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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung bezieht sich auf die ebenfalls anhängige US-Patentanmeldung mit der Nr. 15/485536, GE-Aktennummer 318395A-1, die zeitgleich hiermit eingereicht wurde und aktuell anhängig ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf die maschinelle Bearbeitung von Turbinenschaufeln und genauer auf ein Verfahren und eine Halterung zum Bohren eines Loches in eine elastisch deformierte Turbinenschaufel aus einer Superlegierung.
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Große Turbinenschaufeln für Leistungserzeugungsturbinen können Turbinenschaufeln mit mehr als einem Meter Länge enthalten, die im Vergleich zu ihrer Spannweite und Sehnenlänge sehr dünn sind, insbesondere im Bereich der Hinterkante an radial äußeren Stellen in Spannweitenrichtung. Solche Turbinenschaufeln können auch eine Krümmung in der Spannweiten- und Sehnenlängenrichtung haben. Aufgrund von hohen Betriebstemperaturen weisen Turbinenschaufeln typischerweise eine Anzahl von sich hindurch erstreckenden Kühldurchgängen auf, die unter anderem bereitgestellt sind, um die Kriechlebensdauer von Schaufeln zu verlängern. Die Kriechdehnung ist effektiv die langfristige Akkumulation von plastischer Deformation, die eventuell zu Brüchen führt. Die Dünne und Krümmung der Turbinenschaufeln gestaltet es jedoch schwierig, Kühldurchgänge oder Kühllöcher innerhalb des Flügelblattes oder der Schaufel, umfassend Kühldurchgänge in Spannweitenrichtung, herzustellen die der Krümmung des Flügelblattes folgen. Verfahren, um lange Kühldurchgänge mit variabler Krümmung herzustellen, insbesondere akkurat angeordnete, lange Durchgänge mit variabler Krümmung, die unter Nutzung des weit verbreiteten Shaped-Tube-Electrolytic-Machining-Bohrens (STEM-Bohren) gebildet werden, wurden noch nicht entwickelt.
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Ein Ansatz um gekrümmte Löcher herzustellen ist das Abflachen des Flügelblattes der Schaufel in dem Bereich, indem das Loch benötigt wird, Bohren eines geraden Loches und dann Biegen des gebohrten Bereichs in die benötigte Krümmung. Dieses Verfahren erfordert das plastische Verformen und Zurückverformen des Flügelblattes. Fortschritte in der Turbomaschinentechnologie haben jedoch zur Verwendung von fortschrittlicheren Materialien geführt, wie etwa Superlegierungen, wie Superlegierungen mit hohem Gamma-Strich-Gehalt, die nicht auf diese Weise verformt werden können. Insbesondere umfasst das plastische Deformieren von Superlegierungen, d.h. das Biegen des Materials, so dass es nicht automatisch in seinen Ausgangszustand zurückkehrt, plastische Spannungen und Versetzungen im Material, die nicht repariert werden, wenn die Superlegierung in ihre ursprüngliche Position zurückgebogen wird. Konventionelle Materialien können einem thermischen Hochtemperaturverfahren unterworfen werden, um die Auswirkungen der Spannung und der Versetzung auf die Kriechlebensdauer zunichte zu machen. Jedoch können die thermischen Hochtemperaturverfahren, bei denen die Superlegierungen einer hohen plastischen Spannung ausgesetzt sind, rekristallisierte Kristallkörner erzeugen, die das Material schwächen. Irgendein Herstellungsverfahren, das plastische Spannungen in eine Turbinenschaufel einbringt, wird dem Kriechen einen Vorschub leisten und die Gesamtlebensdauer der Schaufel reduzieren. Daher ist dieser Ansatz auf aktuelle Turbinenschaufeln, die aus Superlegierungen hergestellt sind, nicht anwendbar.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein erster Aspekt der Offenbarung stellt ein Verfahren bereit umfassend: Anwenden einer Kraft, um wenigstens einen Abschnitt einer Superlegierung-Turbinenschaufel aus einer entspannten Ausgangsposition in einer elastisch deformierte Position zu deformieren, wobei der wenigstens eine Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel eine Krümmung in der elastisch deformierten Position aufweist, die in der entspannten Ausgangsposition nicht vorhanden ist; Bohren eines Loches im Allgemeinen in Spannweitenrichtung durch den wenigstens einen Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel in der elastisch deformierten Position; und Freigeben der Kraft, um es der Superlegierung-Turbinenschaufel zu ermöglichen, in die entspannte Ausgangsposition zurückzukehren und dem Loch zu erlauben, eine Lochkrümmung innerhalb des wenigstens einen Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel einzunehmen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Bohren des Loches ein Shaped-Tube-Electrolytic-Machining (STEM) umfasst.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Bohren des Loches das Bohren mit einer konstanten Radiuskrümmung aufweist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Bohren des Loches das Bohren entlang eines linearen Pfades umfasst.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die Lochkrümmung entlang des wenigstens einen Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel variiert.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Anwenden der Kraft das Anwenden der Kraft auf verteilte Weise entlang des wenigstens einen Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Anwenden der Kraft das Anwenden der Kraft an einer Anzahl von Stellen entlang des wenigstens einen Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Sicherstellen umfasst, dass sich die Superlegierung-Turbinenschaufel vor dem Bohren des Loches in der elastisch deformierten Position befindet, durch Messen eines Betrages der Deformation und/oder Sensieren einer Position des wenigstens einen Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Anwenden der Kraft umfasst: Anwenden eines Paares von Klemmelementen auf die Superlegierung-Turbinenschaufel, wobei wenigstens eines der Klemmelemente ein Element aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Kraft während des Anwendens aufzubringen, um den wenigstens einen Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel elastisch zu deformieren.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Anbringen eines Schutzelementes an einer Stelle der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst, wobei wenigstens eines der Klemmelemente eine Aussparung aufweist, um das Schutzelement aufzunehmen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Sensieren aufweist, ob die elastisch deformierte Position erreicht wurde durch das Aufbringen des Paares von Klemmelementen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Bilden einer Dichtung zwischen dem Paar von Klemmelementen und einer Oberfläche der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst, wobei wenigstens eines der Klemmelemente ein hindurchgehendes Ablaufloch aufweist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Aufbringen der Kraft umfasst: Halten eines ersten Endes der Superlegierung-Turbinenschaufel in einer Befestigung; und Aufbringen der Kraft auf ein zweites, entgegengesetztes Ende der Superlegierung-Turbinenschaufel.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren außerdem das Verbinden eines Schutzelementes mit einem Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst, wobei das Aufbringen der Kraft das Aufbringen der Kraft auf das Schutzelement umfasst.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die Kraft im Wesentlichen gleich einer Kraft ist, die auf die Superlegierung-Turbinenschaufel während des Betriebs der Superlegierung-Turbinenschaufel in einer Turbomaschine einwirkt.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die elastisch deformierte Position eine seitliche Deformation rechtwinklig zu einer Längsachse der Superlegierung-Turbinenschaufel und/oder eine Verwindung um die Längsachse der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Aufbringen der Kraft das Aufbringen einer Drehkraft auf den wenigstens einen Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst.
