EP1507957A1 - Kuehlbares bauteil und verfahren zur herstellung einer duchtrittsoeffnung in eine m kuehlbarem bauteil - Google Patents

Kuehlbares bauteil und verfahren zur herstellung einer duchtrittsoeffnung in eine m kuehlbarem bauteil

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EP1507957A1
EP1507957A1 EP03732591A EP03732591A EP1507957A1 EP 1507957 A1 EP1507957 A1 EP 1507957A1 EP 03732591 A EP03732591 A EP 03732591A EP 03732591 A EP03732591 A EP 03732591A EP 1507957 A1 EP1507957 A1 EP 1507957A1
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EP
European Patent Office
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insert
opening
component according
thermally unstable
solder
Prior art date
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EP03732591A
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English (en)
French (fr)
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EP1507957B1 (de
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Jose Ma Anguisola Mcfeat
Werner M. Balbach
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GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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Publication of EP1507957A1 publication Critical patent/EP1507957A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1507957B1 publication Critical patent/EP1507957B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186—Film cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles

Definitions

  • the present invention relates to a coolable component according to the preamble of claim 1. It also specifies a method for producing a passage opening for a cooling medium in a component according to the invention.
  • Blade material In order to avoid damage to the turbine blades due to these high operating temperatures, the blade components are cooled via cooling channels running inside the blade.
  • a known cooling method for cooling gas turbine blades is internal, convective cooling.
  • cooling air is through the
  • the rotor shaft is introduced into the blade root and from there guided in cooling ducts running inside the blade blade, in which they channel the heat of the turbine picks up shovel.
  • the heated cooling air is finally blown out of the turbine blade through suitably arranged bores and slots.
  • so-called impingement cooling and film cooling are generally used.
  • impingement cooling the cooling air impinges on the inside of the wall of the turbine blade via small through openings, while in film cooling it reaches the outer surface of the turbine blade via small through openings and forms a thin cooling air film there.
  • the cooling air for cooling the turbine blade usually comes from the compressor stage, from which a portion of the compressed air is branched off and guided for cooling into the respective components of the turbomachine to be cooled.
  • Adequate and reliable cooling of components of a turbomachine represents an essential aspect for their operation.
  • Modern high-temperature gas turbines require a sophisticated cooling system in order to achieve high efficiency, in particular for cooling the highly loaded turbine blades.
  • problems can occur when the cooling channels or cooling air bores are clogged by dirt or dust particles, which can originate from the atmosphere or from components of the turbomachine located upstream of the cooling channels and with the cooling medium into the cooling channels be introduced. Blockage of individual cooling channels or cooling air bores can occur due to a no longer maintained minimum mass flow of cooling medium lead to a considerable local temperature load of the component to be cooled until it is damaged,
  • the form of an axial cyclone can be found, for example, in DE 198 34 376 AI.
  • the cooling air coming from the compressor stage is guided through the axial cyclone before it enters the first guide vane of the turbine stage.
  • a swirl generator is formed in the axial cyclone, which creates a vortex in the cooling air, as a result of which the inert dust and dirt particles strike the wall of the axial cyclone and drop from there. At the bottom of the cyclone, they are withdrawn via appropriate discharge channels.
  • the object of the present invention is to provide a coolable component which is able to avoid the disadvantages of the prior art, and to provide a special embodiment of a passage opening for the cooling medium which is less susceptible to such clogging by dust or dirt particles, and a manufacturing process suitable for manufacturing such a passage opening in a coolable component.
  • a coolable component according to the invention has a passage opening for a cooling medium, which is initially formed in a manner known per se by a first opening of a first opening cross section in a component consisting of a first material.
  • the essence of the invention is to arrange an insert in the first opening, which insert
  • the second opening cross-section is generally the setpoint of the opening cross-section.
  • a thermally unstable connection is established between the insert and the base material of the component, expediently at the interface between the insert and the interior of the first opening, which connection is released when a limit temperature is exceeded.
  • the thermally unstable connection can be produced by the material of the insert, for example a bond coat and / or TBC material, being introduced directly into the first opening and adhering there, the adhesive force varying depending on the temperature and when exceeded the limit temperature falls below the value necessary for the secure seating of the insert in the first opening.
  • a thermally unstable material such as an adhesive or a solder, which softens at high temperature and is unable to maintain the connection, in particular in a joining gap between the insert and the component.
  • the Insert can also be inserted into the opening in an excessive manner in such a way that a press fit is created, the instability of the connection being achieved in a simple manner by appropriate selection of the thermal expansion coefficients of the material of the component and of the material of the insert.
  • the thermally unstable connection and / or the insert preferably consist of a material which oxidizes in the cooling medium and whose oxides evaporate at the desired temperature, the oxides formed in particular being oxides from the series consisting of chromium oxide, molybdenum oxide and tungsten oxide.
  • the thermally unstable connection can also consist of a material that exceeds its melting point at the desired temperature, in particular the thermally unstable connection metals from the series Ag, Cu, Au, Al, Zn, Cd, In, Tl, Ge, Sn , Pb, Sb, and Bi individually or in combination.
  • thermally unstable connection wood-metal, soft solder, hard solder such as Brass solder, nickel silver solder, silver solder, Al-Si solder, B-Cu55ZnAg, or nickel-based solder with silicon alone and / or with boron
  • thermally unstable connection contains glass solder, in particular lead-rich glass, composite solder with codierite additive, or solder glass, contains.
  • thermally unstable connection and / or the use of one Material exist that fail due to the fact that its creep strength is exceeded, the material being in particular an Ag-Cu-Zn solder or an austenitic steel.
  • the thermally unstable connection and / or the insert can consist of a material that fails due to the softening temperature being exceeded, the material in particular being a self-flowing NiCrFeSiB corrosion protection layer.
  • the thermally unstable connection and / or the insert consist of a material that has a low coefficient of thermal expansion and fails due to the stresses occurring and its brittleness in the event of thermal overload.
  • the material is preferably a ceramic, in particular SiN, or unstabilized or partially stabilized Zr0, or a glass.
