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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement, insbesondere eine Leitschaufel, einer Strömungsmaschine und ein Verfahren zum generativen Herstellen eines derartigen Bauelementes.
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Obwohl auf beliebige Anwendungsfälle anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf eine Strömungsmaschine näher erläutert.
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Ein minimal möglicher radialer Laufspalt zwischen einem Rotor und einer deckbandlosen Leitschaufel einer Strömungsmaschine ist begrenzt durch den maximal zulässigen Einlauf des Rotors in den Leitschaufelkranz, welcher ohne Beschädigung der vorgenannten Bauelemente möglich ist. Die Materialpaarung der Bauelemente, insbesondere mit oder ohne Beschichtung, und die Struktur der Bauelemente haben einen wesentlichen Einfluss auf die maximal erlaubbare Überdeckung der Bauelemente und damit auf den Laufspalt. Die Größe des Laufspalts hat einen großen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Strömungsmaschine im Auslegungspunkt. Daher ist der Laufspalt möglichst gering zu halten.
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Der Anmelderin sind unbeschichtete sowie beschichtete Rotoren betriebsbekannt. Die Beschichtung besteht in der Regel aus einer Haftschicht sowie einer meist keramischen Anlaufschicht. Auf der Seite der Leitschaufeln werden zumeist metallische Leitschaufeln verwendet, deren Spitzen beispielsweise teilweise ausgedünnt sind. Die metallischen Schaufelspitzen neigen allerdings beim Anstreifen an den Rotor zum Aufschmelzen, hoher Temperaturentwicklung und führen zum Ausbrechen der Rotorbeschichtung. Ferner verlieren beschichtete Schaufelspitzen beim Anstreifen leicht ihre aufgebrachte Beschichtung.
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Die
DE 10 2008 011 244 A1 beschreibt ein abreibbares Material mit einer Struktur aus einem zellulären metallischen Werkstoff. Die Struktur enthält nicht-metallische Partikel. Die Struktur ist vorzugsweise eine Hohlkugelstruktur. Die nicht-metallischen Partikel können aus Bornitrid, Bentonit und/oder Graphit bestehen.
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Die
DE 102 25 532 C1 beschreibt ein Schichtsystem für eine Rotor-/Statordichtung einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, das auf ein metallisches Bauelement aufgebracht und gegenüber einem relativ zu diesem beweglichen, weiteren Bauelement einlauffähig ist, das zur Verbesserung der Lebensdauer und der Einlauffähigkeit durch eine auf das metallische Bauelement aufgebrachte Haftschicht sowie einen darauf aufgebrachten, wenigstens zwei Schichten umfassenden Einlaufbelag gekennzeichnet ist, wobei die an die Haftschicht angrenzende, erste Schicht relativ zu der zweiten Schicht härter ist, und wobei die zweite Schicht einlauffähig ist.
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Die
US 6,672,829 B1 beschreibt eine Laufschaufel einer Strömungsmaschine mit einer ausgedünnten Blattspitze, einer sogenannte „squealer tip”, wobei mittels der ausgedünnten Blattspitze eine verbesserte Kühlung der Blattspitze erreicht wird.
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An diesen Anordnungen ist nachteilig, dass die Beschichtungen abplatzen oder beschädigt werden können, was dazu führt, dass die Bauelemente neu beschichtet oder zumindest die Beschichtung kostenintensiv zu reparieren ist. Ferner muss zum Erzeugen einer ausgedünnten Blattspitze die Außengeometrie der Schaufel zu verändert werden. Dies gilt es verständlicherweise zu verhindern.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Einlaufverhalten zweier zueinander relativ beweglicher Bauelemente zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
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Demgemäß ist ein Bauelement einer Strömungsmaschine, insbesondere eine Leitschaufel, vorgesehen, welches gegenüber einem weiteren Bauelement der Strömungsmaschine bei einer Relativbewegung der beiden Bauelemente zueinander derart einlauffähig ist, dass das Bauelement bei einem Kontakt mit dem weiteren Bauelement in einem Kontaktabschnitt abrasiv abgetragen wird, wobei das Bauelement in dem Kontaktabschnitt zum vereinfachten Abtragen eine Strukturschwächung aufweist.
