EP2149404A1 - Verfahren zum Behandlung einer Oberfläche einer Turbinenschaufel in einem Hohlraum der Turbinenschaufel und Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils - Google Patents

Verfahren zum Behandlung einer Oberfläche einer Turbinenschaufel in einem Hohlraum der Turbinenschaufel und Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils Download PDF

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EP2149404A1
EP2149404A1 EP08013546A EP08013546A EP2149404A1 EP 2149404 A1 EP2149404 A1 EP 2149404A1 EP 08013546 A EP08013546 A EP 08013546A EP 08013546 A EP08013546 A EP 08013546A EP 2149404 A1 EP2149404 A1 EP 2149404A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
component
turbine blade
mechanical
abrasives
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08013546A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Birkner
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
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP08013546A priority Critical patent/EP2149404A1/de
Publication of EP2149404A1 publication Critical patent/EP2149404A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/002—Cleaning of turbomachines

Definitions

  • the invention relates to a method for treating a surface of a component, for example a turbine blade, in particular a surface in a cavity of the component, in which cleaning agent is introduced into the cavity.
  • the invention relates to a device for treating a surface of a component with a blasting chamber, a device for generating a negative pressure, with a device for applying mechanical abrasives and with a device for suction with abrasion contaminated mechanical abrasives.
  • the object of the invention is achieved by a method for treating a surface of a component, for example a turbine blade, according to claim 1 and an apparatus according to claim 11.
  • a method for treating a surface of a component for example a turbine blade, according to claim 1 and an apparatus according to claim 11.
  • the dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.
  • cleaning agents are introduced into a cavity in which a surface of the component is present.
  • the method is characterized in that the cleaning agents are sucked through the cavity.
  • the cavity may in this case be in particular a cavity of the component.
  • the surface to be cleaned or decoated may in particular be an inner surface of the component.
  • the term "treating" a surface particularly includes cleaning a surface and / or stripping a surface of a component, in particular a turbine blade.
  • oxidic residues or layers and / or higher aluminum-containing residual layers of an original surface coating can be achieved and removed with exceptional reliability within a cavity of, for example, a turbine blade.
  • a subsequent crack cleaning process may subsequently be performed on the turbine blade.
  • the term “treating” thus describes a removal of material layers on cavity walls of a component.
  • Such a secondary crack cleaning process can be, for example, a hydrofluoric acid cleaning process or a fluoride ion cleaning process.
  • the component can be of various shapes.
  • it is a turbine blade, in particular a gas turbine blade, which preferably has at least one cavity through which cooling air can flow through the turbine blade, especially during operation.
  • cavity herein describes an inner region of a component which is at least partially enclosed by a component body and at least accessible through two access openings from the outside.
  • the cavity is enclosed by a shell, which is formed by an inner component surface. It is understood that the component, and in particular a turbine blade, may also have a plurality of such cavities.
  • cleaning agent covers any means or structures by means of which, in particular, a mechanical removal of undesirable surface layers can be achieved.
  • a chemical cleaning or stripping for example. With hydrochloric acid, take place. The process can also be repeated several times. Otherwise, blasting alone can take a relatively long time, possibly not uniformly cleaning or de-coating all parts of the component interior.
  • the cleaning agents sucked through for example, only oxide deposits on the inner surface should be removed at sufficiently many points so that the hydrochloric acid then has better access, for example, to an aluminum-rich coating, which is then chemically dissolved or etched away. As a result, the remaining oxide coatings are infiltrated and removed, since they now lack the primer.
  • the cleaning agents can be procedurally simply sucked into the cavity, if a vacuum or vacuum in and / or on the cavity of the turbine blade is generated for sucking the cleaning agent.
  • a suitable negative pressure or a suitable vacuum can also be provided structurally simply in and / or on the cavity.
  • the invention is also achieved by a device for treating a surface of a component with a device for generating a negative pressure, with a blasting chamber, a device for applying mechanical abrasives and with a device for suction with removal contaminated mechanical abrasives.
  • the component can be arranged in the blasting chamber between the device for applying the mechanical abrasive and the device for sucking off the abrasives contaminated with mechanical abrasives.
  • the component may, for example, be a turbine blade, in particular a gas turbine blade.
  • the component for example a turbine blade
  • the component is intrinsically a component of a vacuum cleaning circuit through which cleaning agents, such as mechanical abrasives, can be passed.
