DE102014111005A1 - Schaufelblatt für ein Turbinensystem - Google Patents

Schaufelblatt für ein Turbinensystem Download PDF

Info

Publication number
DE102014111005A1
DE102014111005A1 DE102014111005.6A DE102014111005A DE102014111005A1 DE 102014111005 A1 DE102014111005 A1 DE 102014111005A1 DE 102014111005 A DE102014111005 A DE 102014111005A DE 102014111005 A1 DE102014111005 A1 DE 102014111005A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trailing edge
psp
airfoil
base material
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014111005.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Stephen Paul Wassynger
John Wesley Harris, JR.
Michael James Healy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE102014111005A1 publication Critical patent/DE102014111005A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/147Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005Repairing methods or devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186Film cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/22Manufacture essentially without removing material by sintering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/122Fluid guiding means, e.g. vanes related to the trailing edge of a stator vane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/304Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the trailing edge of a rotor blade
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49318Repairing or disassembling

Abstract

Ein Schaufelblatt enthält einen Hauptabschnitt, der aus einem Basismaterial ausgebildet ist. Ferner ist ein Hinterkantenbereich des Hauptabschnitts enthalten. Ferner ist eine Hinterkantenergänzungsstruktur enthalten, die wenigstens ein vorgesintertes Vorformling(PSP)-Material aufweist, das mit dem Basismaterial in der Nähe des Hinterkantenbereichs wirksam verbunden ist.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Schaufelblätter und insbesondere eine Hinterkantenergänzungsstruktur für Schaufelblätter, insbesondere diejenigen in Turbinensystemen.
  • Schaufelblätter, die in verschiedenen Turbinensystemen eingesetzt werden, sind als Laufschaufeln und Leitschaufeln ausgebildet. Ein Arbeitsfluid, wie beispielsweise heißes Gas oder heißer Dampf, wird gewöhnlich an den Schaufelblättern vorbei getrieben, wobei die Laufschaufeln mit einem Rotor des Turbinensystems gekoppelt sind. Die Kraft des Arbeitsfluids auf die Laufschaufeln veranlasst die Laufschaufeln, und folglich den gekoppelten Körper des Rotors, umzulaufen. An sich beeinflusst die aerodynamische Geometrie der Schaufelblätter das gesamte Systemleistungsverhalten des Turbinensystems. Verschiedene Herstellungsprozesse, wie beispielsweise Gießen, können verwendet werden, um die Schaufelblätter zu erzeugen, wobei jedoch derartige Prozesse unter manchen Gesichtspunkten beschränkend sind, wobei eine Beschränkung die aerodynamischen Eigenschaften der hergestellten Schaufelblätter betrifft.
  • Die Schaufelblätter werden gewöhnlich aus Nickel-, Kobalt- oder Eisen-basierten Superlegierungen mit gewünschten mechanischen und Umwelteigenschaften hergestellt, um Betriebstemperaturen und -bedingungen einer Turbine standzuhalten. Weil die Effizienz eines Turbinensystems von dessen Betriebstemperaturen abhängig ist, besteht ein Bedarf danach, dass die Schaufelblätter in der Lage sind, zunehmend höheren Temperaturen standzuhalten. Wenn die maximale lokale Temperatur einer Superlegierungskomponente die Schmelztemperatur der Superlegierung annähernd erreicht, wird eine Zwangsluftkühlung erforderlich. Aus diesem Grund erfordern Schaufelblätter von Gasturbinenlaufschaufeln und -leitschaufeln häufig komplexe Kühlschemata, in denen Dampf oder Luft, gewöhnlich Zapfluft, durch innere Kühlkanäle innerhalb des Schaufelblattes getrieben und anschließend durch Kühllöcher an der Schaufelblattoberfläche ausgegeben wird, um Wärme von der Komponente weg zu übertragen. Wie oben erwähnt, sind die Prozesse, die zur Herstellung von Schaufelblättern verwendet werden, etwas beschränkend, und dies beeinflusst die Kühlkanalgenauigkeit hinsichtlich sowohl der Lage als auch der Abmessung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Schaufelblatt einen Hauptabschnitt, der aus einem Basismaterial ausgebildet ist. Ferner ist ein Hinterkantenbereich des Hauptabschnitts enthalten. Ferner ist eine Hinterkantenergänzungsstruktur enthalten, die wenigstens ein vorgesintertes Vorformling(PSP, Pre-Sintered Preform)-Material aufweist, das in der Nähe des Hinterkantenbereichs mit dem Basismaterial wirksam verbunden ist.
  • In dem zuvor erwähnten Schaufelblatt kann die Hinterkantenergänzungsstruktur an den Hinterkantenbereich angelötet sein.
