用于在翼修理的燃气涡轮机就地可膨胀囊袋的制作方法

本发明主题总体涉及燃气涡轮发动机，且更特别地，涉及用于执行燃气涡轮发动机的内部构件的就地修理的系统和方法。

背景技术：

燃气涡轮发动机典型地包括涡轮机械核心，该涡轮机械核心具有成串行流关系的高压压缩机、燃烧器和高压涡轮。该核心能够以已知的方式操作来产生主气体流。高压压缩机包括静止导叶(vane)的环形阵列(“列”)，它们引导进入发动机的空气到下游、旋转的压缩机的叶片中。总体上一列压缩机导叶和一列压缩机叶片组成压缩机的一个“级”。类似地，高压涡轮包括静止喷嘴导叶的环形列，它们引导离开燃烧器的空气到下游、旋转的涡轮的叶片中。总体上一列喷嘴导叶和一列涡轮叶片组成涡轮的一个“级”。典型地，压缩机和涡轮都包括多个连续的级。

燃气涡轮发动机，尤其是飞机发动机，需要高度的定期维护。例如，常计划定期维护来允许对发动机的内部构件检查缺陷并随后修理。不幸的是，用于飞机发动机的许多常规修理方法需要将发动机从飞机的机身拆除且随后部分或完全分解。因而，这些修理方法导致与修理内部发动机构件相关的时间和成本两者上显著的增加。

然而，在燃气涡轮机上执行就地保养或修理程序是复杂的，因为一些修理或保养程序会由于材料去除操作期间基于流体或气体的过喷、焊渣或废弃物(wastepartial)而无意地损伤燃气涡轮机的部分。所以，在本领域内，用于执行燃气涡轮发动机的内部构件的就地修理的系统和方法将是受欢迎的。

技术实现要素：

本发明的多个方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或者可由该说明而显而易见，或者可通过实践本发明而获悉。

总体提供了一种方法用于在燃气涡轮发动机内形成就地临时屏障。在一个实施例中，该方法包括在燃气涡轮发动机内安装囊袋，其中该囊袋限定囊袋主体，并且用膨胀流体使囊袋膨胀，使得该囊袋主体形成燃气涡轮发动机内的周向密封件。

例如，囊袋主体可定位在一排定子导叶和旋转叶片的环形阵列之间，从而在它们之间形成周向密封件。

在某些实施例中，可将第二囊袋在燃气涡轮发动机内周向地定位。

技术方案1.一种用于在燃气涡轮发动机内形成就地临时屏障的方法，所述方法包括：

在所述燃气涡轮发动机(10)内安装囊袋(100)，其中所述囊袋(100)限定囊袋主体(102);以及

用膨胀流体使所述囊袋(100)膨胀，使得所述囊袋主体(102)形成所述燃气涡轮发动机(10)内的周向密封件。

技术方案2.如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述囊袋主体(102)位于一排定子导叶(70,80)和旋转叶片(68,83)的环形阵列之间，以在它们之间形成周向密封件。

技术方案3.如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述囊袋(100)包括塑性材料。

技术方案4.如技术方案3所述的方法，其特征在于，所述塑性材料是薄膜。

技术方案5.如技术方案3所述的方法，其特征在于，所述塑性材料是纤维网。

技术方案6.如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述囊袋(100)包括橡胶材料。

技术方案7.如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述囊袋(100)包括纸质材料。

技术方案8.如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述膨胀流体包括液体、泡沫、气体、清洁流体或有机材料。

技术方案9.如技术方案1所述的方法，其特征在于，所述囊袋主体(102)限定出口孔(108)，所述出口孔(108)构造成将所述膨胀流体供应到所述燃气涡轮发动机(10)中。

技术方案10.如技术方案9所述的方法，其特征在于，所述膨胀流体具有大于通过所述出口孔(108)的流体流出速率的进入所述囊袋主体(102)的流体流率。

技术方案11.如技术方案1所述的方法，其特征在于，还包括：

安装周向地位于所述燃气涡轮发动机(10)内的第二囊袋(200)。

技术方案12.如技术方案11所述的方法，其特征在于，还包括：

用所述膨胀流体使所述第二囊袋(200)膨胀。

技术方案13.如技术方案12所述的方法，其特征在于，所述第二囊袋(200)限定其中的多个孔(208)。

技术方案14.如技术方案13所述的方法，其特征在于，所述第二囊袋连接到通过所述第二囊袋(200)和所述多个孔(208)抽吸真空的收集泵(308)上，并且其中离开所述囊袋主体(100)的任何流体都通过所述第二囊袋(200)的孔被回收。

