WO2003104615A1 - Workpiece with erosion-reducing surface structure - Google Patents

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WO2003104615A1 PCT/DE2003/001746 DE0301746W WO03104615A1 WO 2003104615 A1 WO2003104615 A1 WO 2003104615A1 DE 0301746 W DE0301746 W DE 0301746W WO 03104615 A1 WO03104615 A1 WO 03104615A1
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Abstract

In order to reduce the erosion of surfaces of a workpiece (1) with a fluid loaded with particles flowing (5) over the same, the workpiece surfaces are embodied as, or provided with, a surface structure (2) comprising longitudinal ribs (20). The surface embodied thus provides a reduced angle of incidence for the particles contained in fluid which reduces the erosive effect thereof.

Description

WERKSTÜCK MIT EROS IONSMINDERNDER OBERFLÄCHENSTRUKTUR WORKPIECE WITH EROS ION-REDUCING SURFACE STRUCTURE
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Beschreibungdescription
Maßnahme zur Erosionsminderung bei bzw. an Flächen von Werkstücken, die Teilchenaufprall ausgesetzt sind, sowie ent- sprechendes WerkstückMeasure to reduce erosion on or on surfaces of workpieces that are exposed to particle impact, as well as the corresponding workpiece
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Maßnahmen zur Minderung von Erosionen bei bzw. an angeströmten Flächen von Werkstücken bei deren bestimmungsgemäßer Verwendung bzw. de- ren Betrieb. Solche Erosionen durch teilchenbeladene Strömungen treten auf z.B. an Turbinenschaufeln, Laufrädern in Pumpen und Kompressoren, an Propellern, in Rohrleitungen, verfahrenstechnischen Einrichtungen und dergleichen. Als teilchenbeladene Strömung soll hier allgemein ein Teilchenstrom mit einer Hauptbewegungsrichtung definiert sein. Das heißt, die Anwesenheit eines Fördermediums, das die Teilchen bewegt, ist nicht zwingend erforderlich. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkstück, an dem entsprechende Maßnahmen realisiert sein sollen.The present invention relates to measures for reducing erosions on or against the flow of surfaces of workpieces when used or operated as intended. Such erosions from particle laden flows occur e.g. on turbine blades, impellers in pumps and compressors, on propellers, in pipelines, process engineering equipment and the like. A particle stream with a main direction of movement should generally be defined here as the particle-laden flow. This means that the presence of a medium that moves the particles is not absolutely necessary. The invention further relates to a workpiece on which appropriate measures are to be implemented.
Das Auftreten von Erosionen beruht auf dem Auftreffen von anströmenden Feststoffteilchen oder Tröpfchen, die z.B. in einem anströmenden Medium enthalten sind und auf die angeströmte Fläche des betreffenden Werkstückes auftreffen. Auf- tretende Erosion führt dazu, dass ein betroffenes Werkstück nachteilig und gegebenenfalls bis zur Unbrauchbarkeit verändert wird und gegebenenfalls sogar ersetzt werden muss . Dies bedingt außerdem auch Wartungsauf and. Es besteht somit generell das Bestreben, Erosionen bei angeströmten Werkstücken wenigstens möglich klein zu halten. Vielfach ist das strömende Medium ein gasförmiges Fluid, z.B. Luft. Es kann dies aber auch eine Flüssigkeit, speziell Wasser, sein. Eine anderweitige Bewegung der Teilchen ohne ein Fördermedium ist ebenfalls möglich.The occurrence of erosions is due to the impact of incoming solid particles or droplets, which e.g. are contained in an inflowing medium and strike the surface of the workpiece in question. Occurring erosion leads to the fact that an affected workpiece is adversely and possibly changed until it is unusable and may even have to be replaced. This also requires maintenance and other. There is therefore generally a desire to keep erosions at least as small as possible in the case of flowed workpieces. In many cases the flowing medium is a gaseous fluid, e.g. Air. However, this can also be a liquid, especially water. Another movement of the particles without a conveying medium is also possible.
Im Stand der Technik herrscht die Tendenz vor, wenigstens für die angeströmten Flächenanteile eines betreffenden Werkstü- ckes besonders hartes, erosionsresistentes Material auszuwählen. Ein anderer Weg ist, diese Flächen mit derart hartem Material zu beschichten.In the state of the art, there is a tendency to at least apply to the surface areas of a relevant workpiece Select particularly hard, erosion-resistant material. Another way is to coat these surfaces with such hard material.