  • Das Schaufelblatt eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner wenigstens einen Kühlkanal aufweisen, der in dem Basismaterial des Hauptabschnitts ausgebildet ist.
  • Das Schaufelblatt des zuvor erwähnten Typs kann ferner wenigstens einen Kühldurchgang aufweisen, der in der Hinterkantenergänzungsstruktur ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Kühldurchgang mit dem wenigstens einen Kühlkanal in Strömungsverbindung steht.
  • Das Schaufelblatt eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine hintere Weite der Hinterkantenergänzungsstruktur und eine hintere Weite des Hinterkantenbereichs aufweisen, wobei die hintere Weite der Hinterkantenergänzungsstruktur kleiner ist als die hintere Weite des Hinterkantenbereichs.
  • In dem Schaufelblatt eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann das wenigstens eine PSP-Material eine erste Legierung und eine zweite Legierung aufweisen.
  • In dem Schaufelblatt des zuvor erwähnten Typs können die erste Legierung und die zweite Legierung bei einem Gewichtsverhältnis von etwa 30:70 miteinander vermischt sein.
  • In dem Schaufelblatt eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann das wenigstens eine PSP-Material ein erstes PSP-Material und ein zweites PSP-Material aufweisen, die wirksam miteinander gekoppelt sind.
  • Wenigstens entweder das erste PSP-Material und/oder das zweite PSP-Material kann/können einen Schlitz enthalten, wobei die wirksame Kopplung zwischen dem ersten PSP-Material und dem zweiten PSP-Material wenigstens einen Kühldurchgang ausbildet.
  • In dem Schaufelblatt des zuvor erwähnten Typs kann der wenigstens eine Kühldurchgang mit wenigstens einem Kühlkanal, der in dem Basismaterial des Hauptabschnitts ausgebildet ist, in Strömungsverbindung stehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Turbinensystem ein Schaufelblatt. Ferner ist ein Hauptabschnitt des Schaufelblattes enthalten, der sich von einer Vorderkante zu einem Hinterkantenbereich erstreckt und aus einem Basismaterial ausgebildet ist. Ferner ist eine Hinterkantenergänzungsstruktur enthalten, die ein erstes PSP Material und ein zweites PSP-Material aufweist, wobei das erste PSP-Material und das zweite PSP-Material mit dem Basismaterial des Hauptabschnitts in der Nähe des Hinterkantenbereichs verbunden sind. Noch weiter ist wenigstens ein Kühldurchgang innerhalb der Hinterkantenergänzungsstruktur enthalten.
  • In dem zuvor erwähnten Turbinensystem kann wenigstens eines von dem ersten PSP-Material und dem zweiten PSP-Material einen Schlitz enthalten, wobei die wirksame Kopplung zwischen dem ersten PSP-Material und dem zweiten PSP-Material den wenigstens einen Kühldurchgang ausbildet.
  • In dem Turbinensystem eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann der wenigstens eine Kühldurchgang mit wenigstens einem Kühlkanal in Strömungsverbindung stehen, der in dem Basismaterial des Hauptabschnitts ausgebildet ist.
  • Das Turbinensystem eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine hintere Weite der Hinterkantenergänzungsstruktur und eine hintere Weite des Hinterkantenbereichs aufweisen, wobei die hintere Weite der Hinterkantenergänzungsstruktur kleiner ist als die hintere Weite des Hinterkantenbereichs.
  • In dem Turbinensystem eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann jedes von dem ersten PSP-Material und dem zweiten PSP-Material eine erste Legierung und eine zweite Legierung aufweisen.
  • Die erste Legierung und die zweite Legierung können bei einem Gewichtsverhältnis von etwa 30:70 miteinander vermischt sein.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Reparieren eines Hinterkantenbereichs eines Schaufelblattes geschaffen. Das Verfahren enthält ein Entfernen von Material in der Nähe des Hinterkantenbereichs des Schaufelblattes. Das Verfahren enthält ferner ein Freilegen eines Basismaterials des Hinterkantenbereichs. Das Verfahren enthält ferner ein Verbinden wenigstens eines PSP Materials mit dem Basismaterial. Das Verfahren enthält noch weiter ein Ausbilden einer Hinterkantenergänzungsstruktur beim Verbinden des wenigstens einen PSP-Materials mit dem Basismaterial.
  • Das zuvor erwähnte Verfahren kann ferner ein Ausbilden wenigstens eines Kühldurchgangs innerhalb des wenigstens einen PSP-Materials vor dem Verbinden des wenigstens einen PSP-Materials mit dem Basismaterial aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren ferner ein Ausbilden wenigstens eines Kühldurchgangs innerhalb des wenigstens einen PSP-Materials nach dem Verbinden des wenigstens einen PSP-Materials mit dem Basismaterial aufweisen.
