EP1570921A1 - Process for cleaning by plasma an object - Google Patents

Process for cleaning by plasma an object

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Publication number
EP1570921A1
EP1570921A1 EP20040004892 EP04004892A EP1570921A1 EP 1570921 A1 EP1570921 A1 EP 1570921A1 EP 20040004892 EP20040004892 EP 20040004892 EP 04004892 A EP04004892 A EP 04004892A EP 1570921 A1 EP1570921 A1 EP 1570921A1
Authority
EP
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
plasma
component
parameters
electrode
surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20040004892
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ursus Dr. Krüger
Ralph Reiche
Jan Dr. Steinbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DEGREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents

Abstract

The method involves observing specific parameters of the plasma whereby a crack (4) which emanates from the surface (22)of the component is cleaned through the plasma (7) based on the variation of at least one of the parameters. The component part can be arranged in a chamber (13) with an electrode (10) for initiating a plasma whereby a constant pressure prevails and a distance of the electrode from the surface of the component is varied in dependence on the depth of the crack.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plasmareinigung eines Bauteils gemäss Anspruch 1. The invention relates to a method for plasma cleaning of a component according to Claim. 1

Oberflächen von Bauteilen müssen für die Anwendung oder in Zwischenschritten verschiedener Verfahren oft von Verunreinigungen gereinigt werden. Surfaces of components must be cleaned of impurities for the application or in intermediate steps of different methods often. Die Verunreinigen können Staubkörner, Öl oder Fettfilme oder auch Korrosionsprodukte auf der Oberfläche des Bauteils sein. The impurities may be grains of dust, oil or grease films or corrosion products on the surface of the component.

Als Stand der Technik sind einfache Verfahren des Wischens oder des Trockeneisstrahlens bekannt. As prior art simple method of wiping or dry ice blasting are known.
Wenn jedoch eine Vertiefung oder ein Riss gereinigt werden soll, so müssen aufwändigere Verfahren angewendet werden. However, if a depression or a crack to be cleaned, so more sophisticated methods must be applied. Dies geschieht beispielsweise durch Fluorid-Ionen-Reinigung (FIC), Wasserstoffglühung oder Salzbadreinigung. This is done for example, by fluoride ion cleaning (FIC), or salt bath cleaning Wasserstoffglühung. Bei diesen Prozessen, die erheblichen apparativen Aufwand bedeuten, werden auch die nicht zu reinigenden Flächen teilweise erheblich beeinträchtigt. In these processes, the mean considerable equipment expense, and the non-cleaned surfaces are partly serious.

Plasma-gestützte Vakuumätzprozesse von Bauteilen innerhalb bekannter PVD- oder CVD-Beschichtungsverfahren unmittelbar vor der Dampfabscheidung sind bekannt. Plasma-assisted Vakuumätzprozesse of components within known PVD or CVD coating process immediately prior to the vapor deposition are known. Grundprinzip dieser Oberflächenbehandlung ist das Zerstäuben oder auch Sputtern anhaftender Verunreinigungen und der oberen Atomlagen des zu entfernenden Werkstoffes zu Partikeln in atomarer Größenordnung durch den Beschuss mit Inertgasionen. Basic principle of this surface treatment is sputtering or sputtering adhering impurities and the upper atomic layers of the material to be removed into particles in atomic order by the bombardment with inert gas ions. Die sehr fein zerstäubte Verunreinigung ist quasi in die Gasphase übergetreten und kann abgesaugt werden. The very finely atomized pollution has converted almost into the gas phase and can be extracted.
Solche Plasmen können durch die Kopplung geeigneter Elektrodenanordnungen mit Hochspannungs-Hochfrequenz-Generatoren erreicht werden. Such plasmas may be achieved by coupling the appropriate electrode assemblies with high-voltage high-frequency generators. Diese Verfahren werden jedoch nur zur Reinigung ebener Flächen angewendet. These methods are only applied for cleaning flat surfaces.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem ein Riss einfacher und schneller von Verunreinigungen gereinigt werden kann, ohne dass andere Bereiche des Bauteils beeinträchtigt werden. It is therefore an object of the invention to provide a method by which a crack can be easily and quickly cleaned of impurities without affecting other areas of the component are affected.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Plasmareinigung gemäss Anspruch 1. The object is achieved by a method of plasma cleaning according to Claim. 1

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgelistet. In the dependent claims further advantageous process steps of the method according to the invention are listed.
Die in den Unteransprüchen aufgelisteten Maßnahmen können in vorteilhafter Art und Weise miteinander kombiniert werden. The measures listed in the dependent claims may be combined in an advantageous manner with each other.