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Ferner ist ein Verfahren zum generativen Herstellen eines Bauelementes, insbesondere einer Leitschaufel, einer Strömungsmaschine vorgesehen, wobei das Bauelement gegenüber einem weiteren Bauelement der Strömungsmaschine bei einer Relativbewegung der beiden Bauelemente zueinander derart einlauffähig ist, dass das Bauelement bei einem Kontakt mit dem weiteren Bauelement in einem Kontaktabschnitt abrasiv abgetragen wird, wobei das Bauelement in dem Kontaktabschnitt zum vereinfachten Abtragen eine Strukturschwächung aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: generatives Aufbauen des Bauelementes; und Einbringen der Strukturschwächung in den Kontaktabschnitt des Bauelementes während des Verfahrensschrittes des generativen Aufbauens des Bauelementes.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, in dem Kontaktabschnitt des Bauelementes eine gezielte Strukturschwächung vorzusehen. Dadurch ist der Kontaktabschnitt des Bauelementes aufgrund der lokal reduzierten Stabilität leicht abtragbar und/oder leichter lokal verformbar. Hierdurch ist das Bauelement gegenüber dem weiteren Bauelement einlauffähig, ohne dass das weitere Bauelement bei dem Einlaufen beschädigt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist dieses als Leitschaufel, insbesondere als deckbandlose Leitschaufel, und das weitere Bauelement als Rotor der Strömungsmaschine ausgebildet. Hierdurch wird bei einer Strömungsmaschine mit einer deckbandlosen Leitschaufelanordnung ein möglichst geringer Laufspalt erreicht.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist der Kontaktabschnitt ein Spitzenbereich des Bauelementes, wodurch das Bauelement lediglich in dem Spitzenbereich abrasiv abgetragen und/oder lokal verformt wird. Eine Beschädigung des Bauelementes selbst wird zuverlässig verhindert.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist die Strukturschwächung als Porosität in dem Bauelement ausgebildet. Hierdurch kann mittels Einstellung der Porengröße, Anzahl der Poren und/oder Verteilung der Poren in dem Kontaktabschnitt die Strukturschwächung gezielt an die Erfordernisse angepasst und so das Einlaufverhalten der Leitschaufel eingestellt werden.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist die Strukturschwächung des Bauelementes als Materialbestandteil, welcher sich von einem Grundmaterial des Bauelementes unterscheidet, ausgebildet. Hierdurch wird die Zerspanbarkeit und/oder die lokale Verformbarkeit des Bauelementes in dem Kontaktabschnitt verbessert.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes weist das Grundmaterial einen metallischen Werkstoff auf und der Materialbestandteil weist Bornitrid, Graphit, Keramik und/oder Kunststoff auf. Hierdurch kann die Zerspanbarkeit des Bauelementes in dem Kontaktabschnitt durch Auswahl eines geeigneten Materialbestandteils eingestellt werden.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist die Strukturschwächung als von einer Mantelfläche des Bauelementes umgebener Hohlraum ausgebildet, wodurch ein besonders einfacher Aufbau des Bauelementes erreicht wird. Hierdurch reduzieren sich die Kosten zur Herstellung des Bauelementes.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist die Strukturschwächung als Gitterstruktur einer Mantelfläche des Bauelementes ausgebildet. Hierdurch ist die Stabilität des Bauelementes in dem Kontaktabschnitt durch die Geometrie der Gitterstruktur einstellbar.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Bauelementes ist dieses mittels eines generativen Verfahrens hergestellt. Hierdurch lässt sich die Strukturschwächung in dem Kontaktabschnitt des Bauelementes definiert und mit hoher Präzision herstellen, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Bauelementes erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zur Strukturschwächung des Kontaktabschnittes des Bauelementes eine Porosität in das Bauelement eingebracht. Hierdurch kann mittels Einstellung der Porengröße, Anzahl der Poren und/oder Verteilung der Poren die Strukturschwächung gezielt an die Erfordernisse angepasst und so das Einlaufverhalten der Leitschaufel eingestellt werden.