  • a suitable method for introducing a passage opening for a cooling medium according to the invention into a coolable component consists in firstly introducing, for example drilling, a first opening with a first opening cross section into the component. In a next step, for example, a bond coat and / or a TBC material is applied in such a way that the opening is essentially closed. Finally, it can be brought into the lock
  • the method of operation of the invention is now as follows: heat is introduced into the component from at least one side. Coolant flowing out through coolant through openings absorbs heat from the component.
  • the second opening cross section in the use of a passage opening is dimensioned such that in normal undisturbed operation a minimum required coolant mass flow flows through this opening which is sufficient to keep the material temperature in the immediate vicinity of the passage opening below the limit temperature.
  • a blockage of the second opening cross-section by a dust or dirt particle leads to a reduction in the coolant mass flow below the minimum required level. This increases the
  • the thermally unstable connection is released so that the insert finally releases from the passage opening together with the clogging particle and releases it again for the flow of the cooling medium.
  • the opening cross section leaves a slightly larger opening cross section than the target cross section, but further cooling of the corresponding point of the component is ensured.
  • Suitable materials for use include, for example, binders (bondcoat) used in gas turbine technology, TBC materials (thermal barrier
  • Coating or paint test materials can be used.
  • Other temperature-dependent properties can also be used Materials that can also be specially developed for this application are used.
  • the mechanism that leads to the release of the insert from the bore can be based on different physical properties.
  • the melting point of the second material selected for use can correspond to the limit temperature.
  • the second material can also be under mechanical tension in such a way that it breaks apart above this temperature.
  • it is essential in this embodiment that the connection between the insert and the bore is released above the limit temperature, so that the insert is removed from the bore together with the clogging particle. In this case, an increased pressure drop across the bore is not always necessary. Rather, the pressure drop at the insert that occurs in normal operation without clogging may be sufficient.
  • the temperature dependence of the second material is not absolutely necessary.
  • the liability between the insert and the bore is chosen such that it no longer withstands the pressure present due to the higher pressure difference at the insert in the event of a blockage, so that the insert is released from the bore.
  • coolant passage openings is suitable for components of turbomachines, in particular as Cooling air outlet openings for film or impact cooling in turbine blades.
  • a passage opening can also be used in other areas where a blockage of the passage openings can have undesirable consequences.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of a passage opening in a component to be cooled according to the present invention
  • FIG. 4 shows the state of the blockage of a passage opening according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows the state of the passage opening according to FIG. 4 after a short time
  • Fig. 6 shows the state of the passage opening shown in FIG. 4 after loosening the insert.
  • FIG. 1 shows, in two different views, the structure of a turbine blade with the cooling channels running therein.
  • the rotor-side inlet 3 for the cooling medium into the turbine blade can be seen.
  • the incoming cooling air is indicated by the three arrows.
  • the cooling air is conducted via corresponding cooling channels 2 to the front and rear edge of the turbine blade, at which the cooling air exits through passage openings, as is also indicated by the arrows in the figure.
  • a dust discharge opening 5 is generally formed, via which particles carried along with the cooling medium emerge from the turbine blade due to their inertia. This dust discharge opening is intended to prevent the undesired larger particles from reaching the fine passage openings on the front or rear edge of the turbine blade and clogging the passage openings there.
  • Fig. Lb shows the schematic structure of the
  • Turbine blade again in a perspective view.
  • the two block arrows again indicate the cooling air entering the cooling channels 2.
  • the cooling air exits the cooling ducts via the through openings 6 for impingement cooling and strikes the outer shell of the turbine blade from the inside in order to cool it.
  • the cooling air is then via cooling pins, so-called cooling pins 7, to Continued trailing edge of the turbine blade and exits there.
  • the passage openings 8 for film cooling of the outside of the turbine blade can also be seen, through which part of the cooling air also exits the cooling channels 2.
  • the inventive design of the through openings significantly reduces the risk of damage to the component to be cooled if the through openings become blocked.
  • the passage opening of the present invention has a first opening and an insert arranged in the first opening with a second opening cross section, as can be seen from the schematic illustration in FIG. 3.
  • a first opening, bore 10 of the passage opening 8 is delimited by the metal 9 of the airfoil.
  • An insert 11 is fastened within the first opening 10 in the airfoil and is formed from, for example, temperature-dependent filling material.
  • the opening cross section of the passage opening 8 reduced by this insert corresponds to the opening cross section present in a typical passage opening, as is realized in FIG. 2.
  • this passage opening 8 becomes blocked with a dust particle 12, as is shown schematically in FIG. 4, the film cooling is interrupted at this point, so that the turbine blade 1 becomes stronger in the vicinity of the passage opening 8 is heated. This also increases the temperature at the transition point between the insert 11 and the metal 9 of the airfoil. When a certain limit temperature is reached, the insert 11 then detaches from the bore 10, as shown in FIG. 5, since the connection between the insert and the component becomes thermally unstable.
  • the material of the insert 11 is selected such that the adhesion between the metal 9 of the blade sheet and the material of the insert 11 from an elevated temperature, which is not reached during normal cooling, but occurs after a blockage, subsides strongly or disappears completely.
  • the existing pressure difference of the pressure in front of and behind the passage opening 8 then leads to the discharge of the insert together with that contained therein
  • the passage opening 8 has a larger cross-section - corresponding to that of the first opening 10 - after this release of the insert 11, but the risk of damage to the component to be cooled due to the blockage is thereby avoided.
  • thermally unstable materials for the connection between the insert 11 and the metal 9 of the airfoil or for the insert 11 itself: materials which oxidize in the cooling medium (depending on the temperature) and whose oxides evaporate at a certain temperature, such as chromium oxide above 900 ° C, molybdenum oxide and tungsten oxide above 600 ° C. These materials can be used both for the connection or for the application itself.