  • In dem Verfahren eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann die Hinterkantenergänzungsstruktur ein erstes PSP-Material und ein zweites PSP-Material aufweisen, und das Verfahren kann ferner ein Ausbilden wenigstens eines Kühldurchgangs innerhalb der Hinterkantenergänzungsstruktur durch Ausrichten eines ersten Schlitzes des ersten PSP Materials mit einem zweiten Schlitz des zweiten PSP-Materials aufweisen.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und deutlich beansprucht. Das Vorstehende sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Turbinensystems;
  • 2 eine ebene Draufsicht auf ein Schaufelblatt;
  • 3 eine Querschnittsansicht eines Hinterkantenbereichs des Schaufelblattes;
  • 4 eine Perspektivansicht einer Hinterkantenergänzungsstruktur; und
  • 5 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reparieren des Hinterkantenbereichs des Schaufelblattes veranschaulicht.
  • Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Bezugnehmend auf 1 ist ein Turbinensystem 10, das gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, schematisch veranschaulicht. Das veranschaulichte Turbinensystem 10 weist eine Gasturbine auf, wobei jedoch erkannt werden sollte, dass hierin beschriebene Ausführungsformen in alternativen Systemen, wie z.B. einer Dampfturbine, eingesetzt werden können. Für die Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterung wird auf die Gasturbine Bezug genommen.
  • Die Gasturbine 10 enthält einen Verdichterabschnitt 12 und mehrere Brennkammeranordnungen, die in einer rohrringförmigen Anordnung angeordnet sind, von denen eine bei 14 angezeigt ist und einen Verbrennungsabschnitt 18 enthält. Es sollte erkannt werden, dass diese Erfindung von den Details des Verbrennungssystems unabhängig ist und auf das rohrringförmige System für die Zwecke der Erläuterung Bezug genommen wird. Brennstoff und verdichtete Luft werden in den Verbrennungsabschnitt 18 geleitet und gezündet, um ein Verbrennungsprodukt oder einen Luftstrom mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen, das bzw. der verwendet wird, um einen Turbinenabschnitt 24 anzutreiben. Der Turbinenabschnitt 24 enthält mehrere Stufen 2628, die mit dem Verdichterabschnitt 12 über einen Rotor 30 betriebsmäßig verbunden sind. Insbesondere enthält jede der mehreren Stufen 2628 eine Leitschaufel 32 und eine Laufschaufel 34, wobei die Laufschaufel 34 mit dem Rotor 30 betriebsmäßig gekoppelt ist. Die Leitschaufel 32 und die Laufschaufel 34 jeder der mehreren Stufen 2628 sind Schaufelblätter, über die das Arbeitsfluid (z.B. Luft-Brennstoff-Gemisch) drüber strömt. Obwohl drei Stufen identifiziert sind, kann man verstehen, dass mehr oder weniger Stufen vorhanden sein können.
  • Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, ist ein Schaufelblatt 36, das entweder die Leitschaufel 32 oder die Laufschaufel 34 repräsentiert, in größeren Einzelheiten veranschaulicht. Das Schaufelblatt 36 enthält einen Hauptabschnitt 38, der sich von einer Vorderkante 40 zu einem Hinterkantenbereich 42 erstreckt. Der Hauptabschnitt 38 ist aus einem Basismaterial ausgebildet, das in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung variieren kann. In einigen Ausführungsformen weist das Basismaterial eine Nickel-, Kobalt- oder Eisen-basierte Superlegierung auf. Der Hauptabschnitt 38 kann als ein gleichachsiges, gerichtet erstarrtes (DS) oder monokristallines (SX) Gussteil ausgebildet sein, um den hohen Temperaturen und Belastungen zu widerstehen, denen er z.B. in einer Gasturbine ausgesetzt ist. Der Hinterkantenbereich 42 ist relativ gerundet und enthält eine hintere Weite 44 des Hinterkantenbereichs.
  • Das Schaufelblatt 36 enthält ferner eine Hinterkantenergänzungsstruktur 46, die mit dem Hauptabschnitt 38 in der Nähe einer Oberfläche des Hinterkantenbereichs 42 wirksam verbunden ist. Wie veranschaulicht, verengt sich die Hinterkantenergänzungsstruktur relativ zu dem Hauptabschnitt 38 bis zu einem dünneren, spitzeren Endabschnitt, wobei auf die Abmessung hierin als eine hintere Weite 48 der Hinterkantenergänzungsstruktur Bezug genommen wird.