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Ein zweiter Aspekt der Offenbarung stellt ein Verfahren bereit umfassend: Verbinden eines Schutzelementes mit einem ersten Abschnitt einer Superlegierung-Turbinenschaufel; Aufbringen einer Kraft auf das Schutzelement, um wenigstens einen zweiten Abschnitt einer Superlegierung-Turbinenschaufel aus einer entspannten Ausgangsposition in einer elastisch deformierten Position zu deformieren, wobei der wenigstens eine zweite Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel in der elastisch deformierten Position eine Krümmung aufweist, die in der entspannten Ausgangsposition nicht vorhanden ist; Bohren eines Loches unter Verwendung von Shaped-Tube-Electrolytic-Machining (STEM) im Allgemeinen in Spannweitenrichtung durch den wenigstens einen zweiten Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel in der elastisch deformierten Position; und Befreiung von der Kraft, wodurch es der Superlegierung-Turbinenschaufel ermöglicht wird, in die entspannte Ausgangsposition zurückzukehren und es dem Loch ermöglicht wird, eine Lochkrümmung innerhalb des wenigstens einen Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel einzunehmen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Anwenden der Kraft umfasst: Festhalten eines ersten Endes der Superlegierung-Turbinenschaufel in einer Halterung; und Aufbringen der Kraft auf das Schutzelement an einem zweiten, entgegengesetzten Ende der Superlegierung-Turbinenschaufel.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Aufbringen der Kraft das Aufbringen einer Drehkraft auf den wenigstens einen Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel umfasst.
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Ein dritter Aspekt der Offenbarung stellt eine Halterung zum Bohren eines Loches in eine Superlegierung-Turbinenschaufel bereit, wobei die Halterung umfasst: eine Befestigung, um wahlweise eine Wurzel der Superlegierung-Turbinenschaufel zu halten, wobei die Superlegierung-Turbinenschaufel sich von der Befestigung weg erstreckt; einen Aktuator, um eine Kraft aufzubringen, um wenigstens einen Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel aus einer entspannten Ausgangsposition in eine elastisch deformierte Position zu deformieren, wenn sie durch die Befestigung gehalten ist, wobei der wenigstens eine Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel in der elastisch deformierten Position eine Krümmung aufweist, die in der entspannten Ausgangsposition nicht vorhanden ist; und eine Bohrführung, die dazu eingerichtet ist, ein Bohrelement in die Superlegierung-Turbinenschaufel in der elastisch deformierten Position zu führen.
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Die illustrativen Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind ausgebildet, um die hierin beschriebenen und/oder andere nicht erläuterte Probleme zu lösen.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden von der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen besser verstanden werden, die unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Offenbarung veranschaulichen, in denen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Halterung zum Halten einer Superlegierung-Turbinenschaufel in einer elastischen Deformation zum Bohren eines Loches entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung zeigt.
- 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht von einem Ende der Halterung aus 1 zeigt.
- 3 eine Seitenansicht einer Superlegierung-Turbinenschaufel einschließlich deren elastischen Deformation entsprechend Ausführungsbeispielen dieser Offenbarung zeigt.
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Aktuators für die Halterung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Aktuators für eine Halterung entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 6 eine perspektivische Ansicht eines Aktuators für eine Halterung entsprechend noch einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 7 eine perspektivische Ansicht einer Halterung zum Halten einer Superlegierung-Turbinenschaufel in elastischer Deformation zum Bohren eines Loches entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen der Offenbarung zeigt.
- 8 und 9 Seitenansichten eines Paars von Klemmelementen der Halterung aus 7 in einer offenen bzw. einer geschlossenen Position entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigen.
- 10 eine Seitenansicht eines Paars von Klemmelementen der Halterung aus 7 in einer geschlossenen Position entsprechend einem alternativen Ausführungsbeispiel zeigt.
- 11 und 12 Seitenansichten eines Paars von Klemmelementen der Halterung aus 7 in einer offenen bzw. einer geschlossenen Position entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigen.
- 13 eine Seitenansicht eines Sensors für die Halterung aus 7 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 14 eine Teilquerschnittsansicht einer Dichtung für das Paar von Klemmelementen der Halterung aus 7 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 15 eine schematische perspektivische Ansicht der Dichtung aus 14 um eine Superlegierung-Turbinenschaufel entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 16 eine Seitenansicht des Aufbringens einer Kraft an einer Anzahl von Stellen einer Superlegierung-Turbinenschaufel entsprechend Ausführungsbeispiele der Offenbarung zeigt.
- 17 eine Seitenansicht einer Superlegierung-Turbinenschaufel aufweisend ein darin ausgebildetes Loch für einen Kühldurchgang entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung zeigt.
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Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind dazu bestimmt, nur typische Aspekte der Offenbarung zu zeigen und sollten daher nicht als den Offenbarungsbereich beschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen stellen gleiche Nummern gleiche Elemente zwischen den Zeichnungen dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Als ein Ausgangsanliegen, um die aktuelle Offenbarung klar zu beschreiben, wird es notwendig werden, eine bestimmte Terminologie auszuwählen, relevante Maschinenkomponenten innerhalb einer Turbomaschine oder Maschinenkomponenten, die relevant sind für eine Turbinenschaufel dafür in Bezug genommen und beschrieben werden. Wenn dies getan wird, werden übliche Industriebegriffe verwendet und in einer Weise eingesetzt werden, die konsistent ist mit ihren akzeptierten Bedeutungen, sofern es möglich ist. Solange nichts anderes angegeben ist, sollte diesen Ausdrücken eine breite Interpretation konsistent mit dem Kontext der vorliegenden Anmeldung und dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zugemessen werden. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass häufig auf eine bestimmte Komponente Bezug genommen werden kann unter Verwendung von mehreren unterschiedlichen und überlappenden Ausdrücken. Was hierin als ein einziges Teil beschrieben werden kann, kann umfassen und in einem anderen Kontext in Bezug genommen werden als aus mehreren Komponenten bestehend. Alternativ, was hierin als mehrere Komponenten aufweisend beschrieben wird, kann an anderer Stelle als ein einziges Teil in Bezug genommen werden.