  • the melting points of which change (increase) due to diffusion under the influence of temperature and time and materials cover the temperature range up to 1200 ° C. If there is an increased temperature load immediately when installing the blade, the connection will fail at the working temperature of the solder and the cooling quantity will increase. If the temperature is delayed, the connection will fail only at a higher temperature compared to the soldering temperature. If the diffusion of elements is undesirable, a silicon variant with reduced diffusion can be avoided instead of the boron variant. If the melting point of the solder should be kept long-term, diffusion barriers must be used for high-temperature solders. Glass solders, eg lead-rich glasses with a soldering temperature of 400 to 500 ° C, composite solders etc. with Codierite additive and solder glasses can vary depending
  • Need can also be used.
  • Creep strength fail e.g. Silver-copper-zinc solders above 300 ° C, or austenitic steels above 600 ° C.
  • Ceramics (SiN 4 , Zr0 2 unstabilized or partially stabilized, glasses).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Durchtrittsöffnungen für ein Kühlmedium in einem kühlbaren Bauteil. Die Durchtrittsöffnung zeichnet sich dadurch aus, dass in einer ersten Öffnung (10) ein Einsatz (11) befestigt ist, der den ersten Öffnungsquerschnitt auf einen zweiten Öffnungsquerschnitt verkleinert and sich bei einer Verstopfung des zweiten Öffnungsquerschnitts aufgrund einer lokalen Temperaturerhöhung und einer thermisch instabilen Verbindung zwischen dem Einsatz und dem Bauteil aus der ersten Öffnung löst. Mit der vorliegenden Durchtrittsöffnung wird die Gefahr einer Beschädigung von zu kühlenden Komponenten, insbesondere von Turbinenschaufeln, durch eine Verstopfung von feinen Durchtrittsöffnungen drastisch vermindert.

Description

KÜHLBARES BAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER DUCHTRITTSOFFNUNG IN EINE M KÜHLBAREM BAUTEIL
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kühlbares Bauteil gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie gibt weiterhin ein Verfahren an, eine Durchtrittsöffnung für ein Kühlmedium, in einem erfindungsgemässen Bauteil zu fertigen.
Auf dem Gebiet der Strömungsmaschinen, insbesondere der Gasturbinen in Anlagen zur Energieerzeugung oder in der Luftfahrt, werden zur Steigerung der Leistung zunehmend höhere Turbinen-Eintrittstemperaturen des Heißgases angestrebt und verwirklicht. Diese höheren Temperaturen stellen jedoch ein Problem für die Integrität der hochtemperaturbelasteten Turbinenkomponenten, insbesondere der
Turbinenschaufeln, dar. Die Eintrittstemperaturen der ersten Turbinenstufe überschreiten in modernen Gasturbinen bereits den Schmelzpunkt des
Schaufelmaterials . Zur Vermeidung von Schäden an den Turbinenschaufeln aufgrund dieser hohen Betriebstemperaturen wird eine Kühlung der Schaufelkomponenten über innerhalb der Schaufel verlaufende Kühlkanäle durchgeführt.
Eine bekannte Kühlungsmethode für die Kühlung von Gasturbinenschaufeln ist die interne, konvektive Kühlung. Bei dieser Kühltechnik, wie sie in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wird Kühlluft durch die
Rotorwelle in den Schaufelfuß eingeleitet und von dort in innerhalb des Schaufelblattes verlaufenden Kühl- kanälen geführt, in denen sie die Wärme der Turbinen- schaufei aufnimmt. Die erwärmte Kühlluft wird schließlich durch geeignet angeordnete Bohrungen und Schlitze aus der Turbinenschaufel ausgeblasen. In Kombination mit dieser konvektiven Kühlung werden in der Regel die so genannte Prall-Kühlung sowie die Film- Kühlung eingesetzt. Bei der Prallkühlung prallt die Kühlluft über kleine Durchgangsöffnungen auf die Innenseite der Wandung der Turbinenschaufel, während sie bei der Film-Kühlung über kleine Durchgangs- Öffnungen an die Außenfläche der Turbinenschaufel gelangt und dort einen dünnen Kühlluft-Film bildet. Die Kühlluft für die Kühlung der Turbinenschaufel stammt in der Regel von der Kompressorstufe, von der ein Teil der komprimierten Luft abgezweigt und zur Kühlung in die jeweiligen zu kühlenden Komponenten der Strömungsmaschine geführt wird.
Eine ausreichende und zuverlässige Kühlung von Komponenten einer Strömungsmaschine stellt einen wesentlichen Aspekt für deren Betrieb dar. Moderne Hochtemperatur-Gasturbinen erfordern zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades ein ausgeklügeltes Kühlsystem, insbesondere zur Kühlung der hochbelasteten Turbinenschaufeln. Beim Betrieb eines derartigen Kühl- Systems einer Strömungsmaschine können jedoch Probleme bei einer Verstopfung der Kühlkanäle oder Kühlluft- bohrungen durch Schmutz- oder Staubpartikel auftreten, die aus der Atmosphäre oder von stromauf der Kühlkanäle gelegenen Komponenten der Strömungsmaschine stammen können und mit dem Kühlmedium in die Kühlkanäle eingebracht werden. Eine Verstopfung einzelner Kühlkanäle oder Kühlluftbohrungen kann aufgrund eines nicht mehr aufrechterhaltenen Mindest-Massenstrom an Kühlmedium zu einer erheblichen lokalen Temperaturbelastung der zu kühlenden Komponente bis zu deren Beschädigung führen,
Stand der Technik
Es gibt zahlreiche Maßnahmen zur Vermeidung der Verstopfung von Kühlluftbohrungen in Strömungsmaschinen. So ist es zur Vermeidung oder Verminderung der Verstopfungsgef hr beispielsweise bekannt, Staubabscheider, wie beispielsweise Zyklone, innerhalb des Kühlkreislaufs anzuordnen, die Schmutz- oder Staubpartikel vom Kühlmedium trennen. In diesen Staubabscheidern werden Wirbel im Kühlmedium erzeugt, durch die die Staub- und Schmutzpartikel aufgrund ihrer Trägheit vom Kühlmedium abgetrennt und über eine gesonderte Staubaustragsöffnung aus dem Kühlmedium entfernt werden.
