DE10355313A1

DE10355313A1 - Guide vane grid is blade rim or rim segment forming part of gas turbine with several fixed blades with ends fixed into and soldered in inner, outer ring segments; guide vanes are manufactured by powder metallurgical injection molding

Info

Publication number: DE10355313A1
Application number: DE2003155313
Authority: DE
Inventors: Gerhard Andrees; Josef Kranzeder; Raimund Lackermeier; Axel Rossman
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-23

Abstract

The guide vane grid is a blade rim or rim segment and forms part of a gas turbine with several fixed blades (10) with ends fixed into an soldered in inner and outer ring segments. The guide vanes are manufactured by powder metallurgical injection molding. The guide vanes are manufactured based on a nickel material or based on a nickel alloy material. Independent claims are also included for the following: (A) a gas turbine with an inventive device (B) and a method of manufacturing an inventive device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitschaufelgitter, nämlich einen Leitschaufelkranz oder ein Leitschaufelkranzsegment, insbesondere für eine Gasturbine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leitschaufelgitters.The The invention relates to a vane grille, namely a vane ring or a vane ring segment, in particular for a gas turbine The preamble of claim 1. Furthermore, the Invention a method for producing such a Leitschaufelgitters.

Moderne Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke, müssen höchsten Ansprüchen im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden. In den letzten Jahrzehnten wurden insbesondere auf dem zivilen Sektor Flugtriebwerke entwickelt, die den obigen Anforderungen voll gerecht werden und ein hohes Maß an technischer Perfektion erreicht haben. Bei der Entwicklung von Flugtriebwerken spielt unter anderem die Werkstoffauswahl, die Suche nach neuen, geeigneten Werkstoffen sowie die Suche nach neuen Fertigungsverfahren eine entscheidende Rolle.modern Gas turbines, in particular aircraft engines, must meet the highest demands in the In terms of reliability, Weight, performance, economy and durability meet. In recent decades, especially in the civil sector Aero engines developed that fully meet the above requirements be and a high level achieved technical perfection. In the development of aircraft engines plays among other things the material selection, the search for new, suitable materials and the search for new manufacturing processes a crucial role.

Die wichtigsten, heutzutage für Flugtriebwerke oder sonstige Gasturbinen verwendeten Werkstoffe sind Titanlegierungen, Nickellegierungen (auch Superlegierungen genannt) und hochfeste Stähle. Die hochfesten Stähle werden für Wellenteile, Getriebeteile, Verdichtergehäuse und Turbinengehäuse verwendet. Titanlegierungen und Nickellegierungen sind typische Werkstoffe für Verdichterteile bzw. Turbinenteile eines Flugtriebwerks, insbesondere für Leitschaufeln und Laufschaufeln derselben.The most importantly, nowadays for Aeroengines or other gas turbines used materials are titanium alloys, nickel alloys (also superalloys called) and high-strength steels. The high strength steels be for Shaft parts, gear parts, compressor housing and turbine housing used. Titanium alloys and nickel alloys are typical materials for compressor parts or turbine parts of an aircraft engine, in particular for guide vanes and blades thereof.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren zur Fertigung von Leitschaufeln für einen Leitschaufelkranz oder ein Leitschaufelkranzsegment eines Flugtriebwerks bekannt. Als aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren für die Fertigung von Leitschaufeln seien hier das Schmieden und Feingießen genannt. Leitschaufeln im Verdichterbereich sind üblicherweise Schmiedeteile, während die Leitschaufeln der Turbine in der Regel Feingussteile sind.Out The prior art has numerous methods for the production of Guide vanes for a vane ring or a vane ring segment of a Aero engine known. As known from the prior art method for the Manufacture of vanes are here called forging and investment casting. Guide vanes in the compressor area are usually forgings, while the vanes of the turbine are usually precision castings.

