DE102006050792A1

DE102006050792A1 - Verfahren zur Reparatur einer Dichteinrichtung

Info

Publication number: DE102006050792A1
Application number: DE102006050792A
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. Bayer; Karl-Hermann Dr. Richter
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur einer Dichteinrichtung, insbesondere eines Dichtfins, einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, wobei von einer zu reparierenden Dichteinrichtung mindestens ein beschädigter Abschnitt entfernt und derselbe durch Aufschweißen eines metallischen Werkstoffs erneuert wird. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu dem metallischen Werkstoff ein keramischer Werkstoff aufgeschweißt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur einer Dichteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In Turbomaschinen, wie z. B. in Gasturbinen, dienen als Dichtfins ausgebildete Dichteinrichtungen insbesondere der Abdichtung eines Spalts zwischen statorseitigen Baugruppen und rotorseitigen Baugruppen der Turbomaschine. Im Betrieb unterliegen Dichteinrichtungen einem Verschleiß, so dass dieselben nach Beschädigung repariert werden müssen.
Nach der Praxis wird bei der Reparatur von als Dichtfins ausgebildeten Dichteinrichtungen so vorgegangen, dass von einer zu reparierenden Dichteinrichtung mindestens ein beschädigter Abschnitt entfernt wird, wobei derselbe durch Aufschweißen eines metallischen Werkstoffs erneuert wird. Bei aus der Praxis bekannten Reparaturverfahren wird nach dem Aufschweißen des metallischen Werkstoffs die durch Aufschweißen bereitgestellte Geometrie durch Schleifen einer Neuteilgeometrie angepasst, wobei anschließend eine sich nach dem Schleifen ausbildende Spitze der Dichteinrichtung durch thermisches Spritzen mit einem keramischen Werkstoff beschichtet wird, um so die Spitze der Dichteinrichtung zu panzern.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein prozesstechnisch einfacheres Verfahren zur Reparatur einer Dichteinrichtung zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu dem metallischen Werkstoff ein keramischer Werkstoff aufgeschweißt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, beim Prozessschritt des Aufschweißens neben dem metallischen Werkstoff auch einen keramischen Werkstoff aufzuschweißen. Das Aufbringen der Panzerung über den keramischen Werkstoff erfolgt demnach in demselben Arbeitsschritt wie das Auftragen des metallischen Werkstoffs, so dass gegenüber dem aus der Praxis bekannten Reparaturverfahren die Prozessschritte des Schleifens sowie thermischen Spritzens entfallen können. Die Erneuerung beschädigter Abschnitte sowie die Panzerung derselben erfolgt demnach erfindungsgemäß in einem Arbeitsgang, wodurch das erfindungsgemäße Reparaturverfahren prozesstechnisch einfacher wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch Aufschweißen aufgebrachte Panzerungen in ihrer Haftfestigkeit den durch thermisches Spritzen aufgebrachten Panzerungen überlegen sind, wodurch die Lebensdauer reparierter Dichteinrichtungen erhöht wird.
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:
1 eine schematisierte Darstellung eines beschädigten, zu reparierenden Dichtfins;
2 eine schematisierte Darstellung eines zu reparierenden Dichtfins, von dem ein beschädigter Abschnitt entfernt ist; und
3 eine schematisierte Darstellung eines mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens reparierten Dichtfins.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur einer Dichteinrichtung einer Turbomaschine, insbesondere eines Dichtfins einer Gasturbine. Dichtfins werden auch als Dichtstege bezeichnet und dienen vorzugsweise der Abdichtung eines Spalts zwischen einem statorseitigen Bauteil und einem rotorseitigen Bauteil einer Turbomaschine.
Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 für den bevorzugten Anwendungsfall der Reparatur eines Dichtfins beschrieben, wobei gemäß 1 bis 3 ein zu reparierender Dichtfin 10 einem Dichtfinträger 11 zugeordnet ist.
Im Sinne der Erfindung wird zur Reparatur eines beschädigten Dichtfins 10 so vorgegangen, dass mindestens ein beschädigter Abschnitt 12 von einem zu reparierenden Dichtfin 10 unter Ausbildung eines Stumpfes 13 entfernt wird, wobei der oder jeder beschädigte Abschnitt 12 vorzugsweise durch Drehen vom zu reparierenden Dichtfin 10 abgetrennt wird.
Nach dem Entfernen des oder jedes beschädigten Abschnitts 12 vom zu reparierenden Dichtfin 10 wird der jeweilige beschädigte Abschnitt durch Aufschweißen erneuert, wobei im Sinne der hier vorliegenden Erfindung beim Aufschweißen sowohl ein metallischer Werkstoff als auch ein keramischer Werkstoff aufgeschweißt wird.
Der keramische Werkstoff dient dabei insbesondere der Panzerung des zu reparierenden Dichtfins 10, so dass der Wiederaufbau des Dichtfins sowie die Panzerung desselben in einem Arbeitsgang erfolgen.
Bei einem Dichtfin handelt es sich insbesondere um ein rotationssymmetrisches Bauteil, wobei dann zur Reparatur über den gesamten Umfang desselben ein beschädigter Abschnitt entfernt wird. Beim Abtragen des beschädigten Abschnitts wird demnach die Radialerstreckung des Dichtfins gekürzt, wobei, wie bereits erwähnt, durch Aufschweißen eines metallischen Werkstoffs und eines keramischen Werkstoffs der Dichtfin einerseits wiederaufgebaut und andererseits gepanzert wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung werden ein metallischer Werkstoff und ein keramischer Werkstoff gleichzeitig aufgeschweißt, und zwar derart, dass der keramische Werkstoff in ein Gefüge aus dem metallischen Werkstoff eingebunden wird. Hierbei wird vorzugsweise der Anteil des keramischen Werkstoffs sowie des metallischen Werkstoffs verändert, und zwar derart, dass nach radial außen bzw. nach radial innen in Richtung auf eine Spitze des Dichtfins im Sinne einer Gradierung der Anteil des keramischen Werkstoffs größer wird.
Gegebenenfalls kann anschließend an das gleichzeitige Auftragen des metallischen Werkstoffs und des keramischen Werkstoffs ausschließlich ein keramischer Werkstoff aufgeschweißt werden.
Gegebenenfalls kann vor dem gleichzeitigen Aufschweißen des metallischen Werkstoffs und des keramischen Werkstoffs ausschließlich ein metallischer Werkstoff aufgeschweißt werden.
Im Unterschied hierzu ist es auch möglich (siehe 3), einen metallischen Werkstoff 14 sowie einen keramischen Werkstoff 15 durchgehend getrennt und demnach zeitlich nacheinander aufzuschweißen, wobei dann zuerst der metallische Werkstoff 14 und anschließend der keramische Werkstoff 15 aufgeschweißt wird, um im Sinne einer Überbeschichtung den metallischen Werkstoff 14 mit dem keramischen Werkstoff 15 zu beschichten und damit insbesondere eine Spitze 16 des sich ausbildenden Dichtfins zu panzern.
Das erfindungsgemäße Reparaturverfahren für einen Dichtfin untergliedert sich demnach prinzipiell in ausschließlich zwei Prozessschritte:
Erstens in das Entfernen eines beschädigten Abschnitts vom Dichtfin und zweitens an das sich hieran anschließende Wiederaufbauen des entfernten Abschnitts durch Aufschweißen, wobei gleichzeitig beim Aufschweißen eine Panzerung des erneuerten Abschnitts des Dichtfins bereitgestellt wird. Dann, wenn beim Aufschweißen ein metallischer Werkstoff und ein keramischer Werkstoff gleichzeitig im Sinne einer Gradierung aufgebracht werden, kann durch gezielte Einstellung der Gradierung die Eigenschaft des wiederaufgebauten Dichtfins exakt an die Erfordernisse der Turbomaschine angepasst werden.
Wie bereits erwähnt, erfolgt das Erneuern eines beschädigten Abschnitts und das Panzern durch Aufschweißen, wobei das Aufschweißen bevorzugt als Laserpulverauftragsschweißen oder alternativ als Laserdrahtauftragsschweißen durchgeführt wird.