  • mechanical abrasive in the present case describes solid particles which can be moved by means of a carrier medium. A cleaning effect can then be additionally improved by means of swirling in the carrier medium Abrasive.
  • the abrasive contaminated with abrasion can be advantageously collected when the detergent is sucked through the cavity of the component into a vacuum chamber.
  • the component may have at least one coolant inlet opening and at least one coolant outlet opening, and the surface of the component to be treated may be located in the cavity.
  • the component can be arranged in the blasting chamber in such a way that the device for dispensing the mechanical abrasive and the device for extracting the abrasive abrasives contaminated with abrasion are pneumatically connected to one another via the cavity.
  • the structure described above can be realized when the means for applying the mechanical Abrasive and / or the means for sucking the abraded contaminated mechanical abrasives can be sealed with a coolant inlet opening and / or a coolant outlet opening of the component.
  • the device for applying the mechanical abrasive can be fluidically connected to the interior of the blasting chamber and the device for sucking off the abrasive abrasives contaminated with mechanical abrasives can be connected to a coolant inlet opening or a coolant outlet opening.
  • the device for dispensing the mechanical abrasive can also be sealedly connected to a coolant inlet opening or a coolant outlet opening, and the device for sucking off the abrasives contaminated with mechanical abrasives can be fluidically connected to the interior of the blasting chamber.
  • a sealed connection can be realized by means of a suitable nozzle, which can be placed in front of or in an access opening.
  • the cleaning agents can be of various shapes.
  • the detergents are applied as mechanical abrasives within the cavity to the surface and / or along the surface accelerates the component, whereby a particularly uniform mechanical abrasion of cavity walls of the component can be achieved.
  • the cleaning agents in particular the mechanical abrasives, can be accelerated onto the surface within the component cavity with a particularly high kinetic energy if the cleaning agents are introduced into the cavity of the component by means of a gaseous carrier medium.
  • the mechanical abrasive by means of the gaseous carrier medium can ideally reach the entire cavity of the component, such as a turbine blade, whereby a particularly effective cleaning of the inner surface is possible.
  • a significantly greater cleaning effect can be achieved than in conventional blasting processes, in which cleaning agents are introduced by means of compressed air from outside into the cavity.
  • abrasives are advantageously not accelerated by means of compressed air to a surface to be treated but by means of negative pressure on the corresponding surfaces.
  • a significantly greater cleaning effect can be achieved since a movement of the abrasive is not inhibited by a carrier liquid, whereby the abrasive in the present much easier and thus be swirled with a much higher kinetic energy can.
  • gaseous carrier medium various gases can be used. It is particularly cost-effective if air is used as the gaseous carrier medium.
  • a passing of the cleaning agents can take place procedurally and structurally simple, if the cleaning agents are introduced into the cavity through a coolant inlet opening of the component, for example a turbine blade, and out of the cavity through a coolant outlet opening of the component.
  • cleaning agents can be routed through a turbine blade in a procedurally and structurally simple manner if the cleaning agents are introduced into the cavity through a coolant outlet opening of the turbine blade and are guided out of the cavity through a coolant inlet opening of the turbine blade.
  • Figure 1 which is the sole figure, schematically shows a view of a device for blasting a surface of a gas turbine blade, in which the gas turbine blade is fluidly disposed between a device for applying mechanical abrasive and a device for sucking the Abrasion contaminated Abrasive.
  • the device 1 shown in the figure essentially comprises a device 2 for generating a negative pressure 3, a device 4 for applying mechanical abrasives 5, short application device 4, a device 6 for sucking the abrasive (not shown here) contaminated mechanical abrasives 5, short suction device 6, and a device 7 for storing the mechanical abrasive. 5
  • a blasting chamber 19 in which a gas turbine blade 8 with a cavity 9 can be arranged.
  • the suction device 6 is pneumatically connected to the dispensing device 4 via the cavity 9 of the gas turbine blade 8 at a arranged in the blasting chamber gas turbine blade 8.
  • the suction device 6 in the present embodiment with the interior of the blasting chamber 19 and thus indirectly with coolant outlet openings 11 of the cavity 9 fluidly connected.