Leitschaufelkränze oder Leitschaufelkranzsegmente für einen Verdichter verfügen nach dem Stand der Technik über mehrere als Schmiedeteile ausgebildete Leitschaufeln, wobei die Leitschaufeln einerseits mit radial innenliegenden Enden in ei nen radial innenliegenden Ring bzw. ein radial innenliegendes Ringsegment und mit radial außenliegenden Enden in einen radial außenliegenden Ring bzw. ein radial außenliegendes Ringsegment eingesteckt sind. Hierzu verfügen die Ringe bzw. Ringsegmente über Schlitze, in welche die Leitschaufeln in radialer Richtung eingesteckt werden können. Nach dem Stand der Technik sind die auf diese Art und Weise in die Ringe bzw. Ringsegmente eingesteckten Leitschaufeln mit den Ringen bzw. Ringsegmenten durch Löten fest verbunden.Vane rings or Guide vane segments for have a compressor according to the prior art several trained as forgings vanes, wherein the Guide vanes on the one hand with radially inner ends in egg nen radially inner ring or a radially inner ring segment and with radially outer ends in a radially outer Ring or a radially outboard Ring segment are inserted. For this purpose, the rings or ring segments have slots, in which the vanes are inserted in the radial direction can. According to the prior art, in this way in the Rings or ring segments inserted guide vanes with the rings or ring segments by soldering firmly connected.

Insbesondere in den hinteren Stufen eines Verdichters sind derart ausgebildete Leitschaufelgitter hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt. Die Lötverbindung zwischen den Leitschaufeln und den Ringen bzw. Ringsegmenten muss demnach auch bei hohen Betriebstemperaturen eine sichere Verbindung der Leitschaufeln mit den Ringen bzw. Ringsegmenten gewährleisten. Es muss daher für die Lötverbindung ein sehr warmfestes Lotmittel verwendet werden. Derartige, sehr warmfeste Lotmittel erfordern beim Löten eine sehr hohe Löttemperatur, die über 1000 °C liegen kann.Especially in the rear stages of a compressor are formed in such a way Leitschaufelgitter exposed to high operating temperatures. The solder connection between the vanes and the rings or ring segments must Accordingly, even at high operating temperatures a secure connection ensure the vanes with the rings or ring segments. It must therefore be for the solder joint a very heat-resistant solder can be used. Such, very heat-resistant solder requires a very high soldering temperature during soldering, the above 1000 ° C can lie.

Beim Löten von als Schmiedeteilen ausgebildeten Leitschaufeln bei derart hohen Löttemperaturen stellt sich das Problem ein, dass der Schmiedewerkstoff der Leitschaufeln einem merklichen Kornwachstum ausgesetzt ist. Dieses Kornwachstum führt zu einer sogenannten Grobkornbildung innerhalb der Leitschaufeln, was eine deutliche Reduzierung der Schwingfestigkeit der Leitschaufeln mit sich bringt. Da jedoch die Leitschaufeln im Betrieb einer hohen Schwingbelastung ausgesetzt sind, können nach dem Stand der Technik keine derart hohen Löttemperaturen verwendet werden. Vielmehr muss für die Lötverbindung zwischen den Leitschaufeln und den Ringen bzw. Ringsegmenten nach dem Stand der Technik bei geringeren Löttemperaturen hergestellt werden, die unterhalb der Schmiedetemperatur bei der Herstellung der Leitschaufeln liegt. Beim Löten unter geringeren Temperaturen ist jedoch das Lotmittel für eine optimale Benetzung der miteinander zu verbindenden Bauteile und für eine optimale Spaltfüllung zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen zu dickflüssig, so dass sich Lötfehler einstellen können.At the Soldering from trained as forgings vanes at such high soldering temperatures the problem arises that the forging material of the vanes is exposed to noticeable grain growth. This grain growth leads to a so-called coarse grain formation within the guide vanes, what a significant reduction of the vibration resistance of the vanes with brings. However, since the vanes in operation of a high Vibration load can be exposed, according to the prior art no such high soldering temperatures be used. Rather, for the solder joint between the vanes and the rings or ring segments according to the prior art lower soldering temperatures produced below the forging temperature at the Production of the vanes is. When soldering at lower temperatures is however the solder for optimum wetting of the components to be joined together and for an optimal gap filling between the components to be joined too viscous, so that soldering errors occur can.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Leitschaufelgitter und ein Verfahren zur Herstellung desselben vorzuschlagen.Of these, Based on the present invention, the problem underlying a novel vane grille and a method of making the same propose.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass der eingangs genannte Leitschaufelkranz durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist.This Problem is solved by that the aforementioned vane ring by the features of the characterizing part of patent claim 1 is further developed.

