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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft eine Schablone, die an einer Oberfläche einer Turbinenschaufel verwendet werden kann. Turbinenschaufeln kommen beispielsweise in Gasturbinen zum Einsatz, bei welchen den Schaufeln ein Strom von Verbrennungsgasen zugeführt wird, so dass sich eine Drehbewegung der Turbine ergibt.
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Bestimmte Abschnitte oder Regionen der Oberfläche einer Turbinenschaufel müssen bearbeitet werden, um ihre Funktionsfähigkeit sicherzustellen. Beispielsweise müssen diese Abschnitte zu Reparaturzwecken abgetragen und/oder beschichtet werden, damit eine Turbinenschaufel nach einer gewissen Nutzungsdauer oder bei gewissen Nutzungsszenarien sicher und zuverlässig verwendet werden kann.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
US 7,412,780 B2 ist eine Schablone zum Markieren von beschädigten Bereichen auf einer Oberfläche einer Turbinenschaufel bekannt. Die herkömmliche Schablone ist flächig ausgebildet und für eine Mehrzahl von Schaufeltypen geeignet. Sie weist eine Ausrichtungsmarkierung und eine oder mehrere Toleranzmarkierungen auf. Das Inspektions- oder Reparaturpersonal muss die Ausrichtungsmarkierung korrekt an der Oberfläche der zu untersuchenden Turbinenschaufel ausrichten und kann anhand der Toleranzmarkierung eine Bestimmung oder eine Markierung eines maximal zulässigen Beschädigungsmaßes vornehmen.
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Aus der
US 8,196,305 B1 ist eine Messeinrichtung zum Vermessen einer Turbinenschaufel bekannt. Die Messeinrichtung ist an eine Mehrzahl von Schaufeltypen anpassbar, indem einige an der Messung beteiligte Teile der Messeinrichtung längenverstellbar ausgebildet sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine Schablone mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Die Schablone ist geeignet zur Bestimmung einer Begrenzung eines Abschnitts auf der Oberfläche einer Turbinenschaufel, beispielsweise um die Begrenzung entsprechend zu markieren.
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Gemäß einem Aspekt umfasst die Schablone einen Anlagebereich. Der Anlagebereich ist derart geformt, dass er an einem Sollbereich der Oberfläche einer Turbinenschaufel bündig anliegt, wenn die Schablone an der Turbinenschaufel angewendet wird. Ein Ende des Sollbereichs stimmt mit der Begrenzung überein. Entsprechend stimmt ein Ende des Sollbereichs mit einem entsprechenden Ende des Anlagebereichs der Schablone überein, beispielsweise mit einer Kante des Anlagebereichs.
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Der Sollbereich ist beispielsweise an einem Ende der Turbinenschaufel in deren Längsausdehnungsrichtung vorgesehen.
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Die hierin beschriebene Schablone ist für eine einzige bestimmte Oberflächenform der zu beurteilenden Turbinenschaufel geeignet, beispielweise für einen einzigen Turbinenschaufeltyp. Eine derart maßgefertigte Schablone erfordert keinen oder nur einen minimalen Ausrichtungsaufwand an der Oberfläche der Turbinenschaufel. Durch das Fehlen verstellbarer Teile ist eine fehlerhafte Verwendung nahezu ausgeschlossen.
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Die Schablone ist beispielsweise nur an einer bestimmten Stelle bündig an die Oberfläche anlegbar, z. B. durch die Formgebung des Anlagebereichs und/oder die Anordnung oder Formgebung anderer Teile der Schablone.
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Die Begrenzung des Sollbereichs ist damit sehr einfach und zuverlässig bestimmbar.
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Weitere Aspekte, Merkmale und Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei Ausführungsformen ist die Begrenzung als Abstand von einer Bezugsebene der Turbinenschaufel definiert. Dementsprechend befindet sich der Abstand des Endes des Anlagebereichs der Schablone bei Verwendung an der Turbinenschaufel in diesem Abstand von der Bezugsebene. Typischerweise ist der Abstand unveränderlich, was zu einer besonders sicheren und einfachen Verwendung der Schablone an der Turbinenschaufel beitragen kann. Beispielsweise befindet sich die Bezugsebene an einem Ende der Turbinenschaufel in deren Längsausdehnungsrichtung, das dem Ende entgegengesetzt ist, an dem der Sollbereich vorgesehen ist.