技术方案15.如技术方案14所述的方法，其特征在于，所述第二囊袋(200)靠近第三囊袋(300)，用于流体回收期间的结构稳定性。

参考以下说明和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地被理解。结合在说明书中并构成说明书一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整而能够实施的公开，包括其最佳模式，其参照了附图，其中：

图1图示了根据本发明主题的不同方面可在飞机内使用的燃气涡轮发动机的一个实施例的横截面视图；

图2图示了适合用在图1中所示的燃气涡轮发动机内的涡轮的一个实施例的部分、横截面视图，特别图示了在发动机中限定的用于提供到涡轮的内部进入的进入孔；

图3图示了适合用在图1中所示的燃气涡轮发动机内的压缩机的一个实施例的部分、横截面视图，特别图示了在发动机中限定的用于提供到压缩机的内部进入的进入孔；

图4图示了用于在图1中所示的燃气涡轮发动机内使用的示例性膨胀的囊袋的透视图；以及

图5图示了用于在图1中所示的燃气涡轮发动机内使用的另一个示例性膨胀的囊袋的侧视图。

本说明书和附图中参考标号的重复使用旨在代表本发明中相同或类似的特征或元件。

标号部件

10燃气涡轮发动机

12中心线轴线

14核心燃气涡轮发动机

16风扇区段

18外壳体

20环形入口

22增压压缩机

24轴流式压缩机

26燃烧器

28高压涡轮

30高压驱动轴

32低压涡轮

34低压驱动轴

36排气喷嘴

37减速装置

38转子组件

40风扇壳体

42出口引导导叶

44风扇转子叶片

46下游区段

48气流导管

50气流

52气流

54气流

56气流

58气流

60燃烧产物

62进入孔

66涡轮喷嘴

68旋转涡轮叶片

70喷嘴导叶

72弓形外部带

74弓形内部带

76涡轮护罩

78喷嘴导叶

80压缩机导叶

82压缩机叶片

100第一囊袋

102囊袋主体

104入口

106供应管

108出口孔

110第一端

112第二端

114材料供应端

200第二囊袋

202囊袋主体

204入口

206供应管

300回收囊袋

302第一回收主体

304回收主体

306回收管

308泵

310第三囊袋主体

312入口

314供应管

316供应罐。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或更多示例在附图中图示。每个示例作为本发明的解释而非本发明的限制提供。实际上，对于本领域技术人员将会明显的是在本发明中可做出各种改型和变型而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分图示并描述的特征可结合另一实施例使用来产生又其他的实施例。因此，其意图在于本发明覆盖落入所附权利要求书及其等价物范围内的此类改型和变型。

如本文中所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以可交换地使用来将一个构件与另一个相区分并且并不意图表示单个构件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”指相对于流体路径中流体流的相对方向。例如，“上游”指流体从其流动的方向，而“下游”指流体流向的方向。

总体上，提供了用来执行燃气涡轮机的内部构件的就地修理的系统和方法。在一个实施例中，可以利用可膨胀囊袋来形成燃气涡轮机内的周向密封件。一旦膨胀，则该可膨胀囊袋就可以形成燃气涡轮机内的临时屏障。具有在燃气涡轮机内设置临时屏障的能力可以帮助降低在就地修理期间损伤燃气涡轮机的不期望区域的风险。例如，在特定实施例中，可使用两个或更多屏障来形成发动机内的隔离区域。例如，该隔离区域可为洗涤区、沉积区或燃气涡轮机内的其他工作区。在一个实施例中，洗涤区可以暴露于冲洗和洗涤流体、溶剂以及肥皂，以局部地填充燃气涡轮机来洗涤燃气涡轮机的大的区域，同时限制冲洗和洗涤抵达燃气涡轮机的其他区域。

应该理解的是所公开的系统和方法通常可用来执行位于任何合适类型的燃气涡轮发动机内的内部构件的就地修理，包括基于飞机的涡轮发动机和陆基涡轮发动机，而不管发动机的当前组装状态如何(例如，完全或部分组装)。另外，参考飞机发动机，应该理解的是本发明主题可以在翼(on-wing)或者脱翼(off-wing)实施。

