WO2007101423A1 - Gasturbinenbauteil sowie verfahren zur bearbeitung von gasturbinenbauteilen im rahmen der herstellung oder instandsetzung dieser gasturbinenbauteile - Google Patents

Gasturbinenbauteil sowie verfahren zur bearbeitung von gasturbinenbauteilen im rahmen der herstellung oder instandsetzung dieser gasturbinenbauteile Download PDF

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cavity
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Mtu Aero Engines Gmbh
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Definitions

  • Gas turbine component and method for processing gas turbine components in the production or repair of these gas turbine components are known.
  • the invention relates to a gas turbine component and to a method for processing gas turbine components in the context of the manufacture or repair of these gas turbine components.
  • Gas turbine components which have an inner cavity-referred to below as the first inner cavity-are already known.
  • An example of such a design is a blade, such as a blade or blade of a gas turbine or an aircraft engine, which is provided for cooling purposes with an addressed first inner cavity.
  • a first inner cavity which may also be formed as a channel or arrangement of a plurality of cooperating channels or as a chamber or chamber system and / or one or more undercuts (or undercuts), may in this case with holes or slots in combination stand, so that the overall arrangement of the inner cavity and the holes or slots allows air to flow through the blade.
  • Such blades are also referred to as internally cooled or internally air cooled blades.
  • a plurality of processing steps are typically carried out in each case.
  • one of the processing steps carried out during the production is a "pouring" in the blade, the first inner cavity being formed as part of this casting process.
  • the first inner cavity can also be formed in other ways. Holes or cooling holes or slots or cooling slots are usually introduced after the formation of an addressed first cavity. This may be such that cooling holes are introduced by means of a mechanical machining method, such as drilling, which extend from the outer surface of the blade to the first cavity. Another possibility is to introduce such holes or slots by means of a laser. While a mechanical drilling of such cooling holes can be ensured in a relatively simple manner,
  • the area of action on which this laser arc is acted upon or the area of action of the laser is thus not only in the area of the laser bore but also on the wall section of the boundary wall of the first cavity opposite the laser bore. It would be desirable, however, that impairments or changes in this opposite wall section could be avoided or reduced.
  • This problem can also occur, for example, in the coating of gas turbine components - be it within the scope of the manufacturing process or as part of a repair. If, for example, an internally air-cooled blade is at least partially stripped and then coated again during repair work, there is a risk that the cooling air holes may become clogged or their cross-sectional areas at least reduced during this coating.
  • an area of the component or of the blade is acted upon, in which a corresponding action is undesirable.
  • the invention is based on the object, a method for processing, in particular internal or internal air cooled, gas turbine components, which processing takes place in the production or repair of these gas turbine components to create, with the risk of undesirable or damaging effects in the context of Processing steps on the gas turbine component is reduced or even avoided.
  • a method for processing, in particular internal or internal air-cooled, gas turbine components in the production or repair of these gas turbine components is proposed in which initially provided with at least a first inner cavity component is provided and then at least a first processing step on this Component is performed.
  • plastic material is introduced into the first cavity before the at least one first processing step is carried out. This plastic material is removed after the first processing steps or from the first cavity again.
  • the gas turbine component to be machined does not need to be a finished gas turbine component or a partially finished or serviceable gas turbine component, preferably a gas turbine blade, and more preferably internally cooled or gas turbine scoop.
  • the gas turbine blade may be configured, for example, as a vane or blade of a turbine or a compressor of an aircraft engine.
  • the plastic material is injected in an advantageous design or applied in a liquid or viscous state.
  • a particularly expedient design is provided that the plastic material is injected or the first cavity is sprayed with plastic material, particularly preferably completely.
  • the first cavity may be, for example, an opening or opening extending into the interior of the gas turbine component or a channel or an arrangement of a plurality of interacting channels or a chamber or a chamber system, or may be formed by the same.
  • the first cavity may also be a bore, in particular laser bore or cooling (air) bore, be.
  • the first cavity forms a kind of channel from which laser holes or cooling holes extend to the outer surface of these gas turbine blades in the finished state of the gas turbine blade.
  • Such a channel formed as the first cavity may, for example, extend oblong; For example, it may be curved or meandering or otherwise.
  • the first cavity may, for example, have one or more undercuts or undercuts or undercuts.