Die Erfindung schlägt ein Leitschaufelgitter, nämlich einen Leitschaufelkranz oder ein Leitschaufelkranzsegment, insbesondere für eine Gasturbine, mit mehreren feststehenden Leitschaufeln vor, wobei Leitschaufeln mit einem radial innenliegenden Ende in einen radial innenliegenden Ring oder ein Ringsegment und mit einem radial außenliegenden Ende in einen radial außenliegenden Ring oder ein Ringsegment eingesteckt und unter Bildung eines Innendeckbands sowie Außendeckbands mit den Ringen oder Ringsegmenten durch Verlöten fest verbunden sind, und wobei die Leitschaufeln durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt sind.The invention proposes a vane grille, namely a vane ring or a vane ring segment, in particular for a gas turbine, with a plurality of stationary vanes, with vanes having a radially inner end in a radially inner ring or a ring segment and with a radially outer end plugged into a radially outer ring or a ring segment and are fixedly connected to the rings or ring segments by soldering to form a Innenendeckbands and Außenendeckbands, and wherein the vanes are made by powder metallurgy injection molding.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zumindest die Leitschaufeln für den Leitschaufelkranz bzw. das Leitschaufelkranzsegment durch pulvermetallurgisches Spitzgießen herzustellen. Beim Löten von pulvermetallurgisch hergestellten Leitschaufeln kann mit wesentlich höheren Löttemperaturen gearbeitet werden als bei den aus dem Stand der Technik bekannten, als Schmiedeteilen ausgebildeten Leitschaufeln. Durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellte Leitschaufeln sind nämlich gegenüber hohen Löttemperaturen deutlich unempfindlicher als die aus dem Stand der Technik bekannten, als Schmiedteile ausgebildete Leitschaufeln.in the For the purposes of the present invention, it is proposed, at least the vanes for the Guide vane or the Leitschaufelkranzsegment by powder metallurgical Injection molding. When soldering of powder metallurgically produced vanes can with essential higher soldering temperatures be worked as known from the prior art, designed as forgings guide vanes. By powder metallurgical injection molding manufactured vanes are namely significantly less sensitive to high soldering temperatures as known from the prior art, designed as forgings guide vanes.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Leitschaufeln an dem radial innenliegenden Ende und/oder dem radial außenliegenden Ende mindestens eine Aufdickung auf, wobei die Leitschaufeln im Bereich der oder jeder Aufdickung mit den Ringen oder Ringsegmenten durch Verlöten fest verbunden sind.To an advantageous embodiment of the invention, the guide vanes at the radially inner end and / or the radially outer End at least one thickening on, with the vanes in Range of or any thickening with the rings or ring segments by soldering are firmly connected.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelgitters, nämlich eines Leitschaufelkranzes oder Leitschaufelkranzsegments, ist im unabhängigen Patentanspruch 13 definiert.The inventive method for producing a vane grille, namely a vane ring or vane ring segment, is defined in independent claim 13.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:embodiments The invention will be described, but not limited to, with reference to the drawing explained in more detail. In the drawing shows:

1: eine stark schematisierte Leitschaufel eines Leitschaufelgitters; 1 a highly schematic vane of a vane grille;

2: ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Verfahrensschritte bei der Herstellung der Leitschaufel gemäß 1. 2 a block diagram illustrating the process steps in the manufacture of the guide vane according to 1 ,

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 in größerem Detail erläutert.Hereinafter, the invention with reference to 1 and 2 explained in more detail.