Auftretende Erosion betreffend sind intensive Untersuchungen, z.B. veröffentlicht in „Powder Technology", Vol. 62, (1990), Seiten 277 bis 290, angestellt worden, nämlich zu erkennen, welchen Einfluss Geschwindigkeit und Aufprallwinkel der aufgetroffenen Teilchen auf das Erosionsverhalten eines jeweili- gen angeströmten Werkstücks haben. In dieser Druckschrift ist das Verhältnis von auftretender Erosion E bei senkrechtem Auftreffen und bei Auftreffen in jeweiligem Winkel angegeben mit Eα.Ego = (1 - R/sinα) : (1 - R) . Darin ist R das Verhältnis von Teilchendurchmesser zu Abstand der Teilchen in- nerhalb des Fluids der Strömung voneinander. Es ist fürOccurring erosion are intensive investigations, e.g. published in "Powder Technology", Vol. 62, (1990), pages 277 to 290, namely to recognize what influence the speed and angle of impact of the particles hit have on the erosion behavior of a respective flowed workpiece. In this publication the ratio of erosion E occurring with vertical impingement and with impingement at the respective angle specified with Eα.Ego = (1 - R / sinα): (1 - R), where R is the ratio of particle diameter to the distance of the particles within the Fluids flow from each other. It's for
Werkstücke aus Beton festgestellt worden, dass die Rate der Erosion bei kleinen Aufprallwinkeln sehr viel kleiner ist als bei tendenziell rechtwinkligem Aufprall. Dies gilt generell für harte, spröde Werkstoffe.Workpieces made of concrete have been found that the rate of erosion is much lower with small impact angles than with a tendency to rectangular impact. This generally applies to hard, brittle materials.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme anzugeben, mit der ansonsten zwangsläufig auftretende Erosion bei bzw. an mit Teilchen beladenem strömendem Fluid angeströmten Flächen eines Werkstückes auf ein Minimum gebracht oder wenigstens eine Minderung der Erosionsrate erreicht werden kann. Dies bezieht sich im Wesentlichen auf solches Material des Werkstückes, das als hart, spröde oder dergleichen zu bezeichnen ist. Ferner soll ein entsprechendes Werkstück angegeben werden.The object of the present invention is to provide a measure with which otherwise inevitable erosion can be brought to a minimum or at least a reduction in the erosion rate can be achieved in or on surfaces of a workpiece which are loaded with flowing fluid. This essentially relates to material of the workpiece which can be described as hard, brittle or the like. A corresponding workpiece should also be specified.
Die sich auf die Maßnahme beziehende Aufgabe wird mit den Angaben des Patentanspruches 1, mit dem Inhalt der Erfindungsbeschreibung näher erläutert, gelöst.The task relating to the measure is solved with the details of claim 1, with the content of the description of the invention.
Die sich auf das Werkstück beziehende Aufgabe sieht als Lösung die in Anspruch 8 angegebenen Maßnahmen vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Maßnahme gemäß Anspruch 1 und/oder des Werkstücks gemäß Anspruch 8 gehen aus den jeweils abhängigen Ansprüchen hervor.The task relating to the workpiece provides the measures specified in claim 8 as a solution. Advantageous embodiments of the measure according to claim 1 and / or of the workpiece according to claim 8 emerge from the respective dependent claims.
Dabei kann das Werkstück selbst bzw. sein oberflächennaher Bereich mit der Oberflächenstruktur versehen sein. Stattdessen ist es jedoch ebenso gut auch möglich, dass das Werkstück einen Grundkörper aufweist, auf dem ein besonderer Teil angeordnet ist, der zuvor oder danach mit der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur versehen ist. Als ein solcher Teil kann vorteilhaft eine Beschichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise wird für diesen Teil bzw. diese Beschichtung ein erosionsre- sistentes Material verwendet.The workpiece itself or its region close to the surface can be provided with the surface structure. Instead, however, it is equally possible that the workpiece has a base body on which a special part is arranged, which is provided with the surface structure according to the invention before or after. A coating can advantageously be provided as such a part. An erosion-resistant material is preferably used for this part or this coating.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Keilwinkel der Längsrippen zwischen etwa 50° und etwa 135° gewählt ist und der Mindestabstand der Längsrippen wenigstens 0,3 mm breit bemessen ist. Dabei kann insbesondere der Keilwinkel zwischen 60° und 100° liegen.It is particularly advantageous if the wedge angle of the longitudinal ribs is selected between approximately 50 ° and approximately 135 ° and the minimum distance between the longitudinal ribs is dimensioned at least 0.3 mm wide. In particular, the wedge angle can be between 60 ° and 100 °.