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Bei Ausführungsformen ist der Anlagebereich dazu ausgebildet, eine Umfangsfläche der Turbinenschaufel zu umgreifen. Umgreifen, wie hierin verwendet, schließt nicht aus, dass der Anlagebereich mehrteilig ausgebildet ist, beispielsweise zweiteilig. Umgreifen bedeutet lediglich, dass auch bei mehreren Teilen lediglich ein vernachlässigbarer Spalt zwischen benachbarten Teilen entsteht, der den Bestimmungsvorgang der Begrenzung nicht beeinträchtigt.
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Wenn der Anlagebereich die Umfangsfläche umgreift, kann die Begrenzung auf einfache Weise im Wesentlichen durchgängig markiert werden.
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Bei Ausführungsformen verläuft der Anlagebereich im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsausdehnungsrichtung der Turbinenschaufel. Ein die Umfangsfläche umgreifender Anlagebereich ist dann beispielsweise senkrecht zu der Längsausdehnungsrichtung ausgerichtet.
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Bei Ausführungsformen weist die Schablone ferner ein im Wesentlichen geradlinig verlaufendes Längsstück auf, das eine definierte Länge hat. Das Längsstück weist wiederum ein erstes und ein zweites Ende auf. Ein Maßteil ist an dem ersten Ende angeordnet. An dem Maßteil ist ein definierter Bereich der Turbinenschaufel anlegbar oder befestigbar, beispielsweise ein Befestigungs-Endbereich der Turbinenschaufel. Der Befestigungs-Endbereich kann beispielsweise in der Längsausdehnungsrichtung an einem Ende der Turbinenschaufel vorgesehen sein, das dem Ende entgegengesetzt ist, an dem der Sollbereich vorgesehen ist. Der Anlagebereich der Schablone ist an dem zweiten Ende des Längsstücks angeordnet und damit in dem Bereich vorgesehen, der durch das entgegengesetzte Ende definiert wird.
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Das Schablone kann eine Massfläche oder Passfläche aufweisen. An diese Massfläche kann die Turbinenschaufel angelegt werden. Eine Massfläche kann eine Kante mit einer Abrundung aufweisen. Die Abrundung hat einen Radius, welcher im Wesentlichen mit einem komplementären Radius übereinstimmt, den ein Halterungsabschnitt der Turbinenschaufel aufweist. Beispielsweise hat die Abrundung einen Aussenradius, der im Wesentlichen mit einem Innenradius des Halterungsabschnitts der Turbinenschaufel übereinstimmt. Alternativ hat die Abrundung einen Innenradius, der im Wesentlichen mit einem Aussenradius des Halterungsabschnitts der Turbinenschaufel übereinstimmt. Hierdurch kann die Ausrichtung der Turbinenschaufel noch besser einer idealen Messausrichtung angenähert werden, was zu einer noch zuverlässigeren Qualifizierung führen kann.
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Bei Ausführungsformen verläuft der definierte Bereich zumindest teilweise in der Bezugsebene, typischerweise vollständig in der Bezugsebene. Der Abstand der Begrenzung von der Bezugsebene der Turbinenschaufel ist damit einfach und zuverlässig festlegbar.
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Bei Ausführungsformen sind das Längsstück, das Maßteil und der Anlagebereich einstückig ausgebildet, beispielsweise in einem 3D-Druckverfahren. Die Schablone ist auf diese Weise sehr einfach herstellbar und an einen bestimmten Typ von Turbinenschaufel individuell angepasst, was die Sicherheit zur Bestimmung der Begrenzung erhöhen kann.
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Bei Ausführungsformen ist die Schablone als ein 3D-gedrucktes Objekt ausgebildet. Ein 3D-gedrucktes Objekt ist auf einfache Weise einfach herstellbar, und die Schablone ist an einen bestimmten Typ von Turbinenschaufel individuell angepasst, was die Sicherheit zur Bestimmung der Begrenzung erhöhen kann.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Offenbarung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Schablone zur Bestimmung einer Begrenzung an einer Turbinenschaufel gemäß einer Ausführungsform;
- 2 eine Detailansicht eines Ausschnittes der Schablone und der Turbinenschaufel aus 1.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden Ausführungsformen näher erläutert. Die Zeichnungen dienen der Veranschaulichung eines oder mehrerer Beispiele von Ausführungsformen.
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1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Schablone 10 zur Bestimmung einer Begrenzung 24 an einer Turbinenschaufel 20 gemäß einer Ausführungsform. In 2 ist eine Detailansicht eines Ausschnittes aus 1 gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine Zusammenschau der Zeichnungen gemäß 1 und 2, soweit nichts anderes angegeben ist.