Der Einsatz eines derartigen Staubabscheiders in
Form eines Axialzyklons ist beispielsweise der DE 198 34 376 AI zu entnehmen. Die von der Kompressorstufe kommende Kühlluft wird hierbei vor dem Eintritt in die erste Leitschaufel der Turbinenstufe durch den Axial- zyklon geleitet. In dem Axialzyklon ist ein Drallerzeuger ausgebildet, der einen Wirbel in der Kühlluft erzeugt, aufgrund dessen die trägeren Staub- und Schmutzpartikel auf die Wandung des Axialzyklons auftreffen und von dort abfallen. Am Boden des Zyklons werden sie über entsprechende Austragkanäle abgezogen.
Bei einer weiteren Technik, die zum Teil in Kombination mit Staubabscheidern eingesetzt wird, sind in den Kühlkanälen innerhalb der Turbinenschaufel spezielle Staubaustragsoffnungen vorgesehen, aus denen größere Staub- oder Schmutzpartikel aufgrund ihrer Trägheit austreten. Ein Beispiel für die Anordnung derartiger Staubaustragsoffnungen in den Kühlkanälen ist beispielsweise der US-A-4820122 zu entnehmen.
Trotz der bisher realisierten Maßnahmen kann jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden, dass Staub- oder Schmutzpartikel in die Kühlkanäle des zu kühlenden Bauteils bis zu den engen Durchtritts- Öffnungen für das Kühlmedium gelangen und diese Durchtrittsöffnungen verstopfen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kühlbares Bauteil anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden vermag, und eine spezielle Ausgestaltung einer Durchtrittsöffnung für das Kühlmedium anzugeben, die eine geringere Anfälligkeit für eine derartige Verstopfung durch Staub- oder Schmutzpartikel aufweist, sowie ein zur Herstellung einer solchen Durchtrittsöffnung in einem kühlbaren Bauteil geeignetes Fertigungsverfahren.
Die Aufgabe wird mit der Durchtrittsöffnung gemäß Patentanspruch 1 sowie mit dem Verfahren zur Fertigung einer Durchtrittsöffnung gemäß Patentanspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Durchtrittsöffnung sowie des Fertigungsverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der _ _
nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Ein kühlbares Bauteil gemäss der Erfindung weist eine Durchtrittsöffnung für ein Kühlmedium auf, welche zunächst auf an sich bekannte Weise durch eine erste Öffnung eines ersten Öffnungsquerschnitts in einer aus einem ersten Material bestehenden Komponente gebildet ist. Kern der Erfindung ist es, in der ersten Öffnung einen Einsatz anzuordnen, welcher den
Öffnungsquerschnitt der Durchtrittsbohrung auf einen zweiten Durchtrittsquerschnitt verkleinert. Dabei ist im allgemeinen der zweite Öffnungsquerschnitt der Sollwert des Öffnungsquerschnitts. Zwischen dem Einsatz und dem Grundmaterial des Bauteils, zweckmässig an der Grenzfläche zwischen dem Einsatz und dem Inneren der ersten Öffnung, wird dabei eine thermisch instabile Verbindung hergestellt, die sich beim Überschreiten einer Grenztemperatur löst. Die thermisch instabile Verbindung kann hergestellt sein, indem das Material des Einsatzes, beispielsweise ein Bondcoat- und/oder TBC-Material , unmittelbar in die erste Öffnung eingebracht ist, und dort anhaftet, wobei die Haftkraft zwischen den beiden Materialien temperaturabhängig variiert, und beim Überschreiten der Grenztemperatur den für den sicheren Sitz des Einsatzes in der ersten Öffnung notwendigen Wert unterschreitet. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein thermisch instabiles Material, etwa einen Klebstoff oder ein Lot, das bei hoher Temperatur weich wird und die Verbindung nicht aufrechtzuerhalten vermag, zur Herstellung der Verbindung insbesondere in einem Fügespalt zwischen Einsatz und Bauteil zu verwenden. Weiterhin könnte der Einsatz auch mit Übermass in die Öffnung eingesetzt sein, dergestalt, dass ein Presssitz entsteht, wobei eine Instabilität der Verbindung auf einfache Weise durch entsprechende Wahl der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Bauteils und des Materials des Einsatzes erzielt wird.
Bevorzugt bestehen die thermisch instabile Verbindung und/oder den Einsatz aus einem Material, das im Kühlmedium oxidiert und dessen Oxide bei der gewünschten Temperatur verdampfen, wobei insbesondere die gebildeten Oxide Oxide aus der Reihe Chromoxid, Molybdänoxid und Wolframoxid sind.
Die thermisch instabile Verbindung kann aber auch aus einem Material besteht, das bei der gewünschten Temperatur seinen Schmelzpunkt überschreitet, wobei insbesondere die thermisch instabile Verbindung Metalle aus der Reihe Ag, Cu, Au, AI, Zn, Cd, In, Tl, Ge , Sn, Pb, Sb, und Bi einzeln oder in Verbindung miteinander enthält .
Weiterhin ist es denkbar, dass die thermisch instabile Verbindung Wood-Metall, Weichlot, Hartlot wie z.B. Messinglot, Neusilberlot, Silberlot, Al-Si-Lot, B- Cu55ZnAg, oder Nickelbasislot mit Silizium allein und/oder mit Bor, enthält, oder dass die thermisch instabile Verbindung Glaslot, insbesondere bleireiches Glas, Compositlot mit Codierit-Zusatz , oder Lötglas, enthält.
Es ist aber auch denkbar, dass die thermisch instabile Verbindung und/oder den Einsatz aus einem Material bestehen, das wegen der Überschreitung seiner Zeitstandsfestigkeit versagt, wobei das Material insbesondere ein Ag-Cu-Zn-Lot oder ein austenitischer Stahl ist .
Ebenso kann die thermisch instabile Verbindung und/oder der Einsatz aus einem Material bestehen, das wegen Überschreitung der Erweichungstemperatur versagt, wobei das Material insbesondere eine selbstfliessende NiCrFeSiB-Korrosionsschutzschicht ist.