  • the application device is fluidically sealed with a coolant inlet opening 10 of the gas turbine blade 8 connectable, ie connected so that the junction is sealed against the interior of the blasting chamber 19 so far that a sufficient proportion of abrasives 5 is sucked through the cavity 9 of the gas turbine blade 8 and the mechanical abrasives 5 in the sense of Detergents 12 can be passed through the cavity 9 of the gas turbine blade 8 by means of a gaseous carrier medium 13.
  • the gas turbine blade 8 is shown after the application device 4 has been fluidically sealed connected to the coolant inlet opening 10 of the gas turbine blade 8.
  • the application device can also be sealedly connected to the coolant outlet openings 11 of the gas turbine blade 8.
  • the gaseous carrier medium 13 is sucked in at a suitable air supply device 14 as air 15 from the environment 16.
  • the discharge device 4 may be fluidically connected to the interior of the blasting chamber 19 and the suction device 6 sealed to the coolant outlet opening 10 or the coolant outlet openings 11 of the cavity.
  • the stated embodiments not only allow the cleaning of the inner surface by means of the abrasive 5, but also the cleaning of the outer surface of the gas turbine blade 8.
  • the proportion of abrasives 5, which pass through the cavity 9 of the gas turbine blade 8 depends on the degree of the above-mentioned seal from. If only the inner surface of the gas turbine blade 8 is to be cleaned, a high degree of sealing can be selected.
  • the device 2 for generating a negative pressure 3 is thus at least indirectly pneumatically connectable to a cavity access opening 10 and 11, respectively.
  • abrasive cleaning or stripping After completion of the abrasive cleaning or stripping, optional dry cleaning or stripping can follow.
  • the process of abrasive cleaning or stripping and subsequent chemical cleaning or stripping can also be carried out repeatedly as part of a cleaning or stripping process.

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Abstract

Um ein Behandeln einer Hohlraumoberfläche einer Turbinenschaufel (8) effektiver zu gestalten, wird ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche einer Turbinenschaufel (8) in einem Hohlraum (9) der Turbinenschaufel (8) vorgeschlagen, bei welchem Reinigungsmittel (12) in den Hohlraum (9) eingeleitet werden, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass die Reinigungsmittel (12) in den Hohlraum (9) hindurch gesaugt werden.

Description

  • Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils in einem Hohlraum der Turbinenschaufel und Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils
  • Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils, bspw. einer Turbinenschaufel, insbesondere einer Oberfläche in einem Hohlraum des Bauteils, bei welchem Reinigungsmittel in den Hohlraum eingeleitet werden. Andererseits betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils mit einer Strahlkammer, einer Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks, mit einer Einrichtung zum Ausbringen mechanischer Abrasive und mit einer Einrichtung zum Absaugen mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven.
  • Gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zum Reinigen und/oder Entschichten von inneren Oberflächen an Gasturbinenschaufeln im Refurbishment werden insbesondere derartige Verfahren eingesetzt, um günstige Voraussetzungen etwa hinsichtlich anschließender Reparaturprozesse, wie zum Beispiel Lötprozesse oder Schweißprozesse, zu schaffen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Behandlung von Oberflächen innerhalb von Turbinenschaufelhohlräumen effektiver zu gestalten.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils, bspw. einer Turbinenschaufel, nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • In dem erfindungemäßen Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils, bspw. einer Turbinenschaufel, insbesondere einer Gasturbinenschaufel, werden Reinigungsmittel in einen Hohlraum eingeleitet, in dem eine Oberfläche des Bauteils vorhanden ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Reinigungsmittel durch den Hohlraum hindurch gesaugt werden. Der Hohlraum kann hierbei insbesondere ein Hohlraum des Bauteils sein. Mit anderen Worten, die zu reinigende bzw. zu entschichtende Oberfläche kann insbesondere eine innere Oberfläche des Bauteils sein.
  • Dadurch, dass die Reinigungsmittel durch den Hohlraum hindurch gesaugt werden, sind vorteilhafter Weise auch ungünstiger gelegene Oberflächenbereiche des Bauteils innerhalb des Hohlraums von den Reinigungsmitteln besonders gut erreichbar, wodurch die Oberflächenbereiche innerhalb des Hohlraums bspw. einer Turbinenschaufel wesentlich betriebssicherer erreicht und darüber hinaus zur Gänze effektiver behandelt werden können als mit herkömmlichen Methoden.
