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Die
Erfindung betrifft ein Gasturbinenbauteil sowie ein Verfahren zur
Bearbeitung von Gasturbinenbauteilen im Rahmen der Herstellung oder
Instandsetzung dieser Gasturbinenbauteile.
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Bekannt
sind bereits Gasturbinenbauteile, die einen inneren Hohlraum – im folgenden
als erster innerer Hohlraum bezeichnet – aufweisen. Ein Beispiel für eine solche
Gestaltung bildet eine Schaufel, wie Leitschaufel oder Laufschaufel
einer Gasturbine oder bzw. eines Flugzeugtriebwerks, die zu Kühlzwecken
mit einem angesprochenen ersten inneren Hohlraum versehen ist. Ein
solcher erster innerer Hohlraum, der auch als Kanal oder Anordnung
mehrerer zusammenwirkender Kanäle
oder als Kammer bzw. Kammersystem ausgebildet sein kann und/oder eine
oder mehrere Hinterscheidungen bzw. Unterschnitte (bzw. Hinterschnitte)
aufweisen kann, kann dabei mit Löchern
oder Schlitzen in Verbindung stehen, so dass die Gesamtanordnung
aus dem inneren Hohlraum und den Löchern bzw. Schlitzen eine Luftdurchströmung der
Schaufel ermöglicht.
Derartige Schaufeln werden auch als innengekühlte bzw. innenluftgekühlte Schaufeln
bezeichnet.
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Bei
der Herstellung bzw. Instandsetzung solcher Schaufeln wird typischerweise
jeweils eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten durchgeführt. So kann
beispielsweise vorgesehen sein, dass einer der im Rahmen der Herstellung
durchgeführten
Bearbeitungsschritte ein "Gießen" in der Schaufel
ist, wobei im Rahmen dieses Gießprozesses
der erste innere Hohlraum ausgebildet wird. Der erste innere Hohlraum
kann aber auch auf andere Art ausgebildet werden. Löchern bzw.
Kühllöchern oder
Schlitze bzw. Kühlschlitze
werden in aller Regel dabei nach der Ausbildung eines angesprochenen
ersten Hohlraums eingebracht. Dies kann so sein, dass mittels eines mechanischen
Bearbeitungsverfahrens, wie Bohren, Kühllöchern eingebracht werden, die
sich von der Außenoberfläche der
Schaufel bis zum ersten Hohlraum erstrecken. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, derartige Löchern
oder Schlitze mittels eines Lasers einzubringen. Während bei
einem mechanischen Bohren derartiger Kühlöffnungen auf verhältnismäßig einfache
Weise sichergestellt werden kann, dass beim Bohren der der hierbei
ausgebildeten Bohrung gegenüberliegende
Begrenzungsabschnitt des ersten Hohlraums nichtbeeinträchtigt oder
beschädigt
wird, ist dieses beim Laserbohren weitaus schwieriger. Während nämlich beim
mechanischen Bohren durch Ansteuerung der Bohrtiefe eine Beeinträchtigung
des erwähnten
gegenüberliegenden Wandabschnitts
auf einfache Weise vermieden werden kann, besteht beim Laserbohren
die nicht unerhebliche Gefahr, dass die Laserstrahlung unerwünschte Veränderungen
am gegenüberliegenden Wandabschnitt
der Hohlraumbegrenzung bewirkt.
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Der
Einwirkbereich, auf den bei diesem Laserbogen eingewirkt wird bzw.
der Einwirkbereich des Lasers ist dabei also nicht nur im Bereich
der Laserbohrung sondern auch an dem der Laserbohrung gegenüberliegendem
Wandabschnitt der Begrenzungswand des ersten Hohlraums gegeben.
Wünschenswert
wäre dabei
allerdings, dass sich Beeinträchtigungen
bzw. Veränderungen
dieses gegenüberliegenden
Wandabschnitts vermeiden bzw. vermindern ließen.
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Die
Problematik, dass im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung
von Gasturbinenbauteilen im Rahmen von Bearbeitungsschritten bzw.
mittels eines Bearbeitungswerkszeugs auf Bereiche des Bauteils bzw.