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Außerdem können mehrere beschreibende Ausdrücke regelmäßig hierin verwendet werden und es sollte sich als hilfreich erweisen, diese Ausdrücke zu Beginn dieses Abschnitts zu definieren. Die Ausdrücke und ihre Definitionen sind wie folgt, solange nichts anderes angegeben wird. Wie es hierin verwendet wird, sind „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ Begriffe, die eine Richtung relativ zu einer Strömung eines Fluids angeben, wie etwa des Arbeitsfluids durch die Turbine oder z.B. die Strömung von Luft durch die Brennkammer oder die Strömung eines Kühlmittels durch eines der Komponentensysteme der Turbine. Der Begriff „stromabwärts“ bezieht sich auf die Richtung der Strömung des Fluids und der Begriff „stromaufwärts“ bezieht sich auf die Richtung entgegengesetzt zur Strömung. Die Begriffe „Vorder-“ und „Hinter-“ beziehen sich ohne irgendwelche weiteren Spezifizierungen auf Richtungen, wobei sich „vorne“ auf die Front oder das kompressorseitige Ende der Anlage bezieht und sich „hinten“ auf die rückseitige oder das turbinenseitige Ende der Anlage bezieht. Mit Bezug auf die Turbinenschaufeln beziehen sich die Ausdrücke „Vorder-“ und „Hinter-“ ohne irgendwelche weiteren Spezifizierungen auf Richtungen, wobei „Vorder-“ sich auf die frontseitige, stromaufwärtsseitige Kante der Schaufel bezieht und „Hinter-“ sich auf die rückseitige, stromabwärtsseitige Kante der Schaufel bezieht. Es ist häufig notwendig, Teile zu beschreiben, die an unterschiedlichen radialen Positionen mit Bezug auf eine zentrale Achse angeordnet sind. Der Begriff „radial“ bezieht sich auf die Bewegung oder die Position rechtwinklig zu einer Achse. In Fällen wie diesen, wenn eine erste Komponente näher an der Achse angeordnet ist als eine zweite Komponente, wird hierin angegeben, dass die erste Komponente „radial innen“ oder „innenseitig“ von der zweiten Komponente angeordnet ist. Wenn andererseits die erste Komponente weiter von der Achse entfernt angeordnet ist als die zweite Komponente, kann hierin angegeben werden, dass die erste Komponente „radial außen“ oder „außenseitig“ von der zweiten Komponente ist. Der Begriff „axial“ bezieht sich auf eine Bewegung oder Position parallel zu einer Achse. Außerdem bezieht sich der Begriff „Umfangs-“ auf eine Bewegung oder Position um eine Achse. Es wird erkannt werden, dass diese Begriffe in Bezug auf die zentrale Achse der Turbine angewandt werden können. „Allgemein in Spannweitenrichtung“ bezieht sich auf eine Richtung des Bohrens relativ zu einer Superlegierung-Turbinenschaufel und meint hauptsächlich durch eine Länge oder im Wesentlichen in Längsrichtung durch die Superlegierung-Turbinenschaufel, vielleicht mit etwas Krümmungsradius beim Bohren und vielleicht mit etwas Versatz von der Achse der Schaufel.
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Wie es oben angegeben ist, stellt die Offenbarung ein Verfahren und eine Halterung bereit, um Kühldurchgänge in einer langen Superlegierung-Turbinenschaufel und insbesondere in einem Flügelblatt davon zu bilden. Die Kühldurchgänge können als ein Loch gebildet werden mit einer langen variablen Krümmung in den langen Superlegierung-Turbinenschaufeln. In der vorliegenden Offenbarung wird wenigstens ein Abschnitt der Turbinenschaufel elastisch deformiert unter Verwendung verschiedener Arten von Halterungen gefolgt von dem Bohren eines Loches darin, um lange Kühldurchgänge zu bilden. Hier werden die Superlegierung-Turbinenschaufeln nicht permanent oder plastisch deformiert. Die elastischen Deformationen erlauben ein Bohren eines geraden oder linearen Loches und/oder von Löchern mit konstanter Krümmung unter Verwendung des STEM-Bohrens unter Verwendung von bekannten Verfahren. Sobald die Kraft weggenommen wird, die die elastische Deformation verursacht, kehrt die Superlegierung-Turbinenschaufel in ihren Herstellungszustand zurück und das Loch in der Schaufel, das den Kühldurchgang bildet, hat eine Lochkrümmung, die konstant sein kann oder über seine Länge variiert. Diese Methodik ermöglicht das Installieren von Kühldurchgängen in Superlegierung-Turbinenschaufeln, um ihre Kriechlebensdauer zu verlängern ohne irgendeine plastische Spannung zu erzeugen.
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Bezugnehmend auf die perspektivische Ansicht aus 1 ist eine Halterung 100 zum Bohren eines Loches in eine Superlegierung-Turbinenschaufel 102 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung veranschaulicht. Die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 kann irgendeine bekannte oder später entwickelte Form einer Turbinenschaufel aufweisen. Wie es angegeben ist, sind Lehren dieser Offenbarung insbesondere auf Turbinenschaufeln 102 anwendbar, die eine relativ große Länge aufweisen, z.B. ungefähr 1 Meter, können aber auf irgendwelche Turbinenschaufellängen angewandt werden. Die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 kann allgemein aufweisen: eine Wurzel 104 aufweisend irgendeine jetzt bekannte oder später entwickelte Struktur zum Befestigen der Turbinenschaufel 102 in einem Rotorrad (nicht gezeigt) einer Turbomaschine, ein Flügelblatt 106 und ein Spitzenende 108. Das Spitzenende 108 kann ein Spitzenabdeckband oder eine Abdeckung aufweisen (nicht gezeigt). Die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 kann auch ein Mittelspannweitenband 114 aufweisen, aber dies ist nicht in allen Beispielen erforderlich. Wie es hierin verwendet wird, bezieht sich „Superlegierung“ auf eine Metalllegierung mit vielen exzellenten physikalischen Eigenschaften verglichen mit konventionellen Legierungen, wie etwa, aber nicht beschränkt auf einen Zugdehnungsbereich von 4% bis 15% (basierend auf einer 2-Zoll-Messlänge). Beispielhafte Superlegierungen können aufweisen, sind aber nicht beschränkt auf: nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen. Es ist zu beachten, dass nicht die gesamte Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aus Superlegierung bestehen muss, sondern nur der Abschnitt, auf den die Lehren dieser Offenbarung angewandt werden.