  • Mit dem Begriff "Behandeln" einer Oberfläche sind vorliegend insbesondere ein Reinigen einer Oberfläche und/oder ein Entschichten einer Oberfläche an einem Bauteil, insbesondere einer Turbinenschaufel, erfasst. Mittels des vorliegenden Verfahrens können insbesondere oxidische Rückstande bzw. Schichten und/oder höher aluminiumhaltige Restschichten einer ursprünglichen Oberflächenbeschichtung außergewöhnlich betriebssicher innerhalb eines Hohlraums bspw. einer Turbinenschaufel erreicht und abgetragen werden. Zum Beispiel kann nach einem Abtragen derartiger Schichten anschließend ein weiterführender Rissreinigungsprozess an der Turbinenschaufel durchgeführt werden. Im Speziellen beschreibt der Begriff "Behandeln" somit ein Abtragen von Materialschichten an Hohlraumwänden eines Bauteils. Ein solcher weiterführender Rissreinigungsprozess kann beispielsweise ein Hydrofluoric-Acid-Cleaning-Prozess oder ein Fluorid-Ion-Cleaning-Prozess sein.
  • Es versteht sich, dass das Bauteil vielfältiger Gestalt sein kann. Vorzugsweise ist es eine Turbinenschaufel, insbesondere eine Gasturbinenschaufel, welche vorzugsweise zumindest einen Hohlraum aufweist, durch welchen speziell im Betrieb Kühlluft durch die Turbinenschaufel hindurch strömen kann.
  • Der Begriff "Hohlraum" beschreibt vorliegend einen inneren Bereich eines Bauteils, welcher zumindest teilweise von einem Bauteilkörper umschlossen und zumindest durch zwei Zugangsöffnungen hindurch von Außen zugänglich ist. Der Hohlraum wird hierbei von einer Hülle umschlossen, welche von einer inneren Bauteiloberfläche gebildet ist. Es versteht sich das das Bauteil, und insbesondere eine Turbinenschaufel, auch mehrere solcher Hohlräume aufweisen kann.
  • Im Sinne vorliegender Erfindung erfasst der Begriff "Reinigungsmittel" jegliche Mittel bzw. Gebilde, mittels welcher insbesondere ein mechanisches Abtragen unerwünschter Oberflächenschichten erzielt werden können.
  • Nachdem die Reinigungsmittel durch den Hohlraum hindurch gesaugt worden sind, kann zusätzlich eine chemische Reinigung bzw. Entschichtung, bspw. mit Salzsäure, erfolgen. Der Prozess kann zudem mehrmals wiederholt werden. Das Strahlen alleine kann ansonsten relativ lange dauern ggf. nicht alle Orte des Bauteilinnenraumes gleichmäßig reinigen bzw. entschichten. Mit den hindurch gesaugten Reinigungsmitteln sollen bspw. nur Oxid-Beläge auf der Innenoberfläche an genügend vielen Stellen entfernen, damit anschließend die Salzsäure besseren Zugang etwa zu einer aluminiumreichen Beschichtung hat, die dann chemisch aufgelöst bzw. weggeätzt wird. Hierdurch werden die verbleibenden Oxidbeläge unterwandert und mit entfernt, da ihnen nun der Haftgrund fehlt.
    Die Reinigungsmittel können verfahrenstechnisch einfach in den Hohlraum hinein gesaugt werden, wenn zum Einsaugen der Reinigungsmittel ein Unterdruck oder Vakuum in und/oder an dem Hohlraum der Turbinenschaufel erzeugt wird.
  • Wird zum Erzeugen eines Unterdrucks oder Vakuums innerhalb des Hohlraums an wenigstens einer Hohlraumzugangsöffnung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks angeschlossen, kann ein geeigneter Unterdruck bzw. ein geeignetes Vakuum auch baulich einfach in und/oder an dem Hohlraum bereit gestellt werden.
  • Insofern wird die Erfindung auch von einer Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks, mit einer Strahlkammer, einer Einrichtung zum Ausbringen mechanischer Abrasive und mit einer Einrichtung zum Absaugen mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven gelöst. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Bauteil zwischen der Einrichtung zum Ausbringen der mechanischen Abrasive und der Einrichtung zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven in der Strahlkammer anordenbar. Das Bauteil kann bspw. eine Turbinenschaufel, insbesondere eine Gasturbinenschaufel, sein.