Schliesslich ist es denkbar, dass die thermisch instabile Verbindung und/oder der Einsatz aus einem Material bestehen, das einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und bei thermischer Überlastung aufgrund der auftretenden Spannungen und seiner Sprodigkeit versagt. Vorzugsweise ist dabei das Material eine Keramik, insbesondere SiN , oder unstabilisiertes oder teilstabilisiertes Zr0 , oder ein Glas.
Ein geeignetes Verfahren, eine Durchtrittsöffnung für ein Kühlmedium gemäss der Erfindung in ein kühlbares Bauteil einzubringen besteht darin, zunächst eine erste Öffnung mit einem ersten Öffnungsquerschnitt in das Bauteil einzubringen, zum Beispiel zu bohren. In einem nächsten Schritt wird beispielsweise ein Bondcoat- und/oder ein TBC-Material so aufgebracht, dass die Öffnung im Wesentlichen verschlossen ist. Schliesslich kann in das zum Verschliessen eingebrachte
Material die Durchflussöffnung mit dem zweiten Öffnungsquerschnitt eingearbeitet werden. — o -
Die Funktionsweise der Erfindung ist nun folgende: In das Bauteil wird von wenigstens einer Seite Wärme eingebracht. Durch Kühlmittel -Durchtrittsöffnungen ausströmendes Kühlmedium nimmt Wärme aus dem Bauteil auf. Der zweite Öffnungsquerschnitt im Einsatz einer Durchtrittsöffnung ist so bemessen, dass im normalen ungestörten Betrieb ein mindesterforderlicher Kühlmittel-Massenstrom durch diese Öffnung strömt, der ausreicht, um die Materialtemperatur in der unmittelbaren Umgebung der Durchtrittsöffnung unterhalb der Grenztemperatur zu halten.
Eine Verstopfung des zweiten Öffnungsquerschnittes durch ein Staub- oder Schmutzpartikel führt zu einer Verminderung des Kühlmittel-Massenstroms unter das mindesterforderliche Mass. Dadurch steigen die
Temperatur an der Kühlstelle und/oder der Druckabfall über den Einsatz in der Durchtrittsöffnung an. Beim Überschreiten der Grenztemperatur wird die thermisch instabile Verbindung gelöst, so, dass sich der Einsatz schließlich zusammen mit dem verstopfenden Partikel aus der Durchtrittsöffnung löst und diese wieder für den Durchfluss des Kühlmediums freigibt. Nach diesem Ereignis verbleibt zwar mit dem ersten Öffungsquer- schnitt ein etwas größerer Öffnungsquerschnitt als der Sollquerschnitt, die weitere Kühlung der entsprechenden Stelle der Komponente ist jedoch sichergestellt.
Als geeignete Materialien für den Einsatz können beispielsweise in der Gasturbinentechnik eingesetzte Abbinder (Bondcoat) , TBC-Materialien (Thermal Barrier
Coating) oder auch Painttest-Materialien eingesetzt werden. Selbstverständlich können auch andere, diese temperaturabhängigen Eigenschaften aufweisende Materialien, die auch speziell für diesen Anwendungszweck entwickelt werden können, eingesetzt werden.
Der Mechanismus, der zum Lösen des Einsatzes aus der Bohrung führt, kann auf unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften beruhen. So kann beispielsweise der Schmelzpunkt des für den Einsatz gewählten zweiten Materials der Grenztemperatur entsprechen. Das zweite Material kann bei Erreichen der Grenztemperatur auch derart unter mechanischer Spannung stehen, dass es oberhalb dieser Temperatur zerspringt. Wesentlich bei dieser Ausfuhrungsform ist in jedem Fall, dass sich die Verbindung zwischen dem Einsatz und der Bohrung ober- halb der Grenztemperatur löst, so dass der Einsatz zusammen mit dem verstopfenden Partikel aus der Bohrung ausgetragen wird. Hierbei ist nicht in jedem Falle ein erhöhter Druckabfall an der Bohrung erforderlich. Es kann vielmehr der im normalen Betrieb ohne Verstopfung auftretende Druckabfall am Einsatz ausreichen.
In einer weiteren Ausfuhrungsform ist die Temperaturabhängigkeit des zweiten Materials nicht unbedingt erforderlich. Bei dieser Ausfuhrungsform wird die Haftung zwischen dem Einsatz und der Bohrung derart gewählt, dass sie durch die bei einer Verstopfung auftretende höhere Druckdifferenz am Einsatz dem anliegenden Druck nicht mehr standhält, so dass sich der Einsatz aus der Bohrung löst .
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung von Kühlmittel-Durchtrittsöffnungen eignet sich für Komponenten von Strömungsmaschinen, insbesondere als Kühlluft-Austrittsöffnungen für Film- oder Prallkühlung in Turbinenschaufeln. Selbstverständlich lässt sich eine derartig ausgestaltete Durchtrittsöffnung auch in anderen Bereichen einsetzen, bei denen eine Verstopfung der Durchlassöffnungen unerwünschte Folgen haben kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel für den Verlauf von Kühlkanälen in einer Turbinenschaufel in zwei unterschiedlichen Ansichten;
Fig. 2 ein Beispiel für die übliche Ausgestaltung einer Durchtrittsöffnung in einer zu kühlenden Komponente;
Fig. 3 ein Beispiel für die Ausgestaltung einer Durchtrittsöffnung in einer zu kühlenden Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 der Zustand der Verstopfung einer Durchtrittsöffnung gemäß Fig. 3;
Fig. 5 der Zustand der Durchtrittsöffnung gemäß Fig. 4 nach kurzer Zeit; und
Fig. 6 der Zustand der Durchtrittsöffnung gemäß Fig. 4 nach dem Lösen des Einsatzes. Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Fig. 1 zeigt in zwei unterschiedlichen Ansichten schematisch den Aufbau einer Turbinenschaufel mit den darin verlaufenden Kühlkanälen. In der Schnitt- ansieht der Fig. la ist der rotorseitige Einlass 3 für das Kühlmedium in die Turbinenschaufel zu erkennen. Die einströmende Kühlluft ist mit den drei Pfeilen angedeutet. Innerhalb der Turbinenschaufel 1 wird die Kühl- luft über entsprechende Kühlkanäle 2 bis an die Vorder- und Hinterkante der Turbinenschaufel geleitet, an der die Kühlluft über Durchtrittsöffnungen austritt, wie dies ebenfalls mit den Pfeilen in der Figur angedeutet ist. Im Bereich der Kühlkanalumlenkung 4 an der Schaufelspitze der Turbinenschaufel 1 ist in der Regel eine Staubaustragsoffnung 5 ausgebildet, über die mit dem Kühlmedium mitgeführte Partikel aufgrund ihrer Trägheit aus der Turbinenschaufel austreten. Diese Staubaustragsoffnung soll verhindern, dass die uner- wünschten größeren Partikel nicht bis zu den feinen Durchtrittsöffnungen an der Vorder- oder Hinterkante der Turbinenschaufel gelangen und dort die Durchtritts- Öffnungen verstopfen.