1 zeigt eine stark schematisierte Leitschaufel 10 für ein erfindungsgemäßes Leitschaufelgitter in perspektivischer Seitenansicht. Die Leitschaufel 10 gemäß 1 wird zur Bildung eines erfindungsgemäßen Leitschaufelgitters, welches als Leitschaufelkranz oder als Segment eines Leitschaufelkranzes ausgebildet sein kann, mit einem radial außenliegenden Ende 11 in einen radial außenliegenden Ring bzw. ein entsprechendes Ringssegment und mit einem radial innenliegenden Ende 12 in ein radial innenliegenden Ring bzw. ein entsprechendes Ringsegment eingesteckt. Der radial außenliegende Ring sowie der radial innenliegende Ring bzw. die entsprechenden Ringsegmente sind nicht dargestellt. 1 shows a highly schematic vane 10 for a guide vane grille according to the invention in a perspective side view. The vane 10 according to 1 is used to form a guide vane grille according to the invention, which may be formed as a vane ring or as a segment of a vane ring, with a radially outer end 11 in a radially outer ring or a corresponding ring segment and with a radially inner end 12 inserted into a radially inner ring or a corresponding ring segment. The radially outer ring and the radially inner ring or the corresponding ring segments are not shown.

Die Ringe bzw. Ringsegmente verfügen über Schlitze, in welche die Leitschaufeln eingeführt werden können. Gemäß 2 erstreckt sich zwischen dem radial außenliegenden Ende 11 und dem radial innenliegenden Ende 12 der Leitschaufel 10 ein Schaufelblatt 13 derselben. Weiterhin zeigt 1 eine Strömungseintrittskante 14 sowie eine Strömungsaustrittskante 15 der Leitschaufel 10.The rings or ring segments have slots into which the vanes can be inserted. According to 2 extends between the radially outer end 11 and the radially inner end 12 the vane 10 an airfoil 13 the same. Further shows 1 a flow entry edge 14 and a flow outlet edge 15 the vane 10 ,

Zur Bildung des erfindungsgemäßen Leitschaufelgitters werden mehrere solcher Leitschaufeln 10 in die nicht-dargestellten Ringe bzw. Ringsegmente eingesteckt und mit den Ringen bzw. Ringsegmenten an den Enden 11 und 12 durch Löten fest verbunden. Der radial außenliegende Ringe bildet dann ein sogenanntes Außendeckband und der radial innenliegende Ring bildet ein sogenanntes Innendeckband des Leitschaufelgitters.To form the vane grille according to the invention, a plurality of such guide vanes 10 inserted into the non-illustrated rings or ring segments and with the rings or ring segments at the ends 11 and 12 firmly connected by soldering. The radially outer rings then forms a so-called outer shroud and the radially inner ring forms a so-called inner shroud of the Leitschaufelgitters.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind zumindest die Leitschaufeln 10 durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt. Durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellte Leitschaufeln fassen sich auch bei hohen Löttemperaturen von mehr als 1000 °C gut mit den Ringen bzw. Ringsegmenten verlöten, ohne dass die Gefahr einer Beeinträchtigung des Werkstoffs der Leitschaufel 10 besteht. Insofern ist beim erfindungsgemäßen Einsatz der durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellten Leitschaufeln im erfindungsgemäßen Leitschaufelgitter einerseits eine gute Lötqualität bei Verwendung hochwarmfester Lotmittel und Löttemperaturen von über 1000 °C realisierbar, und andererseits verfügen die Leitschaufeln 10 auch nach der Lötbearbeitung über eine gute Schwingfestigkeit.For the purposes of the present invention, at least the guide vanes 10 produced by powder metallurgy injection molding. Guide vanes produced by powder metallurgical injection molding can be soldered well to the rings or ring segments even at high soldering temperatures of more than 1000 ° C., without the risk of damaging the material of the guide blade 10 consists. In this respect, in the use according to the invention of the guide vanes produced by powder metallurgy injection molding in the guide vane grille according to the invention, on the one hand a good soldering quality can be achieved when using highly heat-resistant soldering materials and soldering temperatures of over 1000 ° C., and on the other hand the guide vanes have 10 even after soldering over a good vibration resistance.