  • the first cavity has been produced in the context of a G facultyreaes.
  • the first cavity or first channel has in an advantageous embodiment at its one end to an outwardly open opening or main opening and is substantially closed at its other end.
  • the or a first processing step is carried out by means of a laser.
  • This first processing step may be, for example, laser drilling. With such a laser drilling through holes or cooling holes can be introduced into the gas turbine component or the blade. Such cooling holes can be introduced so that connect the addressed first cavity or first channel with the outer surface of the blade.
  • the addressed plastic material may therefore be previously introduced into the first cavity or channel so that it is at least (also) positioned in the first cavity so that it in imaginary extension of the laser holes or cooling holes to be produced is positioned so that it shields the opposite wall portion of the channel or first cavity.
  • the plastic material is in a particularly preferred embodiment, a substantially residue-free removable plastic material.
  • the plastic material is polystyrene.
  • an induction coil or induction mat is placed around the blade and the blade or the cavity or the blade channels are hereby heated, and preferably simultaneously flooded with oxygen or atmospheric oxygen.
  • the heating can be carried out, for example, at a temperature which is in the range between 400 ° C and 800 ° C, preferably in the range of 400 ° C to 600 0 C, and is more preferably at about 500 0 C.
  • the above-mentioned temperature values are especially suitable when the plastic material is polystyrene.
  • the polystyrene burns or evaporates essentially without residue. It can further be provided that the blade is then cooled or rapidly cooled.
  • the rapid cooling can be carried out, for example, with additional air or additional water, in particular air or water, which is or to the copper jaws or to the holding device whose material preferably has a good thermal conductivity is performed.
  • This may, for example, be such as to allow the blades to be relatively quickly cooled down so that they can be gripped by hand, thereby reducing throughput times in the gas turbine blade manufacturing process.
  • holes or openings are introduced in such a way that they connect the outer surface of the blade with the cavity addressed.
  • Such holes or openings may, for example, be arranged at the end of the cavity facing away from the mentioned main opening.
  • first and second processing step have been chosen in particular for the identification or distinctness of the processing steps, wherein the second processing step takes place after the first processing step in an advantageous design, provided preferred developments have both of these processing steps. Before the first or between the first and the second processing step but also one or more further processing steps can be performed.
  • the gas turbine component or the blade is preferably made of a metallic or metal-containing material and / or of a material which cobalt and / or nickel - in particular as a base material or as a matrix material - and is optionally coated or provided with a coating and / or is alitiert;
  • Other materials, and in particular materials which are proposed in the prior art for gas turbine components, in particular gas turbine blades, can be used as material for the gas turbine component or the blade.
  • a device for carrying out the method or for processing, in particular in the context of production or maintenance of the gas turbine component, in particular a blade, for example, a device may be used which is designed as follows and for which the applicant reserves the right to protection combined or integrated mold, comprising: a laser, a holding device for holding the gas turbine component, which is designed in particular in the manner mentioned above, a spray device for spraying plastic material, in particular for spraying polystyrene, a heater for removing the plastic material, in particular as an induction coil or induction mat or, if appropriate, one or more of the following devices: an electronic control device for controlling the method for processing the gas turbine component, a device for stripping the gas turbine component, ie e is optionally the laser, a measuring device for measuring or checking of the processing results generated by the method or for measuring one or more characteristics of the gas turbine component. It may be further provided that an oxygen or Heilbuchzu arrangementseiiiutter is provided, which is optionally combined in the manner mentioned above with the holding device.
  • FIG. 1 and FIG. 2 shows an exemplary gas turbine blade according to the invention in schematic representation, wherein FIG. 1 shows a flow profile in FIG. 1 Shovel shown coarsely schematically and with reference to this Fig. An exemplary erfmdungswashes method is explained.
  • a blade 1 of a gas turbine or an aircraft engine is shown.
  • This blade 1 is designed here as a blade, as a turbine blade.
  • such a blade may also be designed as a guide vane of a gas turbine or an aircraft engine, or as a guide or moving blade of a compressor of a gas turbine or an aircraft engine.
  • the blade 1 has an airfoil 10 and a blade root 12. Furthermore, the blade 1 has a first inner cavity 14 or a first inner chamber or a first inner channel 14, whose wall or boundary in FIGS. 1 and 2 is delimited by the (dashed) lines 14a. This first inner cavity 14 may be provided with undercuts or undercuts or undercuts. The first inner cavity 14 opens in the region of the blade root 12 to the outside.