Zusätzlich kann noch vorteilhaft die Höhe der einzelnen Längsrippen mit wenigstens 1 mm bemessen sein .In addition, the height of the individual longitudinal ribs can advantageously be dimensioned at least 1 mm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen nach der Erfindung gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments according to the invention emerge from the subclaims not mentioned above.
Die Lehre der Erfindung, insbesondere gemäß den Ansprüchen 1 und/oder 8 ist im Wesentlichen darin zu sehen, dass für die mit den Teilchen angeströmte Fläche des Werkstückes eine solche Oberflächenstruktur vorgesehen wird, die Längsrippen mit schrägen Flanken aufweist. Dabei schneiden sich jeweils gegeneinander geneigte Flächen solcher Längsrippen der Struktur. Die jeweilige angeströmte Oberfläche des Werkstückes ist - soweit diese Fläche erosionsgeschützt sein soll - erfindungswesentlich wenigstens angenähert ganzflächig lückenfrei mit diesen Längsrippen bedeckt. In anderem Zusammenhang, nämlich zur Minderung des Strömungswiderstandes bei Anströmung eines Körpers, sind bereits bekanntermaßen Längsrippen wie z.B. in sogenannten „Riblets" (vgl. z.B. DE 197 25 251 C") vorgesehen worden. Solche Längs- rippen sind in dem Artikel von Michael J. Walsh in „Progress in Astronautics and Aeronautics" , Band 123, (1990), Seiten 203 bis 260 umfassend beschrieben.The teaching of the invention, in particular according to claims 1 and / or 8, is essentially to be seen in the fact that for the surface of the workpiece flowed against by the particles, such a surface structure is provided which has longitudinal ribs with oblique flanks. In this case, surfaces of such longitudinal ribs of the structure which are inclined towards one another intersect. The respective flow surface of the workpiece - insofar as this surface is to be protected against erosion - is covered with these longitudinal ribs at least approximately over the entire area without gaps. In another context, namely to reduce the flow resistance when flowing against a body, longitudinal ribs are known to have been provided, for example in so-called “riblets” (see, for example, DE 197 25 251 C). Such longitudinal ribs are comprehensively described in the article by Michael J. Walsh in "Progress in Astronautics and Aeronautics", volume 123, (1990), pages 203 to 260.
Bestätigt wird dies auch durch Angaben, die derThis is also confirmed by information provided by the
DE 196 50 439 Cl zu entnehmen sind. Dort sind zusätzlich Abstände der Rippen voneinander, d.h. zwischen den Rippen von diesen freibleibende Oberfläche des Werkstücks vorzusehen. Die Rippen zur Minderung des Strömungswiderstandes müssen re- gelrecht scharfkantig sein, was bei der ohnehin schwierigen Fertigung im mikroskopischen Bereich schwer möglich ist und dauerhaft schwer aufrecht zu erhalten ist.DE 196 50 439 Cl can be found. There are additional distances between the ribs, i.e. between the ribs of this free surface of the workpiece. The ribs for reducing the flow resistance must be really sharp, which is difficult to do in the already difficult manufacture in the microscopic range and is difficult to maintain in the long term.
