DE102005060712A1 - Production of gas turbine blade tip casing involving positioning of mask in region of blade tip and thermal plasma spraying of base material on tip, involves introduction of the powdered base material into the plasma jet - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schaufelspitzenpanzerung auf einer Schaufel einer Turbomaschine.The The invention relates to a method for producing a blade tip armor on a scoop of a turbomachine.
Turbomaschinen, wie zum Beispiel Gasturbinen, umfassen in der Regel mehrere rotierende Laufschaufeln sowie mehrere feststehende Leitschaufeln, wobei die Laufschaufeln zusammen mit einem Rotor rotieren, und wobei die Laufschaufeln sowie die Leitschaufeln von einem feststehenden Gehäuse umschlossen sind. Zur Leistungssteigerung ist es von Bedeutung, alle Komponenten und Subsysteme zu optimieren. Hierzu zählen auch die sogenannten Dichtsysteme. Besonders problematisch ist bei Turbomaschinen die Einhaltung eines minimalen Spalts zwischen den rotierenden Laufschaufeln und dem feststehenden Gehäuse eines Hochdruckverdichters. Bei Hochdruckverdichtern treten nämlich im Verdichterbereich die größten absoluten Temperaturen sowie Temperaturengradienten auf, was die Spalthaltung der rotierenden Laufschaufeln zum feststehenden Gehäuse erschwert. Dies liegt unter anderem auch darin begründet, dass bei Verdichterlaufschaufeln auf Deckbänder, wie sie bei Turbinenlaufschaufeln verwendet werden, verzichtet wird.Turbomachinery such as gas turbines, typically include multiple rotating ones Blades and several fixed vanes, wherein the Rotate blades together with a rotor, and with the blades and the vanes enclosed by a fixed housing are. It is important to increase the performance of all components and subsystems to optimize. These include the so-called sealing systems. Particularly problematic in turbomachinery is compliance with a minimum gap between the rotating blades and the fixed one casing a high pressure compressor. In high-pressure compressors namely occur in the compressor area the biggest ones Temperatures and temperature gradients on what the gap attitude the rotating blades to the fixed housing difficult. This is partly due to the fact that in compressor blades on shrouds, as used in turbine blades is omitted.
Wie bereits erwähnt, verfügen Laufschaufeln im Verdichter über kein Deckband. Daher sind Enden bzw. Spitzen der Laufschaufeln beim sogenannten Anstreifen in das feststehende Gehäuse einem direkten Reibkontakt mit dem Gehäuse ausgesetzt. Ein solches Anstreifen der Spitzen der Laufschaufeln in das Gehäuse wird bei Einstellung eines minimalen Radialspalts durch Fertigungstoleranzen oder durch extreme Flugsituationen hervorgerufen. Da durch den Reibkontakt der Spitzen der Laufschaufeln an denselben Material abgetragen wird, kann sich über den gesamten Umfang von Gehäuse und Rotor eine unerwünschte Spaltvergrößerung einstellen.As already mentioned, feature Blades in the compressor over no shroud. Therefore, tips or tips of the blades are at so-called rubbing into the fixed housing a direct frictional contact with the housing exposed. Such rubbing of the tips of the blades in the case when setting a minimum radial gap by manufacturing tolerances or caused by extreme flight situations. Because of the frictional contact the tips of the blades are removed to the same material, can be over the entire circumference of housing and rotor an undesirable Adjust gap enlargement.
Um dies zu vermeiden ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, die Enden bzw. Spitzen der Laufschaufeln mit einem harten Belag oder mit abrasiven Partikeln zu panzern, wobei eine Schaufelspitzenpanzerung unmittelbar auf die zu panzernde Schaufelspitze aufgebracht wird. Dabei sind aus dem Stand der Technik zwei unterschiedliche Typen von Schaufelspitzenpanzerungen bekannt, nämlich Schaufelspitzenpanzerungen aus einem keramischen Werkstoff oder Schaufelspitzenpanzerungen aus abrasiven Partikeln. Nach dem Stand der Technik wird eine aus einem keramischen Belag hergestellte Schaufelspitzenpanzerung durch thermisches Spritzen aufgetragen, Schaufelspitzenpanzerungen aus abrasiven Partikeln werden hingegen unmittelbar auf die zu panzernde Schaufelspitze aufgelötet.Around To avoid this, it is already known from the prior art the tips of the blades with a hard coating or with abrasive particles to armor, with a blade tip armor is applied directly to the blade tip to be armored. In this case, from the prior art, two different types blade tip armor known, namely blade tip armor made of a ceramic material or blade tip armor abrasive particles. According to the prior art, one of a ceramic paddle produced blade tip armor by thermal spraying applied, blade tip armor from abrasive particles on the other hand are directly on the blade tip to be armored soldered.
