УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ЗАБОИН НА ЛОПАТКАХ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Известны устройства, предназначенные для зачистки забоин на лопатках газотурбинного двигателя (ГТД), включающие в себя конструкцию, вводимую во внутреннюю полость ГТД совместно с крепящимся к ней обрабатывающим инструментом (фрезой, бором), систему установки и крепления обрабатывающего инструмента в предварительном и в рабочем положениях, систему механического привода обрабатывающего инструмента и систему визуального контроля за процессом зачистки забоин. Описание подобных устройств (аналогов) приведено в патентах: RU 66711 U1, US 5475485, US 7097539 B2. Недостатком указанных устройств является невозможность выполнения ими зачистки забоин в некоторых местах пера лопатки, например на конце пера, а также невозможность выполнения важных технологических операций, например по формированию профиля лопатки или по доведению чистоты ее поверхности. Обычно в этих случаях применяют аналогичные устройства с поступательно-возвратным движением обрабатывающего инструмента (резцом, напильником, абразивом), приводимым в движение вручную. Описание подобного устройства приведено в «Руководстве по технической эксплуатации» отечественного авиационного двигателя ПС-90А1, 194-00-800РЭ, часть 2, технология обслуживания, книга 1, раздел PSA1-A-72-34-00-00R-660A-A, ТК Зачистка в условиях эксплуатации повреждений рабочих лопаток КВД страницы 1-78.
По совокупности существенных признаков, совпадающих с признаками заявляемой полезной модели, данное устройство принято в качестве прототипа. К недостатку прототипа следует отнести отсутствие в его конструкции, системы визуального контроля за процессом зачистки забоин, вследствие чего зачистка производится «вслепую и наощупь», а для выполнения контроля приходится многократно извлекать из ГТД устройство для зачистки и вставлять вместо него в двигатель систему визуального контроля - эндоскоп. Такая технология выполнения работ прописана в технических картах вышеуказанного РТЭ 194-00-800РЭ. Другим недостатком прототипа является использование в качестве системы визуального контроля во всех случаях дорогостоящих и недостаточно надежных в условиях эксплуатации оптических эндоскопов.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение возможности производить зачистку забоин на лопатках ГТД с возможностью выполнения незамедлительного последующего визуального контроля процесса зачистки без необходимости извлекать для этого из двигателя устройство для зачистки и вводить вместо него систему визуального контроля, а также использование в качестве системы визуального контроля простой и надежной оптической системы.
В результате решения вышеназванных задач процесс зачистки забоин перестает быть «слепым», становится быстроконтролируемым, исключаются ошибки в работе, повышается качество, а также
- сокращаются трудозатраты при выполнении зачистки, время выполнения работ, простой техники при ремонте;
- уменьшаются затраты на использование дорогостоящей и ненадежной эндоскопической техники;
- снижаются общие затраты на эксплуатационно-техническое обслуживание ГТД.