  • Bezugnehmend auf die 3 und 4 sind der Hinterkantenbereich 42 des Hauptabschnitts 38 und die Hinterkantenergänzungsstruktur 46 in größeren Einzelheiten dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform enthält die Hinterkantenergänzungsstruktur 46 ein erstes PSP-Material, auf das hierin als ein PSP-Blech 50 Bezug genommen wird, und ein zweites PSP-Material, auf das hierin als ein PSP-Blech 52 Bezug genommen wird, die jeweils vorgeformte Vorformling(PSP) Strukturen bilden. Die PSP-Bleche, nämlich das erste PSP Blech 50 und das zweite PSP-Blech 52, weisen jeweils eine Mischung aus Partikeln auf, die eine erste Legierung und eine zweite Legierung aufweist, die bei einer Temperatur unterhalb ihrer Schmelzpunkte miteinander gesintert worden sind, um eine agglomerierte und leicht poröse Masse zu bilden. Geeignete Partikelgrößenbereiche für die Pulverpartikel weisen 150 mesh oder sogar 325 mesh oder kleinere auf, um ein rasches Sintern der Partikel zu fördern und die Porosität in den PSP-Blechen auf etwa 10 Volumenprozent oder weniger zu reduzieren.
  • Die erste Legierung des PSP-Blechs 50 und des zweiten PSP-Blechs 52 weist eine beliebige Zusammensetzung, wie beispielsweise eine, die dem Basismaterial des Hauptabschnitts 38 ähnlich ist, auf, um gemeinsame physikalische Eigenschaften zwischen den PSP-Blechen und dem Hauptabschnitt 38 zu fördern. Beispielsweise teilen sich die erste Legierung und das Basismaterial in einigen Ausführungsformen eine gemeinsame Zusammensetzung (d.h., sie weisen die gleiche Materialart auf). In einigen Ausführungsformen weist die erste Legierung eine Nickel-basierte Superlegierung oder eine Kobalt-basierte Superlegierung auf. In einigen Ausführungsformen weisen die Eigenschaften für die erste Legierung eine chemische und metallurgische Kompatibilität zu dem Basismaterial, wie z.B. eine hohe Ermüdungsfestigkeit, geringe Neigung zum Reißen, Oxidationsresistenz und/oder maschinelle Bearbeitbarkeit, auf.
  • Die zweite Legierung kann ebenfalls eine ähnliche Zusammensetzung wie das Basismaterial des Hauptabschnitts 38 aufweisen, enthält aber ferner ein schmelzpunktsenkendes Mittel, um das Sintern der Partikel der ersten Legierung und der zweiten Legierung zu fördern und eine Verbindung der PSP-Bleche mit dem Hinterkantenbereich 42 des Hauptabschnitts 38 bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Basismaterials zu ermöglichen. Zum Beispiel weist das schmelzpunktsenkende Mittel in einigen Ausführungsformen Bor und/oder Silizium auf.
  • Die PSP-Bleche weisen beliebige relative Mengen der ersten Legierung und der zweiten Legierung auf, die ausreichen, um genug schmelzpunktsenkendes Mittel bereitzustellen, um eine Benetzung und Verbindung (z.B. Diffusions-/ Hartlötverbindung) der Partikel der ersten Legierung und der zweiten miteinander und mit dem Hinterkantenbereich 42 des Hauptabschnitts 38 des Schaufelblattes 36 sicherzustellen. Zum Beispiel weist die zweite Legierung in einigen Ausführungsformen wenigstens etwa 10 Gewichtsprozent von sowohl dem ersten PSP-Blech 50 als auch dem zweiten PSP-Blech 52 auf. In einigen Ausführungsformen weist die zweite Legierung etwa 70 Gewichtsprozent von jedem PSP-Blech auf, wobei die erste Legierung etwa 30 Gewichtsprozent von jedem PSP-Blech aufweist, was ein Gewichtsmischungsverhältnis der ersten Legierung zu der zweiten Legierung von etwa 30:70 ergibt. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Gewichtsmischungsverhältnis der ersten Legierung zu der zweiten Legierung von ungefähr 40:60 verwendet.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Hinterkantenergänzungsstruktur 46 sind veranschaulicht und beschrieben, wie sie zwei PSP-Bleche aufweisen. Jedoch ist es zu verstehen, dass ein einziges PSP-Blech verwendet und mit dem Hinterkantenbereich 42 des Hauptabschnitts 38 wirksam gekoppelt werden kann. Ferner können mehr als zwei PSP-Bleche verwendet werden, um die Hinterkantenergänzungsstruktur 46 zu bilden.