Fig. lb zeigt den schematischen Aufbau der
Turbinenschaufel nochmals in einer perspektivischen Ansicht. In dieser Ansicht ist mit den beiden Blockpfeilen wiederum die in die Kühlkanäle 2 eintretende Kühlluft angedeutet. Die Kühlluft tritt über die Durch- trittsöffnungen 6 für Prallkühlung aus den Kühlkanälen aus und trifft von innen auf die Außenschale der Turbinenschaufel, um diese zu kühlen. Die Kühlluft wird dann über Kühlstifte, so genannte Kühlpins 7, bis zur Hinterkante der Turbinenschaufel weitergeführt und tritt dort aus . In der Figur sind weiterhin die Durchtrittsöffnungen 8 für die Film-Kühlung der Außenseite der Turbinenschaufel zu erkennen, über die ebenfalls ein Teil der Kühlluft aus den Kühlkanälen 2 austritt .
Aufgrund des sehr kleinen Öffnungsquerschnitts der Durchtrittsöffnungen 6, 8 für die Prall-Kühlung bzw. die Film-Kühlung besteht die Gefahr der Verstopfung dieser Durchtrittsöffnungen durch Staub- oder Schmutzpartikel, die mit dem Kühlmedium, in der Regel der Kühlluft, mitgeführt werden. Trotz vorgeschalteter Staubabscheider sowie im Kühlkanal 2 innerhalb der Turbinenschaufel 1 angeordneter Staubaustragsoffnungen 5 lässt sich die Gefahr einer Verstopfung nicht vollständig ausschließen. Tritt eine derartige Verstopfung auf, so kommt es jedoch an der entsprechenden Kühlstelle zu einer erheblichen Temperaturbelastung, die bis zu einer Beschädigung der entsprechenden Komponente führen kann .
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Durchtrittsöffnungen lässt sich die Gefahr einer Beschädigung der zu kühlenden Komponente bei einer Verstopfung der Durchtrittsöffnungen deutlich reduzieren.
Fig. 2 zeigt schematisch den typischen Aufbau einer Durchtrittsöffnung 8 für Kühlmedium, die von dem Material der zu kühlenden Komponente, hier vom Metall 9 des Schaufelblattes, umgeben ist. In gleicher Weise könnte es sich hierbei auch um eine Staubaustragsoffnung handeln. Die Durchtrittsöffnung der vorliegenden Erfindung weist demgegenüber eine erste Öffnung auf sowie einen in der ersten Öffnung angeordneten Einsatz mit einem zweiten Öffnungsquerschnitt, wie dies aus der schematisierten Darstellung der Fig. 3 zu erkennen ist. Eine erste Öffnung, Bohrung, 10 der Durchtrittsöffnung 8 ist von dem Metall 9 des Schaufelblattes begrenzt. Innerhalb der ersten Öffnung 10 im Schaufelblatt ist ein Einsatz 11 befestigt, der aus einem beispielsweise temperaturabhängigen Füllmaterial gebildet ist. Der durch diesen Einsatz verkleinerte Öffnungsquerschnitt der Durchtrittsöffnung 8 entspricht dem in einer typischen Durchtrittsöffnung vorhandenen Öffnungsquerschnitt, wie er in der Fig. 2 realisiert ist .
Tritt nun während des Betriebes eine Verstopfung dieser Durchtrittsöffnung 8 mit einem Staubpartikel 12 auf, wie dies schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist, so wird die Film-Kühlung an dieser Stelle unterbrochen, so dass die Turbinenschaufel 1 in der Umgebung der Durchtrittsöffnung 8 stärker erwärmt wird. Dadurch wird die Temperatur an der Übergangsstelle zwischen dem Einsatz 11 und dem Metall 9 des Schaufelblattes ebenfalls erhöht. Bei Erreichen einer bestimmten Grenztemperatur löst sich dann der Einsatz 11 aus der Bohrung 10, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist, da die Verbindung zwischen Einsatz und Komponente thermisch instabil wird.
Das Material des Einsatzes 11 ist derart gewählt, dass die Haftung zwischen dem Metall 9 des Schaufel- blattes und dem Material des Einsatzes 11 ab einer erhöhten Temperatur, die während einer normalen Kühlung nicht erreicht wird, jedoch nach einer Verstopfung auftritt, stark nachlässt oder vollständig verschwin- det . Die vorhandene Druckdifferenz des Druckes vor und hinter der Durchtrittsöffnung 8 führt dann zum Austrag des Einsatzes zusammen mit dem darin enthaltenen
Staubpartikel 12, so dass die Durchlassöffnung 8 anschließend wieder frei ist (Fig. 6) . Die Durchtritts- Öffnung 8 weist zwar nach diesem Lösen des Einsatzes 11 einen größeren Querschnitt - entsprechend dem der ersten Öffnung 10 - auf, die Gefahr einer Beschädigung der zu kühlenden Komponente durch die Verstopfung wird jedoch dadurch vermieden.