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zur Strukturschwächung des Kontaktabschnittes des Bauelementes ein Materialbestandteil, welcher sich von einem Grundmaterial des Bauelementes unterscheidet, eingebracht. Hierdurch wird die Zerspanbarkeit und/oder die lokale Verformbarkeit des Bauelementes in dem Kontaktabschnitt verbessert.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zur Strukturschwächung des Kontaktabschnittes des Bauelementes ein von einer Mantelfläche des Bauelementes umgebender Hohlraum in dem Bauelement hergestellt. Hierdurch wird ein besonders einfacher Aufbau des Bauelementes erreicht, wodurch sich die Kosten zur Herstellung des Bauelementes reduzieren.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird zur Strukturschwächung des Kontaktabschnittes des Bauelementes eine Mantelfläche des Bauelementes mit einer Gitterstruktur hergestellt. Hierdurch ist die Stabilität des Bauelementes in dem Kontaktabschnitt mittels der Geometrie der Gitterstruktur einstellbar.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von den Figuren zeigen
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1 eine Teilschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Strömungsmaschine;
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2 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Bauelementes der Strömungsmaschine nach 1;
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3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Bauelementes der Strömungsmaschine nach 1;
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4 eine perspektivische Ansicht einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Bauelementes der Strömungsmaschine nach 1; und
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5 eine perspektivische Ansicht einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Bauelementes der Strömungsmaschine nach 1.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale – sofern nichts anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 illustriert in einer Teilschnittansicht eine Strömungsmaschine 1. Die Strömungsmaschine 1 ist insbesondere als Verdichter 1 oder als Turbine 1 ausgebildet. Die Strömungsmaschine 1 weist beispielsweise ein erstes Bauelement 2, welches beispielsweise als Stator 2 der Strömungsmaschine 1, insbesondere als deckbandlose Leitschaufel 2, der Strömungsmaschine 1 ausgebildet ist. Das erste Bauelement 2 ist vorzugsweise mit einem Gehäuse 3 der Strömungsmaschine 1 wirkverbunden. Insbesondere ist das erste Bauelement 2 mit dem Gehäuse 3 einstückig ausgebildet. Das vorzugsweise als Leitschaufel 2 ausgebildete erste Bauelement 2 ist vorzugsweise Komponente eines in einer Gehäusebohrung 4 angeordneten Leitschaufelkranzes. Der Leitschaufelkranz weist vorzugsweise eine Vielzahl an Leitschaufeln 2 auf, welche auf einem Umfang der Gehäusebohrung 4 vorzugsweise gleichmäßig voneinander radial beabstandet angeordnet sind. Im Folgenden wird nur auf eine Leitschaufel 2 Bezug genommen. Die Leitschaufel 2 ragt vorzugsweise radial in die Gehäusebohrung 4 hinein. Die Leitschaufel 2 ist beispielsweise mit einer metallischen Legierung auf Basis von Titan, Nickel und/oder Kobalt gebildet.
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Die Strömungsmaschine 1 weist weiterhin vorzugsweise ein zweites Bauelement 5, welches vorzugsweise als Rotor 5 der Strömungsmaschine 1 ausgebildet ist, auf. Der Rotor 5 ist vorzugsweise in der Gehäusebohrung 4 um eine Drehachse 6 des Rotors 5 drehbar gelagert angeordnet. Der Rotor 5 ist insbesondere durch den Leitschaufelkranz mit den Leitschaufeln 2 hindurchgeführt. Der Rotor 5 ist beispielsweise mittels Lagerstellen 7, 8 in dem Gehäuse 3 gelagert. Die Lagerstellen 7, 8 weisen beispielsweise Wälzlager auf. Der Rotor 5 weist beispielsweise eine Nabe 9 und mit der Nabe 9 wirkverbundene Verdichterschaufeln oder Turbinenschaufeln, von denen lediglich eine Schaufel 10 dargestellt ist, auf. Die Schaufeln des Rotors 5 sind bevorzugt um einen Umfang der Nabe 9 gleichmäßig radial voneinander beabstandet angeordnet und vorzugsweise mit der Nabe 9 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig wirkverbunden. Der Rotor 5 ist beispielsweise mit einer metallischen Legierung auf Basis von Titan, Nickel und/oder Kobalt gebildet.