  • Unabhängig von der genauen Anzahl von verwendeten PSP-Blechen, ist das Blech bzw. sind die Bleche mit dem Hinterkantenbereich 42 des Hauptabschnitts 38 wirksam verbunden. In einer Ausführungsform sind die PSP-Bleche an den Hinterkantenbereich 42 angelötet. Die PSP-Bleche sind aus Materialien ausgebildet, die eingerichtet sind, um ohne die Notwendigkeit der Aufbringung einer Hartlötpaste an den Hinterkantenbereich 42 angelötet zu werden. Auf diese Weise werden die PSP-Bleche, wie beispielsweise das erste PSP-Blech 50 und das zweite PSP-Blech 52, an einer gewünschten Position in einer mit dem Hinterkantenbereich 42 anstoßenden Weise innerhalb eines Ofens angeordnet und auf eine notwendige Temperatur erhitzt, um ein Hartverlöten der PSP-Bleche mit dem Hauptabschnitt 38 zu ermöglichen. Zusätzlich zum Hartlöten ist es vorgesehen, dass alternative Verbindungsverfahren angewendet werden können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Schweißen, Diffusionsschweißen oder mechanisches Befestigen.
  • Die Bildung der PSP-Bleche als die Hinterkantenergänzungsstruktur 46 ermöglicht dünnere Hinterkantenabschnitte des Schaufelblattes 46, was in effektiver Weise eine aerodynamische Blockade reduziert, wodurch das gesamte Leistungsverhalten des Turbinensystems verbessert wird.
  • Um eine effektive Kühlung des Schaufelblattes 36 zu erzielen, ist eine Kühlanordnung 54 innerhalb des Hinterkantenbereiches 42 des Hauptabschnitts 38 und über die gesamte Hinterkantenergänzungsstruktur 46 hinweg implementiert. Der Hinterkantenbereich 42 des Hauptabschnitts 38 enthält wenigstens einen Kühlkanal 56, der mit wenigstens einem, aber gewöhnlich mit mehreren Kühldurchgängen 58 in Strömungsverbindung steht, die in der Hinterkantenergänzungsstruktur 46 angeordnet sind. Die mehreren Kühldurchgänge 58 können auf vielfältige Weise und zu vielfältigen Zeitpunkten während des gesamten Herstellungsprozesses erzeugt werden. Insbesondere können die mehreren Kühldurchgänge 58 vor dem Koppeln der Hinterkantenergänzungsstruktur 46 mit dem Hauptabschnitt 38 oder nach dem Koppeln erzeugt werden.
  • Eine Erzeugung der mehreren Kühlkanäle 58 vor der Verbindung der Hinterkantenergänzungsstruktur 46 mit dem Hauptabschnitt 38 kann eine Bildung negativer Nuten, Schlitze oder dergleichen in wenigstens einem der PSP-Bleche während der Erzeugung der PSP-Bleche selbst aufweisen, so dass die PSP-Bleche vor dem endgültigen Sintern immer noch in ihrem nachgiebigen grünen Zustand vorliegen. Die Nuten, Schlitze oder dergleichen können sowohl in dem ersten PSP-Blech 50 als auch in dem zweiten PSP-Blech 52 erzeugt werden, so dass eine Ausrichtung der Nuten, Schlitze, etc., erforderlich ist, um die mehreren Kühldurchgänge 58 zu bilden. Alternativ können die mehreren Kühldurchgänge 58 maschinell hergestellt werden (d.h. durch Entfernen einiges Materials aus dem bzw. den PSP Blechen) mittels eines beliebigen geeigneten materialabführenden Verfahrens, wozu einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Fräsen, Schleifen, Drahtrodierverfahren (EDM), Fräs-EDM, Sinker-EDM, elektro-chemisches Verarbeiten (ECM), Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden oder Kombinationen von diesen gehören. Es ist vorgesehen, dass der Materialentfernungsprozess vor dem Verbinden der Hinterkantenergänzungsstruktur 46 mit dem Hauptabschnitt oder nach einer derartigen Verbindung stattfinden kann. Unabhängig von dem Zeitpunkt der Erzeugung der mehreren Durchgänge 58 stehen die mehreren Kühldurchgänge 58 mit dem wenigstens einen Kühlkanal 56 in Strömungsverbindung. Es ist vorgesehen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in neue oder existierende Schaufelblätter von verschiedenen Turbinensystemen aufgenommen werden können.
