多个基线图像进行比较以确定热障涂层是否损坏。例如,简要地参考图6,在燃烧器组件154的圆顶(类似于图3的圆顶162、164)上描绘了热障涂层146的样本图像。热障涂层146包括被称为剥落的损坏部分148,其中热障涂层146已经磨损。控制器220可以接收该图像,将其与一个或多个基线图像进行比较,并使用例如逐个像素分析,并确定在热障涂层146上存在需要维修的损坏。如下讨论的,通过控制器220的分析可以确定损坏部分148的程度(例如,深度,宽度,面积,形状等),以利于这种损坏部分148的定制维修。

然而,将意识到,在其他示例性实施例中,控制器220可利用任何其他合适的分析技术来确定是否存在对热障涂层146的任何损坏,这种损坏的程度等。例如,在其他示例性实施例中,控制器220可以利用机器学习工具,该机器学习工具被训练以识别对发动机内部的热障涂层146或其他部件的损坏的存在和/或程度。

仍参考图5,现在还参考图7,提供了图5的示例性检查和维修工具200的另一示意图,将进一步认识到,器具本体204包括喷头240。喷头240可移动地联接到器具本体204的基部230,并且可在如图7所示的缩回位置和如图5所示的伸出位置之间移动。

具体地,对于所示实施例,喷头240绕着销连接件242可旋转地联接到基部230。对于所示实施例,喷头240在如图7所示的缩回位置与如图5所示的伸出位置之间旋转至少约30度(例如至少约45度,例如至少约90度)且小于360度。值得注意的是,对于所示实施例,喷头240沿着图5中的参考箭头244在平行于纵向方向L2的平面内旋转。以这种方式,当处于伸出位置时,喷头240与纵向方向L2限定第一角度(例如,对于所示实施例,约为90度),而当处于缩回位置时,喷头240与纵向方向L2限定与第一角度不同的第二角度(例如,对于所示实施例,约为0度)。

以这种方式,当喷头240处于缩回位置时,器具本体204限定较小的横截面轮廓,以便于将器具本体204插入到燃气涡轮发动机的内部(例如,通过接近端口,例如图4的接近端口226)。随后,一旦器具本体204在内部,则喷头240可从缩回位置移动到伸出位置以允许喷头240的操作,如下所述。喷头240可以是弹簧加载的。

值得注意的是,对于所示实施例,喷头240通过一个或多个沿着细长的插入构件202的长度延伸的流体通道246流体地连接到流体源。在图5和图7中以虚线示出的一个或多个流体通道246可以是延伸通过细长的插入构件202的单独流体导管,或者可以一体地形成在细长的插入构件202内。一个或多个流体通道246可向喷头240提供要喷涂在热障涂层的损坏部分上的维修材料流248,以维修热障涂层的损坏部分。维修材料248可以是由粉末和载体形成的浆料,其可以形成为热障涂层的补剂。例如,粉末可以是被构造成粘结至热障涂层的损坏部分的可机固化的陶瓷粉末混合物。

尽管在图5和7中示意性地示出了单个流体通道246,但是在其他示例性实施例中,检查和维修工具200可以包括多个通道。例如,检查和维修工具200可以包括用于维修材料248的通道,用于清洁和调节流体的通道,用于固化流体的通道等。这些通道中的每一个可以固定地或选择性地与喷头240流体连通。

仍然参考图5,将进一步理解的是,喷头240限定出口250,用于将维修材料248喷涂到热障涂层的损坏部分上。对于所示实施例,出口250在视觉系统的视场234内。更具体地,对于所示实施例,出口250在视觉系统的第一和第二相机232的第一视场234A和/或第二视场234B内。以这种方式,控制器220能够确认喷头240的位置以及所喷涂的维修材料248(或其他材料/流体)的覆盖范围。

此外,仍然应当理解,示例性器具本体204能够移动以辅助喷涂操作。更具体地,对于所示实施例,器具本体204包括固定部分252和旋转部分254。旋转部分254包括基部230和喷头240,并且旋转部分254可旋转地联接至固定部分252,使得旋转部分254可绕纵向方向L2在周向方向C上旋转。固定部分252包括定位在其中的一个或多个马达,用于选择性地使旋转部分254绕周向方向C移动。因此,将意识到,在某些示例性实施例中,器具本体204可在喷涂操作期间使喷头240沿着周向方向C移动,以提供所喷涂的维修材料248(或其他材料/流体)的更均匀覆盖。