现在参考附图，图1图示了根据本发明主题的不同方面可在飞机内使用的燃气涡轮发动机10的一个实施例的横截面视图，且发动机10显示成具有用于参考目的延伸穿过其中的纵向或轴向中心线轴线12。通常，发动机10可包括核心燃气涡轮发动机(总体用参考标号14指示)和位于其上游的风扇区段16。核心发动机14通常可包括限定环形入口20的大致管状的外壳体18。另外，外壳体18还可围绕并支撑增压压缩机22，增压压缩机22用于将进入核心发动机14的空气的压力增加到第一压力水平。然后高压、多级、轴流式压缩机24可从增压压缩机22接收增压的空气并进一步增加此类空气的压力。离开高压压缩机24的增压空气然后可流向燃烧器26，燃料可在其中喷射到增压空气的流中，且得到的混合物在燃烧器26内被燃烧。高能量的燃烧产物被从燃烧器26沿发动机10的热气体路径引向第一(高压)涡轮28，用于经由第一(高压)驱动轴30驱动高压压缩机24，且然后被引向第二(低压)涡轮32，用于经由第二(低压)驱动轴34驱动增压压缩机22和风扇区段16，第二(低压)驱动轴34通常与第一驱动轴30共轴。在驱动每个涡轮28和32之后，燃烧产物可从核心发动机14经由排气喷嘴36排出以提供推进喷射推力。

另外，如图1中所示，发动机10的风扇区段16通常可包括可旋转的、轴流式风扇转子组件38，其配置成被环形风扇壳体40包围。本领域技术人员应该理解的是，风扇壳体40可配置成相对于核心发动机14被多个大致轴向延伸、周向隔开的出口引导导叶42所支撑。因而，风扇壳体40可包围风扇转子组件38以及其对应的风扇转子叶片44。此外，风扇壳体40的下游区段46可在核心发动机14的外部部分上延伸，以便限定提供附加推进喷射推力的辅助、或外涵气流导管48。

应该理解的是，在若干实施例中，第二(低压)驱动轴34可直接联接到风扇转子组件38上，以提供直接驱动构造。备选地，第二驱动轴34可经由减速装置37(例如减速齿轮或齿轮箱)联接到风扇转子组件38上，以提供直接驱动或齿轮传动构造。也可按期望或要求在发动机10内任何其他合适的轴和/或卷筒之间提供这样的减速装置。

在发动机10的运行期间，应该理解的是初始空气流(由箭头50指示)可通过风扇壳体40的相关入口52进入发动机10。空气流50然后穿过风扇叶片44并分成移动通过导管48的第一压缩空气流(由箭头54指示)和进入增压压缩机22的第二压缩空气流(由箭头56指示)。第二压缩空气流56的压力然后增加并进入高压压缩机24(如由箭头58所示)。在与燃料混合并在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物60离开燃烧器26并流过第一涡轮28。之后，燃烧产物60流过第二涡轮32并且离开排放喷嘴36以给发动机10提供推力。

燃气涡轮发动机10也可包括穿过其壳体和/或框架限定的多个进入孔，用于提供到核心发动机14的内部的通路。例如，如图1中所示，发动机10可包括穿过外部壳体18限定的多个进入孔62(仅示出了其中六个)，用于提供到压缩机22,24的一个或两者的内部通路，和/或用于提供到涡轮28,32的一个或两者的内部通路。在若干实施例中，进入孔62可轴向地沿核心发动机14分开。例如，进入孔62可轴向地沿每个压缩机22,24和/或每个涡轮28,32分开，使得在每个压缩机级和/或每个涡轮级处定位至少一个进入孔62，用于提供到位于此类级处的内部构件的通路。另外，进入孔62也可周向地围绕核心发动机14分开。例如，多个进入孔62可周向地围绕每个压缩机级和/或涡轮级分开。

应该理解的是，尽管进入孔62通常在本文中参考提供到压缩机22,24的一个或两者的内部通路和/或用于提供到涡轮28,32的一个或两者的内部通路而描述，但燃气涡轮机10可包括提供到发动机10的任何合适内部位置的通路的进入孔62，诸如通过包括在燃烧器26和/或发动机10的任何其他合适的构件内提供通路的进入孔62。