Die Ringe bzw. Ringsegmente, in welche die pulvermetallurgisch hergestellten Leitschaufeln 10 eingeführt werden und mit welchen dieselben verlötet werden, können entweder als Schmiedeteile ausgebildet sein oder nach einer bevorzugten Ausführungsform der hier vorliegenden Erfindung ebenso wie die Leitschaufeln durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt werden.The rings or ring segments, in which the powder metallurgically produced vanes 10 can be introduced and with which they are soldered, can either be formed as forgings or produced according to a preferred embodiment of the present invention as well as the vanes by powder metallurgy injection molding.

Die Leitschaufeln sowie gegebenenfalls die Ringe bzw. Ringsegmente werden aus einem Nickelbasiswerkstoff bzw. Nickellegierungsbasiswerkstoff hergestellt. Die Verwendung eines derartigen Nickelbasismaterials ist vor allem bei Leitschaufeln bevorzugt, die in Verdichtern zum Einsatz kommen. Alternativ ist es auch möglich, Titanbasiswerkstoffe oder Kobaltbasiswerkstoffe für die Herstellung der Leitschaufeln sowie der Ringe bzw. Ringsegmente zu verwenden.The guide vanes and possibly the rings or ring segments are made of a nickel base material or nickel alloy base material produced. The use of such a nickel base material is particularly preferred for vanes used in compressors. Alternatively, it is also possible to use titanium base materials or cobalt base materials for the production of the guide vanes and the rings or ring segments.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung verfügen die Leitschaufeln 10 an ihren Enden 11 und 12 über jeweils mindestens eine Aufdickung 16 bzw. 17. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist im Bereich des radial außenliegenden Endes 11 sowie im Bereich des radial innenliegenden Endes 12 der Leitschaufel 10 jeweils eine derartige Aufdickung 16 bzw. 17 angeordnet, wobei sich die Aufdickungen 16 und 17 in axialer Richtung von der Strömungseintrittskante 14 bis zur Strömungsaustrittskante 15 über die gesamte axiale Erstreckung der Leitschaufel 10 erstrecken und sowohl im Bereich der Strömungseintrittskante 14 als auch im Bereich der Strömungsaustrittskante 15 axial über dieselben vorstehen. Die Anordnung derartiger Aufdickungen 16 und 17 vereinfacht das Verlöten der Leitschaufel 10 mit den nicht-dargestellten Ringen bzw. Ringsegmenten und erlaubt eine verbesserte Einhaltung eines sich einstellenden Lötspalts.According to an advantageous development of the present invention, the guide vanes 10 at their ends 11 and 12 each at least one thickening 16 respectively. 17 , In the embodiment of 1 is in the region of the radially outer end 11 as well as in the region of the radially inner end 12 the vane 10 each such a thickening 16 respectively. 17 arranged, with the thickenings 16 and 17 in the axial direction of the flow inlet edge 14 to the flow outlet edge 15 over the entire axial extent of the vane 10 extend and both in the area of the flow inlet edge 14 as well as in the area of the flow outlet edge 15 protrude axially over the same. The arrangement of such thickenings 16 and 17 simplifies the soldering of the vane 10 with the rings and ring segments, not shown, and allows improved compliance with a self-adjusting Lötspalts.

In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel die Aufdickungen im Bereich des radial innenliegenden Endes 12 sowie im Bereich des radial außenliegenden Endes 11 der Leitschaufel 10 auch derart ausgebildet sein können, dass sich die Aufdickungen lediglich abschnittsweise bzw. bereichsweise zwischen der Strömungseintrittskante 14 und der Strömungsaustrittskante 15 in axialer Richtung der Leitschaufel erstrecken. So ist vorstellbar, dass sowohl im Bereich des radial innenliegenden Endes 12 als auch im Bereich des radial außenliegenden Endes 11 der Leitschaufel 10 etwa im axial mittleren Bereich des Schaufelblatts 13 jeweils eine Aufdickung vorgesehen ist. Auch ist es möglich, dass jeweils im Bereich der Strömungseintrittskante 14 sowie im Bereich der Strömungsaustrittskante 15 einerseits am radial innenliegenden Ende 12 und andererseits am radial außenliegenden Ende 11 jeweils zwei Aufdickungen angeordnet sind.In this context, it should be noted that, in contrast to the embodiment shown, the thickenings in the region of the radially inner end 12 as well as in the region of the radially outer end 11 the vane 10 may also be formed such that the thickenings only partially or partially between the flow inlet edge 14 and the flow exit edge 15 extend in the axial direction of the vane. So it is conceivable that both in the region of the radially inner end 12 as well as in the region of the radially outer end 11 the vane 10 approximately in the axially central region of the airfoil 13 in each case a thickening is provided. It is also possible that in each case in the region of the flow inlet edge 14 as well as in the area of the flow outlet edge 15 on the one hand at the radially inner end 12 and on the other hand at the radially outer end 11 two thickenings are arranged in each case.