  • the corresponding (main) opening 20 provided there at the area of the blade root 12 is here positioned so that it is located radially inside or in the radially inward-arranged region of the blade 1 in the case of a blade 1 mounted in an aircraft engine with respect to the turbine rotational axis.
  • the first inner channel 14 or the first cavity 14 is filled with a residue-free removable plastic material, which is polystyrene here. This may be such that the first cavity 14 is substantially completely filled with the addressed polystyrene.
  • the blade 1 shown in FIGS. 1 and 2 further includes a plurality of first openings 16 and a plurality of second openings 18.
  • the openings 16, 18 extend from the outer surface 21 of the blade 1 to the first inner cavity 14, in the region of the airfoil 10.
  • the first openings 16 are here as holes, namely laser holes, designed, and may also be referred to as cooling holes become.
  • the second openings 18 are designed here slit-shaped, but may alternatively be (laser) holes or the like.
  • the first inner cavity 14 is further connected to the blade outer via a main opening 20 of the first inner cavity 14, which, as already mentioned, is arranged here in the region of the blade root 12.
  • the first inner cavity 14 is therefore connected to the exterior of the blade 1 only via the main opening 20 and, with respect to its cross-section, relatively smaller openings 16, 18 arranged in the region of the airfoil.
  • the thus formed channel arrangement or cavity arrangement is used in the operation of the cooling or air cooling.
  • Relatively cold air can be introduced into the blade 1 via the main opening 20 in relation to the ambient temperature of the blade 1, which then exits via the openings 16, 18.
  • the "relatively" cold air may, for example, be in the range of 700 ° C., which is relatively low compared to the temperatures caused by the combustion gases of an aircraft engine in the area adjoining the combustion chamber.
  • An inventive method can proceed in an exemplary embodiment as follows.
  • a blade 1 provided with a first inner cavity 14 is provided.
  • This blade 1 can be, for example, as illustrated in FIGS. 1 and 2 or explained with reference to this figure, although initially the openings 16, 18 are not provided.
  • second openings 18 are created, which connect the outside of the blade 1 with the first inner cavity 14, as can also be clearly seen in FIG. 2, where the flow profile or a section through the airfoil 10 is shown is.
  • the openings 18 can be positioned in the region of the outlet edge 24 of the blade 1, namely in particular there on the pressure side 26.
  • the openings 18 may also have a different shape than the shape prescribed here.
  • polystyrene 22 is injected into the hollow chamber 14 or the hollow chamber 14 is sprayed with polystyrene 22, which can be done via the second openings 18 and / or via the main opening 20. Depending on whether it takes place via the main opening 20 or the second openings 18, it is ensured by the respective other openings 20, 18 that no compressed air cushion is built up, which could prevent complete infestation of the chamber 14 with polystyrene 22.
  • the first holes or cooling holes 16 are now generated by means of a laser.
  • the holes 16 can therefore also be referred to as laser holes.
  • These cooling holes 16 are arranged in the design according to FIGS. 1 and 2 in the region of the leading edge 28 of the blade 1. Characterized in that the first inner cavity 14 is filled with polystyrene 22, is prevented when laser drilling the opposite in the extension of these resulting holes 16 wall portion, the component of the first cavity 14 bounding wall 14a, by the laser radiation in an undesirable manner is impaired.
  • This is schematically indicated in FIG. 2 for one of the holes 16, where denoted by the reference numeral 30 is a laser head, denoted by the reference numeral 32 laser radiation, and by the reference numeral 34 an addressed opposite wall portion.
  • the opposite wall section 34 is shielded by means of the polystyrene 22 and thus prevents the laser radiation 32 from undesirably acting on this opposite wall section 34 or changing the surface or material properties of this wall section 34, in particular remaining permanent.
  • the polystyrene 22 is subsequently removed again. This is done so that the polystyrene 22 is heated or heated, thereby burning or evaporating.
  • the corresponding heating of the polystyrene 22 may, for example - as shown schematically in Fig. 1 - carried out by means of an induction coil 36.
  • copper jaws 38 are provided, in which the blade root 12 is clamped.
  • Such copper jaws 38 may have, as roughly indicated schematically in FIG. 1, an oxygen or air pressure supply or supply device 40, which may be connected to the main opening 20.