  • Wie in dem Flussdiagramm nach 5 veranschaulicht, und unter Bezugnahme auf die 14, ist ferner ein Verfahren zum Reparieren eines Hinterkantenbereiches eines Schaufelblattes 100 geschaffen. Das Turbinensystem 10 und die Hinterkantenergänzungsstruktur 46 des Schaufelblattes 36 sind vorstehend beschrieben worden, und spezielle strukturelle Komponenten brauchen nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben zu werden. Das Verfahren zum Reparieren eines Hinterkantenbereiches eines Schaufelblattes 100 enthält ein Entfernen von Material in der Nähe des Hinterkantenbereiches des Schaufelblattes 102. Ein Basismaterial des Hinterkantenbereiches wird freigelegt, 104, und wenigstens ein PSP Blech wird mit dem Basismaterial 106 verbunden. Es wird eine Hinterkantenergänzungsstruktur beim Verbinden des wenigstens einen PSP-Bleches mit dem Basismaterial 108 gebildet. Das Verfahren zum Reparieren eines Hinterkantenbereiches eines Schaufelblattes 100 enthält ferner ein Ausbilden wenigstens eines Kühldurchgangs, der mit dem wenigstens einen Kühlkanal 56 des Hauptabschnitts 38 in Strömungsverbindung steht, wie im Einzelnen vorstehend beschrieben.
  • Obwohl die Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte ohne Weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Veränderungen, Modifizierungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier bisher nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Außerdem sollte verstanden werden, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern ist nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
  • Ein Schaufelblatt enthält einen Hauptabschnitt, der aus einem Basismaterial ausgebildet ist. Ferner ist ein Hinterkantenbereich des Hauptabschnitts enthalten. Ferner ist eine Hinterkantenergänzungsstruktur enthalten, die wenigstens ein vorgesintertes Vorformling(PSP)-Material aufweist, das mit dem Basismaterial in der Nähe des Hinterkantenbereichs wirksam verbunden ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Turbinensystem
    12
    Verdichterabschnitt
    14
    Brennkammeranordnungen
    18
    Verbrennungsabschnitt
    24
    Turbinenabschnitt
    26–28
    mehrere Stufen
    30
    Rotor
    32
    Leitschaufel
    34
    Laufschaufel
    36
    Schaufelblatt
    38
    Hauptabschnitt
    40
    Vorderkante
    42
    Hinterkantenbereich
    44
    hintere Weite des Hinterkantenbereichs
    46
    Hinterkantenergänzungsstruktur
    48
    hintere Weite der Hinterkantenergänzungsstruktur
    50
    PSP-Blech
    52
    zweites PSP-Blech
    54
    Kühlanordnung
    56
    Kühlkanal
    58
    Kühldurchgänge
    100
    Verfahren zum Reparieren eines Hinterkantenbereiches eines Schaufelblattes
    102
    Entfernen von Material in der Nähe des Hinterkantenbereiches des Schaufelblattes
    104
    Basismaterial des Hinterkantenbereiches wird freigelegt
    106
    wenigstens ein PSP-Blech wird mit dem Basismaterial verbunden
    108
    beim Verbinden des wenigstens einen PSP-Bleches mit dem Basismaterial wird eine Hinterkantenergänzungsstruktur gebildet.

Claims (10)

  1. Schaufelblatt (36), das aufweist: einen Hauptabschnitt (38), der aus einem Basismaterial ausgebildet ist; einen Hinterkantenbereich (42) des Hauptabschnitts; und eine Hinterkantenergänzungsstruktur (46), die wenigstens ein vorgesintertes Vorformling(PSP)-Material aufweist, das mit dem Basismaterial in der Nähe der Hinterkante wirkverbunden ist.
  2. Schaufelblatt nach Anspruch 1, wobei die Hinterkantenergänzungsstruktur an den Hinterkantenbereich angelötet ist.
  3. Schaufelblatt nach Anspruch 1 oder 2, das ferner wenigstens einen Kühlkanal (56) aufweist, der in dem Basismaterial des Hauptabschnitts ausgebildet ist.
  4. Schaufelblatt nach Anspruch 3, das ferner wenigstens einen Kühldurchgang (58) aufweist, der in der Hinterkantenergänzungsstruktur ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Kühldurchgang mit dem wenigstens einen Kühlkanal in Strömungsverbindung steht.
  5. Schaufelblatt nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine hintere Weite (48) der Hinterkantenergänzungsstruktur und eine hintere Weite (44) des Hinterkantenbereiches aufweist, wobei die hintere Weite der Hinterkantenergänzungsstruktur kleiner ist als die hintere Weite des Hinterkantenbereiches.
  6. Schaufelblatt nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine PSP-Material eine erste Legierung und eine zweite Legierung aufweist, wobei die erste Legierung und die zweite Legierung vorzugsweise bei einem Gewichtsverhältnis von etwa 30:70 miteinander vermischt sind.
  7. Schaufelblatt nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine PSP-Material ein erstes PSP-Material und ein zweites PSP-Material aufweist, die miteinander wirkverbunden sind.