Zur verbesserten Herstellbarkeit der Leitschaufeln 10 durch pulvermetallurgisches Spritzgießen verfügen die Leitschaufeln 10 zwischen dem radial innenliegenden Ende 12 und dem radial außenliegenden Ende 11 derselben über eine im Wesentlichen gleichförmige Querschnittsfläche. Damit ist sichergestellt, dass die pulvermetallurgisch herzustellende Leitschaufel 10 über eine in etwa gleichförmige Masseverteilung verfügt. Dies ist im Hinblick auf das pulvermetallurgische Spritzgießen von Vorteil, da die Leitschaufeln dann mit geringem Verzug hergestellt werden können.For improved manufacturability of the guide vanes 10 by powder metallurgical injection molding have the vanes 10 between the radially inner end 12 and the radially outer end 11 the same over a substantially uniform cross-sectional area. This ensures that the powder-metallurgically produced guide vane 10 has an approximately uniform mass distribution. This is advantageous in terms of powder metallurgy injection molding since the vanes can then be made with little distortion.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 2 die einzelnen Verfahrensschritte des pulvermetallurgischen Spritzgießens zur Herstellung der Leitschaufeln 10 sowie gegebenenfalls der Ringe bzw. Ringssegmente erläutert. In einem ersten Schritt 18 wird ein Metallpulver oder Hartmetallpulver bereitgestellt, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Nickelbasiswerkstoff ist. In einem zweiten Schritt 19 werden ein Bindemittel und ggf. ein Plastifizierungsmittel bereitgestellt. Das im Verfahrensschritt 18 bereitgestellte Metallpulver sowie das im Verfahrensschritt 19 bereitgestellte Bindemittel und Plastifizierungsmittel werden im Verfahrensschritt 20 gemischt und homogenisiert, so dass sich eine homogene Masse ausbildet. Der Volumenanteil des Metallpulvers in der homogenen Masse beträgt dabei vorzugsweise zwischen 50% und 70%. Der Anteil von Bindemittel und Plastifizierungsmittel an der homogenen Masse schwankt demnach in etwa zwischen 30% und 50%.The following will be with reference to 2 the individual process steps of powder metallurgy injection molding for the production of the guide vanes 10 and optionally the rings or ring segments explained. In a first step 18 a metal powder or cemented carbide powder is provided, which in the present embodiment is a nickel-based material. In a second step 19 a binder and optionally a plasticizer are provided. The in process step 18 provided metal powder and that in the process step 19 provided binders and plasticizers are in the process step 20 mixed and homogenized, so that forms a homogeneous mass. The volume fraction of the metal powder in the homogeneous mass is preferably between 50% and 70%. The proportion of binder and plasticizer in the homogeneous mass thus varies approximately between 30% and 50%.