Es zeigen Show it

Figur 1, 2 Figures 1, 2
Vorrichtungen, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, Devices to perform the inventive method,
Figur 3 Figure 3
eine Turbinenschaufel, a turbine blade,
Figur 4 Figure 4
eine Brennkammer und a combustion chamber and
Figur 5 Figure 5
eine Gasturbine. a gas turbine.

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 25 um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. 1 shows in order to perform the inventive method an exemplary apparatus 25th Sie besteht aus einer Kammer 13, in der ein Vakuum p herrscht. It consists of a chamber 13 in which a vacuum prevails p. Das Vakuum p wird durch eine Pumpe 16 erzeugt, die an die Kammer 13 angeschlossen ist. The vacuum p is generated by a pump 16 which is connected to the chamber. 13
In der Kammer 13 ist ein Bauteil 1 vorhanden, das einen Riss 4 ausgehend von einer Oberfläche 22 aufweist. In the chamber 13 a component 1 is present, which has a crack 4, starting from a surface of the 22nd Ebenso ist eine Elektrode 10 oberhalb der Oberfläche 22 eines Bauteils 1 angeordnet, um ein Plasma 7 zu initiieren und aufrechtzuerhalten. Similarly, an electrode 10 is disposed above the surface 22 of a component 1 in order to initiate a plasma 7 and maintain.
Diese Elektrode 10 weist einen bestimmten Abstand d zur Oberfläche 22 des Bauteils 1 auf. This electrode 10 has a certain distance d from the surface 22 of the component. 1 Für die Aufrechterhaltung eines Plasmas 7 gilt die Bedingung, dass das Produkt aus Abstand mal Druck konstant ist (dxp = const.). For the maintenance of a plasma 7, the condition applies that the product of distance times pressure is constant (dxp = const.).

Da der Riss 4 eine bestimmte Tiefe t bis zur Rissspitze 34 aufweist, wird die Innenfläche 28 des Risses 4 nicht vollständig von dem Plasma 7 erfasst, da der Abstand der Elektrode 10 zu der äußeren Oberfläche 22 des Bauteils 1 und der Abstand bis zur Rissspitze 34 des Risses 4 verschieden sind. Since the crack 4 t a certain depth has to crack tip 34, the inner surface 28 of the crack 4 is not covered completely by the plasma 7, as the distance of the electrode 10 to the outer surface 22 of the component 1 and the distance to the crack tip 34 of the crack 4 are different.
Daher wird beispielsweise der Abstand d der Elektrode 10 zu der Oberfläche 22 variiert, so dass das Plasma 7 von der Rissspitze zur Oberfläche 22 oder von der Oberfläche 22 des Bauteils 1 zur Rissspitze 37 des Risses 4 wandert. Therefore, the distance d of the electrode is varied, for example 10 to the surface 22, so that the plasma 7 moves from the fracture tip to the surface 22 or from the surface 22 of the component 1 to the crack tip 37 of the crack. 4
So kann der Abstand d, insbesondere stetig, erniedrigt werden, so dass das Plasma 7 von der Oberfläche 22 in den Riss 4 hineinwandert. Thus, the distance d, in particular continuously, be lowered, so that the plasma 7 of the surface 22 in the gap 4 migrates.

Ebenso kann in der Kammer 13 ein Reaktivgas 31 vorhanden sein, das beispielsweise mit einem Korrosionsprodukt in dem Riss 4 reagiert und so eine Reinigung des Risses 4 fördert. Likewise, in the chamber 13, a reactive gas 31 may be provided which reacts, for example, with a corrosion product in the crack 4 thus promoting cleaning of the crack. 4