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Fortfahrend mit 1 weist die Halterung 100 eine Befestigung 110 auf, um wahlweise eine Wurzel 104 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 zu halten. Die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 erstreckt sich von der Befestigung 110 z.B. in einer auskragenden Weise. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Befestigung 110 durch eine Basis 112 in Position gehalten werden, auf der auch andere Teile der Halterung 100 angebracht werden können. Die Basis 112 kann irgendeine Form eines Grundelements aufweisen, z.B. eine Metallplatte, ein Gestell, einen Boden, einen Tisch, usw., der in der Lage ist, Teile der Halterung 100 zu positionieren und Kräfte auf die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufzubringen, wie es hierin beschrieben ist. Es versteht sich jedoch, dass die Befestigung 110 und andere Teile der Halterung 100 separat relativ zueinander positioniert werden können, z.B. unter Verwendung von separaten Bodensockeln. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Befestigung 110 eine Mehrzahl von Klemmen 116 aufweisen, um die Wurzel 104 an der Basis 112 zu halten. Die Klemmen 116 können irgendeine Form von einstellbaren Klemmen aufweisen, z.B. Gewindebolzen mit Halteelementen, usw. Alternativ kann die Befestigung 110 irgendeine Vielfalt von Systemen aufweisen, um die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 zu halten, z.B. einen Schwalbenschwanzschlitz 118 (3) ähnlich dem in einem Rotorrad (nicht gezeigt) in dem ein Schwalbenschwanz der Wurzel 104 befestigt werden würde.
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Wie es in 1 und in der vergrößerten perspektivischen Ansicht aus 2 gezeigt ist, kann die Halterung 100 auch einen Aktuator 120 aufweisen, um eine Kraft F aufzubringen, um wenigstens einen Abschnitt der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 elastisch zu deformieren, wenn diese durch die Befestigung 110 gehalten ist. Wie es in der schematischen Draufsicht aus 3 gezeigt ist, drängt die Kraft F zumindest einen Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aus einer entspannten Ausgangsposition 124R in eine elastisch deformierte Position 124D (gestrichelt). Es ist zu beachten, dass die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der entspannten Ausgangsposition gekrümmte Oberflächen oder Spannen aufweisen kann, wobei solche Merkmale ihre Bauform sind. Die Erstreckung des Abschnitts 122 kann z.B. von der Schaufel, der Aktuatorverwendung, den Betrag der Kraft F und davon abhängen, wo/wie die Kraft F aufgebracht wird. Entsprechend Ausführungsbeispielen der Offenbarung kann die Kraft F im Wesentlichen gleich sein wie eine Kraft, die auf die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 während des Betriebs der Schaufel in einer Turbomaschine einwirkt. Das heißt, die Kraft F ist ausreichend, um die Schaufel elastisch zu deformieren (d.h. temporär aus ihrer entspannten Ausgangsposition 124R auszulenken), aber nicht um die Schaufel permanent zu biegen oder permanent zu deformieren. Somit ist die Superlegierung-Turbinenschaufel in der elastisch deformierten Position nicht permanent oder plastisch verformt oder deformiert. Außerdem wird sie in ihre entspannten Ausgangsposition 124R beim Aufheben der Kraft F zurückkehren. Wie es in 3 gezeigt ist, hat ein Abschnitt bzw. haben Abschnitte 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 eine Krümmung in der elastisch deformierten Position 124D, die in der entspannten Ausgangsposition 124R nicht vorhanden ist. Außerdem, wie es in 3 gezeigt ist, kann die elastisch deformierte Position 124D eine seitliche Deformation LD rechtwinklig zu einer Längsachse A der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 und/oder eine Verdrehung R um die Längsachse A der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufweisen. Ob die seitliche Deformation LD und/oder die Rotation R in der elastisch deformierte Position 124D vorhanden ist, wird abhängen von der Form, Größe, usw. der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 und davon, wie die Kraft F aufgebracht wird (hierin beschrieben). Die auf jede Schaufel aufzubringende Kraft F, um die gewünschte Lochkrümmung zu erreichen, wird von einer Anzahl von Faktoren abhängen, wie etwa, aber nicht beschränkt auf: die verwendete Superlegierung, die Länge der Schaufel, der Ort des Aufbringens der Kraft F, die Verteilung der Kraft F und die Konfiguration des Abschnitts 122, in dem das Loch gewünscht ist. Wie es hierin verwendet wird, kann „Lochkrümmung“ eine Krümmung in einer ebene oder einer nicht-ebene oder schraubenförmige Krümmung aufweisen, abhängig davon, wie die Kraft F aufgebracht wird. Der Betrag der Krümmung in der Schaufel in der elastisch deformierten Position 124D kann basierend auf den vorher erwähnten Kraftfaktoren und dem Betrag der gewünschten Lochkrümmung in einem Kühldurchgangsloch berechnet werden, das z.B. in einem Flügelblatt 106 erzeugt werden soll. In dem in den 1-2 gezeigten Beispiel enthält der Abschnitt 122 eine Länge der Superlegierung-Turbinenschaufel 102, die sich radial innen von ihrem spitzen Ende 108 erstreckt, aber keinen Bereich in dem Flügelblatt 106 radial außen von der Wurzel 104. Jedoch kann der Abschnitt 122 abhängig von der gewünschten Lochkrümmung verändert werden.
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Wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, kann die Halterung 100 optional ein Schutzelement 130 zur Verbindung an einer Stelle am Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufweisen, an der der Aktuator 120 an der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 angreift. In den 1 und 2 enthält das Schutzelement einen Block 132 mit einer Öffnung 134 darin, die dazu eingerichtet ist, auf dem spitzen Ende 108 des Superlegierung-Turbinenschaufel 102, z.B. deren Abdeckband, zu sitzen. Der Block 132 ist vorzugsweise passend zum spitzen Ende 108, um das spitzen Ende 108 zu schützen und die Übertragung der Kraft F auf die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 ohne Beschädigung zu ermöglichen. Das Schutzelement 130 kann irgendein Material aufweisen, das in der Lage ist, der Kraft F standzuhalten, die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 zu schützen und irgendeinem mit dem Bohren verbundenen Elektrolyt standzuhalten, z.B. eine harte Metalllegierung, Karbon, Keramik, Stahl oder eine Stahllegierung. Das Schutzelement 130 ist nicht bei allen Ausführungsbeispielen notwendig.