  • an induction mat or another suitable heating device may be provided.
  • the coil 36 or mat is placed around the blade and optionally the blade root 12.
  • the heating device or induction coil 36 the blade channels or their interior are heated to about 500 ° C and simultaneously flooded via the oxygen or air pressure supply means 40 with oxygen or atmospheric oxygen.
  • the polystyrene burns or evaporates essentially without residue. Essentially, this produces only water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ).
  • rapid cooling takes place via the copper jaws 38 additionally with air or water.
  • polystyrene 22 after removing the polystyrene 22 again polystyrene 22 is injected, and this time so that not only the first cavity 14 is sprayed with polystyrene 22, but also or alternatively the openings 16, 18.
  • This allows at a subsequent coating process, which can also be referred to as a second processing step, to coat the surface of the blade 1, without thereby coating material penetrates into the openings 16, 18 and changes their cross-sectional area or even leads to blockages in the region of these openings 16, 18.
  • the polystyrene 22 After the corresponding coating process by which, for example, a hot-temperature-resistant layer or a corrosion-temperature-resistant layer or the like is formed. is brought, the polystyrene 22 can be removed in the aforementioned manner again.
  • the aforementioned second injection with polystyrene 22 can take place via openings 16 and / or 18 and / or via the main opening 20. It should be noted, furthermore, that the removal of polystyrene 22 in the embodiment described above by heating or heating, and inductive takes place. Instead, however, other removal methods may be provided, for example chemical.
  • this makes it possible in a simple manner to limit the area of action of tools or the area of action given in the course of processing steps by means of the polystyrene 22 or a corresponding plastic, it being noted that the injection molding of polystyrene fast, clean and inexpensive to carry out. The burning or evaporation of polystyrene is also residue-free, fast, inexpensive and environmentally friendly feasible.

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Abstract

Die Erfindung geht von dem Problem aus, dass bei diversen Bearbeitungsschritten, die im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung von innengekühlten Gasturbinenschaufeln (1) Anwendung finden können, auf Abschnitte der Gasturbinenschaufel in unerwünschter Weise eingewirkt wird, und schlägt zur Verbesserung vor, den Hohlraum (14) der Gasturbinenschaufeln (1) vor den entsprechenden Bearbeitungsschritten mit einem rückstandfrei entfernbaren Kunststoff material (22), wie Polystyrol auszuspritzen, dass anschliessend wieder, insbesondere thermisch, entfernt wird.

Description

Gasturbinenbauteil sowie Verfahren zur Bearbeitung von Gasturbinenbauteilen im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung dieser Gasturbinenbauteile
Die Erfindung betrifft ein Gasturbinenbauteil sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Gasturbinenbauteilen im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung dieser Gasturbinenbauteile.
Bekannt sind bereits Gasturbinenbauteile, die einen inneren Hohlraum - im folgenden als erster innerer Hohlraum bezeichnet — aufweisen. Ein Beispiel für eine solche Gestaltung bildet eine Schaufel, wie Leitschaufel oder Laufschaufel einer Gasturbine oder bzw. eines Flugzeugtriebwerks, die zu Kühlzwecken mit einem angesprochenen ersten inneren Hohlraum versehen ist. Ein solcher erster innerer Hohlraum, der auch als Kanal oder Anordnung mehrerer zusammenwirkender Kanäle oder als Kammer bzw. Kammersystem ausgebildet sein kann und / oder eine oder mehrere Hinterscheidungen bzw. Unterschnitte (bzw. Hinterschnitte) aufweisen kann, kann dabei mit Löchern oder Schlitzen in Verbindung stehen, so dass die Gesamtanordnung aus dem inneren Hohlraum und den Löchern bzw. Schlitzen eine Luftdurchströmung der Schaufel ermöglicht. Derartige Schaufeln werden auch als innengekühlte bzw. innenluftgekühlte Schaufeln bezeichnet.