Gasturbinenbauteils eingewirkt wird, in denen ein derartiges Einwirken
unerwünscht
ist, besteht allerdings nicht nur beim angesprochenen Laserbohren.
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Diese
Problematik kann beispielsweise auch beim Beschichten von Gasturbinenbauteilen – sei es im
Rahmen des Herstellungsprozesses oder im Rahmen einer Instandsetzung – auftreten.
Wenn nämlich beispielsweise
eine innenluftgekühlte
Schaufel im Rahmen von Instandsetzungsarbeiten zumindest teilweise
entschichtet und anschließend
wieder beschichtet wird, besteht die Gefahr, dass sich bei diesem
Beschichten die Kühlluftlöchern zusetzen
oder deren Querschnittsflächen
zumindest vermindert werden.
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Auch
hierbei wird also bei einem Bearbeitungsschritt, nämlich dem
Beschichten, (unter anderem) auf einen Bereich des Bauteils bzw.
der Schaufel eingewirkt, in dem eine entsprechende Einwirkung unerwünscht ist.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung
von, insbesondere innen- bzw. innenluftgekühlten, Gasturbinenbauteilen,
welche Bearbeitung im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung
dieser Gasturbinenbauteile erfolgt, zu schaffen, mit dem die Gefahr
von unerwünschtem
oder schädigendem
Einwirken im Rahmen von Bearbeitungsschritten auf das Gasturbinenbauteil
vermindert oder gar vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren gemäß Anspruch
1 vorgeschlagen. Ein erfindungsgemäßes Gasturbinenbauteil ist
Gegenstand des Anspruchs 9. Zu bevorzugende Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird also
insbesondere ein Verfahren zur Bearbeitung von, insbesondere innen-
bzw. innenluftgekühlten,
Gasturbinenbauteilen im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung
dieser Gasturbinenbauteile vorgeschlagen, bei dem zunächst ein
mit zumindest einem ersten inneren Hohlraum versehenes Bauteil bereitgestellt
wird und dann zumindest ein erster Bearbeitungsschritt an diesem Bauteil
durchgeführt
wird. Zur Begrenzung des an dem Bauteil gegebenen Einwirkbereichs,
auf den im ersten Bearbeitungsschritt eingewirkt wird, wird vor dem
Durchführen
des zumindest einen ersten Bearbeitungsschrittes Kunststoffmaterial
in den ersten Hohlraum eingebracht. Dieses Kunststoffmaterial wird
nach dem bzw. den ersten Bearbeitungsschritten aus dem ersten Hohlraum
wieder entfernt. Wie angesprochen, wird ein Verfahren zur Bearbeitung von
Gasturbinenbauteilen vorgeschlagen; in diesem Zusammenhang sei angemerkt,
dass das zu bearbeitende Gasturbinenbauteil evident nicht ein fertiggestelltes
Gasturbinenbauteil sein muss bzw. ein teilweise fertiggestelltes
bzw. instandzusetzendes Gasturbinenbauteil, vorzugsweise Gasturbinenschaufel, und
besonders bevorzugt innengekühlte
bzw. innenluftgefühlte
Gasturbinenschaufel, sein kann. Die Gasturbinenschaufel kann beispielsweise
als Leitschaufel oder Laufschaufel einer Turbine oder eines Verdichters
eines Flugzeugtriebwerks gestaltet sein.
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Das
Kunststoffmaterial wird in vorteilhafter Gestaltung eingespritzt
bzw. in flüssigem
bzw. zähflüssigem Zustand
aufgebracht. In besonders zweckmäßiger Gestaltung
ist vorgesehen, dass das Kunststoffmaterial eingespritzt wird bzw.
der erste Hohlraum mit Kunststoffmaterial ausgespritzt wird, und zwar
besonders bevorzugt vollständig.