Als thermisch instabile Materialien für die Verbindung zwischen dem Einsatz 11 und dem Metall 9 des Schaufelblattes bzw. für den Einsatz 11 selbst kommen insbesondere in Frage: - Materialien die im Kühlmedium (abhängig von der Temperatur) oxidieren und deren Oxide bei einer bestimmten Temperatur verdampfen, wie Chromoxid oberhalb 900 °C, Molybdänoxid und Wolframoxid oberhalb 600°C. Diese Materialien können sowohl für die Verbindung oder auch für den Einsatz selbst eingesetzt werden.
Materialien die ihren Schmelzpunkt überschreiten (als reine Elemente oder als Verbindungen) , wie Silber welches bei 960°C schmilzt, Kupfer, welches bei 1083°C schmilzt oder Gold, welches bei 1063°C schmilzt, oder bei Bedarf auch AI, Zn, Cd, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, und Bi, welche im reinen Zustand den Bereich von 660°C bis hinunter zu 156°C abdecken, welche aber auch in Verbindung untereinander und mit anderen Elementen beinahe auf jeden beliebigen Schmelzpunkt einzustellen sind (Wood-Metall60°C bis zu den Weichloten mit TA<450°C und den Hartloten mit TA>450°C (Messinglote, Neusilberlote, Silberlote, Al-Si- Lote, welche den Bereich bis über 800°C abdecken, B-Cu55ZnAg mit T A=830°C) . Nickelbasislote mit
Silizium allein und/oder mit Bor, wobei sich deren Schmelzpunkte durch Diffusion unter dem Einfluss von Temperatur und Zeit und Materialien noch verändern (erhöhen) decken den Temperaturbereich bis 1200 °C ab. Kommt es unmittelbar beim Einbau der Schaufel zu erhöhter Temperaturbelastung, so wird die Verbindung bei der Arbeitstemperatur des Lotes versagen und die Kühlmenge wird erhöht, kommt es verzögert zu erhöhter Temperatur, so versagt die Verbindung erst bei höherer Temperatur verglichen mit der Löttemperatur. Ist die Abdiffusion von Elementen unerwünscht, so kann z.B. statt der Bor-Variante auch eine Silizium- Variante mit verringerter Diffusion ausgewichen werden. Soll der Schmelzpunkt des Lotes langfristig tiefgehalten werden, so ist für Hochtemperaturlote mit Diffusionssperren zu arbeiten. Glaslote, z.B. bleireiche Gläser mit 400 bis 500°C Löttemperatur, Compositlote u.a. mit Codierit-Zusatz und Lötgläser können je nach
Bedarf ebenfalls eingesetzt werden.
Materialien die wegen Überschreitung ihrer
Zeitstandfestigkeit versagen, wie z.B. Silber- Kupfer-Zink-Lote oberhalb 300°C, oder austenitische Stähle oberhalb 600°C.
Materialien die Versagen wegen Überschreitung ihrer Erweichungstemperatur c wie z.B. bei selbstfliessenden NiCrFeSiB Korrosionsschutzschichten, aus welchen die
Einsätze hergestellt werden können.
Materialien mit geringen
Wärmeausdehnungskoeffizienten, welche bei thermischer Überlastung aufgrund der auftretenden Spannungen und ihrer Sprodigkeit versagen wie
Keramiken (SiN4, Zr02 unstabilisiert oder teilstabilisiert, Gläser) .
Die obige Aufzählung ist beispielhaft gedacht und nicht abschliessend.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Turbinenschaufel
Kühlkanäle
Rotorseitiger Einlass Kühlkanalumlenkung Staubaustragsoffnung Durchtrittsöffnungen für Prall -Kühlung Kuhlpms Durchtrittsöffnungen, insbesondere für Film-Kühlung Metall des Schaufelblattes
Bohrung der Durchtrittsöffnung, erste Öffnung Einsatz Staubpartikel

Claims

Patentansprüche
1. Kühlbares Bauteil, insbesondere für eine Strömungsmaschine, mit einer Durchtrittsöffnung für ein Kühlmedium, die durch eine erste Öffnung (10) eines ersten Öffnungsquerschnitts in dem Bauteil (1) gebildet ist, in welcher ersten Öffnung (10) ein Einsatz (11) angeordnet ist, der den ersten Öffnungsquerschnitt auf einen zweiten Öffnungsquerschnitt verkleinert, wobei eine Verbindung an der Grenzfläche zwischen dem
Bohrungsinneren und dem Einsatz (11) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine thermisch instabile Verbindung ist, die sich beim Überschreiten einer Grenztemperatur löst.
2. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung unmittelbar durch die Haftung des Einsatzes (11) in der ersten Öffnung (lθ)hergestellt ist.
3. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung unmittelbar durch ein thermisch instabiles Material, insbesondere einen Klebstoff oder ein Lot hergestellt ist.
4. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch instabile Material, als Schicht zwischen dem Einsatz (11) und dem Bauteil angeordnet ist.
5. Kühlbares Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Öffnungsquerschnitt so bemessen ist, um einen Mindest-Massenstrom des Kühlmediums durch den zweiten Öffnungsquerschnitt hindurch zu gewährleisten.
6. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung so gewählt ist, dass die Grenztemperatur auf einem Wert liegt, der bei
Aufrechterhaltung des Mindest-Massenstroms nicht erreicht wird, und, dass bei Unterschreitung des Mindestmassenstroms die Grenztemperatur erhöht wird, derart, dass bei Unterschreitung des Mindest-Massenstroms die Verbindung instabil wird und der Einsatz (11) sich aus der Durchtrittsöffnung löst, und so den ersten, grösseren, Öffnungsquerschnitt freigibt.
7. Kühlbares Bauteil nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (11) aus einem ein Bondcoat- und/oder TBC-Material besteht.
8. Kühlbares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung und/oder den Einsatz (11) aus einem Material bestehen, das im Kühlmedium oxidiert und dessen Oxide bei der gewünschten Temperatur verdampfen.
9. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gebildeten Oxide Oxide aus der Reihe Chromoxid, Molybdänoxid und Wolframoxid sind.
10. Kühlbares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung aus einem Material besteht, das bei der gewünschten Temperatur seinen Schmelzpunkt überschreitet.
11. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung Metalle aus der Reihe Ag, Cu, Au, AI, Zn, Cd, In, Tl, Ge, Sn, Pb, Sb, und Bi einzeln oder in Verbindung miteinander enthält .
12. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung Wood-Metall, Weichlot, Hartlot wie z.B. Messinglot, Neusilberlot, Silberlot, Al-Si-Lot, B- Cu55ZnAg, oder Nickelbasislot mit Silizium allein und/oder mit Bor, enthält.
13. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung Glaslot, insbesondere bleireiches Glas, Compositlot mit Codierit-Zusatz, oder Lötglas, enthält .
14. Kühlbares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung und/oder den Einsatz (11) aus einem Material bestehen, das wegen der Überschreitung seiner Zeitstandsfestigkeit versagt .
15. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Ag-Cu-Zn-Lot oder ein austenitischer Stahl ist.
16. Kühlbares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung und/oder den Einsatz (11) aus einem Material bestehen, das wegen Überschreitung der Erweichungstemperatur versagt.
17. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine selbstfliessende NiCrFeSiB-Korrosionsschutzschicht ist .
18. Kühlbares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch instabile Verbindung und/oder den Einsatz (11) aus einem Material bestehen, das einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist und bei thermischer Überlastung aufgrund der auftretenden Spannungen und seiner Sprodigkeit versagt .
19. Kühlbares Bauteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Keramik, insbesondere SiN4, oder unstabilisiertes oder teilstabilisiertes ZrO , oder ein Glas ist.
20. Verfahren zur Fertigung einer Durchtrittsöffnung für einen vorgebbaren Durchfluss eines Kühlmediums in einem Bauteil gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine erste Öffnung (10) mit einem ersten Öffnungsquerschnitt in die Komponente (1) eingebracht wird, gekennzeichnet durch die Schritte,
Einbringen der ersten Öffnung, mit einem ersten Öffnungsquerschnitt, der größer ist als für den vorgebbaren Durchfluss des Kühlmediums erforderlich; Einbringen eines Einsatzes (11) in die erste Öffnung (10); Herstellen der Verbindung zwischen dem Einsatz und dem Bauteil.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen des Einsatzes (11) die erste Öffnung (10) vollständig verschlossen wird, und, dass anschießend eine Öffnung mit dem zweiten Öffnungsquerschnitt in dem zum Verschlissen eingebrachten Material hergestellt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt , dass vor Einbringen des Einsatzes (11) in thermisch instabiles Material auf die Aussenflache des Einsatzes und/oder auf die Innenfläche der ersten Öffnung aufgebracht wird.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1923536A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Einsatz in einem Kühlkanal einer Turbinenschaufel
US7815414B2 (en) * 2007-07-27 2010-10-19 United Technologies Corporation Airfoil mini-core plugging devices
US10286407B2 (en) 2007-11-29 2019-05-14 General Electric Company Inertial separator
EP2119874A1 (de) * 2008-05-15 2009-11-18 ALSTOM Technology Ltd Strömungsmaschine, inbesondere Turbine oder Verdichter
PL220729B1 (pl) * 2011-10-03 2015-12-31 Gen Electric Układ turbiny gazowej
SG11201505736UA (en) 2013-02-14 2015-08-28 United Technologies Corp Gas turbine engine component having surface indicator
WO2016025056A2 (en) 2014-05-29 2016-02-18 General Electric Company Turbine engine and particle separators therefore
US9915176B2 (en) 2014-05-29 2018-03-13 General Electric Company Shroud assembly for turbine engine
US11033845B2 (en) 2014-05-29 2021-06-15 General Electric Company Turbine engine and particle separators therefore
WO2016032585A2 (en) 2014-05-29 2016-03-03 General Electric Company Turbine engine, components, and methods of cooling same
US10167725B2 (en) 2014-10-31 2019-01-01 General Electric Company Engine component for a turbine engine
US10036319B2 (en) 2014-10-31 2018-07-31 General Electric Company Separator assembly for a gas turbine engine
US10174620B2 (en) 2015-10-15 2019-01-08 General Electric Company Turbine blade
US9988936B2 (en) 2015-10-15 2018-06-05 General Electric Company Shroud assembly for a gas turbine engine
US10428664B2 (en) 2015-10-15 2019-10-01 General Electric Company Nozzle for a gas turbine engine
US10704425B2 (en) 2016-07-14 2020-07-07 General Electric Company Assembly for a gas turbine engine
US10683763B2 (en) * 2016-10-04 2020-06-16 Honeywell International Inc. Turbine blade with integral flow meter
US10760430B2 (en) * 2017-05-31 2020-09-01 General Electric Company Adaptively opening backup cooling pathway
US10815806B2 (en) 2017-06-05 2020-10-27 General Electric Company Engine component with insert
CN109765119B (zh) * 2019-01-14 2021-11-26 北京工业大学 一种用于测量热障涂层系统表面热应力的原位装置
US11286792B2 (en) * 2019-07-30 2022-03-29 Rolls-Royce Plc Ceramic matrix composite vane with cooling holes and methods of making the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4820122A (en) * 1988-04-25 1989-04-11 United Technologies Corporation Dirt removal means for air cooled blades
GB2227965B (en) * 1988-10-12 1993-02-10 Rolls Royce Plc Apparatus for drilling a shaped hole in a workpiece
DE19834376B4 (de) 1998-07-30 2007-05-03 Alstom Verfahren, Einrichtung und Anwendung des Verfahrens zum Kühlen von Leitschaufeln in einer Gasturbinenanlage
DE50208671D1 (de) * 2001-07-13 2006-12-21 Alstom Technology Ltd Gasturbinenteil mit Kühlluftbohrung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03098008A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20050118024A1 (en) 2005-06-02
AU2003238523A1 (en) 2003-12-02
CN100402802C (zh) 2008-07-16
EP1507957B1 (de) 2005-08-24
WO2003098008A1 (de) 2003-11-27
DE50301055D1 (de) 2005-09-29
US7128530B2 (en) 2006-10-31
CN1671948A (zh) 2005-09-21

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