  • Auf diese Weise ist das Bauteil, bspw. eine Turbinenschaufel, an sich ein Bestandteil eines Vakuumreinigungskreislaufes, durch welchen Reinigungsmittel, wie mechanische Abrasive, hindurch geleitet werden können.
  • Der Begriff "mechanische Abrasive" beschreibt vorliegend Festkörperteilchen, die mittels eines Trägermediums bewegt werden können. Ein Reinigungseffekt kann dann mittels in dem Trägermedium verwirbelter Abrasive zusätzlich verbessert werden.
  • Insbesondere die mit Abtrag kontaminierten Abrasiven können vorteilhaft gesammelt werden, wenn die Reinigungsmittel durch den Hohlraum des Bauteils hindurch in eine Unterdruckkammer abgesaugt werden.
  • Das Bauteil kann wenigstens eine Kühlmitteleintrittsöffnung und wenigstens eine Kühlmittelaustrittsöffnung aufweisen und die zu behandelnde Oberfläche des Bauteils kann sich in dem Hohlraum befinden. In diesem Fall ist das Bauteil derart in der Strahlkammer anordenbar, dass die Einrichtung zum Ausbringen der mechanischen Abrasive und die Einrichtung zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven über den Hohlraum pneumatisch miteinander verbunden sind.
  • Baulich einfach kann der vorstehend erläuterte Aufbau realisiert werden, wenn die Einrichtung zum Ausbringen der mechanischen Abrasive und/oder die Einrichtung zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven abgedichtet mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung und/oder einer Kühlmittelaustrittsöffnung des Bauteils verbunden werden kann.
  • Insbesondere kann die Einrichtung zum Ausbringen der mechanischen Abrasive mit dem Inneren der Strahlkammer strömungstechnisch verbunden sein und die Einrichtung zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven abgedichtet mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung oder einer Kühlmittelaustrittsöffnung verbunden werden. Alternativ kann aber auch die Einrichtung zum Ausbringen der mechanischen Abrasive abgedichtet mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung oder einer Kühlmittelaustrittsöffnung verbunden werden und die Einrichtung zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven mit dem Inneren der Strahlkammer strömungstechnisch verbunden sein.
  • Konstruktiv einfach kann eine abgedichtete Verbindung mittels eines geeigneten Stutzens realisiert werden, welcher vor oder in einer Zugangsöffnung platziert werden kann.
  • Wie vorstehend bereits erwähnt, können die Reinigungsmittel vielfältiger Gestalt sein. Idealerweise werden die Reinigungsmittel als mechanische Abrasive innerhalb des Hohlraums auf die Oberfläche und/oder entlang der Oberfläche des Bauteils beschleunigt, wodurch ein besonders gleichmäßiger mechanischer Abrieb an Hohlraumwänden des Bauteils erzielt werden kann.
  • Die Reinigungsmittel, insbesondere die mechanischen Abrasive, können mit einer besonders hohen kinetischen Energie auf die Oberfläche innerhalb des Bauteilhohlraums beschleunigt werden, wenn die Reinigungsmittel mittels eines gasförmigen Trägermediums in den Hohlraum des Bauteils eingeleitet werden. Zudem können die mechanischen Abrasive mittels des gasförmigen Trägermediums idealerweise den gesamte Hohlraum des Bauteils, etwa einer Turbinenschaufel, erreichen, wodurch ein besonders effektives Reinigen der Innenoberfläche möglich ist. Somit kann im Speziellen ein deutlich größerer Reinigungseffekt erreicht werden als bei herkömmlichen Strahlverfahren, bei welchen Reinigungsmittel mittels Druckluft von Außen in den Hohlraum eingeleitet werden. Insofern werden im Unterschied zu herkömmlichen mechanischen abrasiven Strahlprozessen Abrasive vorteilhafter Weise nicht mittels Druckluft auf eine zu behandelnde Oberfläche sondern mittels Unterdruck auf die entsprechenden Oberflächen beschleunigt. Im Besonderen auch gegenüber gattungsgemäßen und bereits bekannten abrasiven Reinigungsverfahren mit einem flüssigen Trägermedium kann ein wesentlicher größerer Reinigungseffekt erzielt werden, da eine Bewegung der Abrasive von einer Trägerflüssigkeit nicht gehemmt wird, wodurch die Abrasive vorliegend wesentlich leichter und damit mit einer wesentlich höheren kinetischen Energie verwirbelt werden können.