10: Dichtfin
11: Dichtfinträger
12: beschädigter Abschnitt
13: Stumpf
14: metallischer Werkstoff
15: keramischer Werkstoff
16: Spitze

Claims

Verfahren zur Reparatur einer Dichteinrichtung, insbesondere eines Dichtfins, einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, wobei von einer zu reparierenden Dichteinrichtung mindestens ein beschädigter Abschnitt entfernt und derselbe durch Aufschweißen eines metallischen Werkstoffs erneuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem metallischen Werkstoff ein keramischer Werkstoff aufgeschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Werkstoff und ein keramischer Werkstoff gleichzeitig aufgeschweißt werden, derart, dass der keramische Werkstoff in ein Gefüge aus dem metallischen Werkstoff eingebunden wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des keramischen Werkstoffs verändert wird, um so einen gradierten Aufbau des oder jedes erneuerten Abschnitts der reparierten Dichteinrichtung bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Werkstoff und ein keramischer Werkstoff nacheinander aufgeschweißt werden, derart, dass der metallischen Werkstoff mit dem keramischen Werkstoff überbeschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst gleichzeitig ein metallischer Werkstoff und ein keramischer Werkstoff und darauf folgend ausschließlich ein keramische Werkstoff aufgeschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem gleichzeitigen Aufschweißen des metallischen Werkstoffs und des keramischen Werkstoffs ausschließlich ein metallischer Werkstoff aufgeschweißt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschweißen als Laserpulverauftragschweißen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschweißen als Laserdrahtauftragschweißen durchgeführt wird.