Diese homogene Masse aus Metallpulver, Bindemittel und Plastifizierungsmittel wird im Sinne des Schritts 21 durch Spritzgießen weiterverarbeitet. Beim Spritzgießen werden Formkörper gefertigt. Diese Formkörper weisen schon alle typischen Merkmale der herzustellenden Leitschaufeln 10 auf. Insbesondere verfügen die Formkörper über die geometrische Form der zu fertigenden Leitschaufeln 10.This homogeneous mass of metal powder, binder and plasticizer is in the sense of the step 21 further processed by injection molding. In injection molding moldings are made. These shaped bodies already have all the typical features of the guide vanes to be produced 10 on. In particular, the shaped bodies have the geometric shape of the guide vanes to be produced 10 ,

Im nachgeschalteten Schritt 22 wird das Bindemittel und das Plastifizierungsmittel aus den Formkörpern ausgetrieben. Den Verfahrensschritt 22 kann man auch als Endbindungsprozess bezeichnen. Das Austreiben von Bindemittel und Plastifizierungsmittel kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Üblicherweise erfolgt dies durch fraktionierte, thermische Zersetzung bzw. Verdampfung. Eine weitere Möglichkeit besteht durch Heraussaugen der thermisch verflüssigten Binde- und Plastifizierungsmittel durch Kapillarkräfte, durch Sublimation oder durch Lösungsmittel.In the subsequent step 22 the binder and the plasticizer are expelled from the moldings. The process step 22 can also be called the final binding process. The expulsion of binder and plasticizer can be done in different ways. This is usually done by fractional, thermal decomposition or evaporation. Another possibility consists of sucking out the thermally liquefied binding and plasticizing agents by capillary forces, by sublimation or by solvents.

Im Anschluss an den Entbindungsprozess im Sinne des Schritts 22 werden die Formkörper im Sinne des Schritts 23 gesintert. Während des Sinters werden die Formkörper zu den Bauteilen, nämlich zu den Leitschaufeln 10, mit den endgültigen, geometrischen Eigenschaften verdichtet. Während des Sinters verkleinern sich dem nach die Formkörper, wobei die Dimensionen der Formkörper in allen drei Raumrichtungen gleichmäßig schwinden müssen. Der lineare Schwund beträgt abhängig vom Bindemittelgehalt und Plastifizierungsmittelgehalt zwischen 10% und 20%. Das Sintern kann unter verschiedenen Schutzgasen oder unter Vakuum durchgeführt werden. Nach dem Sintern liegt die fertige Leitschaufel 10 vor, was in 1 durch den Schritt 24 dargestellt ist.Following the delivery process in the sense of the step 22 become the moldings in the sense of the step 23 sintered. During the sintering, the moldings become the components, namely the guide vanes 10 , condensed with the final, geometric properties. During the sintering, the moldings become smaller, and the dimensions of the moldings must decrease uniformly in all three spatial directions. The linear shrinkage is dependent on the binder content and plasticizer content between 10% and 20%. The sintering can be carried out under different protective gases or under vacuum. After sintering lies the finished vane 10 before, what in 1 through the step 24 shown is.

Falls erforderlich, kann nach dem Sintern (Schritt 23) das Bauteil noch einem Veredelungsprozess im Sinne des Schritts 25 unterzogen werden. Der Veredelungsprozess ist jedoch optional. Es kann bereits auch unmittelbar nach dem Sintern eine einbaufertige Leitschaufel 10 vorliegen.If necessary, after sintering (step 23 ) the component still a refining process in the sense of the step 25 be subjected. The refining process is optional. It can also immediately after sintering a ready-to-install vane 10 available.

Das erfindungsgemäße Leitschaufelgitter verbindet die Vorteile eines Leitschaufelgitters aus in Ringe bzw. Ringsegmente eingesteckten, einzelnen Leitschaufeln mit den Vorteilen, die mithilfe eines pulvermetallurgischen Spritzgießprozesses hergestellte Bauteile bieten. Es lassen sich hohe Löttemperaturen und damit eine sichere Verbindung der pulvermetallurgisch hergestellten Leitschaufeln mit den Ringen bzw. Ringsegmenten, die später das Innendeckband bzw. Außendeckband des Leitschaufelgitters bilden, realisieren.The Leitschaufelgitter invention connects the advantages of a Leitschaufelgitters in rings or ring segments plugged in, individual vanes with the benefits of using a powder metallurgical injection molding process manufactured components Offer. It can be high soldering temperatures and thus a secure connection of powder metallurgy produced Guide vanes with the rings or ring segments, the later Inner cover tape or outer cover tape of the vane grille, realize.