  • Als gasförmiges Trägermedium können verschiedene Gase zum Einsatz kommen. Besonders kostengünstig ist es, wenn als gasförmiges Trägermedium Luft verwendet wird.
  • Werden die Reinigungsmittel abwechselnd gegenläufig durch den Hohlraum der Turbinenschaufel hindurch geleitet, kann ein Abtragen von unerwünschten Oberflächenschichten noch gleichmäßiger abgetragen werden.
  • Ein Hindurchleiten der Reinigungsmittel kann einerseits verfahrenstechnisch und baulich einfach erfolgen, wenn die Reinigungsmittel durch eine Kühlmitteleintrittsöffnung des Bauteiles, etwa einer Turbinenschaufel, in den Hohlraum hinein eingeleitet und durch eine Kühlmittelaustrittsöffnung des Bauteils wieder aus dem Hohlraum hinaus geleitet werden.
  • Es versteht sich, dass hierzu auch andere Öffnungen, beispielsweise sonstige Revisionsöffnungen einer Turbinenschaufel, verwendet werden können.
  • Andererseits können Reinigungsmittel verfahrenstechnisch und baulich einfach durch eine Turbinenschaufel hindurch geleitet werden, wenn die Reinigungsmittel durch eine Kühlmittelaustrittsöffnung der Turbinenschaufel in den Hohlraum hinein eingeleitet und durch eine Kühlmitteleintrittsöffnung der Turbinenschaufel wieder aus dem Hohlraum hinaus geleitet werden.
  • Insbesondere mittels des hier erläuterten vorteilhaften Verfahrens kann auch eine wesentlich effektivere und verbesserte Reinigung einer Oberfläche eines Bauteils wie etwa einer Turbinenschaufel innerhalb eines Hohlraums erzielt werden als hinsichtlich bisher oftmals angewandter Colene-Prozesse, bei welchen derartige Oberflächen mittels einer Kombination aus einer Salz- und Säurebadreinigung behandelt werden und bei denen in der Regel die Innenoberfläche zunächst durch einen basischen Aufschluss von Oxiden mittels starker Laugen und anschließend durch einen sauren Aufschluss hoch aluminiumhaltiger Diffusionszonen einer Innenalitierung behandelt wird. Hinsichtlich derartiger Prozesse gelingt die Reinigung der Innenoberfläche der Turbinenschaufel oftmals nur teilweise und/oder nicht tiefgründig genug.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft eine Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils dargestellt ist, mittels welcher das erfindungsgemäße Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche insbesondere einer Gasturbinenschaufel durchgeführt werden kann.
  • Figur 1, die die einzige Figur ist, zeigt schematisch eine Ansicht einer Vorrichtung zum Strahlen einer Oberfläche einer Gasturbinenschaufel, bei welcher die Gasturbinenschaufel strömungstechnisch zwischen einer Einrichtung zum Ausbringen mechanischer Abrasive und einer Einrichtung zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten Abrasive angeordnet ist.
  • Die in der Figur gezeigte Vorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen eine Einrichtung 2 zum Erzeugen eines Unterdrucks 3, eine Einrichtung 4 zum Ausbringen mechanischer Abrasive 5, kurz Ausbringeinrichtung 4, eine Einrichtung 6 zum Absaugen der mit Abtrag (hier nicht gezeigt) kontaminierten mechanischen Abrasiven 5, kurz Absaugeinrichtung 6, und eine Einrichtung 7 zum Bevorraten der mechanischen Abrasive 5.
  • Außerdem ist eine Strahlkammer 19 vorhanden, in der eine Gasturbinenschaufel 8 mit einem Hohlraum 9 angeordnet werden kann. Die Absaugeinrichtung 6 ist bei einer in der Strahlkammer angeordneten Gasturbinenschaufel 8 mit der Ausbringeinrichtung 4 über den Hohlraum 9 der Gasturbinenschaufel 8 pneumatisch verbunden. Hierzu ist die Absaugeinrichtung 6 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Innenraum der Strahlkammer 19 und damit indirekt mit Kühlmittelaustrittsöffnungen 11 des Hohlraums 9 strömungstechnisch verbunden. Die Ausbringungseinrichtung ist mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung 10 der Gasturbinenschaufel 8 strömungstechnisch abgedichtet verbindbar, d.h. derart verbindbar, dass die Verbindungsstelle gegen den Innenraum der Strahlkammer 19 so weit abgedichtet ist, dass ein hinreichender Anteil an Abrasiven 5 durch den Hohlraum 9 der Gasturbinenschaufel 8 gesogen wird und die mechanischen Abrasive 5 im Sinne von Reinigungsmitteln 12 mittels eines gasförmigen Trägermediums 13 durch den Hohlraum 9 der Gasturbinenschaufel 8 hindurch geleitet werden können. In der Figur ist die Gasturbinenschaufel 8 gezeigt, nachdem die Ausbringungseinrichtung 4 mit der Kühlmitteleintrittsöffnung 10 der Gasturbinenschaufel 8 strömungstechnisch abgedichtet verbunden worden ist.