  8. Schaufelblatt nach Anspruch 7, wobei wenigstens eines von dem ersten PSP-Material und dem zweiten PSP-Material einen Schlitz enthält, wobei die Wirkverbindung zwischen dem ersten PSP-Material und dem zweiten PSP-Material wenigstens einen Kühldurchgang ausbildet.
  9. Turbinensystem (10), das aufweist: ein Schaufelblatt (36); einen Hauptabschnitt (38) des Schaufelblattes, der sich von einer Vorderkante (40) zu einer Hinterkante (42) erstreckt und aus einem Basismaterial ausgebildet ist; eine Hinterkantenergänzungsstruktur (46), die ein erstes PSP-Material und ein zweites PSP-Material aufweist, wobei das erste PSP-Material und das zweite PSP-Material mit dem Basismaterial des Hauptabschnitts in der Nähe der Hinterkante verbunden sind; und wenigstens einen Kühldurchgang (58) innerhalb der Hinterkantenergänzungsstruktur.
  10. Verfahren zum Reparieren eines Hinterkantenbereiches eines Schaufelblattes, das aufweist: Entfernen von Material in der Nähe des Hinterkantenbereiches des Schaufelblattes; Freilegen des Basismaterials des Hinterkantenbereiches; Verbinden wenigstens eines PSP-Materials mit dem Basismaterial; und Bilden einer Hinterkantenergänzungsstruktur beim Verbinden des wenigstens einen PSP-Materials mit dem Basismaterial.
DE102014111005.6A 2013-08-09 2014-08-02 Schaufelblatt für ein Turbinensystem Pending DE102014111005A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/963,322 2013-08-09
US13/963,322 US20150044059A1 (en) 2013-08-09 2013-08-09 Airfoil for a turbine system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014111005A1 true DE102014111005A1 (de) 2015-02-12

Family

ID=52388965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014111005.6A Pending DE102014111005A1 (de) 2013-08-09 2014-08-02 Schaufelblatt für ein Turbinensystem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150044059A1 (de)
JP (1) JP6431718B2 (de)
CN (1) CN204344175U (de)
CH (1) CH708445A2 (de)
DE (1) DE102014111005A1 (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9434017B2 (en) * 2014-06-30 2016-09-06 General Electric Company Braze methods and components with heat resistant materials
US10520193B2 (en) 2015-10-28 2019-12-31 General Electric Company Cooling patch for hot gas path components
US10815782B2 (en) * 2016-06-24 2020-10-27 General Electric Company Methods for repairing airfoil trailing edges to include ejection slots therein
CN107799225B (zh) * 2016-08-29 2019-08-13 贝尔威勒电子股份有限公司 高频传输电缆
US10352176B2 (en) 2016-10-26 2019-07-16 General Electric Company Cooling circuits for a multi-wall blade
US10273810B2 (en) 2016-10-26 2019-04-30 General Electric Company Partially wrapped trailing edge cooling circuit with pressure side serpentine cavities
US10598028B2 (en) * 2016-10-26 2020-03-24 General Electric Company Edge coupon including cooling circuit for airfoil
US10465521B2 (en) 2016-10-26 2019-11-05 General Electric Company Turbine airfoil coolant passage created in cover
US10309227B2 (en) 2016-10-26 2019-06-04 General Electric Company Multi-turn cooling circuits for turbine blades
US10450875B2 (en) 2016-10-26 2019-10-22 General Electric Company Varying geometries for cooling circuits of turbine blades
US10301946B2 (en) 2016-10-26 2019-05-28 General Electric Company Partially wrapped trailing edge cooling circuits with pressure side impingements
US10240465B2 (en) 2016-10-26 2019-03-26 General Electric Company Cooling circuits for a multi-wall blade
US10450950B2 (en) 2016-10-26 2019-10-22 General Electric Company Turbomachine blade with trailing edge cooling circuit
US10233761B2 (en) 2016-10-26 2019-03-19 General Electric Company Turbine airfoil trailing edge coolant passage created by cover
US10746035B2 (en) 2017-08-30 2020-08-18 General Electric Company Flow path assemblies for gas turbine engines and assembly methods therefore
US11460191B2 (en) 2020-08-31 2022-10-04 General Electric Company Cooling insert for a turbomachine
US11371702B2 (en) 2020-08-31 2022-06-28 General Electric Company Impingement panel for a turbomachine
US11614233B2 (en) 2020-08-31 2023-03-28 General Electric Company Impingement panel support structure and method of manufacture
US11255545B1 (en) 2020-10-26 2022-02-22 General Electric Company Integrated combustion nozzle having a unified head end