В заявляемой полезной модели задача обеспечения возможности производить зачистку забоин и визуального контроля процесса зачистки без дополнительных манипуляций с инструментарием решается за счет введения в конструкцию устройства для зачистки системы визуального контроля в виде смотровой трубы. Указанная смотровая труба является простой, надежной и недорогой системой, обеспечивающей поворот направления обзора на угол 90° и освещение места зачистки забоины. При нормальном зрении оператора с помощью смотровой трубы удовлетворительно решаются типовые задачи по обозрению забоин размером от нескольких десятых долей мм до нескольких миллиметров на расстоянии ~200 мм (±100 мм) без дополнительного увеличения, а также обеспечивается необходимый угол обзора для осуществления визуального контроля места зачистки. Кроме того, в случаях необходимости в смотровой трубе обеспечиваются возможности:
- коррегирование зрения оператора;
- увеличение масштаба изображения забоины;
- расширение углового поля зрения места зачистки.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что известное устройство для зачистки забоин на лопатках ГТД, состоящие из державки, выполненной в виде полой трубки, обрабатывающего инструмента, шарнирно прикрепленного к одному из торцов державки, фиксатора обрабатывающего инструмента, выполненного в виде единого узла из трубки и резьбовой втулки, надетого на державку и имеющего возможность продольного перемещения по державке, вращающейся рукоятки, закрепленной в осевом направлении на другом торце державки и соединяющейся по резьбе с резьбовой втулкой фиксатора, перемещающей фиксатор по державке и устанавливающий инструмент в предварительное или рабочее положение, выполнено конструктивно совмещенным со встроенной в него смотровой трубой, обеспечивающей возможность выполнения визуального контроля за процессом зачистки забоин без выемки устройства для зачистки из внутренней полости ГТД, при этом стенками смотровой трубы являются стенки державки, внутреннее пространство державки используется функционально в качестве оптического пространства смотровой трубы и выполнено свободным от конструктивных элементов, мешающих прохождению световых лучей, в стенках державки и фиксатора рядом с местом крепления к державке обрабатывающего инструмента выполнено окно, азимутально ориентированные в сторону расположения обрабатывающего инструмента и сообщающее внешнее пространство расположения зачищаемой забоины с оптическим пространством смотровой трубы, во внутренней полости державки напротив окна установлено зеркало, отражающей поверхностью обращенное к окну и расположенное под углом приблизительно 45° к продольной оси державки, в стенках державки и фиксатора между вышеуказанным окном и местом крепления к державке обрабатывающего инструмента предусмотрено пространство, в котором выполнено другое окно, также ориентированное в сторону расположения обрабатывающего инструмента, в полости державки напротив этого окна установлен источник света, освещающий зону зачистки лопатки, при этом питающий электропровод к источнику света проложен по внутренней стенке полости державки.
Окуляром для наблюдения в смотровой трубе служит осевое отверстие в торце державки со стороны расположения вращающейся рукоятки.
В случаях необходимости произвести компенсационную коррекцию зрения оператора или увеличение изображения контролируемого места зачистки в устройстве для зачистки забоин (в смотровой трубе) предусмотрена оптическая насадка, устанавливаемая на торец державки со стороны расположения вращающейся рукоятки, в которой расположена либо корригирующая медицинская линза, либо соответственно подобранная увеличивающая линза, либо увеличивающая система из линз (окуляр), при этом двукратного увеличения изображения можно считать достаточным.
В типовом случае размеры забоин на лопатках ГТД существенно меньше внутренних размеров эксплуатационных лючков ГТД и не превышают диаметра смотровой трубы, поэтому изображение забоины в натуральном масштабе умещается в сечении смотровой трубы и может передаваться по оптическому пространству трубы плоскопараллельным лучом от плоского поворотного зеркала. В случаях, когда длина зачищаемого участка на лопатке велика и не укладывается в единое поле зрения (полный обзор возможен фрагментами, при перемещении зеркала), а видение общей картины зачистки необходимо, то вместо плоского зеркала устанавливают зеркало, имеющее выпуклую форму поверхности, обладающее оптической силой и расширяющее угловое поле зрения (панорамное зеркало).
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
на Фиг. 1 - общий вид (в разрезе) устройства для зачистки забоин с обрабатывающим инструментом, находящимся в рабочем положении, вставленного в ГТД;
на Фиг. 2 - поперечный разрез устройства для зачистки с обрабатывающим инструментом и сечение зачищаемой лопатки;
на Фиг. 3 - устройство для зачистки, на которое установлена насадка с оптической линзой;
на Фиг. 4 - вид в смотровой трубе передней кромки зачищаемой лопатки с забоиной.