  • Statt mit der Kühlmitteleintrittsöffnung 10 kann die Ausbringungseinrichtung aber auch mit den Kühlmittelaustrittsöffnungen 11 der Gasturbinenschaufel 8 abgedichtet verbindbar sein. Das gasförmige Trägermedium 13 wird an einer geeigneten Luftzufuhreinrichtung 14 als Luft 15 aus der Umgebung 16 angesaugt.
  • In einer alternativen Ausgestaltung des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann aber auch die Ausbringeinrichtung 4 strömungstechnisch mit dem Inneren der der Strahlkammer 19 verbunden sein und die Absaugeinrichtung 6 abgedichtet mit der Kühlmittelaustrittsöffnung 10 oder den Kühlmittelaustrittsöffnungen 11 des Hohlraums 9.
  • Die genannten Ausgestaltungen erlauben nicht nur das Reinigen der Innenoberfläche mittels der Abrasive 5, sondern auch das Reinigen der äußeren Oberfläche der Gasturbinenschaufel 8. Der Anteil an Abrasiven 5, die durch den Hohlraum 9 der Gasturbinenschaufel 8 hindurch treten hängt dabei vom Grad der oben genannten Abdichtung ab. Wenn ausschließlich die Innenfläche der Gasturbinenschaufel 8 gereinigt werden soll, kann ein hoher Grad an Abdichtung gewählt werden.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit, sowohl die Ausbringeinrichtung 4 abgedichtet mit der Kühlmittelaustrittsöffnung 10 als auch die Absaugeinrichtung 6 abgedichtet mit den Kühlmittelaustrittsöffnungen 11 des Hohlraums 9 zu verbinden oder umgekehrt, wenn ausschließlich die Innenfläche gereinigt werden soll.
  • Mittels der Absaugeinrichtung 6 ist die Einrichtung 2 zum Erzeugen eines Unterdrucks 3 also zumindest indirekt an eine Hohlraumzugangsöffnung 10 bzw. 11 pneumatisch anschließbar.
  • Durch die mittels der angesaugten Luft 15 getragenen mechanischen Abrasive 5 werden Oberflächen innerhalb des Hohlraums 9 durch mechanischen Abrieb gut gereinigt. Die in dem Hohlraum 9 hierbei umher wirbelnden mechanischen Abrasive 5 werden hierzu im Unterdruckverfahren auf die Oberflächen beschleunigt und tragen hierbei Oberflächenmaterial von inneren Hohlraumwänden der Gasturbinenschaufel 8 ab, wobei das gelöste Oberflächenmaterial (hier nicht gezeigt) gemeinsam mit den mechanischen Abrasiven 5 mittels der Absaugeinrichtung 6 aus dem Hohlraum 8 abgesaugt und gemäß Strömungsrichtung 16 einem Auffangbehälter bzw. einer Unterdruckkammer 17 der Vorrichtung 1 zugeführt wird. Die Strömungsrichtung des die Abrasive enthaltenden Trägermediums von der Ausbringungseinrichtung 4 durch die Turbinenschaufel 8 und die Strahlkammer 19 zur Absaugeinrichtung 6 ist in dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel durch Pfeile angedeutet.
  • Bei dieser Verfahrensführung liegt insbesondere in dem Hohlraum 9 der Gasturbinenschaufel 8 ein Unterdruck 18 vor, wodurch die mechanischen Abrasive 5 innerhalb des Hohlraums 9 besonders effektiv Oberflächenmaterial abtragen können.