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Die Halterung 100 kann auch eine Bohrführung 140 aufweisen, die dazu eingerichtet ist, ein Bohrelement 142 in die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D zu führen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Bohrführung 140 dazu eingerichtet, das Bohrelement 142 von einem Shaped-Tube-Electrolytic Machining System (STEM-System) 144 zu führen, um ein Loch 146 zu bilden ( 2). Das STEM-System 144 kann irgendein jetzt bekanntes oder später entwickeltes System aufweisen, das eine elektrolytische Bohrtechnik mit Säure verwendet, z.B. um lange Präzisionslöcher in korrosionsresistenten Superlegierungen herzustellen. Wie es auf dem Gebiet verstanden wird, stellt das STEM-System 144 eine oder mehrere rohrförmige Bohrelemente bereit, durch welche ein Elektrolyt in die Schaufel hindurchgeführt wird. Ein hoher Strom wird zwischen der leitfähigen Schaufel und dem Bohrelement geführt, das als eine Elektrode wirkt. Beim Hindurchgelangen des Elektrolyten durch das Bohrelement wird ein Loch in die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 gebohrt, das wie ein Querschnitt des Bohrelements geformt ist und Material wird durch den Elektrolyten entfernt. Das Bohrelement 142 kann gerade sein, d.h. entlang eines geraden Pfades oder gekrümmt. Im letzteren Fall kann das STEM-System 144 mit einer konstanten Radiuskrümmung in die Schaufel bohren.
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Die Halterung 100 kann auch einen Mechanismus aufweisen, um zu identifizieren, ob die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der gewünschten elastisch deformierten Position 124D ist. Bei einem Ausführungsbeispiel, das in den 1 und 2 gezeigt ist, kann ein Sensor 150 bereitgestellt sein, der eingerichtet ist, um zu identifizieren, ob die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D ist. Der Sensor 150 kann irgendeine Art von elektronischem Sensor sein, der zur Positionstriggerung fähig ist, wie etwa ein Berührungssensor, ein Lasersensor, ein Knopfsensor, usw. Der Sensor 150 kann die korrekte Positionierung auf irgendeine bekannte Weise angeben, z.B. durch eine sichtbare oder hörbare Angabe, oder durch ein elektrisches Signal zu einem Steuersystem von zum Beispiel dem STEM-System 144 oder von dem Aktuator 120, usw. Im Betrieb würde die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 unter Verwendung des Aktuators 120 elastisch deformiert werden, bis der Sensor 150 angibt, dass sie in der elastisch deformierten Position 124D ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, das in 3 gezeigt ist, kann anstelle des Sensors 150 ein Positionierungselement 152 eingesetzt werden, das dazu eingerichtet ist, die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D zu lokalisieren. Das Positionierungselement 152 kann irgendeine Form eines festen oder einstellbaren Anschlags sein, der auf kontrollierte Art relativ zur Befestigung 110 angebracht ist, z.B. an der Basis 112. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Aktuator 120 die Kraft F aufbringen, um die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 zu deformieren, bis der Abschnitt 122 eine vorhergegebene Distanz, z.B. einen Millimeter, von dem Positionierungselement 152 entfernt ist, was angibt, dass der Abschnitt 122 in der elastisch deformierten Position 124D ist. Die vorgegebene Distanz kann irgendeine Distanz sein, die einfach durch einen Bediener messbar ist und kann auf irgendeine bekannte Weise gemessen werden, z.B. mittels eines Lineals, Messschiebern, elektronisch, usw.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 und auch die 4 und 6 kann der Aktuator 120 eine Vielfalt von Formen innerhalb des Bereichs der Offenbarung annehmen. In den 1 und 2 weist der Aktuator 120 eine Schraubenspindel 160 aufweisend eine wahlweise drehbare Schraube 162, z.B. einen Bolzen, auf, die dazu eingerichtet ist, an wenigstens einem Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 anzugreifen. Die Schraubenspindel 160 kann irgendeine Art von fester Kopplung aufweisen, z.B. mit der Basis 112 mittels einer Stütze 164. Die Schraube 162 kann drehbar eingestellt werden und mithin in der Länge eingestellt gegenüber der Stütze 164, um eine Kraft F auf die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 auszuüben. Bezugnehmend auf die perspektivische Ansicht aus 4 kann der Aktuator 120 bei einem anderen Ausführungsbeispiel einen wahlweise drehbaren, exzentrischen Nocken 170, aufweisend eine Oberfläche 172 aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Kraft F auf wenigstens einen Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 auszuüben. Bei einem anderen in der perspektivischen Ansicht aus 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein Aktuator 120 eine wahlweise drehbare Winde 174, aufweisend ein flexibles Seil 176 aufweisen, das mit dem Schutzelement 130 verbunden ist, um die Kraft F aufzubringen. Das flexible Seil 176 kann irgendeine Art sein, die in der Lage ist, darauf einwirkenden Zugkräften standzuhalten, z.B. ein Metallseil, eine Kette, usw. Irgendeine bzw. irgendwelche Rolle(n) 178, die erforderlich sind, um das flexible Seil 176 zu lenken, können eingesetzt werden. Die wahlweise drehbare Winde 174 und/oder Rolle(n) 178 können mit der Basis 112 (nicht gezeigt) auf irgendeine Weise verbunden sein. Bezugnehmend auf die in 6 gezeigte perspektivische Ansicht kann das Schutzelement 130 bei einem anderen Ausführungsbeispiel ein erstes Zahnrad 180 an einer Außenfläche 182 davon aufweisen und ein Aktuator 120 kann ein wahlweise drehbares Zahnrad 184 aufweisen, das dazu eingerichtet ist, mit dem ersten Zahnrad 180 zu kämmen, um die Kraft F auf den Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufzubringen. In diesem Fall ist die Kraft F eine Drehkraft, die den Abschnitt 122 der Schaufel drehen wird, wodurch eine Verwindung R erzeugt wird (3).