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Der
erste Hohlraum kann beispielsweise eine Öffnung bzw. sich in das Innere
des Gasturbinenbauteils erstreckende Öffnung bzw. ein Kanal bzw.
eine Anordnung mehrerer zusammenwirkender Kanäle bzw. eine Kammer oder ein
Kammersystem sein, oder davon gebildet werden. Der erste Hohlraum
kann auch eine Bohrung, insbesondere Laserbohrung oder Kühl(luft)bohrung,
sein. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass
der erste Hohlraum eine Art Kanal bildet, von dem im fertiggestellten
Zustand der Gasturbinenschaufel sich Laserlöchern bzw. Kühllöchern zur
Außenoberfläche dieser
Gasturbinenschaufeln erstrecken. Ein solcher als Kanal ausgebildeter
erster Hohlraum kann sich beispielsweise länglich erstrecken; er kann
beispielsweise gekrümmt
verlaufen oder mäanderförmig oder
auf sonstige Weise. Der erste Hohlraum kann beispielsweise eine
oder mehrere Hinterscheidungen bzw. Unterschnitte bzw. Hinterschnitte
aufweisen. In vorteilhafter Gestaltung ist der erste Hohlraum im
Rahmen eines Geißprozesses erzeugt
worden.
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Der
erste Hohlraum bzw. erste Kanal weist in vorteilhafter Ausgestaltung
an seinem einen Ende eine nach außen hin offene Öffnung bzw.
Hauptöffnung
auf und ist an seinem anderen Ende im Wesentlichen geschlossen.
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In
besonders zweckmäßiger Ausgestaltung ist
vorgesehen, dass der oder ein erster Bearbeitungsschritt mittels
eines Lasers durchgeführt
wird. Dieser erste Bearbeitungsschritt kann beispielsweise ein Laserbohren
sein. Mit einem solchen Laserbohren können dabei Durchgangslöchern bzw.
Kühllöchern in
das Gasturbinenbauteil bzw. die Schaufel eingebracht werden. Solche
Kühllöchern können so eingebracht
werden, dass die den angesprochenen ersten Hohlraum bzw. ersten
Kanal mit der Außenoberfläche der
Schaufel verbinden.
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Das
angesprochene Kunststoffmaterial kann daher zuvor in den ersten
Hohlraum bzw. Kanal so eingebracht sein, dass es in dem ersten Hohlraum zumindest
(auch) so positioniert ist, dass es in gedachter Verlängerung
der zu erzeugenden Laserlöchern
bzw. Kühllöchern so
positioniert ist, dass es den gegenüberliegenden Wandabschnitt
des Kanals bzw. ersten Hohlraums abschirmt.
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Das
Kunststoffmaterial ist in besonders zu bevorzugender Ausgestaltung
ein im Wesentlichen rückstandsfrei
entfernbares Kunststoffmaterial. In besonders vorteilhafter Gestaltung
ist das Kunststoffmaterial Polystyrol.
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Es
kann in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zuvor
angesprochene Kühlbohren
mittels Laserbohrung erzeugt werden, vorgesehen sein, dass nach
dem Laserbohren der Schaufelfuß in
einer Halteeinrichtung mit guter Wärmeleitfähigkeit bzw. in Kupferbacken
eingespannt wird. Diese Halterichtung bzw. diese Kupferbacken können beispielsweise
so ausgestaltet sein, dass sie eine Sauerstoff- oder Luftdruckzuführung aufweisen.
Die Schaufel kann dabei so ausgestaltet sein, dass der erste Kanal
bzw. der erste Hohlraum im Bereich des Schaufelfußes nach
außen
offen ist bzw. eine Hauptöffnung
ausbildet, wobei die Sauerstoff- bzw. Druckluftzuführung an
diesen offenen Bereich bzw. diese Hauptöffnung angeschlossen wird, so
dass Sauerstoff bzw. Druckluft dort eingeführt werden kann, und zwar insbesondere
um – z.B.
in Kombination mit einer Durchströmungsmessung oder dergleichen – eine Qualitätskontrolle
durchzuführen. Für eine derartige
Qualitätskontrolle,
im Rahmen derer insbesondere überprüft wird,
ob die Laser- bzw. Kühlöffnungen
in erwünschter
Weise dimensioniert sind, kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein.