Auch bei der Erfindung ist die Längsrichtung der jeweiligen Rippen im Wesentlichen in bzw. nach der Hauptbewegungsrich- tung der Anströmung, wie in Fig. 3 dargestellt, ausgerichtet. Die Größenabmessungen, d.h. der Abstand a dieser Längsrippen ist für die Erfindung jedoch wesentlich anders als vorbekannt bemessen. Der erfindungsgemäße Abstand der Rippen ist größer, z.B. wenigstens etwa zweimal, insbesondere wenigstens etwa eine Größenordnung größer, als die auf das Werkstück auf- treffenden Teilchen ihrer Größe nach bzw. deren maximaler Größe nach bemessen sind. Bei der Erfindung richtet sich - anders als für die Minderung des Strömungswiderstandes nach dem Stand der Technik - die Bemessung der Rippen nach derIn the case of the invention, too, the longitudinal direction of the respective ribs is oriented essentially in or after the main direction of movement of the inflow, as shown in FIG. 3. The size dimensions, i.e. The distance a of these longitudinal ribs is, however, dimensioned significantly differently than previously known for the invention. The spacing of the ribs according to the invention is larger, e.g. at least about twice, in particular at least about an order of magnitude larger than the size of the particles impinging on the workpiece or their maximum size. In the invention - in contrast to the reduction in flow resistance according to the prior art - the dimensioning of the ribs is based on the
Teilchengröße erosiv anströmender Teilchen und nicht nach der Schubspannungsgeschwindigkeit (wie in Walsh beschrieben) , die letztendlich von der Anströmgeschwindigkeit und der Viskosität des Fördermediums abhängt. Aller Regel nach kommt es für die Erfindung dadurch zu Strukturen mit vergleichsweise größeren Abmessungen der Rippen. Diese Strukturen sind für eine Minderung der Reibungsverluste von Strömungen jedoch nicht mehr relevant (Abstand a größer 0.3 mm). Die Scharfkantigkeit der Rippen ist bei der Erfindung nicht bedeutend.Particle size of erosive inflowing particles and not according to the shear stress velocity (as described in Walsh), which ultimately depends on the inflow velocity and the viscosity of the pumped medium. As a rule, the invention results in structures with comparatively larger dimensions of the ribs. However, these structures are not intended to reduce the frictional losses of flows more relevant (distance a greater than 0.3 mm). The sharpness of the ribs is not important in the invention.
Durch die voranstehend dargelegte Wahl der Größe der Rippen, unterscheidet sich die Erfindung deutlich vom obengenannten Stand der Technik und auch von dem bekannten Prinzip der sogenannten Haifisch-Haut, die als Maßnahme zur Minderung des Strömungswiderstandes z.B. im Fluggerätebau Anwendung findet. Dort müssen zur Strömungsminderung vorgesehene Rippen nicht einmal notwendigerweise mit schrägen Flanken, wie oben angegeben, ausgebildet sein. Es können dort auch andere Formen der „Haifisch-Haut,,, und diese z.B. auch nur bereichsweise angeordnet, vorgesehen sein.Due to the choice of the size of the ribs set out above, the invention differs significantly from the above-mentioned prior art and also from the known principle of the so-called shark skin, which as a measure for reducing the flow resistance e.g. used in aircraft construction. There, ribs provided for flow reduction do not even necessarily have to be designed with oblique flanks, as stated above. Other forms of "shark skin" can also be found there, and these e.g. also arranged only in regions.
Die hier erfindungsgemäß vorgesehene Oberflächenstruktur kann auf der angeströmten Fläche des Werkstückes, etwa - wie anderweitig im Stand der Technik - als eine Beschichtung, aufgebracht sein. Es kann auch die angeströmte Werkstückoberfläche selbst diese Oberflächenstruktur aufweisen. Von einer teilchenbeladenen Anströmung werden die Flächenanteile einer solchen Längsrippen-Oberflächenstruktur erfindungsgemäß im Wesentlichen nur in verkleinertem Winkel, in Annäherung sogar nur streifend, getroffen. So kann der Effekt, dass streifendes Auftreffen der anströmenden Teilchen nur geringe Erosion bewirkt, mit der Erfindung voll genutzt werden.The surface structure provided here according to the invention can be applied as a coating, for example — as is otherwise the case in the prior art — to the surface of the workpiece that is exposed to the flow. The flowed workpiece surface itself can also have this surface structure. According to the invention, the surface portions of such a longitudinal rib surface structure are hit by a particle-laden inflow essentially only at a reduced angle, in an approximation even only grazing. The effect that grazing impingement of the inflowing particles causes only slight erosion can thus be fully exploited with the invention.
Zur Erfindung und insbesondere zur nachfolgenden Figurenbeschreibung seien noch folgende Definitionen gegeben:The following definitions apply to the invention and in particular to the following description of the figures:
Mit Hauptbewegungsrichtung der Teilchen ist die gemittelteWith the main direction of movement of the particles is the average
Bewegungsrichtung der Teilchen gemeint, mit der diese Teilchen sich auf die Bauteiloberfläche zu bewegen. In den Figuren ist beispielhaft ein Einzelereignis eines Wandstoßes bzw. des Auftreffens dargestellt, das aber generell für alle Auf- prallereignisse gilt, und daher auch in Summe für den gesamten Erosionsprozess . Für dieses Einzelereignis ist in den Figuren eine von der angegebenen Hauptbewegungsrichtung, d.h. der gemittelten Teilchenbewegung auch abweichende Einzelrichtung angenommen, die aber in der Richtungsverteilung der anströmenden Teilchen enthalten ist.Direction of movement of the particles means with which these particles move on the component surface. In the figures, an individual event of a wall impact or impact is shown as an example, but this generally applies to all impact events and therefore also in total for the entire erosion process. For this individual event, one of the specified main movement directions, ie the averaged particle movement also assumed a different individual direction, but this is contained in the directional distribution of the incoming particles.