  • Nach Abschluss der abrasiven Reinigung bzw. Entschichtung kann sich optional eine chemische Reinigung bzw. Entschichtung anschließen. Der Vorgang aus abrasiven Reinigung bzw. Entschichtung und anschließender chemischer Reinigung bzw. Entschichtung kann im Rahmen eines Reinigungs- bzw. Entschichtungsprozesses auch wiederholt durchgeführt werden.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche einer Turbinenschaufel (8), bei welchem Reinigungsmittel (12) in einen Hohlraum (9) eingeleitet werden, in dem eine Oberfläche der Turbinenschaufel (8) vorhanden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsmittel (12) durch den Hohlraum (9) hindurch gesaugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Einsaugen der Reinigungsmittel (12) ein Unterdruck (18) in und/oder an dem Hohlraum (9) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Erzeugen eines Unterdrucks (18) innerhalb des Hohlraums (9) an wenigstens einer Hohlraumzugangsöffnung (10, 11) eine Einrichtung (2) zum Erzeugen eines Unterdrucks (3) direkt oder indirekt angeschlossen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsmittel (12) als mechanische Abrasive (5) innerhalb des Hohlraums (9) auf die Oberfläche und/oder entlang der Oberfläche des Bauteils (8) beschleunigt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsmittel (12) mittels eines gasförmigen Trägermediums (13) in den Hohlraum (9) eingeleitet werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsmittel (12) abwechselnd gegenläufig durch den Hohlraum (9) hindurch geleitet werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlraum ein Hohlraum (9) des Bauteils (8) ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsmittel (12) durch eine Kühlmitteleintrittsöffnung (10) des Bauteils (8) in den Hohlraum (9) hinein geleitet und durch eine Kühlmittelaustrittsöffnung (11) des Bauteils (8) wieder aus dem Hohlraum (9) hinaus geleitet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reinigungsmittel (12) durch eine Kühlmittelaustrittsöffnung (11) des Bauteils (8) in den Hohlraum (9) hinein geleitet und durch eine Kühlmitteleintrittsöffnung (10) des Bauteils (8) wieder aus dem Hohlraum (9) hinaus geleitet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine chemische Reinigung bzw. Entschichtung erfolgt, nachdem Reinigungsmittel (12) durch den Hohlraum (9) hindurch gesaugt worden sind.
  11. Vorrichtung (1) zum Behandeln einer Oberfläche eines Bauteils (8) mit einer Einrichtung (2) zum Erzeugen eines Unterdrucks (3), mit einer Strahlkammer (19), einer Einrichtung (4) zum Ausbringen mechanischer Abrasive (5) und mit einer Einrichtung (6) zum Absaugen mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bauteil (8) zwischen der Einrichtung (4) zum Ausbringen der mechanischen Abrasive (5) und der Einrichtung (6) zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven (5) in der Strahlkammer (19) anordenbar ist.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Bauteil (8) wenigstens eine Kühlmitteleintrittsöffnung (10) und wenigstens eine Kühlmittelaustrittsöffnung (11) aufweist,
    - sich die zu behandelnde Oberfläche des Bauteils (8) in dem Hohlraum (9) befindet und
    - das Bauteil (8) derart in der Strahlkammer (19) anordenbar ist, dass die Einrichtung (4) zum Ausbringen der mechanischen Abrasive (5) und die Einrichtung (6) zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven (5) über den Hohlraum (9) pneumatisch miteinander verbunden sind.
  13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (4) zum Ausbringen der mechanischen Abrasive (5) und/oder die Einrichtung (6) zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven (5) abgedichtet mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung (10) und/oder einer Kühlmittelaustrittsöffnung (11) des Bauteils (8) verbindbar ist.
  14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (4) zum Ausbringen der mechanischen Abrasive (5) mit dem Inneren der Strahlkammer (19) strömungstechnisch verbunden ist und die Einrichtung (6) zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven (5) abgedichtet mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung (10) oder einer Kühlmittelaustrittsöffnung (11) des Bauteils (8) verbindbar ist.
  15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (4) zum Ausbringen der mechanischen Abrasive (5) abgedichtet mit einer Kühlmitteleintrittsöffnung (10) oder einer Kühlmittelaustrittsöffnung (11) des Bauteils (8) verbindbar ist und die Einrichtung (6) zum Absaugen der mit Abtrag kontaminierten mechanischen Abrasiven (5) mit dem Inneren der Strahlkammer (19) strömungstechnisch verbunden ist.
  16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bauteil eine Turbinenschaufel (8) ist.
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