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Zu Wartungs- oder Reparaturzwecken müssen bestimmte Abschnitte auf der Oberfläche der Turbinenschaufel 20 schnell und einfach bestimmbar sein. Beispiele für solche Abschnitte sind vorab feststehende Bereiche, in welchen eine Bearbeitung wie z. B. ein Materialabtrag und/oder ein Beschichtungsvorgang erfolgen soll.
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Die Schablone 10 aus 1 und 2 wurde beispielsweise im 3D-Druckverfahren erhalten. Ein 3D-Druckverfahren ermöglicht eine sehr einfache, kostengünstige und schnelle individuelle Anpassung eines damit herzustellenden Teils an bestimmte Einsatzzwecke. Ein 3D-Modell ist sehr einfach zwischen verschiedenen Standorten elektronisch verteilbar, und ein 3D-Drucker ist an vielen Standorten vorhanden.
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Die Schablone 10 umfasst ein im Wesentlichen geradlinig verlaufendes Längsstück 15 mit einer definierten Länge X und zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende. An dem ersten Ende ist ein Maßteil 16 angeordnet, das mit einem Befestigungsbereich der Turbinenschaufel 20 verbindbar ist, so dass die Turbinenschaufel 20 relativ zur Schablone in Position und Ausrichtung ausreichend festgelegt ist. Der Befestigungsbereich verläuft beispielsweise in einer festgelegten Bezugsebene U der Turbinenschaufel.
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An dem anderen Ende des Maßteils 16 ist ein Anlagebereich 11 angeordnet. Der Anlagebereich 11 ist so ausgebildet, dass er einen Sollbereich 21 der Oberfläche der Turbinenschaufel 11 umgreift. Die Innenflächen der Greifarme des Anlagebereichs 11 sind wiederum so geformt, dass sie an dem Sollbereich 21 bündig anliegen. Eine in den 1 und 2 im oberen Bereich gezeigte Kante der Greifarme des Anlagebereichs 11 befindet sich damit im Abstand X von der Bezugsebene U.
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In der Ausführungsform sind der Anlagebereich 11, das Maßteil 16 und das Längsstück 15 einstückig im 3D-Druckverfahren ausgebildet. Der Abstand des Anlagebereichs 11 zum Maßteil 16 ist unverstellbar.
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Der Abstand X ist durch die Länge des Längsstücks 15 festgelegt, so dass die Kante an einer bestimmten Umlauflinie auf der Oberfläche der Turbinenschaufel 20 anliegt. Die Umlauflinie ist durch Wahl des Abstands X geeignet, um eine Begrenzung 24 eines Abschnitts 25 auf der Oberfläche der Turbinenschaufel 20 zu bestimmen. Beispielsweise kann entlang der oberen Kante der Greifarme des Anlagebereichs 11 die Begrenzung 24 markiert werden, so dass die Begrenzung 24 des Abschnitts 25 optisch erkennbar ist.
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Zur Vorbereitung eines Reparaturvorgangs der Turbinenschaufel 20 oder dergleichen ist damit die Begrenzung 24 sehr einfach bestimmbar bzw. markierbar. Der Vorgang dauert nur wenige Sekunden, im Vergleich zu den aufwendigeren Vorgängen, bei welchen die herkömmlichen Schablonen bzw. Messeinrichtungen verwendet werden. Durch die Nicht-Verstellbarkeit ist eine große Genauigkeit gewährleistet.
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Die Schablone 10 ist leichtgewichtig, einfach zu verwenden und herzustellen, sowie einfach zu transportieren. Die doppelseitige Konfiguration des Anlagebereichs 11, die sich durch die umgreifende Ausführung ergibt, ermöglicht auf sehr einfache Weise eine genaue Bestimmung der Begrenzung 24 des Abschnitts 25 auf der Oberfläche der Turbinenschaufel 20.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung vorstehend anhand typischer Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Auch ist die Offenbarung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt.
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Die Turbinenschaufel in dem Beispiel gemäss 1 umfasst einen Halterungsabschnitt 22 mit einem Element, welches einen Innenradius hat, der dem Aussenradius der Abrundung 2a an der Vorderkante der ersten Massfläche 2 der Schablone entspricht. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das entsprechende Element der Turbinenschaufel in der Messausrichtung stets eng an der ersten Massfläche 2 anliegt. Andere Formen oder Lösungen für diesen Zweck sind möglich. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass der Halterungsabschnitt 22 ein Element mit einem Aussenradius hat, wobei der Aussenradius dem Innenradius einer Abrundung an der Vorderkante der ersten Massfläche 2 entspricht. Der Halterungsabschnitt 22 des in der 1 gezeigten Beispiels wird auch als Tannenbaumfuss bezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7412780 B2 [0003]
- US 8196305 B1 [0004]