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Die Bauelemente 2, 5 sind relativ zueinander beweglich. Zwischen einem Spitzenbereich 10 der Leitschaufel 2 und dem Rotor 5, insbesondere der Nabe 9 des Rotors 5, ist ein Laufspalt 11, beispielsweise ein Verdichterspalt 11, ausgebildet. Um eine möglichst gute Rotor-/Statordichtung zu erhalten, muss der Laufspalt 11 möglichst klein sein. Um einen möglichst geringen Laufspalt 11 zu erhalten, ist vorzugsweise eines der Bauelemente 2, 5 einlauffähig gegenüber dem anderen Bauelement 2, 5.
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Insbesondere ist die Leitschaufel 2 gegenüber dem Rotor 5 der Strömungsmaschine 1 bei einer Relativbewegung der beiden Bauelemente 2, 5 zueinander derart einlauffähig, dass die Leitschaufel 2 bei einem Kontakt mit dem Rotor 5 in dem als Kontaktabschnitt 10 ausgebildeten Spitzenbereich 10 der Leitschaufel 2 vorzugsweise abrasiv abgetragen wird. Hierzu weist die Leitschaufel in dem Kontaktabschnitt 10 zur vereinfachten abrasiven Abtragung mindestens eine gezielte, integrierte Strukturschwächung 12 auf. Der Kontaktabschnitt 10 kann eine Vielzahl an Strukturschwächungen 12 aufweisen. Der Kontaktabschnitt 10 weist bezüglich einer Längsrichtung L der Leitschaufel 2 eine Längenausdehnung von wenigen Zehnteln bis zu wenigen Millimetern auf. Der Kontaktabschnitt 10 erstreckt sich vorzugsweise über eine gesamte Breite B der Leitschaufel 2. Die Strukturschwächung 12 stellt beispielsweise einen Bereich verminderter Stabilität und/oder mit reduzierter Materialdichte dar.
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Durch das Vorsehen der Strukturschwächung 12 kann bei einer Relativbewegung der Bauelemente 2, 5 zueinander die Leitschaufel 2, beispielsweise aufgrund einer drehzahl- und/oder wärmeinduzierten Dimensionsänderung der Leitschaufel 2 und/oder des Rotors 5, ohne Schädigung des Rotors 5 abgetragen, insbesondere abrasiv abgetragen, werden. Hierdurch ist ein möglichst kleiner Laufspalt 11 erreichbar, wodurch sich sowohl der Wirkungsgrad als auch die aerodynamische Stabilität der Strömungsmaschine 1 verbessert. Die Leitschaufel 2 selbst wird vorzugsweise nicht beschädigt sondern lediglich in dem Kontaktabschnitt 10 lokal abgetragen und/oder lokal verformt.
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Die Bauelemente 2, 5 werden vorzugsweise mittels einem generativen Verfahren aus einem Metallwerkstoff aufgebaut. Als generative Verfahren kommen beispielsweise das sogenannte Laser Engineered Net Shaping (LENS) und/oder ein Elektronenstrahlschmelzverfahren und/oder ein selektives Laserschmelzverfahren und/oder ein Laserformverfahren und/oder ein Laserauftragsschweißverfahren oder dergleichen zur Anwendung. Es kann auch ein beliebiges anderes generatives Verfahren zum Aufbauen der Bauelemente 2, 5 aus einem metallischen Werkstoff eingesetzt werden. Beispielsweise werden die Bauelemente 2, 5 oder eines der Bauelemente 2, 5 aus einem pulverförmigen Grundmaterial der Bauelemente 2, 5 schichtförmig aufgebaut. Hierzu ist das Grundmaterial zunächst unverfestigt und wird zum generativen Aufbau der Bauelemente 2, 5 oder eines der Bauelemente 2, 5 beispielsweise mittels Wärmeeintrag zumindest teilweise aufgeschmolzen und so verfestigt. Ferner können die Bauelemente 2, 5 oder eines der Bauelemente 2, 5 auch mit einem beliebigen anderen Material, beispielsweise Keramik oder Kunststoff, gebildet oder zumindest abschnittsweise gebildet sein. Mittels des generativen Verfahrens ist die Strukturschwächung 12 gezielt herstellbar. Eine, beispielsweise durch die strömungsmechanischen Anforderungen definierte, Außengeometrie der Leitschaufel 12 wird durch das Einbringen der Strukturschwächung 12 vorzugsweise nicht beeinflusst oder verändert.