Das Bauteil 1 kann metallisch oder keramisch sein. The component 1 may be metallic or ceramic. Insbesondere ist das Bauteil 1 eine eisen-, kobalt- oder nickel-basierte Superlegierung, die beispielsweise zur Herstellung einer Turbinenschaufel 12, 130 (Fig. 3, 5)oder Brennkammerauskleidung 155 (Fig. 4) einer Turbine 100 (Fig. 5) dient. In particular, the component 1 is an iron-, cobalt- or nickel-based superalloy, which is used for example for producing a turbine blade 12, 130 (Fig. 3, 5) or combustor liner 155 (Fig. 4) of a turbine 100 (Fig. 5) , Weitere Bauteile einer Gas- oder Dampfturbine können mit diesem Verfahren gereinigt werden. Other components of a gas or steam turbine can be cleaned with this method. Risse 4 in dem Bauteil 1 können bereits direkt nach dem Herstellen vorhanden sein oder haben sich nach dem betrieblichen Einsatz des Bauteils 1 gebildet. Cracks 4 in the component 1 may already be present directly after production or have been formed in accordance with the operational use of the component. 1

Solche abgenutzten Bauteile 1, 120, 130, 155 werden oft wieder aufgearbeitet (Refurbishment). Such worn components 1, 120, 130, 155 are often reprocessed (Refurbishment). Dabei werden von der Oberfläche 22 Korrosionsprodukte entfernt. Here, 22 corrosion products are removed from the surface. Korrosionsprodukte in dem Riss 4 lassen sich schwieriger entfernen. Corrosion products in the crack 4 can be removed more difficult.
Nachdem der Riss 4 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt worden ist, kann der Riss 4 zugeschweißt oder zugelötet werden, da das Lot sehr gut auf einer gereinigten Oberfläche haften kann. After the crack 4 has been purified with the inventive method, the crack can be welded or soldered 4, since the solder can adhere very well to a surface being cleaned.

Figur 2 zeigt eine weitere Vorrichtung 25' mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Figure 2 shows a further device 25 'with the process of the invention can be carried out.
Die Vorrichtung 25' weist eine Steuerungseinheit 19 auf, die den Druck p in der Kammer 13 regelt. The device 25 'comprises a control unit 19 which regulates the pressure in the chamber p. 13 Da für die Aufrechterhaltung eines Plasmas 7 die Bedingung "Abstand mal Druck gleich konstant" gilt, kann auch der Druck p variiert werden, um bei einem festen Abstand d zwischen von Elektrode 10 und Oberfläche 22 ein Plasma 7 in dem Riss 4 zu initiieren und aufrechtzuerhalten. Since the condition "distance times pressure equal to a constant" is true for the maintenance of a plasma 7, the pressure p can be varied in order to initiate and at a fixed distance d between of electrode 10 and surface 22, a plasma 7 in the crack 4 to maintain , Durch beispielsweise stetige Erniedrigung des Drucks p wandert das Plasma 7 immer tiefer bis zur Rissspitze 34 des Risses 4. By, for example, continuous lowering of the pressure p, the plasma 7 moves deeper and deeper until the crack tip 34 of the crack. 4

Ebenso kann in der Kammer 13 ein Reaktivgas 31 vorhanden sein, das beispielsweise mit einem Korrosionsprodukt in dem Riss 4 reagiert und so eine Reinigung des Risses 4 fördert. Likewise, in the chamber 13, a reactive gas 31 may be provided which reacts, for example, with a corrosion product in the crack 4 thus promoting cleaning of the crack. 4

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, gleichzeitig Druck und Abstand so zu variieren, dass das Plasma 7 aufrechterhalten wird, wobei aber die Bedingung für die Aufrechterhaltung eines Plasmas 7 (Abstand mal Druck gleich konstant) eingehalten wird. Another possibility is to vary at the same pressure and distance so that the plasma is maintained 7 except that the condition for maintaining a plasma 7 (distance constant pressure times the same) is kept.
Der Abstand d und der Druck p können gleichzeitig oder abwechselnd variiert werden. The distance d and the pressure p can be varied simultaneously or alternately.

In der Kammer 13 kann ein Inertgas vorhanden sein (Ar, H 2 , N 2 ...) In the chamber 13, an inert gas may be present (Ar, H 2, N 2 ...)

Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Schaufel 120, 130, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt. Figure 3 shows in perspective view a blade or vane 120, 130 extending along a longitudinal axis 121st

Die Schaufel 120 kann zur Plasmaerzeugung eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine sein. The blade 120 can be used for plasma generation, a rotor blade 120 or guide vane 130 may be a turbomachine. Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein. The turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or of a power plant for generating electricity, a steam turbine or a compressor.

Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 auf. The blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121, a securing region 400, an adjoining blade or vane platform 403 and an airfoil 406.
Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel an ihrer Schaufelspitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt). As a guide vane 130, the blade can at its blade tip 415 have a further platform (not shown).

Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt). In the fastening region 400. The blade or vane root 183 is formed, which serves to secure the rotor blades 120, 130 to a shaft or a disk (not shown).
Der Schaufelfuß 183 ist bspw. als Hammerkopf ausgestaltet. The blade root 183 is eg., As a hammerhead. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich. Other configurations as a fir tree or dovetail root are possible. Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schaufelblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf. The blade 120, 130 has a medium which flows past the main blade 406 at a leading edge 409 and a trailing edge 412th

Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 bspw. massive metallische Werkstoffe verwendet. In conventional blades 120, 130, 406 of the blade 120, solid metallic materials are used in all regions 400, 403, 130, for example. Used.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein. The blade or vane 120, 130 may in this case be produced by a casting process, also by means of directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.

Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind. Workpieces with a single-crystal structure or structures are used as components for machines which are exposed during operation to high mechanical, thermal and / or chemical stresses.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt zB durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. The production of monocrystalline workpieces example, by directional solidification from the melt. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, dh zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt. These casting methods in which the liquid metallic alloy crystal structure, ie directed toward the single-crystal workpiece, or solidifies. Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, dh Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, dh das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In this case, dendritic crystals along the heat flux to be aligned and form either a columnar crystalline grain structure (columnar, are referred ie grains according to extend over the entire length of the workpiece, and here, the language customarily used, as directionally solidified) or a single-crystal structure, ie the entire workpiece consists of one single crystal. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen. In these methods, you have to transition to globular (polycrystalline) solidification avoided, since non-directional growth inevitably forms transverse and longitudinal grain boundaries, which solidified the directionally the good qualities or monocrystalline component nullify.

Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Is generally to solidified structures are referred to, as meaning both single crystals, which have no grain boundaries or at most small-angle grain boundaries, and have columnar crystal structures, which probably running in the longitudinal direction of grain boundaries, but no transverse grain boundaries. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures). This second form of crystalline structures is also described as directionally solidified microstructures (directionally solidified structures).

Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 A1 bekannt. Such methods are known from US-PS 6,024,792 and EP 0892090 A1.

Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (zB durch Sandstrahlen). Reprocessing (Refurbishment) means that components 120, 130 after their use need to be stripped of protective layers (for example by sandblasting). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. If appropriate, cracks in the component 120, repaired 130th Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130. Followed by recoating of the component 120, 130, after which the component 120, 130 is carried out.

Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. The blade or vane 120, 130 may be hollow or solid. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher (nicht dargestellt) auf. When the bucket is to be 120, 130 is cooled, it is hollow and also has, if necessary, film cooling holes (not shown). Als Schutz gegen Korrosion weist die Schaufel 120, 130 bspw. entsprechende meistens metallische Beschichtungen auf und als Schutz gegen Wärme meistens noch eine keramische Beschichtung. To protect against corrosion, the blade 130 120, for example. Appropriate, generally metallic coatings, and to protect against heat has a ceramic coating.

Die Figur 4 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine. Figure 4 shows a combustion chamber 110 of a gas turbine.
Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um die Turbinenwelle 103 herum angeordneten Brennern 102 in einen gemeinsamen Brennkammerraum münden. The combustion chamber 110 is configured, for example, as so-called annular combustion chamber, in which a plurality of spaced circumferentially around the turbine shaft 103 burners 102 open into a common combustion chamber space. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Turbinenwelle 103 herum positioniert ist. For this purpose, the combustion chamber 110 overall is of annular configuration positioned around the turbine shaft 103.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. To achieve a relatively high efficiency, the combustion chamber 110 is designed for a relatively high temperature of the working medium M of approximately 1000 ° C to 1600 ° C. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen. To allow a relatively long operating time even with these operating parameters are unfavorable for the materials, the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M, with a side facing formed from heat shield elements 155. liner. Jedes Hitzeschildelement 155 ist arbeitsmediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht ausgestattet oder aus hochtemperaturbeständigem Material gefertigt. Each heat shield element 155 is the working medium side with a particularly heat-resistant protective layer or made of refractory material. Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 ist zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen. Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110, a cooling system is also provided for the heat shield elements 155 or for their holding elements.

Die Materialien der Brennkammerwand und deren Beschichtungen können ähnlich der Turbinenschaufeln sein. The materials of the combustion chamber wall and their coatings may be similar to the turbine blades.