Bei der Herstellung bzw. Instandsetzung solcher Schaufeln wird typischerweise jeweils eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten durchgeführt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass einer der im Rahmen der Herstellung durchgeführten Bearbeitungsschritte ein "Gießen" in der Schaufel ist, wobei im Rahmen dieses Gießprozesses der erste innere Hohlraum ausgebildet wird. Der erste innere Hohlraum kann aber auch auf andere Art ausgebildet werden. Löchern bzw. Kühllöchern oder Schlitze bzw. Kühlschlitze werden in aller Regel dabei nach der Ausbildung eines angesprochenen ersten Hohlraums eingebracht. Dies kann so sein, dass mittels eines mechanischen Bearbeitungsverfahrens, wie Bohren, Kühllöchern eingebracht werden, die sich von der Außenoberfläche der Schaufel bis zum ersten Hohlraum erstrecken. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, derartige Löchern o- der Schlitze mittels eines Lasers einzubringen. Während bei einem mechanischen Bohren derartiger Kühlöffnungen auf verhältnismäßig einfache Weise sichergestellt werden kann,
i dass beim Bohren der der hierbei ausgebildeten Bohrung gegenüberliegende Begrenzungsabschnitt des ersten Hohlraums nicht beeinträchtigt oder beschädigt wird, ist dieses beim Laserbohren weitaus schwieriger. Während nämlich beim mechanischen Bohren durch Ansteuerung der Bohrtiefe eine Beeinträchtigung des erwähnten gegenüberliegenden Wandabschnitts auf einfache Weise vermieden werden kann, besteht beim Laserbohren die nicht unerhebliche Gefahr, dass die Laserstrahlung unerwünschte Veränderungen am gegenüberliegenden Wandabschnitt der Hohlraumbegrenzung bewirkt.
Der Einwirkbereich, auf den bei diesem Laserbogen eingewirkt wird bzw. der Einwirkbereich des Lasers ist dabei also nicht nur im Bereich der Laserbohrung sondern auch an dem der Laserbohrung gegenüberliegendem Wandäbschnitt der Begrenzungswand des ersten Hohlraums gegeben. Wünschenswert wäre dabei allerdings, dass sich Beeinträchtigungen bzw. Veränderungen dieses gegenüberliegenden Wandabschnitts vermeiden bzw. vermindern ließen.
Die Problematik, dass im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung von Gasturbinenbauteilen im Rahmen von Bearbeitungsschritten bzw. mittels eines Bearbeitungswerkszeugs auf Bereiche des Bauteils bzw. Gasturbinenbauteils eingewirkt wird, in denen ein derartiges Einwirken unerwünscht ist, besteht allerdings nicht nur beim angesprochenen Laserbohren.
Diese Problematik kann beispielsweise auch beim Beschichten von Gasturbinenbauteilen - sei es im Rahmen des Herstellungsprozesses oder im Rahmen einer Instandsetzung — auftreten. Wenn nämlich beispielsweise eine innenluftgekühlte Schaufel im Rahmen von Instandsetzungsarbeiten zumindest teilweise entschichtet und anschließend wieder beschichtet wird, besteht die Gefahr, dass sich bei diesem Beschichten die Kühlluftlöchern zusetzen oder deren Querschnittsflächen zumindest vermindert werden.
Auch hierbei wird also bei einem Bearbeitungsschritt, nämlich dem Beschichten, (unter anderem) auf einen Bereich des Bauteils bzw. der Schaufel eingewirkt, in dem eine entsprechende Einwirkung unerwünscht ist. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung von, insbesondere innen- bzw. innenluftgekühlten, Gasturbinenbauteilen, welche Bearbeitung im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung dieser Gasturbinenbauteile erfolgt, zu schaffen, mit dem die Gefahr von unerwünschtem oder schädigendem Einwirken im Rahmen von Bearbeitungsschritten auf das Gasturbinenbauteil vermindert oder gar vermieden wird.