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Bei jedem der Ausführungsbeispiele der 1, 2 und 4-6 kann die Rotation der wahlweise drehbaren Komponente des Aktuators 120, die das Aufbringen der Kraft F verursacht, in einer Anzahl von Arten bereitgestellt werden. Zum Beispiel weist die Schraube 162 in den 1 und 2 einen Schraubenkopf 166 zum Drehen mittels eines konventionellen Schraubenschlüssels (nicht gezeigt) oder eines Schlüsselantriebs. In 4 kann ein Motor 186 mit dem wahlweise drehbaren exzentrischen Nocken 170 verbunden sein, um den Nocken zu drehen und die Kraft F auf zumindest den Abschnitt 122 aufzubringen. In 5 kann ein Motor 188 mit einer wahlweise drehbaren Winde 174 verbunden sein. In 6 ist ein Handgriff 190 mit dem drehbaren zweiten Zahnrad 184 verbunden, um das zweite Zahnrad wahlweise zu drehen und die Kraft F auf wenigstens den Abschnitt 122 aufzubringen. Irgendeine der vorstehend beschriebenen Techniken zum wahlweise drehen des erforderlichen Teils des Aktuators 120 kann bei irgendeinem Ausführungsbeispiel angewandt werden. Unter weiterer Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele der 1, 2, 4 und 5 ist der Aktuator 120 bei jedem Ausführungsbeispiel als die Kraft F auf das Schutzelement 130 aufbringend gezeigt. Es ist jedoch zu betonen, dass das Schutzelement 130 nicht bei allen Beispielen notwendig sein muss und die Kraft F unmittelbar auf den Abschnitt 122 aufgebracht werden kann.
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Bezugnehmend auf die 7-15 kann die Halterung 100 bei einem anderen Ausführungsbeispiel ein Paar von Klemmelementen 222, 224 aufweisen, die dazu eingerichtet sind, an der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 anzugreifen. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Halterung 100 und die 8-14 zeigen verschiedene Querschnittsansichten der Halterung 100. Die Klemmelemente 222, 224 sind bewegbar, um die Kraft F durch einen Aktuator 220 aufzubringen. Die Klemmelemente 222, 224 können in einer geschlossenen Position, die in der Querschnittsansicht aus 9 gezeigt ist, gemeinsam die Kraft F aufbringen, um die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D zu positionieren. Das heißt, eine Innenfläche 226 von einem oder beiden Klemmelementen 222, 224 kann eine Form aufweisen, alleine oder gemeinsam, die die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 elastisch deformiert, z.B. durch Bereitstellen von Flächen, die die Schaufel an bestimmten Stellen deformieren und/oder Taschen, die es der Schaufel ermöglichen, sich dahin/darin zu deformieren. Beim Betrieb wird die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der entspannten Ausgangsposition 124R innerhalb der Klemmelemente 222, 224 in deren offenen Position angeordnet, wie es in 8 gezeigt ist. Der Aktuator 220 drängt die Klemmelemente 222, 224 in eine geschlossene Position, wie sie in 9 gezeigt ist, um die Kraft F aufzubringen und die Schaufel in die elastisch deformierte Position 124D elastisch zu deformieren. Wie es in 9 gezeigt ist, kann eine Bohrführung 140 das Bohrelement 142 des STEM-Systems 144 in der elastisch deformierten Position 124D führen, um ein Loch 146 in die Schaufel zu bohren.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, wie es in der Querschnittsansicht aus 10 gezeigt ist, können die Klemmelemente 222, 224 anstatt komplexe Oberflächen 226 aufzuweisen, die die elastische Deformation erzeugen, allgemein die Schaufelaußenseite nachahmen, aber geringfügig größer sein. In diesem Fall kann wenigstens eines der Klemmelemente 222, 224 ein Element 228 aufweisen, das dazu eingerichtet ist, die Kraft F aufzubringen, um wenigstens den Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 elastisch zu deformieren. Ansonsten können die Klemmelemente 222, 224 allgemein einer Außenoberfläche der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 nachempfunden sein. Das Element 228 kann z.B. eine Erhebung oder eine Rippe auf der Oberfläche 226 sein. Der Aktuator 220 kann irgendeine der vorher beschriebenen Mechanismen aus den 1, 2, 4-6 aufweisen, um die Kraft auf ein (9) oder auf beide (10) Klemmelemente 222, 224 um die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufzubringen.
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Bezugnehmend auf die Querschnittsansichten der 11 und 12 kann ein Schutzelement 230 zum Verbinden mit einer Stelle 232 auf der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 bei einem anderen Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden zur Verwendung mit Klemmelemente 222, 224. In diesem Fall weist wenigstens eines der Klemmelemente 222, 224 (gezeigt mit beiden) eine Ausnehmung 234 auf, um das Schutzelement 230 aufzunehmen. Das Klemmelement bzw. die Klemmelemente 222, 224 können eine Innenoberfläche 226 aufweisen, um eine Kraft auf das Schutzelement 230 oder eine andere Stelle der Schaufel aufzubringen. Das Schutzelement 230 kann irgendein Material aufweisen, das in der Lage ist, der Kraft F standzuhalten und die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 zu schützen, z.B. eine harte Metalllegierung, Stahl oder eine Stahllegierung. Das Schutzelement 130 muss nicht bei allen Beispielen erforderlich sein.
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Unter weiterer Betrachtung der Ausführungsbeispiele der 7-12 ist zu erkennen, dass die Klemmelemente 222, 224 nur einen Abschnitt der Schaufel umschließen können, um die gewünschte elastisch deformierte Position 124D zu erzeugen, z.B. nur das Flügelblatt 106 oder einen Teil davon, während die Klemmelemente 222, 224 dargestellt sind als die gesamte Superlegierung-Turbinenschaufel 102 umschließend.
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13 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines optionalen Ausführungsbeispiels der Klemmelemente 222, 224. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Sensor 240 mit wenigstens einem der Klemmelemente 222, 224 betriebsverbunden, um zu identifizieren, dass die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D ist. Der Sensor 240 kann irgendeine Art von elektronischem Sensor aufweisen, der in der Lage ist, zur Positionstriggerung, z.B. ein Berührungssensor, Lasersensor, Knopfsensor, usw. Der Sensor 240 kann die richtige Positionierung auf irgendeine bekannte Art anzeigen, z.B. durch sichtbare oder hörbare Indikatoren oder ein elektrisches Signal zu einem Steuersystem von z.B. dem STEM-System 144 (nicht gezeigt) oder dem Aktuator 220. Beim Betrieb würde die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 unter Verwendung des Aktuators 220 elastisch deformiert werden, bis der Sensor 240 angezeigt hat, dass sie in der elastisch deformierten Position 142D war.