Weitere Offenbarung und Erläuterungen zur Erfindung können auch den zugehörigen Figuren entnommen werden.Further disclosure and explanations of the invention can also be found in the associated figures.
Figur 1 zeigt im Schnitt das von der linken Seite her angeströmte Profil eines gemäß der Erfindung ausgestatteten Werk- Stückes.Figure 1 shows in section the flow from the left side profile of a workpiece equipped according to the invention.
Figur 2 zeigt den Gegenstand der Figur 1 nach rechts geklappt, und zwar den Schnitt II-II.Figure 2 shows the object of Figure 1 folded to the right, namely section II-II.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht zu den Figuren 1 und 2.FIG. 3 shows a perspective view of FIGS. 1 and 2.
Figur 4 zeigt als Vergleich zur Figur 1 Stand der Technik, d.h. die Anströmung eines nicht erfindungsgemäß ausgestatte- ten Profils undFigure 4 shows prior art as a comparison to Figure 1, i.e. the inflow of a profile not equipped according to the invention and
Figur 5 zeigt die der Figur 2 entsprechende Ansicht, jedoch bezogen auf die Figur 4.FIG. 5 shows the view corresponding to FIG. 2, but with reference to FIG. 4.
Die Figur 4 zeigt als Stand der Technik in Schnittdarstellung ein Teilstück eines Profils eines Werkstückes 1', z.B. einer Turbinenschaufel . Mit 5 ist die Hauptbewegungsrichtung der Anströmung dieses Werkstückes 1' bezeichnet. Die Darstellungsebene der Figur 4 (und der Figur 1) ist so gewählt, dass die Hauptbewegungsrichtung 5 in dieser Ebene liegt. Die in der Figur mit 4' gezeigte Komponente weist auf die Richtung, mit der in etwa bei diesem Stand der Technik ein solches Teilchen an der Werkstückoberfläche abprallt, das in der auf das Werkstück auftreffenden Anströmung mit seiner individuel- len Bewegungsrichtung 3 - in der Figur 4 ist deren in der Darstellungsebene liegende Komponente gezeigt - desselben aufgetroffen ist. Mit α'x ist der Winkel dieser x-Komponente des räumlichen Auftreffwinkels, bezogen auf die Oberfläche 11, bezeichnet.FIG. 4 shows the state of the art in a sectional view of a section of a profile of a workpiece 1 ', for example a turbine blade. With 5 the main direction of movement of the flow of this workpiece 1 'is designated. The representation level of FIG. 4 (and FIG. 1) is selected such that the main direction of movement 5 lies in this plane. The component shown at 4 'in the figure points to the direction in which, in this prior art, such a particle bounces on the workpiece surface, which in the inflow impinging on the workpiece with its individual direction of movement 3 - in the figure 4 shows its component lying in the representation plane - it has struck. With α ' x is the angle of this x component of the spatial angle of incidence, referred to the surface 11.
Die Figur 5 (ebenfalls Stand der Technik) zeigt, bezogen auf die Figur 4, von links gesehen und 90° geklappt, wiederum das Werkstück 1' und dazu die für diese Ansichtsrichtung sich ergebende Komponente 31' der Aufprallbewegung und die y-Kompo- nente 41' der räumlichen Abprallrichtung . Der Winkel dieser y-Komponente des Aufpralls in dieser Ansicht ist mit 'y be- zeichnet.FIG. 5 (also prior art), with reference to FIG. 4, viewed from the left and folded 90 °, again shows the workpiece 1 'and, in addition, the component 31' of the impact movement resulting for this viewing direction and the y component 41 'of the spatial direction of rebound. The angle of this y component of the impact in this view is labeled ' y .