应当理解,上述示例性检查和维修工具200仅作为示例提供。在其他示例性实施例中,检查和维修工具200可以具有任何其他合适的构造。例如,在其他示例性实施例中,喷头240可以以任何其他合适的方式(例如旋转和滑动等)可移动地联接至基部230,喷头240可以具有出口250的任何其他构造(例如出口250的线性阵列或其他图案),器具本体204可以具有任何其他合适的视觉系统或检查系统,器具本体204可以被构造为以任何其他合适的方式旋转等。

现在参考图8,提供了用于检查和维修燃气涡轮发动机的部件的表面的方法300。方法300可以根据以上关于图1至图7讨论的示例性构造中的一个或多个来利用检查和维修工具。

方法300包括在(302)处将检查和维修工具插入到燃气涡轮发动机的内部。在某些示例性方面,在(302)处将检查和维修工具插入到燃气涡轮发动机的内部可以包括通过发动机的检查端口将检查和维修工具插入到燃气涡轮发动机的内部,以在发动机的燃烧器组件的燃烧室内定位检查和维修工具的器具本体。

方法300进一步包括在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面。对于所示实施例,在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面包括在(306)处利用检查和维修工具的多个相机检查部件的表面。在某些示例性方面,多个相机包括限定重叠视场的两个相机。进一步对于所示实施例,在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面包括在(308)处测量部件的表面与检查和维修工具之间的距离。

值得注意的是,对于图8的示例性方面,检查和维修工具包括在缩回位置和伸出位置之间枢转的喷头。对于这样的示例性方面,在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面包括在(307)处在将检查和维修工具插入到燃气涡轮发动机的内部之后,将喷头从缩回位置移动到伸出位置。

另外,在某些示例性方面,在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面包括在(309)处使用蛇形臂组件在腔的内部移动检查和维修工具。

方法300进一步包括在(310)处基于利用检查和维修工具的部件的表面的检查来确定部件的表面包括缺陷。以这种方式,还将理解的是,在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面可以包括利用任何合适的检查和分析技术。例如,在某些示例性方面,在(304)处利用检查和维修工具检查部件的表面包括在(312)处相对于一个或多个捕获的图像叠加示例性图像,并且在(310)处确定部件的表面包括缺陷包括在(311)处基于叠加的示例性图像相对于一个或多个捕获的图像的比较来确定部件的表面包括缺陷。

此外,将理解的是,在某些示例性方面,部件的表面是部件的热障涂层,并且在(310)处确定部件的表面包括缺陷包括在(314)处接收指示热障涂层的剥落的数据。指示热障涂层的剥落的数据可以是上述比较数据,或者可以是经过训练以识别剥落的机器学习工具的结果。

方法300进一步包括在(316)处利用检查和维修工具从燃气涡轮发动机的内部进行部件的表面的维修,在检查部件和进行部件的表面的维修之间检查和维修工具保留在燃气涡轮发动机的内部。以这种方式,将理解的是,在(304)处检查部件的表面以及在(316)处进行部件的表面的维修都可以原位完成,而不必移除检查和维修工具。这样可以允许更多时间效益和成本效益的检查和维修处理。

仍参考图8,将理解的是,在某些示例性方面,在(316)处进行部件的表面的维修还包括在(318)处将热障涂层补剂喷涂在热障涂层的剥落上。

另外,在某些示例性方面,例如所示的示例性方面,在(316)处进行部件的表面的维修还包括(320)处至少部分地基于检查和维修工具的视觉系统定位检查和维修工具的喷头,以将材料喷涂在部件上。

此外,在某些示例性方面,例如所描绘的示例性方面,在(316)处进行部件的表面的维修附加地包括在(322)处将预处理材料喷涂在部件的表面上,并且随后将维修材料喷涂在部件的表面上。通过这样的示例性方面,在将预处理材料喷涂在部件的表面上和将维修材料喷涂在部件的表面上之间检查和维修工具可以保留在燃气涡轮发动机的内部。