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Die 2 illustriert eine Leitschaufel 2 mit einer beispielhaften Ausführungsform der Strukturschwächung 12 in dem Kontaktabschnitt 10 der Leitschaufel 2. Die Strukturschwächung 12 ist beispielsweise als Porosität 12 ausgebildet. Beispielsweise weist die Leitschaufel 2 in dem Kontaktabschnitt 10 eine gerichtete, gleichmäßige oder eine unregelmäßige, ungerichtete Porosität 12 auf. Die Porosität 12 wird vorzugsweise beim generativen Herstellen der Leitschaufel 2 mittels des generativen Verfahrens erzeugt, so dass definierte Poren in dem Kontaktabschnitt 10 der Leitschaufel 2 erzeugt werden. Eine Anzahl, Größe und/oder Verteilung der Poren pro Volumeneinheit in dem Kontaktabschnitt 10 ist dabei beliebig einstellbar. Hierdurch ist die lokale Stabilität, die lokale Verformbarkeit und/oder die abrasive Abtragbarkeit des Kontaktabschnittes 10 in weiten Bereichen beliebig einstellbar. Dadurch, dass die Leitschaufel 2 aufgrund der Strukturschwächung 12 in dem Kontaktabschnitt 10 im Vergleich zu einem massiven Kontaktabschnitt weniger Grundmaterial, eine erhöhte lokale Verformbarkeit und/oder eine geringere Stabilität aufweist, ist der Kontaktabschnitt 10 der Leitschaufel 2 gegenüber dem Rotor 5 einlauffähig, das heißt, der Kontaktabschnitt 10 kann ohne Beschädigung des Rotors 5 lokal verformt und/oder abrasiv abgetragen werden. Eine Beschädigung des relativ zu der Leitschaufel 2 rotierenden Rotors 5 wird zuverlässig verhindert. Als massiver Kontaktabschnitt ist ein Kontaktabschnitt einer Leitschaufel ohne eine derartige Strukturschwächung zu verstehen. Die Porosität 12 kann beispielsweise durch eine Einstellung der Sinterparameter des generativen Verfahrens erzeugt werden. Hierzu wird beispielsweise ein pulverförmig vorliegendes Grundmaterial in definierten Bereichen weniger stark versintert. Ferner kann die Porosität 12 dadurch erzeugt werden, dass das pulverförmige Grundmaterial abschnittsweise nicht verfestigt wird. Die Porosität 12 kann offenporig oder geschlossenporig ausgebildet sein.
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Die 3 illustriert ein weiteres bevorzugtes Ausfführungsbeispiel einer Leitschaufel 2 mit einer Strukturschwächung 12 in dem Kontaktbereich 10 der Leitschaufel 2. Die Strukturschwächung 12 der Leitschaufel 2 ist beispielsweise als Materialbestandteil 12, welcher sich von einem Grundmaterial der Leitschaufel 2 unterscheidet, ausgebildet. Der Materialbestandteil 12 weist beispielsweise Bornitrid, Graphit, Keramik und/oder Kunststoff auf. Vorzugsweise wird der weitere Materialbestandteil 12 während dem generativen Aufbauen der Leitschaufel 2 eingebracht.
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Alternativ kann der weitere Materialbestandteil 12 auch im Anschluss an den generativen Aufbau der Leitschaufel 2 in den Kontaktabschnitt 10 eingebracht werden. Beispielsweise kann in dem Kontaktabschnitt 10 während des generativen Herstellen der Leitschaufel 2 eine gezielte Porosität erzeugt werden, welche nach dem generativen Aufbau der Leitschaufel 2 mit einem Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Elastomer, infiltriert wird. Der weitere Materialbestandteil 12 führt dazu, dass der Kontaktabschnitt 10 im Vergleich zu einem massiven Kontaktabschnitt eine verminderte lokale Stabilität aufweist, besser zerspanbar und/oder lokal verformbar ist. Beispielsweise verbessert der weitere Materialbestandteil 12 die Schmiereigenschaften zwischen den Bauelementen 2, 5 und/oder wirkt als Abrasivmittel.