Die Figur 1 zeigt als Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung die Ebene, in der (wie in Figur 4) die Hauptbewegungsrichtung 5 der Anströmung liegt. Das nunmehr die Er- findung betreffende Werkstück ist mit 1 bezeichnet. Mit 2 ist eine hier zum Beispiel als Beschichtung der Oberfläche 11 des Werkstücks 1 vorgesehene, erfindungsgemäße Oberflächenstruktur bezeichnet. Die Figur zeigt dabei die eine seitliche Flanke 22 einer der einander parallelen Längsrippen 20 der Oberflächenstruktur 2. Der Schnitt gemäß Figur 1 verläuft hier im Tal zwischen zwei benachbarten Längsrippen 20. Mit 3 ist hier wieder für ein individuelles, aufprallendes Teilchen wiederum die gleiche Aufprallbewegungsrichtung bezeichnet wie in Fig. 4, jedoch diesmal für den Aufprall auf das Werkstück 1 mit der erfindungsgemäßen Rippenstruktur. Mit 4 ist dieFIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the invention, the plane in which (as in FIG. 4) the main direction of movement 5 of the inflow lies. The workpiece now relating to the invention is designated by 1. 2 denotes a surface structure according to the invention which is provided here, for example, as a coating of the surface 11 of the workpiece 1. The figure shows the one side flank 22 of one of the parallel longitudinal ribs 20 of the surface structure 2. The section according to FIG. 1 runs here in the valley between two adjacent longitudinal ribs 20. Here again, 3 denotes the same direction of impact movement for an individual, impacting particle as in Fig. 4, but this time for the impact on the workpiece 1 with the rib structure according to the invention. With 4 it is
Komponente der nun erfindungsgemäß veränderten Abprallrichtung bezeichnet. Der Winkel x, d.h. die x-Komponente des Aufprallwinkels entspricht dabei dem Winkel α'x in Fig. 4 am Werkstück 1' als Stand der Technik. Dieser Winkel ist aber räumlich gemessen erfindungsgemäß verringert.Component of the rebound direction now changed according to the invention. The angle x , ie the x component of the impact angle, corresponds to the angle α ' x in FIG. 4 on the workpiece 1' as prior art. This angle is however spatially reduced according to the invention.
Die Figur 2 ist eine Schnittansicht II-II des Gegenstands der Figur 1. Die Darstellung der Figur 2 ist die Ansicht des Gegenstands der Figur 1 von links her gesehen. In der Figur 2 ist die Struktur einer erfindungsgemäß vorgesehenen Oberflächenstruktur 2 des Werkstücks 1 besser zu erkennen. Die Oberflächenstruktur 2 mit den abschnittsweise dargestellten Längsrippen 20 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Die schräg geneigt positionierten Flankenflächen 22 und 24 einer jeweiligen der Längsrippen 20 stehen im Winkel zueinander. Vor allem stehen sie aber erfindungswesentlich, bezogen auf die Oberfläche 11 des Werkstücks 1, d.h. bezogen auf den Stand der Technik nach Figur 4, in vergleichsweise jeweils hier flacherem Winkel OCy zur Bewegungsrichtung 3 des Aufpralls .Figure 2 is a sectional view II-II of the object of Figure 1. The representation of Figure 2 is the view of the object of Figure 1 seen from the left. The structure of a surface structure 2 of the workpiece 1 provided according to the invention can be better seen in FIG. The surface structure 2 with the sections shown Longitudinal ribs 20 is a preferred embodiment. The obliquely inclined flank surfaces 22 and 24 of a respective one of the longitudinal ribs 20 are at an angle to one another. Above all, however, they are essential to the invention, based on the surface 11 of the workpiece 1, ie based on the state of the art according to FIG. 4, at a relatively flatter angle OCy to the direction of movement 3 of the impact.
Fig. 3 zeigt die Hauptbewegungsrichtung 5 relativ zu den an Achse A ausgerichteten Strukturen 20. Die Ausrichtung der Hauptbewegungsrichtung 5 zur Achse A soll einen räumlichen Winkel α von vorzugsweise weniger als 45° haben. So ist gewährleistet, dass die Teilchen 7 in entsprechend flachem Win- kel und z.B. nicht etwa frontal auf die Flankenflächen 22 auftreffen.3 shows the main direction of movement 5 relative to the structures 20 aligned on axis A. The orientation of the main direction of movement 5 with respect to axis A should have a spatial angle α of preferably less than 45 °. This ensures that the particles 7 are in a correspondingly flat angle and e.g. do not hit the flank surfaces 22 head-on.
