DE4226030A1 - Protective layer for turbine component - consists of polyurethane layer injected into cavity formed between blade and profiled tool surface. - Google Patents
Protective layer for turbine component - consists of polyurethane layer injected into cavity formed between blade and profiled tool surface.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht auf Turbinenteilen, Verfahren zu deren Aufbringen, eine Vorrichtung zur Durchfüh rung eines solchen Verfahrens sowie die Verwendung der Schutzschicht.The invention relates to a protective layer on turbine parts, Process for their application, a device for performing tion of such a method and the use of Protective layer.
Der Verschleiß an Turbinenteilen für Wasserkraftwerke durch Erosion und/oder Kavitation ist ein zunehmendes Problem für Betreiber solcher Anlagen in Hinsicht auf Kosten und Still standzeiten. Besonders fällt dies bei Anlagen ins Gewicht, bei denen die normale Reparaturbeschichtung der abgenützten Stellen nur im ausgebauten Zustand ausgeführt werden kann.The wear and tear on turbine parts for hydropower plants Erosion and / or cavitation is an increasing problem for Operators of such systems in terms of costs and silence downtimes. This is particularly important for systems where the normal repair coating of the worn Places can only be carried out when removed.
Bei manchen Teilen, beispielsweise bei Peltonturbinenräder, ist es erforderlich, nach - im ausgebauten Zustand der Tur binenschaufeln durchzuführendem - Auftragsschweißen das ganze Laufrad aus Werkstoffgründen einem Entspannungsglühen zu unterziehen, um beim nachfolgenden Betrieb die Gefahr der Rißbildung durch nicht abgebaute innere Spannungen, die beim Schweißen entstanden sind, hintanzuhalten.In some parts, such as Pelton turbine wheels, it is necessary after - in the dismantled state of the door Bin buckets to be carried out - cladding that whole impeller for material reasons a relaxation annealing to undergo in the subsequent operation the risk of Crack formation due to internal stresses that have Welding has arisen to hold back.
Ein solches Spannungsfreiglühen ist in den meisten Fällen sehr kostspielig, da wegen der Größe der Lauf- oder Turbinen räder in den Unterhaltswerkstätten der Wasserkraftwerke keine Öfen am Lager vorhanden sind, welche die Durchführung einer solchen Glühung erlauben würden. Es ist daher in den meisten Fällen notwendig, den Glühvorgang beim Hersteller des Turbi nenrades vorzunehmen, was wiederum mit hohen Transportkosten verbunden ist. Such stress relief annealing is in most cases very expensive because of the size of the rotor or turbine no wheels in the maintenance workshops of the hydropower plants Furnaces are available in the warehouse, which carry out a would allow such glowing. It is therefore in most If necessary, the glow process at the manufacturer of the Turbi nenrades make, which in turn with high transport costs connected is.
Insbesondere bei Peltonturbinenrädern sind alle Experimente, ein Entspannungsglühen einzusparen, fehlgeschlagen, ebenso andere aus den genannten Gründen durchgeführte Versuche, an stelle der Aufschweißverfahren zur Ausbesserung des Ver schleißes andere Beschichtungsverfahren, wie z. B. thermi sches Spritzen oder Beschichten mit Kunststoffen vorzunehmen.Especially with Pelton turbine wheels, all experiments are Saving a relaxation glow failed, as well other tests carried out for the reasons mentioned place the welding process to repair the ver wear other coating methods, such as. B. thermi spraying or coating with plastics.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, das Beschichten der vorstehend erwähnten Ma schinenteile zu verbessern.Knowing these facts, the inventor did it The goal is to coat the above-mentioned Ma to improve rail parts.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentansprüche; die Unteransprüche erfassen besonders gün stige Ausgestaltungen.The teachings of the independent lead to the solution of this task Claims; the subclaims are particularly good Other configurations.
Die erfindungsgemäße Schutzschicht auf Turbinenteilen für die Stromerzeugung durch Wasserkraft besteht aus einem flüssig oder pastös auftragbaren und aushärtenden Werkstoff, der eine - unter Änderung der Schichtdicke rückprallelastisch ver formbare - Verschleißschutzschicht bildet, wobei eine gün stige Schichtdicke zwischen 1,0 bis 30,0 mm, insbesondere zwischen 3,0 bis 20,0 mm, liegt.The protective layer according to the invention on turbine parts for the Electricity generation from hydropower consists of a liquid or paste-like and hardenable material, the one - under Changing the layer thickness resiliently ver malleable - wear protection layer forms, with a gün Permanent layer thickness between 1.0 to 30.0 mm, in particular between 3.0 and 20.0 mm.
Der eingesetzte Werkstoff ist vorteilhafterweise Polyurethan, dem bevorzugt Füllstoffe beigegeben sind. Als Füllstoffe kön nen metallische Fasern oder Wisker herangezogen werden, aber auch nichtmetallische Fasern.The material used is advantageously polyurethane, fillers are preferably added. As fillers can metallic fibers or wiskers are used, however also non-metallic fibers.