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14 zeigt eine Teilquerschnittsansicht und 15 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Dichtung 250 zur Verwendung mit den Klemmelementen 222, 224. Wie es verstanden wurde, gibt das STEM-System 144 einen flüssigen Elektrolyten als Teil des Verfahrens zum Bohren des Loches 146 ab. Um zu verhindern, dass der Elektrolyt ausläuft und/oder nicht auf konventionelle Weise wieder verwendet werden kann, kann eine Dichtung 250 bereitgestellt werden, wie sie in der Querschnittsansicht aus 14 gezeigt ist, in zumindest einem von dem Paar von Klemmelementen 222, 224, um mit der Oberfläche 252 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 abzudichten. 15 veranschaulicht, wie sich die Dichtung 250 um die gesamte Schaufel erstrecken kann, um zu verhindern, dass flüssige Elektrolyte radial innen entlang der Schaufel vorbeigelangt. Hier kann wenigstens eines von dem Paar von Klemmelementen 222, 224 ein hindurchgehendes Abflussloch 254 aufweisen, d.h. zum kontrollierten Ablaufen des flüssigen Elektrolyten davon. Das Ablaufloch 254 kann auch mit irgendeiner heute bekannten oder später entwickelten Art von Flüssigelektrolyt-Wiederverwertungssystem (nicht gezeigt) des STEM-Systems 144 (7) verbunden sein.
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Beim Betrieb wird die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in irgendeiner der vorher beschriebenen Halterungen 100 angebracht. Die Kraft F wird dann durch die Halterung 100 aufgebracht, um wenigstens den Abschnitt 122 der Schaufel aus der entspannten Ausgangsposition 124R ( 3) in die elastisch deformierte Position 124D (3) elastisch zu deformieren. Zum Beispiel kann die Kraft F durch Einwirken eines Paares von Klemmelementen 222, 224 ( 9-12) auf die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufgebracht werden. Wie es angegeben ist, kann wenigstens eines der Klemmelemente 222, 224 ein Element 228 (10) aufweisen, das zum Aufbringen der Kraft F eingerichtet ist. Bei diesem Aufbau, wie es in den 11 und 12 gezeigt ist, kann das Schutzelement 230 an die Stelle 232 auf der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 angebracht werden und wenigstens eines der Klemmelemente 222, 224 kann die Ausnehmung 234 aufweisen, um das Schutzelement aufzunehmen. Außerdem kann man sicherstellen, dass die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 vor dem Bohren des Loches in der elastisch deformierten Position 124D ist, durch z.B. Messen eines Betrages der Deformation unter Verwendung von irgendeiner bekannten oder später entwickelten Lösung oder durch Sensieren einer Position wenigstens eines Abschnitts der Superlegierung-Turbinenschaufel, z.B. unter Verwendung eines Sensors 240, wie er in 13 gezeigt ist, um zu Sensieren, ob die elastisch deformierte Position 124D durch das Einwirken des Paares von Klemmelementen 222, 224 erreicht wurde. Außerdem, wie es in den 14 und 15 gezeigt ist, kann eine Dichtung 250 ausgebildet sein, z.B. montiert oder aufgebracht, zwischen dem Paar von Klemmelementen 222, 224 und der Oberfläche 252 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 und wenigstens eines der Klemmelemente 222, 224 kann ein Ablaufloch 254 dort hindurch aufweisen, um es einem flüssigen Elektrolyten zu ermöglichen, davon abzulaufen oder wiederverwertet zu werden. Bei einem anderen Beispiel kann die Kraft aufgebracht werden, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, durch Halten des ersten Endes (Wurzelende 104) der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der Halterung 100 und Aufbringen der Kraft F auf ein zweites, entgegengesetztes Ende (Spitzenende 108) der Schaufel. Das Schutzelement 130 kann auf den Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufgebracht werden und die Kraft F kann auf das Schutzelement aufgebracht werden. Bei einer Option kann die Kraft F, wie es in 6 gezeigt ist, als Drehkraft auf wenigstens den Abschnitt 122 der Schaufel aufgebracht werden.
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Wie es angegeben ist, ist die Kraft F im Wesentlichen gleich einer Kraft, die während des Betriebs der Superlegierung-Turbinenschaufel in einer Turbomaschine auf die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 einwirkt, d.h., sie deformiert sie nicht permanent. Wie es in 3 gezeigt ist, kann die elastisch deformierte Position 124D aufweisen: eine seitliche Deformation LD rechtwinklig zu einer Längsachse A der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 und/oder eine Torsion R um die Längsachse A der Superlegierung-Turbinenschaufel 102. In jedem Fall hat zumindest der Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 eine Krümmung (siehe 3) in der elastisch deformierten Position D (3), die in der entspannten Ausgangsposition 124R (3) nicht vorhanden ist. Bestimmte Halterungen und Aktuatoren können die Kraft F in einer verteilten Weise entlang wenigstens des Abschnitts 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aufbringen. Zum Beispiel kann die Halterung 100, aufweisend die Klemmelemente 222, 224, eine verteilte Kraft F aufbringen, wie es in 9 gezeigt ist. Die Aktuatoren 120, wie sie in den 1 und 2 gezeigt sind, könnten auch an ausgewählten Stellen entlang der Schaufel dupliziert werden, um eine verteilte Kraft bereitzustellen. Zum Beispiel zeigt 16 eine schematische Ansicht, bei der drei Aktuatoren, ähnlich denen, die in 1 gezeigt sind, an einer Anzahl von Stellen entlang zumindest des Abschnitts 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 angeordnet sind, um eine Kraft F aufzubringen. In diesem Beispiel können die Aktuatoren 120 die Schaufel gerade ausrichten.
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Unabhängig von wie elastisch deformiert wurde, wie es z.B. in 2 gezeigt ist, kann ein Loch 146 im Allgemeinen in Spannweitenrichtung durch zumindest den Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D gebohrt werden. Wie es angegeben ist, kann das Bohren des Loches STEM umfassen und kann das Bohren eines geraden Loches umfassen, wie es in 2 gezeigt ist, oder mit einer Krümmung mit konstantem Radius (CCR), wie es in 9 gezeigt ist. Während ein Loch 146 dargestellt wurde, ist zu betonen, dass irgendeine Anzahl von Löchern 146 entweder allein oder gleichzeitig gebohrt werden können.