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Zum
Entfernen des Kunststoffmaterials bzw. Polystyrols kann vorgesehen
sein, dass um das Schaufelblatt eine Induktionsspule oder Induktionsmatte
gelegt wird und die Schaufel bzw. der Hohlraum bzw. die Schaufelkanäle hiermit
erwärmt
werden, und vorzugsweise gleichzeitig mit Sauerstoff oder Luftsauerstoff
geflutet werden. Die Erwärmung kann
beispielsweise bei einer Temperatur erfolgen, die im Bereich zwischen
400°C und
800°C, vorzugsweise
im Bereich von 400°C
bis 600°C,
ist, und besonders bevorzugt bei ca. 500°C liegt. Die zuvor angegebenen
Temperaturwerte sind insbesondere besonders geeignet, wenn das Kunststoffmaterial
Polystyrol ist. Das Polystyrol verbrennt bzw. verdampft dabei im
Wesentlichen rückstandsfrei.
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Es
kann weiter vorgesehen sein, dass die Schaufel anschließend gekühlt bzw.
schnellgekühlt wird.
Dies kann beispielsweise so sein, das dass Schnellkühlen über die
Kupferbacken bzw. die Halteeinrichtung, deren Material bevorzugt
eine gute Wärmleitfähigkeit
aufweist, erfolgt. Das Schnellkühlen
kann beispielsweise mit zusätzlicher
Luft oder zusätzlichem
Wasser erfolgen, und zwar insbesondere Luft oder Wasser, die bzw.
das an die Kupferbacken bzw. an die Halteeinrichtung, deren Material
bevorzugt eine gute Wärmleitfähigkeit
aufweist, geführt wird.
Dies kann beispielsweise so sein, dass ermöglicht wird, dass anschließend die
Schaufeln relativ zügig
so abgekühlt
werden, dass sie mit der Hand gegriffen werden können, wodurch die Durchlaufzeiten beim
Herstellungsprozess der Gasturbinenschaufeln reduziert werden können.
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Es
kann vorgesehen sein, dass bereits vor dem Befüllen des ersten Hohlraums mit
Kunststoffmaterial eine oder einige Löchern bzw. Öffnungen so eingebracht werden,
dass sie die Außenoberfläche der
Schaufel mit dem angesprochenen Hohlraum verbinden. Solche Löchern bzw. Öffnungen
können beispielsweise
an dem der angesprochenen Hauptöffnung
abgewandten Ende des Hohlraums angeordnet sein. Durch diese bereits
zuvor eingebrachten Löchern
bzw. Öffnungen,
die auch beispielsweise mittels Laserbohren erzeugt werden können, kann
erreicht bzw. sichergestellt werden, dass sich beim Befüllen mit
Kunststoff nicht ein (im Wesentlichen geschlossener) luftbefüllter Raum
ausbildet, der ein Luftpolster bildet und somit das Eindringen von Kunststoff
in den entsprechenden Abschnitt verhindert wird; beim Befüllen mit
Kunststoff kann also die Luft über
den vor angesprochenen Löchern
bzw. Öffnungen
entweichen.
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Anzumerken
ist, dass die Begriffe "erster" und "zweiter" Bearbeitungsschritt
insbesondere zur Identifizierung bzw. Unterscheidbarkeit der Bearbeitungsschritte
gewählt
wurden, wobei in vorteilhafter Gestaltung der zweite Bearbeitungsschritt
nach dem ersten Bearbeitungsschritt erfolgt, sofern bevorzugte Weiterbildungen
beide dieser Bearbeitungsschritte aufweisen. Vor dem ersten oder
zwischen dem ersten und dem zweiten Bearbeitungsschritt können aber
auch ein oder mehrere weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden.