现在参考图2，根据本发明主题的实施例图示了以上参考图1描述的第一(或高压)涡轮28的部分、横截面视图。如图所示，第一涡轮28可包括第一级涡轮喷嘴66和位于喷嘴66的紧下游的旋转涡轮叶片68(示出了其中之一)的环形阵列。喷嘴66通常可由环形流通道限定，该环形流通道包括多个径向延伸、周向分开的喷嘴导叶70(示出了其中之一)。导叶70可被支撑在多个弓形外部带72和弓形内部带74之间。另外，周向分开的涡轮叶片68可通常配置成从转子盘(未示出)径向向外地延伸，转子盘围绕发动机10的中心线轴线12(图1)旋转。此外，涡轮护罩76可紧邻涡轮叶片68的径向外末梢定位，以便限定用于沿发动机10的热气体路径流经涡轮28的燃烧产物60的外径向流径边界。

如上所示，涡轮28通常可包括任何数量的涡轮级，且每个级都包括喷嘴导叶的环形阵列和后续的涡轮叶片68。例如，如图2中所示，涡轮28的第二级的喷嘴导叶78的环形阵列可位于涡轮28的第一级的涡轮叶片68的紧下游。

此外，如图2中所示，可穿过涡轮壳体和/或框架限定多个进入孔62，且每个进入孔62构造成在不同的轴向位置处提供到涡轮28的内部的通路。具体地，如以上所指出的，在若干实施例中，进入孔62被轴向地隔开，使得每个进入孔62都与涡轮28的不同的级对齐，或者另外提供到涡轮28的不同的级的内部通路。例如，如图2中所示，第一进入孔62a可穿过涡轮壳体/框架限定以提供到涡轮28的第一级的通路，而第二进入孔62b可穿过涡轮壳体/框架限定以提供到涡轮28的第二级的通路。

应该理解的是也可对涡轮28的任何其他级和/或对于第二(或低压)涡轮32的任何涡轮级提供类似的进入孔62。还应该理解的是，除了图2中所示的轴向隔开的进入孔62，进入孔62也可设置在不同的周向隔开的位置。例如，在一个实施例中，可穿过涡轮壳体/框架在每个涡轮级处限定多个周向隔开的进入孔，从而围绕涡轮级在多个周向位置处提供到涡轮28的内部通路。

可以在发动机内安装至少一个囊袋来在其中形成周向密封件。参考图2，第一囊袋100被安装并定位在多个第一级涡轮喷嘴66和旋转涡轮叶片68的环状阵列之间。例如，第一囊袋100可通过穿过其中一个进入孔62插入处于未膨胀状态的第一囊袋100而安装。之后，可使用诸如液体、泡沫、气体的膨胀流体来使第一囊袋100膨胀。

现在参考图3，根据本发明主题的实施例图示了以上参考图1描述的高压压缩机24的部分、横截面视图。如图所示，压缩机24可包括多个压缩机级，且每个级都包括固定的压缩机导叶80(对于每个级仅示出了其中之一)的环形阵列和可旋转压缩机叶片82(对于每个级仅示出了其中之一)的环形阵列。每排压缩机导叶80都大致构造成引导空气流经压缩机24到其紧下游的压缩机叶片82的排。

此外，压缩机24可包括可穿过压缩机壳体/框架限定的多个进入孔62，且每个进入孔62都构造成在不同的轴向位置处提供到压缩机24的内部的通路。具体地，在若干实施例中，进入孔62被轴向地隔开，使得每个进入孔62都与压缩机24的不同的级对齐，或者另外提供到压缩机24的不同的级的内部通路。例如，如图3中所示，第一、第二、第三和第四进入孔62a,62b,62c,62d图示为分别提供到压缩机24的四个连续的级的通路。

应该理解的是也可对压缩机24的任何其他级和/或对于低压压缩机22的任何级提供类似的进入孔62。还应该理解的是，除了图3中所示的轴向隔开的进入孔62，进入孔62也可设置在不同的周向隔开的位置。例如，在一个实施例中，可穿过压缩机壳体/框架在每个压缩机级处限定多个周向隔开的进入孔，从而围绕压缩机级在多个周向位置处提供到压缩机24的内部通路。