US11814965B2 (en) 2021-11-10 2023-11-14 General Electric Company Turbomachine blade trailing edge cooling circuit with turn passage having set of obstructions
US11767766B1 (en) 2022-07-29 2023-09-26 General Electric Company Turbomachine airfoil having impingement cooling passages

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3297271B2 (ja) * 1995-11-22 2002-07-02 三菱重工業株式会社 蒸気冷却静翼
JPH11114662A (ja) * 1997-10-09 1999-04-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 鋳造材の接合方法及びタービンブレード製造方法
CA2372911C (en) * 1999-05-07 2015-01-27 Rolls-Royce Corporation Cobalt-base composition and method for diffusion braze repair of superalloy articles
JP2003166404A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Suwa Netsukogyo Kk タービンブレードの製造方法および補修方法
US7343676B2 (en) * 2004-01-29 2008-03-18 United Technologies Corporation Method of restoring dimensions of an airfoil and preform for performing same
US7887300B2 (en) * 2007-02-27 2011-02-15 Siemens Energy, Inc. CMC airfoil with thin trailing edge
JP5391616B2 (ja) * 2008-09-18 2014-01-15 株式会社Ihi プリフォームろう材、焼結されたプリフォームろう材による低圧タービン部品の修復方法および修復された低圧タービン部品
EP2196276A1 (de) * 2008-12-15 2010-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Formkörper zum Löten, Anordnung von Formlkörpern, ein Verfahren sowie ein Bauteil
US20120231295A1 (en) * 2011-03-08 2012-09-13 General Electric Company Method of fabricating a component and a component
JP2012237270A (ja) * 2011-05-13 2012-12-06 Hitachi Ltd ガスタービン静翼

Also Published As

Publication number Publication date
CH708445A2 (de) 2015-02-13
CN204344175U (zh) 2015-05-20
JP6431718B2 (ja) 2018-11-28
US20150044059A1 (en) 2015-02-12
JP2015036546A (ja) 2015-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014111005A1 (de) Schaufelblatt für ein Turbinensystem
CH708449A2 (de) Schaufelblatt mit einer Hinterkantenergänzungsstruktur.
EP3191244B1 (de) Verfahren zur herstellung einer laufschaufel und so erhaltene schaufel
DE60220967T2 (de) Methode und System, um Gasturbinenschaufeln zu kühlen
EP2010773B1 (de) Turbinenschaufel für eine turbine
DE2245599A1 (de) Reibgeschweisster metallgegenstand und verfahren zu seiner herstellung
CH711981A2 (de) Kühlsystem für eine mehrwandige Schaufel.
DE102014109182A1 (de) Turbinenkomponente und Verfahren zur Herstellung derselben
DE102014101976A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer mikrokanalgekühlten Komponente
DE102014114240A1 (de) Verfahren und System zur Schaffung einer Kühlung für Turbinenkomponenten
DE102011080187A1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Schaufel für eine Strömungskraftmaschine und Schaufel für eine Strömungskraftmaschine
DE102014103000A1 (de) Bauteil mit mikrogekühlter laserabgeschiedener Materialschicht und Verfahren zur Herstellung
EP2787182B1 (de) Leitschaufel für eine Strömungsmaschine, Leitschaufelgitter und Verfahren zur Herstellung einer Leitschaufel oder eines Leitschaufelgitters
DE102014101973A1 (de) Gekühlte Gasturbinenkomponente
DE102017115459A1 (de) Turbomaschinenkomponente mit einer Aufprallwärmeübertragungseinrichtung, zugehörige Turbomaschine und Speichermedium
DE102016123522A1 (de) Segmentierter Mikrokanal für einen verbesserten Durchfuss
DE102019132728A1 (de) Turbinenschaufelspitzen-kühlsystem mit spitzenschienen-kühleinsatz
DE102019122029A1 (de) Schützen eines lochs in der komponente während des beschichtungsprozesses mit einem stopfen mit wasserlöslicher schicht
DE202017104734U1 (de) System zum Abführen von Wärme von Turbomaschinenkomponenten
DE102016124432A1 (de) System und Verfahren zur Verwendung von Zielmerkmalen bei der Formung von Einlassdurchgängen in einem Mikrokanalkreislauf
DE112018007681T5 (de) Gekühltes schaufelblatt und herstellungsverfahren
EP1331361A1 (de) Turbinenschaufel sowie Giesssystem zur Herstellung einer Turbinenschaufel
WO2006069822A1 (de) Verfahren zur herstellung eines lochs
EP2399006B1 (de) Verfahren zum herstellen eines integral beschaufelten rotors sowie rotor
DE102015208784B3 (de) Herstellen von Schaufelkanälen von Turbomaschinenrotoren

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH

Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC CO., SCHENECTADY, N.Y., US