Das Auflöten abrasiver Hartstoffpartikel auf die Schaufelspitze ist zeitaufwendig, nicht automatisiert durchführbar und daher relativ kostenintensiv. Ferner kann beim Löten die Anbindung der Hartstoffpartikel an den Untergrund nicht optimal gewährleistet werden, so dass die aufgelöteten Hartstoffpartikel zum Ausbrechen neigen. Hierdurch kann das Einlaufverhalten verschlechtert werden.The soldering abrasive hard material particles on the blade tip is time consuming, not automated and therefore relatively expensive. Furthermore, when soldering the Connection of the hard particles to the ground not optimal guaranteed so that the soldered Hard material particles tend to break out. This can be the run-in behavior be worsened.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Herstellen einer Schaufelspitzenpanzerung zu schaffen.Of these, Based on the present invention, the problem underlying a novel method for producing a blade tip armor to accomplish.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schaufelspitzenpanzerung im Sinne von Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer im Bereich einer Schaufelspitze mit einer Schaufelspitzenpanzerung zu versehenden Schaufel; b) Positionieren einer Maske im Bereich der Schaufelspitze, wobei die Maske einen mit der Schaufelspitzenpanzerung zu versehenden Abschnitt der Schaufelspitze umgrenzt; c) Auftragen eines Grundwerkstoffs für die Schaufelspitzenpanzerung auf die Schaufelspitze über thermisches Plasmaspritzen, wobei hierzu eine Plasmaflamme erzeugt, der Grundwerkstoff als Pulver insbesondere über ein Trägergas in die Plasmaflamme eingeleitet, in derselben angeschmolzen oder aufgeschmolzen und ein sich hierbei ausbildender Plasmastrahl auf den von der Maske umgrenzten Abschnitt der Schaufelspitze gerichtet wird; d) Einleiten abrasiver Partikel in den Plasmastrahl oder in die sich ausbildende Schaufelspitzenpanzerung.This Problem is solved by a method for producing a blade tip armor in the sense of claim 1 solved. The inventive method includes at least the following steps: a) providing a in the area of a blade tip with a blade tip armor to providing a shovel; b) Positioning a mask in the area of Blade tip, with the mask one with the blade tip armor bounded to be provided portion of the blade tip; c) Apply a base material for the blade tip armor on the blade tip over thermal Plasma spraying, for which purpose produces a plasma flame, the base material as a powder in particular over a carrier gas introduced into the plasma flame, melted in the same or molten and thereby forming a plasma jet directed to the masked by the mask portion of the blade tip becomes; d) introducing abrasive particles into the plasma jet or in the forming blade tip armor.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung werden die abrasiven Hartstoffpartikel gleichzeitig zusammen mit dem Grundwerkstoff auf die mit der Schaufelspitzenpanzerung zu versehende Schaufelspitze der Schaufel aufgetragen. Ein Auflöten der abrasiven Hartstoffpartikel entfällt demnach im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierdurch kann eine deutlich bessere Anbindung der Hartstoffpartikel an die Schaufel gewährleistet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist automatisiert durchführbar, so dass reproduzierbare Schaufelspitzenpanzerungen mit abrasiven Hartstoffpartikeln bereitgestellt werden können. Es sind beliebige Materialkombinationen zwischen dem Grundwerkstoff für die Schaufelspitzenpanzerung und dem Werkstoff der abrasiven Partikel möglich.in the The meaning of the present invention, the abrasive hard particles at the same time together with the base material on the with the blade tip armor To be provided blade tip of the blade applied. A Auflöten the Abrasive hard particles omitted accordingly in the sense of the method according to the invention. This can be a significantly better bonding of the hard material particles to the blade guaranteed become. The inventive method is automated, so that reproducible blade tip armor with abrasive Hard material particles can be provided. They are any combination of materials between the base material for the blade tip armor and the material of the abrasive particles possible.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer to the drawing explained. Showing:
Nachfolgend
wird das erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Schaufelspitzenpanzerung unter Bezugnahme auf
Im
Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird zum Herstellen einer
Schaufelspitzenpanzerung zuerst eine Schaufel
Im
Sinne der Erfindung wird ein Grundwerkstoff für die Schaufelspitzenpanzerung
auf die Schaufelspitze
Neben dem vollständigen Aufschmelzen bzw. Verdampfen kann es für bestimmte Anwendungen auch ausreichend sein, den Grundwerkstoff nur anzuschmelzen.Next the complete It can melt or evaporate for certain applications as well be sufficient to melt the base material only.
Im
Sinne der hier vorliegenden Erfindung werden in den Plasmastrahl
Nach
einer ersten Alternative werden die abrasiven Partikel über die
Sprüheinrichtung
Nach
einer zweiten Alternative der Erfindung werden die abrasiven Hartstoffpartikel
unmittelbar von der Sprüheinrichtung
Mit dem obigen erfindungsgemäßen Verfahren können reproduzierbare Schaufelspitzenpanzerungen, die abrasive Hartstoffpartikel enthalten, hergestellt werden. Es sind beliebige Kombinationen zwischen dem Grundwerkstoff der Schaufelspitzenpanzerung und dem Werkstoff der abrasiven Partikel möglich.With the above method according to the invention can reproducible blade tip armor, the abrasive hard particles contained, are produced. There are any combinations between the base material of the blade tip armor and the material the abrasive particles possible.
Als
Grundwerkstoff für
die Schaufelspitzenpanzerung, der über den Plasmastrahl
- 1010
- Schaufelshovel
- 1111
- Schaufelspitzeblade tip
- 1212
- Maskemask
- 1313
- Abschnittsection
- 1414
- Plasmatronplasmatron
- 1515
- Elektrodenelectrodes
- 1616
- Plasmaflammeplasma flame
- 1717
- Sprüheinrichtungspraying
- 1818
- Plasmastrahlplasma jet
- 1919
- Sprüheinrichtungspraying
Claims (12)
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