Die Teilchen treffen erfindungsgemäß nur auf, bezogen auf die Oberfläche 11 des Werkstücks 1, geneigte Flankenflächen 22 und 24 der Längsrippen 20 der Oberflächenstruktur 2 auf. Gegenüber dem Auftreff inkel α'y gemäß der Figur 5 des Standes der Technik erfolgt also, und zwar bei gegenüber der Figur 4 unveränderten Verhältnissen, bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach Figur 1 und 2 die Anströmung mit für Erosion re- levant vermindertem Winkel auf die Oberflächenstruktur 2. Das heißt, dass die Teilchen mit gemitteltem räumlichem Auftreffwinkel innerhalb der Anströmung auf die Oberfläche am Werkstück 1, genauer die Oberfläche der erfindungsgemäß vorgesehenen Oberflächenstruktur 2, stets in, mit dem Stand der Technik verglichen, flacherem Winkel erosionsmindernd auf- treffen. Bei der Erfindung ist somit mit der erfindungsgemäß getroffenen Maßnahme eine Verminderung der Oberflächenerosion des Werkstücks erreicht. Mit a ist der Abstand der Scheitel benachbarter Rippen voneinander bezeichnet .According to the invention, the particles only strike inclined flank surfaces 22 and 24 of the longitudinal ribs 20 of the surface structure 2, based on the surface 11 of the workpiece 1. Compared to the impingement angle α ' y according to FIG. 5 of the prior art, in the case of the conditions unchanged compared to FIG. 4, in the embodiment according to the invention according to FIGS. 1 and 2, the inflow onto the surface structure is made at a reduced angle that is relevant for erosion 2. This means that the particles with an averaged spatial impact angle within the inflow onto the surface on the workpiece 1, more precisely the surface of the surface structure 2 provided according to the invention, always occur at a shallower angle, in comparison with the prior art, to reduce erosion. In the invention, the measure taken according to the invention thus reduces the surface erosion of the workpiece. The distance a between the vertices of adjacent ribs is designated by a.
Für die Erfindung nützlich und für die Lösung der Aufgabe effektiv ist es, die aus der Figur 2 ersichtliche Längsrippen- Struktur, wie dort dargestellt und anders als beim Stand der Technik (insbesondere gemäß der DE 196 50 439 Cl) , mit dicht aneinander liegenden Längsrippen auszuführen. Damit sind den anströmenden Teilchen ausschließlich nur schräge Flankenflä- chen der Längsrippen entgegensetzt.It is useful for the invention and effective for solving the problem that the longitudinal ribs shown in FIG. Structure as shown there and, unlike in the prior art (in particular according to DE 196 50 439 Cl), to be carried out with closely spaced longitudinal ribs. The inflowing particles are thus only opposed to oblique flank surfaces of the longitudinal ribs.
Für praktische Ausführungsformen haben sich Längsrippen mit Flankenwinkeln zwischen etwa 35° und 135°, vorzugsweise zwischen 60° und 100°, bewährt. Der Mindestabstand a sollte we- nigstens 0,3 mm groß gewählt sein. Die Höhe der Rippen sollte wenigstens 0,3 mm, vorzugsweise wenigstens 1 mm, betragen. Longitudinal ribs with flank angles between approximately 35 ° and 135 °, preferably between 60 ° and 100 °, have proven useful for practical embodiments. The minimum distance a should be at least 0.3 mm. The height of the ribs should be at least 0.3 mm, preferably at least 1 mm.

Claims

Patentansprüche claims
1. Als Maßnahme zur Verminderung der mit erodierend wirkenden Teilchen enthaltender Anströmung verbundenen Erosion an Werk- stücken (1), ist eine Oberflächenstruktur (2) des Werkstückes (1) oder eine solche (2) auf dem Werkstück (1) vorzusehen, die im Wesentlichen lückenlos angeordnete, keilförmig strukturierte Längsrippen (20) mit jeweils zueinander geneigt orientierten Flankenflächen (22, 24) aufweist, wobei sich diese Längsrippen (20) im Wesentlichen nach dem Verlauf des anströmenden Fluids (5) entlang des Werkstückes (1) vorzugsweise unter einem Winkel kleiner 45° ausgerichtet erstrecken, so dass der Aufprall von Teilchen auf das Werkstück auf den Flankenflächen (22, 24) der Oberflächenstruktur (2) mit ver- kleinerten Aufprallwinkeln erfolgt, verglichen damit, wie die Oberfläche (11) eines gleichen Werkstückes (1) , dieses jedoch ohne die vorgesehene Oberflächenstruktur (2), getroffen werden würde .1. As a measure to reduce the erosion of workpieces (1) associated with the flow containing erodant particles, a surface structure (2) of the workpiece (1) or one (2) on the workpiece (1) must be provided, which in Has essentially seamlessly arranged, wedge-shaped structured longitudinal ribs (20) each with flank surfaces (22, 24) oriented at an inclination to one another, these longitudinal ribs (20) essentially being located beneath one after the course of the inflowing fluid (5) along the workpiece (1) Extend angles less than 45 ° so that the impact of particles on the workpiece on the flank surfaces (22, 24) of the surface structure (2) takes place with reduced impact angles compared to how the surface (11) of the same workpiece (1 ), but this would be done without the intended surface structure (2).