Erfmdungsgemäß wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein erfindungsgemäßes Gasturbinenbauteil ist Gegenstand des Anspruchs 9. Zu bevorzugende Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird also insbesondere ein Verfahren zur Bearbeitung von, insbesondere innen- bzw. innenluftgekühlten, Gasturbinenbauteilen im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung dieser Gasturbinenbauteile vorgeschlagen, bei dem zunächst ein mit zumindest einem ersten inneren Hohlraum versehenes Bauteil bereitgestellt wird und dann zumindest ein erster Bearbeitungsschritt an diesem Bauteil durchgeführt wird. Zur Begrenzung des an dem Bauteil gegebenen Einwirkbereichs, auf den im ersten Bearbeitungsschritt eingewirkt wird, wird vor dem Durchführen des zumindest einen ersten Bearbeitungsschrittes Kunststoffmaterial in den ersten Hohlraum eingebracht. Dieses Kunststoffmaterial wird nach dem bzw. den ersten Bearbeitungsschritten aus dem ersten Hohlraum wieder entfernt. Wie angesprochen, wird ein Verfahren zur Bearbeitung von Gasturbinenbauteilen vorgeschlagen; in diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass das zu bearbeitende Gasturbinen- bauteil evident nicht ein fertiggestelltes Gasturbinenbauteil sein muss bzw. ein teilweise fertiggestelltes bzw. instandzusetzendes Gasturbinenbauteil, vorzugsweise Gasturbinenschaufel, und besonders bevorzugt innengekühlte bzw. innenluftgefühlte Gasturbinenschaufel, sein kann. Die Gasturbinenschaufel kann beispielsweise als Leitschaufel oder Laufschaufel einer Turbine oder eines Verdichters eines Flugzeugtriebwerks gestaltet sein.
Das Kunststoffmaterial wird in vorteilhafter Gestaltung eingespritzt bzw. in flüssigem bzw. zähflüssigem Zustand aufgebracht. In besonders zweckmäßiger Gestaltung ist vorgesehen, dass das Kunststoffmaterial eingespritzt wird bzw. der erste Hohlraum mit Kunststoffmaterial ausgespritzt wird, und zwar besonders bevorzugt vollständig.
Der erste Hohlraum kann beispielsweise eine Öffnung bzw. sich in das Innere des Gasturbinenbauteils erstreckende Öffnung bzw. ein Kanal bzw. eine Anordnung mehrerer zusammenwirkender Kanäle bzw. eine Kammer oder ein Kammersystem sein, oder davon gebildet werden. Der erste Hohlraum kann auch eine Bohrung, insbesondere Laserbohrung oder Kühl(luft)bohrung, sein. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der erste Hohlraum eine Art Kanal bildet, von dem im fertiggestellten Zustand der Gasturbinenschaufel sich Laserlöchern bzw. Kühllöchern zur Außenoberfläche dieser Gasturbinenschaufeln erstrecken. Ein solcher als Kanal ausgebildeter erster Hohlraum kann sich beispielsweise länglich erstrecken; er kann beispielsweise gekrümmt verlaufen oder mäanderförmig oder auf sonstige Weise. Der erste Hohlraum kann beispielsweise eine oder mehrere Hinterscheidungen bzw. Unterschnitte bzw. Hinterschnitte aufweisen. In vorteilhafter Gestaltung ist der erste Hohlraum im Rahmen eines Geißprozesses erzeugt worden.
Der erste Hohlraum bzw. erste Kanal weist in vorteilhafter Ausgestaltung an seinem einen Ende eine nach außen hin offene Öffnung bzw. Hauptöffnung auf und ist an seinem anderen Ende im Wesentlichen geschlossen.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der oder ein erster Bearbeitungsschritt mittels eines Lasers durchgeführt wird. Dieser erste Bearbeitungsschritt kann beispielsweise ein Laserbohren sein. Mit einem solchen Laserbohren können dabei Durchgangslöchern bzw. Kühllöchern in das Gasturbinenbauteil bzw. die Schaufel eingebracht werden. Solche Kühllöchern können so eingebracht werden, dass die den angesprochenen ersten Hohlraum bzw. ersten Kanal mit der Außenoberfläche der Schaufel verbinden.
Das angesprochene Kunststoffmaterial kann daher zuvor in den ersten Hohlraum bzw. Kanal so eingebracht sein, dass es in dem ersten Hohlraum zumindest (auch) so positioniert ist, dass es in gedachter Verlängerung der zu erzeugenden Laserlöchern bzw. Kühllöchern so positioniert ist, dass es den gegenüberliegenden Wandabschnitt des Kanals bzw. ersten Hohlraums abschirmt.
Das Kunststoffmaterial ist in besonders zu bevorzugender Ausgestaltung ein im Wesentlichen rückstandsfrei entfernbares Kunststoffmaterial. In besonders vorteilhafter Gestaltung ist das Kunststoffmaterial Polystyrol.