该书面描述使用示例来公开本发明,包括最佳模式,并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定,并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件,则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

本发明的进一步方面由以下条项的主题提供:

一种用于检查和维修燃气涡轮发动机的部件的表面的方法,包括:将检查和维修工具插入到所述燃气涡轮发动机的内部;利用所述检查和维修工具检查所述部件的所述表面;利用所述检查和维修工具从所述燃气涡轮发动机的所述内部进行所述部件的所述表面的维修,在检查所述部件和进行所述部件的所述表面的所述维修之间所述检查和维修工具保留在所述燃气涡轮发动机的所述内部。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,进一步包括:基于利用所述检查和维修工具的所述部件的所述表面的所述检查来确定所述部件的所述表面包括缺陷。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,利用所述检查和维修工具检查所述部件的所述表面包括利用所述检查和维修工具的多个相机检查所述部件的所述表面。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,所述多个相机包括限定重叠视场的两个相机。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,利用所述检查和维修工具检查所述部件的所述表面进一步包括测量所述部件的所述表面与所述检查和维修工具之间的距离。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,利用所述检查和维修工具检查所述部件的所述表面包括相对于一个或多个捕获的图像叠加示例性图像。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,所述部件的所述表面是所述部件的热障涂层。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,进一步包括:基于利用所述检查和维修工具的所述部件的所述表面的所述检查来确定所述部件的所述表面包括缺陷,并且其中,确定所述部件的所述表面包括缺陷包括接收指示所述热障涂层的剥落的数据。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,进行所述部件的所述表面的所述维修包括将热障涂层补剂喷涂在所述热障涂层的剥落处。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,进行所述部件的所述表面的所述维修包括至少部分地基于所述检查和维修工具的视觉系统定位所述检查和维修工具的喷头,以将材料喷涂在所述部件上。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,进行所述部件的所述表面的所述维修包括将预处理材料喷涂在所述部件的所述表面上,并且随后将维修材料喷涂在所述部件的所述表面上,并且其中,在将所述预处理材料喷涂在所述部件的所述表面上和将所述维修材料喷涂在所述部件的所述表面上之间所述检查和维修工具保留在所述燃气涡轮发动机的所述内部。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,所述检查和维修工具包括限定视场的相机和喷头,其中,所述喷头包括出口,并且其中,所述出口在所述视场内。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,所述相机是第一相机,其中,所述视场是第一视场,其中,所述检查和维修工具附加地包括限定第二视场的第二相机,其中,所述第一视场和所述第二视场一起限定重叠视场,其中,所述出口在所述重叠视场内

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,所述检查和维修工具包括喷头,并且其中,所述喷头在缩回位置和伸出位置之间枢转。

根据这些条项中的一个或多个所述的方法,其中,利用所述检查和维修工具检查所述部件的所述表面包括使用蛇形臂机器人在腔的内部移动所述检查和维修工具。

一种用于检查,维修或检查和维修燃气涡轮发动机内的部件的工具,包括:细长的插入构件;以及器具本体,所述器具本体附接到所述细长的插入构件,所述细长的插入构件被构造成在所述燃气涡轮发动机的所述内部引导所述器具本体,所述器具本体包括基部和喷头,所述喷头可移动地联接至所述基部并且能够在缩回位置和伸出位置之间移动。

根据这些条项中的一个或多个所述的工具,其中,当所述喷头处于所述缩回位置时,所述器具本体限定较小的横截面轮廓,以便于将所述器具本体插入到所述燃气涡轮发动机的内部。

根据这些条项中的一个或多个所述的工具,其中,所述器具本体进一步包括视觉系统,所述视觉系统至少部分地定位在所述基部内或联接至所述基部。

根据这些条项中的一个或多个所述的工具,其中,所述视觉系统限定视场,其中,所述喷头包括出口,并且其中,所述出口在所述视场内。

根据这些条项中的一个或多个所述的工具,其中,所述细长的插入构件是包括沿着其长度延伸的一个或多个流体通道的机械臂工具。

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