Die Brennkammer 110 ist insbesondere für eine Detektion von Verlusten der Hitzeschildelemente 155 ausgelegt. The combustion chamber 110 is designed in particular to detect losses of the heat shield elements 155th Dazu sind zwischen der Brennkammerwand 153 und den Hitzeschildelementen 155 eine Anzahl von Temperatursensoren 158 positioniert. For this purpose, between the combustion chamber wall 153 and the heat shield elements 155 are positioned a number of temperature sensors 158th

Die Figur 5 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt. 5 shows an example of a gas turbine 100 in a partial longitudinal section.
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 drehgelagerten Rotor 103 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. The gas turbine 100 has a rotatably mounted about an axis of rotation 102. Rotor 103, which is also referred to as the turbine rotor.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109. Along the rotor 103 follow one another intake housing 104, a compressor 105, a, for example, toroidal combustion chamber 110, in particular an annular combustion chamber 106, having a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
Die Ringbrennkammer 106 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinandergeschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108. The annular combustion chamber 106 communicates with an eg annular hot-gas passage 111, where, for example, form four successive turbine stages 112 form the turbine 108th
Jede Turbinenstufe 112 ist bspw. aus zwei Schaufelringen gebildet. Each turbine stage 112 is, for example, formed from two blade or vane rings. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125. seen in the flow direction of a working medium 113, in the hot-gas passage 111 a row of guide vanes 115, a row 125 formed from rotor blades 120th

Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 bspw. mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. The guide vanes 130 are secured to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the rotor blades 120 of a row 125, for example. By means of a turbine disk 133 are attached to the rotor 103.
An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt). coupled to the rotor 103, a generator or a working machine (not shown).

Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. During operation of the gas turbine 100 104 air is drawn 135 by the compressor 105 through the intake housing and compacted. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. The provided at the turbine-side end of the compressor 105, compressed air is passed to the burners 107, where it is mixed with a fuel. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. The mixture is then burned in the combustion chamber 110, forming the working medium 113th Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine. From there, the working medium 113 along the hot gas passage 111 flows past the guide vanes 130 and the rotor blades 120. At the rotor blades 120, the working medium 113 is expanded, transferring its momentum, so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and the latter coupled to it working machine.

Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. The hot working medium 113, the components exposed 100 thermal loads during operation of the gas turbine. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 106 auskleidenden Hitzeschildsteinen am meisten thermisch belastet. The guide vanes 130 and rotor blades 120 as seen in the flow direction of the working medium 113, the first turbine stage 112, in addition to the annular combustion chamber 106 heat shield bricks which the highest thermal stresses.
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. To withstand the temperatures prevailing there, they may be cooled by a coolant.
Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, dh sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur). Substrates of the components may have a directional structure, ie they are in single-crystal form (SX structure) or have only longitudinally oriented grains (DS structure).
Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinenschaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden bspw. eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen verwendet. As a material for the components, in particular for the turbine blade or vane 120, 130 and components of the combustion chamber 110, for example. Iron-, nickel- or cobalt-based superalloys.
Solche Superlegierungen sind bspw. aus der EP 1204776, EP 1306454, EP 1319729, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; Such superalloys are known for example from EP 1204776, EP 1306454, EP 1319729, WO 99/67435 or WO 00/44949 known. diese Schriften sind Teil der Offenbarung. these documents form part of the disclosure.

Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden) und Wärme durch eine Wärmedämmschicht aufweisen. Similarly, the blades 120, 130 coatings against corrosion (MCrAlX can; M is at least one element of the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one rare earth element) and heat by a thermal barrier coating.
Die Wärmedämmschicht besteht beispielsweise ZrO 2 , Y 2 O 4 -ZrO 2 , dh sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. The thermal barrier coating consists, for example, ZrO 2, Y 2 O 4 -ZrO 2, ie it is not, partially or completely stabilized by yttrium oxide and / or calcium and / or magnesium oxide.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie zB Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. By suitable coating methods such as electron beam (EB-PVD) Columnar grains are produced in the thermal barrier coating.

Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. The guide vane 130 has an inner housing 138 of the turbine 108 facing guide vane root (not shown here) and a side opposite the guide-blade root vane root. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt. The guide vane head faces the rotor 103 and fixed to a securing ring 140 of the stator 143.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Plasmareinigung eines Bauteils (1), Process for the plasma cleaning of a component (1),
    wobei bestimmte Parameter (p, d) des Plasmas einzuhalten sind, um das Plasma (7) aufrechtzuerhalten, wherein certain parameters (p, d) of the plasma must be observed in order to maintain the plasma (7)
    dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
    ein Riss (4), der von der Oberfläche (22) des Bauteils (1) ausgeht, durch das Plasma (7) aufgrund der Variation zumindest eines der Parameter (p, d) gereinigt wird. a crack (4) extending from the surface (22) of the component (1), by the plasma (7) is cleaned at least one of the parameters (p, d) due to the variation.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) in einer Kammer (13) mit einer Elektrode (10) zur Initiierung eines Plasmas (7) angeordnet ist, characterized in that the component (1) in a chamber (13) having an electrode (10) for initiating a plasma (7) is arranged,
    in der (13) ein konstanter Druck (p) herrscht, und dass ein Abstand (d) der Elektrode (10) zu der Oberfläche (22) in Abhängigkeit der Risstiefe (t) des Risses (4) variiert wird, in the (13) a constant pressure (p) prevails, and that a distance (d) of the electrode (10) to the surface (22) as a function of the crack depth (t) of the crack (4) is varied,
    um den Riss (4) zu reinigen. to clean the crack (4).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (d) einer Elektrode (10) zur Initiierung eines Plasmas (7) zu der Oberfläche (22) des Bauteils (1) konstant gehalten wird, und characterized in that a distance (d) an electrode (10) for initiating a plasma (7) to the surface (22) of the component (1) is kept constant, and
    dass ein Druck (p) einer Kammer (13), that a pressure (p) a chamber (13),
    in der das Bauteil (1) angeordnet ist, in which the component (1) is arranged,
    variiert wird, is varied,
    um den Riss (4) zu reinigen. to clean the crack (4).
  4. Verfahren nach Anspruch 2, A method according to claim 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
    der Abstand (d) der Elektrode (10) zur Oberfläche (22) des Bauteils (1), insbesondere stetig, erniedrigt wird, the distance (d) of the electrode (10) to the surface (22) of the component (1), in particular continuously, is lowered,
    um eine Plasmareinigung in dem Riss (4) zu erzielen. in order to achieve plasma cleaning in the crack (4).
  5. Verfahren nach Anspruch 3, A method according to claim 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
    der Druck (p), insbesondere stetig, erniedrigt wird, the pressure (p), in particular continuously, is lowered,
    um das Plasma (7), ausgehend von der Oberfläche (22), to the plasma (7), starting from the surface (22),
    um eine Plasmareinigung in dem Riss (4) zu erzielen. in order to achieve plasma cleaning in the crack (4).
  6. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
    sowohl ein Abstand (d) einer Elektrode (10) zu der Oberfläche (22) des Bauteils (1), both a distance (d) an electrode (10) to the surface (22) of the component (1),
    als auch ein Druck (p) innerhalb einer Kammer (13), and a pressure (p) within a chamber (13),
    in der das Bauteil (1) angeordnet ist, in which the component (1) is arranged,
    variiert wird, is varied,
    wobei das Produkt aus Abstand (d) und Druck (p) konstant bleibt, wherein the product of distance (d) and pressure (p) remains constant,
    um eine Plasmareinigung in dem Riss (4) zu erzielen. in order to achieve plasma cleaning in the crack (4).
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, Method according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) in einer Kammer (13) angeordnet ist, und dass der Kammer (13) ein Reaktivgas (31) zugeführt wird, characterized in that the component (1) is arranged in a chamber (13), and that the chamber (13) a reactive gas (31) is supplied,
    das mit einem zu entfernenden Produkt in dem Riss (4) reagiert. the one to be removed with the product in the crack (4) reacts.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, The method of claim 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
    das Bauteil (1) eine Turbinenschaufel (120, 130), eine Brennkammerwand (155) oder ein anderes Gehäuseteil einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Turbine (100), insbesondere einer Gasturbine, ist. the component (1) a turbine blade (120, 130), a combustion chamber wall (155), or another housing part of a turbomachine, in particular a turbine (100), in particular a gas turbine.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, The method of claim 1 or 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
    das Bauteil (1) ein wieder aufzuarbeitendes Bauteil (1) ist. the component (1) is a back aufzuarbeitendes component (1).
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