Es kann in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zuvor angesprochene Kühlbohren mittels Laserbohrung erzeugt werden, vorgesehen sein, dass nach dem Laserbohren der Schaufelfuß in einer Halteeinrichtung mit guter Wärmeleitfähigkeit bzw. in Kupferbacken eingespannt wird. Diese Halterichtung bzw. diese Kupferbacken können beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie eine Sauerstoff- oder Luftdruckzufüh- rung aufweisen. Die Schaufel kann dabei so ausgestaltet sein, dass der erste Kanal bzw. der erste Hohlraum im Bereich des Schaufelfußes nach außen offen ist bzw. eine Hauptöffnung ausbildet, wobei die Sauerstoff- bzw. Druckluftzufuhrung an diesen offenen Bereich bzw. diese Hauptöffnung angeschlossen wird, so dass Sauerstoff bzw. Druckluft dort eingeführt werden kann, und zwar insbesondere um — z.B. in Kombination mit einer Durchströmungsmessung oder dergleichen - eine Qualitätskontrolle durchzuführen. Für eine derartige Qualitätskontrolle, im Rahmen derer insbesondere überprüft wird, ob die Laser- bzw. Kühlöffnungen in erwünschter Weise dimensioniert sind, kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein.
Zum Entfernen des Kunststoffmaterials bzw. Polystyrols kann vorgesehen sein, dass um das Schaufelblatt eine Induktionsspule oder Induktionsmatte gelegt wird und die Schaufel bzw. der Hohlraum bzw. die Schaufelkanäle hiermit erwärmt werden, und vorzugsweise gleichzeitig mit Sauerstoff oder Luftsauerstoff geflutet werden. Die Erwärmung kann beispielsweise bei einer Temperatur erfolgen, die im Bereich zwischen 400°C und 800°C, vorzugsweise im Bereich von 400°C bis 6000C, ist, und besonders bevorzugt bei ca. 5000C liegt. Die zuvor angegebenen Temperaturwerte sind insbesondere besonders geeignet, wenn das Kunststoffmaterial Polystyrol ist. Das Polystyrol verbrennt bzw. verdampft dabei im Wesentlichen rückstandsfrei. Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Schaufel anschließend gekühlt bzw. schnellgekühlt wird. Dies kann beispielsweise so sein, das dass Schnellkühlen über die Kupferbacken bzw. die Halteeinrichtung, deren Material bevorzugt eine gute Wärmleitfähigkeit aufweist, erfolgt. Das Schnellkühlen kann beispielsweise mit zusätzlicher Luft oder zusätzlichem Wasser erfolgen, und zwar insbesondere Luft oder Wasser, die bzw. das an die Kupferbacken bzw. an die Halteeinrichtung, deren Material bevorzugt eine gute Wärmleitfähigkeit aufweist, geführt wird. Dies kann beispielsweise so sein, dass ermöglicht wird, dass anschließend die Schaufeln relativ zügig so abgekühlt werden, dass sie mit der Hand gegriffen werden können, wodurch die Durchlaufzeiten beim Herstellungsprozess der Gas- turbinenschaufeln reduziert werden können.
Es kann vorgesehen sein, dass bereits vor dem Befüllen des ersten Hohlraums mit Kunststoffmaterial eine oder einige Löchern bzw. Öffnungen so eingebracht werden, dass sie die Außenoberfläche der Schaufel mit dem angesprochenen Hohlraum verbinden. Solche Löchern bzw. Öffnungen können beispielsweise an dem der angesprochenen Hauptöffnung abgewandten Ende des Hohlraums angeordnet sein. Durch diese bereits zuvor eingebrachten Löchern bzw. Öffnungen, die auch beispielsweise mittels Laserbohren erzeugt werden können, kann erreicht bzw. sichergestellt werden, dass sich beim Befüllen mit Kunststoff nicht ein (im Wesentlichen geschlossener) luftbefüllter Raum ausbildet, der ein Luftpolster bildet und somit das Eindringen von Kunststoff in den entsprechenden Abschnitt verhindert wird; beim Befüllen mit Kunststoff kann also die Luft über den vor angesprochenen Löchern bzw. Öffnungen entweichen.