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Das
Gasturbinenbauteil bzw. die Schaufel ist vorzugsweise aus einem
metallischen oder metallhaltigen Werkstoff und/oder aus einem Werkstoff,
der Kobalt und/oder Nickel – insbesondere
als Grundwerkstoff bzw. als Matrixmaterial – aufweist und gegebenenfalls
beschichtet ist oder mit einer Beschichtung versehen ist und/oder
alitiert ist; auch andere Materialien, und insbesondere Materialien
die im Stand der Technik für
Gasturbinenbauteile, insbesondere Gasturbinenschaufeln vorgeschlagen
werden können
als Material für
das Gasturbinenbauteil bzw. die Schaufel verwendet werden.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens bzw. zur Bearbeitung, insbesondere im Rahmen der
Herstellung oder Instandhaltung, des Gasturbinenbauteils, insbesondere
Schaufel, kann beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden,
die wie folgt gestaltet ist und für die sich die Anmelderin Schutz
vorbehält: Die
Vorrichtung weist, insbesondere in kombinierter bzw. integrierter
Form, auf: einen Laser, eine Halteeinrichtung zum Halten des Gasturbinenbauteils, welche
insbesondere in oben erwähnter
Weise gestaltet ist, eine Spritzvorrichtung zum Spritzen von Kunststoffmaterial,
insbesondere zum Spritzen Polystyrol, eine Heizvorrichtung zum Entfernen
des Kunststoffmaterial, die insbesondere als Induktionsspule oder
Induktionsmatte gestaltet ist oder eine solche aufweist, und gegebenenfalls
eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen: eine elektronische Steuereinrichtung
zum Steuern des Verfahrens zur Bearbeitung des Gasturbinenbauteils,
eine Einrichtung zum Entschichten des Gasturbinenbauteils, die gegebenenfalls
der Laser ist, eine Messeinrichtung zum Messen bzw. Überprüfen von
mittels des Verfahrens erzeugten Bearbeitungsergebnissen bzw. zum Messen
von einem oder mehreren Kennwerten des Gasturbinenbauteils. Es kann
weitervorgesehen sein, dass eine Sauerstoff- oder Luftdruckzuführungseinrichtung
vorgesehen ist, die gegebenenfalls in oben erwähnter Weise mit der Halteeinrichtung kombiniert
ist.
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Im
Folgenden sollen Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Figuren näher
erläutert werden,
ohne dass die Erfindung hierdurch beschränkt werden soll. Dabei zeigen:
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1 und 2 eine
beispielhafte erfindungsgemäße Gasturbinenschaufel
in schematischer Darstellung, wobei 1 ein Strö mungsprofil der
in 1 gezeigten Schaufel grobschematisch zeigt und
wobei anhand dieser Fig. Auch ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verfahren
erläutert
wird.
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In
den 1 und 2 ist eine Schaufel 1 einer
Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks gezeigt. Diese Schaufel 1 ist
hier als Laufschaufel gestaltet, und zwar als Turbinen-Laufschaufel.
In weiteren Ausführungsformen,
für die
insbesondere auch die folgenden Ausführungen gelten können, kann
eine derartige Schaufel aber auch als Leitschaufel einer Gasturbine
bzw. eines Flugtriebwerks gestaltet sein, oder als Leit- oder Laufschaufel
eines Verdichters einer Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks.
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Die
Schaufel 1 weist ein Schaufelblatt 10 sowie einen
Schaufelfuß 12 auf.
Ferner weist die Schaufel 1 einen ersten inneren Hohlraum 14 bzw. eine
erste innere Kammer bzw. einen ersten inneren Kanal 14 auf,
dessen Wand bzw. Begrenzung in den 1 und 2 durch
die (gestrichelten) Linien 14a begrenzt ist. Dieser erste
innere Hohlraum 14 kann mit Hinterschnitten bzw. Unterschnitten
versehen sein bzw. Hinterschneidungen aufweisen. Der erste innere
Hohlraum 14 mündet
im Bereich des Schaufelfußes 12 nach
außen.