Als brauchbar haben sich auch metallische oder nichtmetalli sche Pulver als Füllstoffe erwiesen. Zum Einstellen der Schichteigenschaften kann auch ein flüssiger Füllstoff einge setzt werden. Metallic or non-metallic have also been found to be useful proven powder as fillers. To set the Layer properties can also include a liquid filler be set.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufbringen einer Be schichtungsmasse für eine Schutzschicht zeichnet sich dadurch aus, daß die definierte Beschichtungsmasse aufgestrichen, aufgespachtelt oder aber mit einem Spritzgerät aufgespritzt wird.An inventive method for applying a Be This distinguishes layering compound for a protective layer from that the defined coating mass is spread on, filled up or sprayed with a sprayer becomes.
Dank dieser Maßgaben kann den genannten Schwierigkeiten be gegnet werden; man beschichtet die Turbinenteile bzw. - schaufeln mit einem elastischen Polyurethan-Werkstoff, der auf einem Gemisch von Polyisozyanaten und Polyaminen oder einem Reaktionshärter aufgebaut ist und sehr gute elastische Eigenschaften besitzt, durch welche der Verschleiß durch Ero sion und Kavitation sehr stark herabgesetzt wird.Thanks to these provisions, the difficulties mentioned can be be met; the turbine parts or - are coated shovel with an elastic polyurethane material that on a mixture of polyisocyanates and polyamines or a reaction hardener is built and very good elastic Has properties through which the wear caused by Ero sion and cavitation is greatly reduced.
Auch bei beschichteten Peltonturbinenschaufeln, die mit einem hohen Niveauunterschied arbeiten und bei dem das Wasser bis zu mehreren kg/sec Sand oder kleinere Steine mitführt, haben sich - wie Versuche gezeigt haben - diese Beschichtungen bewährt.Even with coated Pelton turbine blades with a high level difference and at which the water is up to carry several kg / sec of sand or smaller stones - as tests have shown - these coatings proven.
Im Rahmen der Erfindung liegt das Aufbringen der Beschichtungsmasse durch Injektion in einen zwischen der zu beschichtenden Fläche und einer lösbaren Formfläche hergestellten Spalt. Dabei wird die Beschichtungsmasse um die wassereintretende und -austretende Seite geführt sowie aus dem Spalt ausgetrieben.The application of the Coating compound by injection into one between the coating surface and a detachable molded surface manufactured gap. The coating mass is around water entering and exiting side out as well expelled the gap.
Eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung weist eine der inneren Oberfläche einer Turbinenschaufel angepaßte Form fläche eines Formkörpers auf, die mit der Schaufeloberfläche einen Faserspalt begrenzt. Dieser Formkörper zum Aufbringen der Verschleißschicht ist mit Injektionskanälen versehen, die an der Formfläche münden, sowie mit zur Zufuhr der Beschich tungsmasse an mehreren Stellen zum Formspalt. A device suitable for this method has one shape adapted to the inner surface of a turbine blade surface of a molded body on that with the blade surface limited a fiber gap. This molded body for application the wear layer is provided with injection channels that open at the mold surface, as well as with the supply of the coating compound in several places to form gap.
Das Injektionsverfahren eignet sich vor allem zum Beschichten von Peltonturbinenschaufeln.The injection process is particularly suitable for coating of Pelton turbine blades.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention he give more preference from the following description Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Frei strahlturbine mit an einem Laufrad angeord neten Turbinenschaufeln; Fig. 1 is a schematic side view of a free turbine with angeord Neten to an impeller turbine blades;
Fig. 2 den Blick in eine Turbinenschaufel; Fig. 2 is the view of a turbine blade;
Fig. 3 den Schnitt durch eine Turbinenschaufel, geschnitten etwa nach Linie III-III in Fig. 2, mit einem zugeordneten Formkörper; Figure 3 is a section through a turbine blade, taken approximately along the line III-III in Fig 2, with an associated mold body..;
Fig. 4 einen gegenüber Fig. 3 geänderten Formkör per; Fig. 4 is a changed compared to Figure 3 by;
Fig. 5 einen weiteren Schnitt durch die Turbinen schaufel entsprechend Schnittlinie V-V in Fig. 2. Fig. 5 is a further section through the turbine section line VV shovel according to in Fig. 2.
Eine Freistrahl- oder Peltonturbine 10 zur Umwandlung von Wasserkraft weist ein um eine Achse 12 drehendes Laufrad 14 auf, von dem Turbinenschaufeln 16 abragen. Der Druck des Was sers wird vor dessen Zuführung durch einen Zulauf 18 zum Laufrad 14 in einem Leitapparat 20 in Bewegungsenergie umge wandelt, der Druck des aus einer Nadeldüse 22 austretenden Wasserstrahls ändert sich beim Durchgang durch das Laufrad 14 nicht mehr.A free jet or Pelton turbine 10 for converting hydropower has an impeller 14 rotating about an axis 12 , from which turbine blades 16 project. The pressure of the water is converted into kinetic energy before it is fed through an inlet 18 to the impeller 14 in a diffuser 20 , the pressure of the water jet emerging from a needle nozzle 22 no longer changes during passage through the impeller 14 .