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Wie es in 17 gezeigt ist, wird die Kraft F nach dem Bohren aufgelöst, wodurch es der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 ermöglicht wird, in die entspannte Ausgangsposition 124R zurückzukehren und dem Loch 146 ermöglicht wird, eine Lochkrümmung zumindest innerhalb des Abschnitts 122 der Schaufel einzunehmen. Das Loch 146 kann gesteckt oder verbunden werden mit anderen Durchgängen auf irgendeine bekannte Art, um einen Kühldurchgang 260 in der Schaufel zu erzeugen. Wie es in 17 gezeigt ist, kann die Krümmung des Loches 146 zumindest entlang des Abschnitts 122 der Schaufel variieren.
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Wie es hierin beschrieben ist, stellen Ausführungsbeispiele der Offenbarung Verfahren und Halterungen zum elastischen Deformieren von Superlegierung-Turbinenschaufeln bereit, während sie sie auch kompatibel für STEM-Bohrverfahren machen. Daher ermöglichen die Lehren der Offenbarung die Herstellung von langen Kühldurchgängen mit variabler Krümmung in langen Turbinenschaufeln für späte Stufen, was ein effektives Kühlen dieser Schaufeln bereitstellt.
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Die hierin verwendete Terminologie ist nur zum Zweck des Beschreibens von bestimmten Ausführungsbeispielen und ist nicht dazu bestimmt, für die Offenbarung beschränkend zu sein. Wie es hierin verwendet wird, sind die Singularformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ dazu bestimmt, die Pluralformen ebenfalls zu enthalten, solange im Kontext nicht deutlich etwas anderes angegeben wird. Es wird außerdem verstanden werden, dass die Ausdrücke „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Abläufe, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Abläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. „Optional“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand auftreten kann oder nicht auftreten kann und dass die Beschreibung Beispiele enthält, wo das Ereignis auftritt, und Beispiele, wo es nicht auftritt.
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Näherungsweise Sprache, wie sie hierin durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche verwendet wird, kann angewandt werden, um irgendeine quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässigerweise variieren kann, ohne zu einer Veränderung der Grundfunktion zu führen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen Ausdruck oder Ausdrücke wie etwa „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ modifiziert ist, nicht auf den präzise angegebenen Wert beschränkt. Bei zumindest einigen Beispielen kann die näherungsweise Sprache der Genauigkeit eines Instruments zum Messen des Wertes entsprechen. Hier und durchgängig durch die Beschreibung und die Ansprüche können Bereichsgrenzen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, so dass Bereiche identifiziert sind und alle Unterbereiche, die darin enthalten sind, enthalten solange im Kontext oder der Sprache nicht etwas anderes angegeben ist. „Ungefähr“, wenn es auf einen bestimmten Wert eines Bereichs angewandt wird, bezieht sich auf beide Werte und kann, solange nicht anderweitig abhängig von der Genauigkeit des Instruments zu messen des Wertes, +/-10% des angegebenen Wertes bzw. der angegebenen Werte anzeigen.
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Die korrespondierenden Strukturen, Materialien, Aktionen und Äquivalente von allen Mitteln oder Schritten plus Funktionselementen in den nachfolgenden Ansprüchen sind dazu bestimmt, irgendeine Struktur, irgendein Material oder irgendeine Aktion zur Durchführung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen zu enthalten, wie es spezifisch beansprucht ist. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt, aber ist nicht dazu bestimmt, abschließend zu sein oder beschränkend für die Offenbarung in der offenbarten Form. Viele Modifikationen und Variationen werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet offenbar werden, ohne vom Bereich und dem Gedanken der Offenbarung abzuweichen. Das Ausführungsbeispiel wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und die praktische Anwendung bestmöglich zu erklären und andere Fachleute auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Offenbarung verschiedene Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, wie sie für die bestimmte angedachte Nutzung geeignet sind.
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Ein Verfahren umfasst das Aufbringen einer Kraft, um wenigstens einen Abschnitt 122 einer Superlegierung-Turbinenschaufel 102 aus einer entspannten Ausgangsposition 124R in eine elastisch deformierte Position 124D elastisch zu deformieren. Der wenigstens eine Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 hat in der elastisch deformierten Position 124D eine Krümmung, die in der entspannten Ausgangsposition 124R nicht vorhanden ist. Ein Loch 146 wird allgemein in Spannweitenrichtung durch den wenigstens einen Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in der elastisch deformierten Position 124D gebohrt, und wenn die Kraft aufgelöst wird, kehrt die Superlegierung-Turbinenschaufel 102 in die entspannte Ausgangsposition 124R zurück und das Loch 146 nimmt eine Krümmung des Loches 146 innerhalb des wenigstens einen Abschnitt 122 der Superlegierung-Turbinenschaufel 102 ein.
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Bezugszeichenliste
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| Halterung |
100 |
| Turbinenschaufel |
102 |
| Wurzel |
104 |
| Flügelblatt |
106 |
| Spitzenende |
108 |
| Befestigung |
110 |
| Basis |
112 |
| Mittelspannweitenabdeckung |
114 |
| Klemmen |
116 |
| Schlitz |
118 |
| Aktuator |
120 |
| Abschnitt |
122 |
| Schutzelement |
130 |
| Block |
132 |
| Öffnung |
134 |
| Bohrführung |
140 |
| Bohrelement |
142 |
| Tube-Electrolytic-Machining-System/ STEM-System |
144 |
| Loch |
146 |
| Sensor |
150 |
| Positionierungselement |
152 |
| Schraubenspindel |
160 |
| Schraube |
162 |
| Stütze |
164 |
| Schraubenkopf |
166 |
| exzentrischer Nocke |
170 |
| Oberfläche |
172 |
| drehbare Winde |
174 |
| flexibles Seil |
176 |
| Rolle |
178 |
| erstes Zahnrad |
180 |
| Außenfläche |
182 |
| zweites Zahnrad |
184 |
| Motor |
186 |
| Motor |
188 |
| Handgriff |
190 |
| Aktuator |
220 |
| Klemmelement |
222 |
| Klemmelement |
224 |
| Innenfläche |
226 |
| Element |
228 |
| Schutzelement |
230 |
| Stelle |
232 |
| Ausnehmung |
234 |
| Sensor |
240 |
| Dichtung |
250 |
| Oberfläche |
252 |
| Ablaufloch |
254 |
| Kühldurchgang |
260 |
| elastisch deformierte Position |
124D |
| Ausgangsposition |
124R |