Устройство включает в себя (Фиг. 1) державку 4, выполненную в виде трубы со свободным отверстием 1 у одного торца и приваренным к другому торцу хвостовиком 19, обрабатывающий инструмент 18, шарнирно прикрепленный к хвостовику 19, имеющий возможность занимать подготовительное положение 20 (соосно с державкой) или рабочее положение 18 (изображено сплошной линией под углом к державке), фиксатор, выполненный в виде трубки 6 и приваренной к торцу трубки резьбовой втулкой 12. В стенках трубки 6 со стороны другого торца выполнены два продольных паза глубиной до линии Б-Б для фиксации обрабатывающего инструмента в рабочем положении. Фиксатор располагается снаружи державки, имеет возможность продольного перемещения по державке, но не может поворачиваться относительно державки, такую кинематику обеспечивает ему винт 7 со штифтом на конце, ввернутый в резьбовую втулку 12 и входящий штифтом в продольный паз в державке 4.
В состав устройства входит также вращающаяся рукоятка 5, установленная на державке 4 у торца с отверстием 1, имеющая возможность вращательного движения относительно державки, но ограниченная в продольном перемещении по державке втулками 2 и 3, закрепленными на державке.
В непосредственной близости от места шарнирного крепления обрабатывающего инструмента к державке в стенках державки и фиксатора выполнено окно 8, обращенное в сторону расположения обрабатывающего инструмента, при этом окна в стенках фиксатора и державки совпадают по контуру в рабочем положении обрабатывающего инструмента (контур окна 8 в фиксаторе не перегораживает контура окна 8 в державке). Во внутренней полости державки напротив упомянутого окна 8 установлена втулка 16 с косым срезом, на которой крепится зеркало 9, обращенное отражающей поверхностью в сторону расположения обрабатывающего инструмента. Во втулке 16 предусмотрено место, в котором устанавливается источник света 17 (светодиод, лампа накаливания и т.п.). В стенках державки и фиксатора напротив источника света выполнено окно 10, при этом и источник света и окно 10 ориентируются в направлении расположения обрабатывающего инструмента. Запитка источника света производится от внешнего (или входящего в комплект устройства) источника по электропроводу 11, проложенному внутри державки 4. Предохранитель 13 служит для исключения самопроизвольного рассоединения шарнирной стыковки обрабатывающего инструмента с державкой. На Фиг. 2 показано взаиморасположение между обрабатывающим инструментом 18 и обрабатываемой лопаткой 22 а также положение лопаток направляющего аппарата 23. На Фиг. 3 показана насадка 24 с установленной в ней оптической линзой 25. Насадка надевается на торец державки и крепится к ней.
Устройством для зачистки забоин работают следующим образом: Устанавливают устройство в предварительное положение - обрабатывающий инструмент в продольном положении - позиция 20 (Фиг. 1), вводят его в двигатель 15 через эксплуатационный лючок 14 до полного размещения инструмента внутри двигателя, далее устанавливают обрабатывающий инструмент в рабочее положение 18 и фиксируют его в этом положении с помощью вращающейся рукоятки 5 и фиксатора 6, осуществляя фиксатором прижим шарнирно закрепленного обрабатывающего инструмента 18 по линии Б-Б к наконечнику 19 державки 4. Подводят обрабатывающий инструмент 18 к заранее установленной в соответствующее положение лопатке 22 с забоиной 21 на передней кромке лопатки - Фиг. 2. Прижимая резец к кромке лопатки совершают стружкосъемные движения резцом вдоль кромки от центра двигателя к периферии. Приостанавливают обработку и визуально контролируют результаты обработки, глядя в окуляр 1 Фиг. 1 или насадку 24 Фиг. 3 смотровой трубы на обрабатываемый участок. Типовое видимое в окуляре изображение показано на Фиг. 4. Таким образом ведется зачистка и контроль на всех технологических этапах. При этом появляется возможность выполнять процесс зачистки «вслепую», не видя одновременно зачищаемую забоину и обрабатывающего инструмента, поскольку результат обработки сразу же может быть проконтролирован смещением устройства вглубь двигателя. Таковая необходимость возникает, когда обрабатывающий инструмент занимает положение 18 (Фиг. 1), изображенное пунктирной линией.
В настоящее время изготавливаются рабочие макеты заявляемого устройства и ведется подготовка к проведению проверочных испытаний на двигателе.