2. Maßnahme nach Anspruch 1 bei einem Werkstück, bei dem auf einem Grundkörper ein Teil angeordnet ist, der mit der Oberflächenstruktur (2) versehen ist.2. Measure according to claim 1 for a workpiece in which a part is arranged on a base body, which is provided with the surface structure (2).
3. Maßnahme nach Anspruch 2, wobei als Teil eine Beschichtung vorgesehen ist.3. Measure according to claim 2, wherein a coating is provided as part.
4. Maßnahme nach Anspruch 2 oder 3 , wobei für diese Beschichtung ein erosionsresistentes Material verwendet ist.4. Measure according to claim 2 or 3, wherein an erosion-resistant material is used for this coating.
5. Maßnahme nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Keilwinkel der Längsrippen zwischen etwa 50° und etwa 135° gewählt und der Mindestabstand der Längsrippen wenigstens 0,3 mm breit bemessen sein soll.5. Measure according to one or more of claims 1 to 4, wherein the wedge angle of the longitudinal ribs is chosen between approximately 50 ° and approximately 135 ° and the minimum distance between the longitudinal ribs is to be dimensioned at least 0.3 mm wide.
6. Maßnahme nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Keilwinkel zwischen 60° und 100° bemessen sein soll. 6. Measure according to one or more of claims 1 to 5, wherein the wedge angle should be between 60 ° and 100 °.
7. Maßnahme nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Höhe der einzelnen Längsrippen mit wenigstens 1 mm bemessen sein soll .7. Measure according to one or more of claims 1 to 6, wherein the height of the individual longitudinal ribs should be dimensioned with at least 1 mm.
8. Werkstück (1) mit einer Oberflächenstruktur oder einer solchen auf diesem, wobei die Oberflächenstruktur (2) einer Anströmung von erodierend wirkenden Teilchen auszusetzen ist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Oberflächenstruktur (2) im Wesentlichen lückenlos angeordnete, keilförmig strukturierte Längsrippen (20) mit jeweils zueinander geneigt orientierten Flankenflächen (22, 24) aufweist, wobei sich diese Längsrippen (20) im Wesentlichen nach dem Verlauf der Anströmung (5) entlang des Werkstückes (1) vorzugsweise unter einem Winkel kleiner 45° ausgerichtet erstrecken, so dass der Aufprall von Teilchen auf das Werkstück auf den Flankenflächen (22, 24) der Oberflächenstruktur (2) mit verkleinerten Aufprallwinkeln erfolgt, verglichen damit, wie die Oberfläche (11) eines gleichen Werkstückes (1) , dieses jedoch ohne die vorgesehene Oberflächenstruktur (2), getroffen werden würde.8. Workpiece (1) with a surface structure or one on top of it, the surface structure (2) being exposed to an inflow of particles having an erosion effect, since you are characterized in that the surface structure (2) is arranged essentially without gaps, with wedge-shaped longitudinal ribs (20 ) each with inclined flank surfaces (22, 24), these longitudinal ribs (20) extending essentially along the workpiece (1), preferably oriented at an angle of less than 45 °, after the flow (5), so that the Impact of particles on the workpiece on the flank surfaces (22, 24) of the surface structure (2) takes place with reduced impact angles, compared to how the surface (11) of a same workpiece (1), but without the intended surface structure (2), would be hit.
9. Werkstück nach Anspruch 8, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Ausbildung seiner Oberflächenstruktur (2) gemäß wenigstens einer Maßnahme nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7.9. Workpiece according to claim 8, g e k e n e z e i c h n e t by forming its surface structure (2) according to at least one measure according to one or more of claims 2 to 7.
10. Werkstück nach Anspruch 8 oder 9, g e k e n n z e i c h n e t durch einen oberflächennahen Teil oder Be- reich, der mit der Oberflächenstruktur (2) versehen ist. 10. Workpiece according to claim 8 or 9, g e k e n n z e i c h n e t by a near-surface part or area which is provided with the surface structure (2).
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