类似于图2中所示的实施例，第一囊袋100安装并定位在两个压缩机级内(即，在固定的压缩机导叶80的第一环形阵列和可旋转的压缩机叶片82的第一环形阵列之间)。第二囊袋200安装并定位在两个压缩机级内(即，在固定的压缩机导叶80的第一环形阵列和可旋转的压缩机叶片82的第一环形阵列之间)。因而，第一囊袋100和第二囊袋200在膨胀之后可以密封它们之间的区域，从而将该区域与发动机的其他区域密封，以便局部工作(例如，清洁、涂覆等)。

在图2和3的实施例中，第一囊袋100和第二囊袋200可通过分别从流体源107，207经过供应管106,206穿过入口104,204供应流体而膨胀。在关于第一囊袋100的图4的实施例中，供应管106与囊袋主体102形成一体，以便使第一端110和第二端112之间的囊袋主体102膨胀。在膨胀时，囊袋主体102沿其相应的周向方向并沿在第一端110和第二端112之间其相应的纵向方向扩张。因此，膨胀的囊袋主体102填充了发动机内的局部空间，囊袋主体102位于该局部空间内。例如，膨胀的囊袋主体102可在发动机内相邻的构件之间扩张(例如，如图2中所示，一排定子导叶和旋转叶片的环形阵列，同时接触弓形外部带72和弓形内部带74)。另外，沿其相应纵向方向的扩张允许囊袋主体102在发动机内周向地扩张，使得第一端110接触第二端112以在它们之间形成密封。在所示的实施例中，入口104定位在囊袋主体102的第一端110处。在此实施例中，第二端112可按期望插入在发动机内，且囊袋主体102在后面。例如，第二端112可附接到光缆输送系统(未示出)上并按希望定位在发动机内。然而，在其他实施例中，入口104可定位在囊袋主体102上的另一个位置上。

在一个实施例中，第一和第二囊袋100,200的材料可为流体不可渗透的(例如，液体不可渗透材料和/或气体不可渗透)。在另一个实施例中，第一和第二囊袋100,200的材料可以是对于膨胀流体稍微可渗透的，以允许流体缓慢地通过囊袋(例如，以低于膨胀流体的供应速率的流经速率)。第一和第二囊袋100,200可由可变形材料构造，诸如塑性材料(例如塑性薄膜，塑性纤维网等)，橡胶材料，纸质材料(例如，浸透的纸质材料)，或者另一种材料。

在一个实施例中，在如图4中所示的囊袋主体102中可包括至少一个出口孔108。这样的出口孔108可配置成将膨胀流体供应到发动机中，特别是如在图2和3中所示的实施例那样，以便将膨胀流体供应到隔离区域中。如所指出的那样，可使用诸如液体、泡沫、气体的膨胀流体来使第一囊袋100膨胀。例如，在一个实施例中，膨胀流体可包括水、惰性气体、清洁流体等。在一个实施例中，膨胀流体可包括特定的材料，诸如有机材料(例如，木片、木屑颗粒、坚果壳或它们的混合物)。因而，发动机(例如隔离的舱室)可暴露于期望的材料，诸如清洁剂、研磨剂等。

可通过入口104以大于(即，快于)通过出口孔108的流体外流速率的流体流的供应速率供应膨胀流体。因而，囊袋主体102可保持其完全膨胀的状态，以便保持发动机内的周向密封，同时依然将膨胀流体通过出口孔108供应到发动机中。

在一个实施例中，第二囊袋200可构造成从隔离的舱室内回收流体。参考图5，总体示出了回收囊袋300的一个实施例，其包括第一回收主体302，第一回收主体302具有暴露于被隔离的舱室的回收孔304。第一回收主体302可以与泵308通过回收管306成流体连通，以便从被隔离的舱室去除从第一囊袋100供应的膨胀流体。该回收囊袋300也可包括邻近的和/或附接的第三囊袋主体310，其通过入口312从供应管314和供应罐316被膨胀。例如，回收囊袋300可为限定隔开的内部舱室(即，回收主体302和第三囊袋主体310)的集成的双囊袋。通过此构造，第三囊袋主体310可在通过回收主体302的流体回收期间提供结构稳定性。然而，在其他实施例中，回收囊袋300可包括结构支撑部件(未示出)，其位于囊袋主体302的内部和/或外部。

此书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且也使得任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。此类其他示例如果包括不异于权利要求的字面语言的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性区别的等同结构元件，则此类其他示例意在落入权利要求的范围内。