Die entsprechende dort am Bereich des Schaufelfußes 12 vorgesehene (Haupt-)Öffnung 20 ist
hier so positioniert, dass sie bei in einem Flugtriebwerk montierter
Schaufel 1 bezogen auf die Turbinendrehachse radial innen
bzw. im radial innen angeordneten Bereich der Schaufel 1 gelegen
ist. Gemäß einem
erfindungsgemäßen Gasturbinenbauteil,
das insbesondere eine Schaufel 1 ist, ist vorgesehen, dass
der erste innere Kanal 14 bzw. der erste Hohlraum 14 mit
einem rückstandsfrei entfernbaren
Kunststoffmaterial, das hier Polystyrol ist, befüllt ist. Dies kann so sein,
dass der erste Hohlraum 14 im Wesentlichen vollständig mit
dem angesprochenen Polystyrol befüllt ist.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Schaufel 1 weist
ferner eine Vielzahl von ersten Öffnungen 16 sowie
eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 18 auf. Die Öffnungen 16, 18 erstrecken
sich von der Außenoberfläche 21 der
Schaufel 1 bis zum ersten inneren Hohlraum 14,
und zwar im Bereich des Schaufelblatts 10. Die ersten Öffnungen 16 sind
hier als Löchern,
und zwar Laserlöchern,
gestaltet, und können auch
als Kühllöchern bezeichnet
werden. Die zweiten Öffnungen 18 sind
hier schlitzförmig
gestaltet, können
alternativ aber auch (Laser-)Löchern
oder dergleichen sein.
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Der
erste innere Hohlraum 14 ist mit dem Schaufeläußeren ferner über eine
Hauptöffnung 20 des
ersten inneren Hohlraums 14 verbunden, die, wie be reits
angesprochen, hier im Bereich des Schaufelfußes 12 angeordnet
ist. Der erste innere Hohlraum 14 ist also mit dem Äußeren der
Schaufel 1 lediglich über
die Hauptöffnung 20 sowie – hinsichtlich
ihres Querschnitts – verhältnismäßig kleinerer
und im Bereich des Schaufelblattes angeordnete Öffnungen 16, 18 verbunden.
Die damit gebildete Kanalanordnung bzw. Hohlraumanordnung dient
im Betrieb der Kühlung
bzw. Luftkühlung. Über die
Hauptöffnung 20 kann
dabei im Verhältnis
zur Umgebungstemperatur der Schaufel 1 verhältnismäßig kalte
Luft in die Schaufel 1 eingeleitet werden, die dann über die Öffnungen 16, 18 austritt.
Die "verhältnismäßig" kalte Luft kann
beispielsweise im Bereich von 700°C
liegen, was verhältnismäßig gering
im Vergleich zu den Temperaturen sind, die durch die Verbrennungsgase eines
Flugtriebwerks im sich an die Brennkammer anschließenden Bereich
bewirkt werden.
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Anzumerken
ist, dass das angesprochene Polystyrol in Ausschnitten abschnittsweise
symbolisch durch die kreuzschraffierten Flächen 22 angedeutet
ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
kann in beispielhafter Ausgestaltung wie folgt ablaufen.
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Zunächst wird
eine mit einem ersten inneren Hohlraum 14 versehene Schaufel 1 bereitgestellt. Diese
Schaufel 1 kann beispielsweise derart sein, wie es in den 1 und 2 dargestellt
bzw. anhand dieser Fig. erläutert
ist, wobei allerdings zunächst
die Öffnungen 16, 18 nicht
gegeben sind.
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Anschließend werden,
beispielsweise mittels eines Lasers, zweite Öffnungen 18 erzeugt,
die die Außenseite
der Schaufel 1 mit dem ersten inneren Hohlraum 14 verbinden,
wie auch gut in 2 zu erkennen ist, wo das Strömungsprofil
bzw. ein Schnitt durch das Schaufelblatt 10 gezeigt ist.
Die Öffnungen 18 können beispielsweise – wie in
den 1 und 2 gezeigt – im Bereich der Austrittskante 24 der Schaufel 1 positioniert
sein, und zwar insbesondere dort auf der Druckseite 26.
Wie angesprochen, können
die Öffnungen 18 auch
eine andere Form als die hier vorgeschriebene Form haben.