Das erfindungsgemäße Leitschaufelgitter eignet sich besonders zur Verwendung in stationären Gasturbinen bzw. Flugtriebwerken.The Inventive vane grille is suitable especially for use in stationary gas turbines or aircraft engines.

1010: Leitschaufelvane
1111: EndeThe End
1212: EndeThe End
1313: Schaufelblattairfoil
1414: StrömungseintrittskanteFlow inlet edge
1515: StrömungsaustrittskanteFlow outlet edge
1616: Aufdickungthickening
1717: Aufdickungthickening
1818: Schrittstep
1919: Schrittstep
2020: Schrittstep
2121: Schrittstep
2222: Schrittstep
2323: Schrittstep
2424: Schrittstep
2525: Schrittstep

Claims

Guide vane, namely vane ring or vane ring segment, in particular for a gas turbine, with a plurality of stationary vanes, wherein guide vanes with a radially inner end in a radially inner ring or a ring segment and inserted with a radially outer end in a radially outer ring or a ring segment and under education an inside cover band and outer cover bands are fixedly connected to the rings or ring segments by soldering, characterized in that the guide vanes ( 10 ) are produced by powder metallurgy injection molding.

Guide vane grille according to claim 1, characterized in that the guide vanes ( 10 ) are made on the basis of a nickel material or on the basis of a nickel alloy material.

Guide vane grille according to claim 1 or 2, characterized in that airfoils ( 13 ) of the guide vanes ( 10 ) extending between the radially inner end and the radially outer end thereof have a substantially uniform cross-sectional area.

Guide vane grille according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the guide vanes ( 10 ) at the radially inner end ( 12 ) and / or the radially outer end ( 11 ) at least one thickening ( 16 . 17 ), wherein the guide vanes ( 10 ) in the region of or each thickening ( 16 . 17 ) are firmly connected to the rings or ring segments by soldering.

Guide vane grille according to claim 4, characterized in that the guide vanes ( 10 ) at the radially inner end ( 12 ) and the radially outer end ( 11 ) each have a thickening ( 16 . 17 ), wherein the thickenings ( 16 . 17 ) in the axial direction of a flow entry edge ( 14 ) up to a flow outlet edge ( 15 ) extend over the entire axial extent of the vanes.

Guide vane grille according to claim 4, characterized in that that the vanes at the radially inner end and the radially outboard At least one thickening end, wherein the or each Thickening in the axial direction in sections or in regions between a flow entry edge and a flow exit edge extends the vanes.

Guide vane grille according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the radially inner ring or the ring segment and the radially outer ring or the ring segment are designed as forgings.

Guide vane grille according to claim 7, characterized in that the powder-metallurgically produced guide vanes ( 10 ) are soldered to the formed as forgings rings or ring segments.

Guide vane grille according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the radially inner ring or the ring segment and the radially outer ring or the ring segment produced by powder metallurgy injection molding.

Guide vane grille according to claim 9, characterized in that the powder-metallurgically produced guide vanes ( 10 ) are soldered to the powder metallurgically produced rings or ring segments.

Gas turbine with a vane grille after one or more of the claims 1 to 10.

Aero engine with a vane grille behind one or more of the claims 1 to 10.

Method for producing a vane grille, namely a vane ring or vane ring segment, in particular for one Gas turbine, with the following steps: a) provide a radially inner ring or a ring segment and a radial external Rings or a ring segment for the vane ring or the vane ring segment, b) Providing multiple vanes by powder metallurgy injection molding getting produced, c) inserting the powder metallurgy produced vanes with a radially inner end in the radially inner Ring or the ring segment and with a radially outer End in the radially outer Ring or the ring segment, d) soldering the powder metallurgical manufactured vanes in the region of their ends with the respective Rings or ring segments to form a Innenendeckbands and Outer shroud.

Method according to claim 13, characterized in that that the radially inner ring and the radially outer Ring or the ring segments are made as forgings.

Method according to claim 13, characterized in that that the radially inner ring and the radially outer Ring or ring segments produced by powder metallurgy injection molding become.