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Die 4 illustriert eine noch weitere bevorzugte Ausführungsform einer Leitschaufel 2 mit einer Strukturschwächung 12 in dem Kontaktabschnitt 10 der Leitschaufel 2. Die Strukturschwächung 12 ist beispielsweise als von einer Mantelfläche 13 der Leitschaufel 2 umschlossener Hohlraum 12 ausgebildet. Der Hohlraum 12 kann beispielsweise zu einer Deckfläche 14 der Leitschaufel 2 hin geöffnet sein. Aufgrund des Hohlraums 12 weist die Leitschaufel 2 in dem Kontaktabschnitt 10 im Vergleich zu einem massiven Kontaktabschnitt eine verbesserte lokale Verformbarkeit, eine reduzierte Stabilität und/oder eine verbesserte Abtragbarkeit auf.
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5 illustriert weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Leitschaufel 2 mit einer Strukturschwächung 12 in dem Kontaktabschnitt 10 der Leitschaufel 2. Die Strukturschwächung 12 ist als Gitterstruktur 12 ausgebildet. Das heißt, eine Mantelfläche 13 der Leitschaufel 2 weist im Bereich des Kontaktabschnittes 10 die Gitterstruktur 12 auf. Die Gitterstruktur 12 kann beispielsweise von einer Haut umgeben sein. Die Gitterstruktur 12 ist aufgrund ihrer reduzierten Materialdichte im Vergleich zu einem massiven Kontaktabschnitt leichter abrasiv abtragbar, leichter lokal verformbar und/oder weist eine reduzierte Stabilität auf. Eine Geometrie der Gitterstruktur 12 ist beliebig. Beispielsweise kann die Gitterstruktur 12 als Fachwerkstruktur ausgebildet sein. Die Gitterstruktur 12 kann so ausgestaltet sein, dass eine lokale Stabilität des Kontaktbereichs 10 abschnittsweise variiert. Die Strukturschwächung 12 gemäß der Ausführungsbeispiele der Leitschaufel 2 nach den 2 bis 4 kann ebenfalls so ausgebildet sein, dass die lokale Stabilität, die lokale Verformbarkeit und/oder die lokale Zerspanbarkeit des Kontaktbereichs 10 abschnittsweise variiert.
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Ein Verfahren zum generativen Herstellen der Leitschaufel 2 weist vorzugsweise die folgenden Verfahrensschritte auf. Die Leitschaufel 2 wird generativ aufgebaut und die Strukturschwächung 12 wird in den Kontaktabschnitt 10 der Leitschaufel 2 während des Verfahrensschrittes des generativen Aufbaus der Leitschaufel 2 eingebracht.
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Mittels der Leitschaufel 2 mit der Strukturschwächung 12 in dem Kontaktbereich 10 wird ein maximal zulässiger Einlauf des Rotors 5 in den Leitschaufelkranz erhöht. Der Laufspalt 11 kann insbesondere im sogenannten Aeroauslegungs-Punkt der Strömungsmaschine 1 reduziert werden, d. h. es ergibt sich ein erhöhter Wirkungsgrad der Strömungsmaschine 1 und ein verbesserter Pumpgrenzabstand im Betriebsbereich der Strömungsmaschine 1. Ferner ergibt sich eine Kostenreduzierung durch reduzierte Belagsausbrüche an dem Rotor 5 und die entfallende Reparatur der Beschichtung oder eine Wiederbeschichtung. Weiterhin ergibt sich eine Kostenreduzierung durch selteneres Versagen der Leitschaufel 2 nach heftigen Anstreifen des Rotors 5 an der Leitschaufel 2 aufgrund der leichteren lokalen Verformbarkeit der Leitschaufel 2. Ein Verschweißen der Leitschaufel 2 mit dem Rotor 5 wird zuverlässig verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strömungsmaschine
- 2
- erstes Bauelement
- 3
- Gehäuse
- 4
- Gehäusebohrung
- 5
- zweites Bauelement
- 6
- Drehachse
- 7
- Lagerstelle
- 8
- Lagerstelle
- 9
- Nabe
- 10
- Spitzenbereich
- 11
- Laufspalt
- 12
- Strukturschwächung
- 13
- Mantelfläche
- 14
- Deckfläche
- B
- Breite
- L
- Längsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008011244 A1 [0005]
- DE 10225532 C1 [0006]
- US 6672829 B1 [0007]