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Anschließend wird
Polystyrol 22 in die Hohlkammer 14 eingespritzt
bzw. die die Hohlkammer 14 mit Polystyrol 22 ausgespritzt,
was über
die zweiten Öffnungen 18 und/oder über die
Hauptöffnung 20 erfolgen
kann. Je nach dem, ob es über
die Hauptöffnung 20 oder
die zweiten Öffnungen 18 erfolgt,
wird durch die jeweils anderen Öffnungen 20, 18 sichergestellt, dass
sich kein Druckluftpolster aufbaut, was ein vollständiges Befüllen der
Kammer 14 mit Polystyrol 22 verhindern könnte.
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Anschließend werden
nun die ersten Löchern
bzw. Kühllöchern 16 mittels
eines Lasers erzeugt. Die Löchern 16 können also
auch als Laserlöchern
bezeichnet werden. Diese Kühllöchern 16 sind in
der Gestaltung gemäß den 1 und 2 im
Bereich der Eintrittskante 28 der Schaufel 1 angeordnet. Dadurch,
dass der erste innere Hohlraum 14 mit Polystyrol 22 befüllt ist,
wird verhindert, dass beim Laserbohren der in der Verlängerung
dieser entstehenden Löchern 16 gegenüberliegende
Wandabschnitt, der Bestandteil, der den ersten Hohlraum 14 begrenzenden
Wand 14a ist, durch die Laserstrahlung in ungewünschter
Weise beeinträchtigt
wird. Dies ist schematisch in 2 für eine der
Löchern 16 angedeutet,
wobei dort mit den Bezugszeichen 30 ein Laserkopf, mit
dem Bezugszeichen 32 Laserstrahlung, und mit dem Bezugszeichen 34 ein
angesprochener gegenüberliegender
Wandabschnitt bezeichnet sind. Wie dort gut zu erkennen ist, wird
mittels des Polystyrols 22 der gegenüberliegende Wandabschnitt 34 abgeschirmt
und somit verhindert, dass die Laserstrahlung 32 auf diesen
gegenüberliegenden Wandabschnitt 34 in
unerwünschter
Weise einwirkt bzw. die Oberflächen- oder Materialeigenschaften dieses
Wandabschnitts 34, insbesondere bleibend, verändert.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass die Laserstrahlung 32 bzw. deren
Intensität
so abgestimmt bzw. eingestellt ist, dass mittels des Polystyrols 22 hinreichend
gesichert verhindert wirkt, dass beim Laserbohren bzw. durch die
Laserstrahlung 32 auf den (jeweils gegenüberliegenden)
Wandabschnitt 34 eingewirkt wird. Es kann dabei gegeben
sein, dass die Laserstrahlung 32 auf das Polystyrol 22 einwirkt
und dies gegebenenfalls partiell verdampft oder auf dieses eingewirkt
wird.
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Wenn
sämtliche
der Löchern 16 mittels
des Lasers in vorerwähnter
Weise ausgebildet wurden, wird anschließend das Polystyrol 22 wieder
entfernt. Dies erfolgt so, dass das Polystyrol 22 erwärmt bzw. erhitzt
wird, und dabei verbrennt bzw. verdampft. Das entsprechende Erwärmen des
Polystyrols 22 kann beispielsweise – wie in 1 schematisch
angedeutet – mittels
einer Induktionsspule 36 erfolgen. Weiter kann vorgesehen
sein, dass für
das Einspannen des Schaufelfußes 12 Kupferbacken 38 vorgesehen
sind, in die der Schaufelfuß 12 eingespannt
wird. Derartige Kupferbacken 38 können – wie grob schematisch in 1 angedeutet
ist, eine Sauerstoff- oder
Luftdruckzuführung
bzw. -zuführungseinrichtung 40 aufweisen,
die an die Hauptöffnung 20 angeschlossen werden
kann. Anzumerken ist, dass anstelle der angesprochenen Induktionsspule 36 auch
eine Induktionsmatte oder eine andere geeignete Heizvorrichtung
vorgesehen sein kann. Die Spule 36 bzw. Matte wird um das
Schaufelblatt und gegebenenfalls den Schaufelfuß 12 gelegt. Mittels
der Heizeinrichtung bzw. Induktionsspule 36 werden die
Schaufelkanäle bzw.