Die Nadeldüse 22 ist durch eine längenverschiebbare Nadel 24 verschließbar, die von einer Ausgleichsfeder 26 in Zusammen wirken mit einer Reglerstange 28 bewegt werden kann. The needle nozzle 22 can be closed by a length-displaceable needle 24 which can act in conjunction with a regulator rod 28 by a compensating spring 26 .
Die Turbinenschaufel 16 ist schüsselartig ausgebildet mit zwei Vertiefungen 30 nierenähnlicher Form, zwischen denen in Fig. 2 eine Zwischenwand 32 verläuft. Außerdem ragen von der Schaufelaußenseite Rippen 33 ab.The turbine blade 16 is bowl-shaped with two recesses 30 of kidney-like shape, between which an intermediate wall 32 extends in FIG. 2. In addition, ribs 33 protrude from the outside of the blade.
Zur Herstellung einer Schutzschicht 34 der Dicke q von hier 2 mm wird ein Formkörper 36 als Formhälfte in die Vertiefungen 30 abgesenkt, bis seine Oberfläche 38 in jenem Abstand q zur inneren Oberfläche 31 der Turbinenschaufel 16 steht und so einen Formspalt 40 begrenzt (Fig. 5).To produce a protective layer 34 with a thickness q of here 2 mm, a molded body 36 is lowered as a mold half into the recesses 30 until its surface 38 is at a distance q from the inner surface 31 of the turbine blade 16 and thus delimits a mold gap 40 ( FIG. 5 ).
Der Formkörper 36 wird auf die durch Strahlen mit Korund vor bereitete Peltonturbinenschaufel 16 gesetzt und festgespannt. Er ist so ausgebildet, daß der Formspalt 40 zwischen Formkör per 36 und Turbinenschaufel 16 der herzustellenden Schicht dicke q mit Schrumpfungszugabe entspricht.The molded body 36 is placed on the Pelton turbine blade 16 prepared by blasting with corundum and clamped. It is designed so that the mold gap 40 between Formkör by 36 and turbine blade 16 of the layer to be produced corresponds to thickness q with the addition of shrinkage.
Nach dem Befestigen der Formhälfte 36 auf bzw. in der Turbi nenschaufel 16 wird die Polyurethan-Beschichtungsmasse durch Injektionskanäle 42 injiziert. Die dabei verdrängte Luft ent weicht durch Belüftungsbohrungen 44. Ist der Formspalt 40 ge füllt, tritt überschüssiger Werkstoff der entstandenen Schutzschicht 34 über die Schaufelkante 17 durch einen Aus trittsspalt 46 aus. In Fig. 4 ist im Formkörper 36 ein Spei ser 43 angedeutet, von dem zwei Injektionskanäle 42 ausgehen.After attaching the mold half 36 on or in the turbine blade 16 , the polyurethane coating composition is injected through injection channels 42 . The air displaced thereby escapes through ventilation holes 44 . If the form gap 40 fills ge, excess material of the protective layer 34 emerges via the blade edge 17 through an exit gap 46 . In Fig. 4, a Spei water 43 is indicated in the molded body 36 , from which two injection channels 42 originate.
Die Schichtdicke q einer solchen Beschichtung liegt je nach Turbine und nach Verschleiß zwischen 0,2 bis 50,0 mm, vor zugsweise 1,0 bis 30,0 mm bzw. 3 bis 20 mm und ergibt sich aus der Angriffsart (Kavitation und/oder Erosion). Nicht ge zeigt ist eine Spanneinrichtung, mittels derer die Lage des Formkörpers 36 justiert werden kann.Depending on the turbine and wear, the layer thickness q of such a coating is between 0.2 to 50.0 mm, preferably 1.0 to 30.0 mm or 3 to 20 mm, and results from the type of attack (cavitation and / or Erosion). Not shown is a tensioning device by means of which the position of the molded body 36 can be adjusted.
Die so behandelte Turbine kann nach einer Aushärtezeit von etwa zwei Tagen wieder in Betrieb genommen werden.The turbine treated in this way can after a curing time of be put back into operation about two days.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4226030A DE4226030A1 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Protective layer for turbine component - consists of polyurethane layer injected into cavity formed between blade and profiled tool surface. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4226030A DE4226030A1 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Protective layer for turbine component - consists of polyurethane layer injected into cavity formed between blade and profiled tool surface. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4226030A1 true DE4226030A1 (en) | 1994-02-10 |
Family
ID=6464990
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4226030A Ceased DE4226030A1 (en) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | Protective layer for turbine component - consists of polyurethane layer injected into cavity formed between blade and profiled tool surface. |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4226030A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1363018A1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-19 | Voith Siemens Hydro Power Generation GmbH & Co. KG | Protective layer for fluid flow machine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1755321A (en) * | 1926-04-02 | 1930-04-22 | Welding Engineers | Welding hydraulic apparatus |
US2502021A (en) * | 1946-06-24 | 1950-03-28 | Pelton Water Wheel Co | Water wheel bucket |
-
1992
- 1992-08-06 DE DE4226030A patent/DE4226030A1/en not_active Ceased
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