deren Inneres auf ca. 500°C
erwärmt
und gleichzeitig über
die Sauerstoff- bzw. Luftdruckzuführungseinrichtung 40 mit
Sauerstoff bzw. Luftsauerstoff geflutet. Das Polystyrol verbrennt
bzw. verdampft dabei im Wesentlichen rückstandsfrei. Es entsteht dabei
im Wesentlichen nur Wasser (H2O) sowie Kohlendioxid
(CO2). Ferner kann vorgesehen sein, dass
ein Schnellkühlen über die
Kupferbacken 38 zusätzlich
mit Luft oder Wasser erfolgt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass nach dem Entfernen des Polystyrols 22 erneut
Polystyrol 22 eingespritzt wird, und zwar diesmal so, dass
nicht nur der erste Hohlraum 14 mit Polystyrol 22 ausgespritzt ist,
sondern auch oder alternativ die Öffnungen 16, 18.
Dies ermöglicht
bei einem anschließenden
Beschichtungsprozess, der auch als zweiter Bearbeitungsschritt bezeichnete
werden kann, die Oberfläche
der Schaufel 1 zu beschichten, ohne dass dabei Beschichtungsmaterial
in die Öffnungen 16, 18 eindringt
und deren Querschnittsfläche
verändert
oder gar zu Verstopfungen im Bereich dieser Öffnungen 16, 18 führt. Nach
dem entsprechenden Beschichtungsprozess, durch den beispielsweise
eine Heißtemeperaturbeständige Schicht
oder eine korrosionstemperaturbeständige Schicht oder dergleichen
aufgebracht wird, kann das Polystyrol 22 in zuvor erwähnter Weise
wieder entfernt werden. Anzumerken ist, dass das zuvor angesprochene
zweite Ausspritzen mit Polystyrol 22 über Öffnungen 16 und/oder 18 und/oder über die
Hauptöffnung 20 erfolgen
kann. Anzumerken ist, ferner, dass das Entfernen von Polystyrol 22 im
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
durch Erwärmen
bzw. Erhitzen, und zwar induktiv, erfolgt. Stattdessen können aber
auch andere Entfernungsverfahren vorgesehen sein, beispielsweise
chemische.
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Wie
das Ausführungsbeispiel
zeigt, ermöglicht
dies, dass auf einfache Weise der Einwirkbereich von Werkzeugen
bzw. der Einwirkbereich, der im Rahmen von Bearbeitungsschritten
gegeben ist, mittels des Polystyrols 22 oder eines entsprechenden
Kunststoffs begrenzt werden kann, wobei anzumerken ist, dass das
Spritzgießen
von Polystyrol schnell, sauber und kostengünstig durchführbar ist. Das
Verbrennen bzw. Verdampfen von Polystyrol ist ferner rückstandsfrei,
schnell, kostengünstig
und umweltschonend durchführbar.
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- 1
- Schaufel
- 10
- Schaufelblatt
- 12
- Schaufelfuß
- 14
- erster
Hohlraum
- 14a
- Begrenzung(swand)
von 14
- 16
- erste Öffnung in 10 (Kühl bzw.
Laserbohrung)
- 18
- zweite Öffnung in 10
- 20
- Hauptöffnung von 14 (hier
in 12)
- 21
- Außenoberfläche von 1
- 22
- Polystyrol
- 24
- Austrittskante
von 1
- 26
- Druckseite
von 10
- 28
- Eintrittskante
von 1
- 30
- Laserkopf
- 32
- Laserstrahlung
- 34
- Wandabschnitt
von 14
- 36
- Induktionsspule
- 38
- (Kupfer)Spannbacke
- 40
- Sauerstoff-
bzw. Luftdruckzuführungseinrichtung