Anzumerken ist, dass die Begriffe "erster" und "zweiter" Bearbeitungsschritt insbesondere zur Identifizierung bzw. Unterscheidbarkeit der Bearbeitungsschritte gewählt wurden, wobei in vorteilhafter Gestaltung der zweite Bearbeitungsschritt nach dem ersten Bearbeitungsschritt erfolgt, sofern bevorzugte Weiterbildungen beide dieser Bearbeitungsschritte aufweisen. Vor dem ersten oder zwischen dem ersten und dem zweiten Bearbeitungsschritt können aber auch ein oder mehrere weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden. Das Gasturbinenbauteil bzw. die Schaufel ist vorzugsweise aus einem metallischen oder metallhaltigen Werkstoff und / oder aus einem Werkstoff, der Kobalt und / oder Nickel - insbesondere als Grundwerkstoff bzw. als Matrixmaterial - aufweist und gegebenenfalls beschichtet ist oder mit einer Beschichtung versehen ist und / oder alitiert ist; auch andere Materialien, und insbesondere Materialien die im Stand der Technik für Gasturbinenbauteile, insbesondere Gasturbinenschaufeln vorgeschlagen werden können als Material für das Gasturbinenbauteil bzw. die Schaufel verwendet werden.
Zur Durchführung des Verfahrens bzw. zur Bearbeitung, insbesondere im Rahmen der Herstellung oder Instandhaltung, des Gasturbinenbauteils, insbesondere Schaufel, kann beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden, die wie folgt gestaltet ist und für die sich die Anmelderin Schutz vorbehält: Die Vorrichtung weist, insbesondere in kombinierter bzw. integrierter Form, auf: einen Laser, eine Halteeinrichtung zum Halten des Gasturbinenbauteils, welche insbesondere in oben erwähnter Weise gestaltet ist, eine Spritzvorrichtung zum Spritzen von Kunststoffmaterial, insbesondere zum Spritzen Polystyrol, eine Heizvorrichtung zum Entfernen des Kunststoffmaterial, die insbesondere als Induktionsspule oder Induktionsmatte gestaltet ist oder eine solche aufweist, und gegebenenfalls eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen: eine elektronische Steuereinrichtung zum Steuern des Verfahrens zur Bearbeitung des Gasturbinenbauteils, eine Einrichtung zum Ent- schichten des Gasturbinenbauteils, die gegebenenfalls der Laser ist, eine Messeinrichtung zum Messen bzw. Überprüfen von mittels des Verfahrens erzeugten Bearbeitungsergebnissen bzw. zum Messen von einem oder mehreren Kennwerten des Gasturbinenbauteils. Es kann weitervorgesehen sein, dass eine Sauerstoff- oder Luftdruckzuführungseiiirichtung vorgesehen ist, die gegebenenfalls in oben erwähnter Weise mit der Halteeinrichtung kombiniert ist.
hu Folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden, ohne dass die Erfindung hierdurch beschränkt werden soll. Dabei zeigen:
Fig. 1 und Fig. 2 eine beispielhafte erfindungsgemäße Gasturbinenschaufel in Schema- tischer Darstellung, wobei Fig. 1 ein Strömungsprofil der in Fig. 1 gezeigten Schaufel grobschematisch zeigt und wobei anhand dieser Fig. Auch ein beispielhaftes erfmdungsgemäßes Verfahren erläutert wird.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Schaufel 1 einer Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks gezeigt. Diese Schaufel 1 ist hier als Laufschaufel gestaltet, und zwar als Turbinen-Laufschaufel. In weiteren Ausführungsformen, für die insbesondere auch die folgenden Ausführungen gelten können, kann eine derartige Schaufel aber auch als Leitschaufel einer Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks gestaltet sein, oder als Leit- oder Laufschaufel eines Verdichters einer Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks.
Die Schaufel 1 weist ein Schaufelblatt 10 sowie einen Schaufelfuß 12 auf. Ferner weist die Schaufel 1 einen ersten inneren Hohlraum 14 bzw. eine erste innere Kammer bzw. einen ersten inneren Kanal 14 auf, dessen Wand bzw. Begrenzung in den Fig. 1 und 2 durch die (gestrichelten) Linien 14a begrenzt ist. Dieser erste innere Hohlraum 14 kann mit Hinterschnitten bzw. Unterschnitten versehen sein bzw. Hinterschneidungen aufweisen. Der erste innere Hohlraum 14 mündet im Bereich des Schaufelfußes 12 nach außen. Die entsprechende dort am Bereich des Schaufelfußes 12 vorgesehene (Haupt-)Öffnung 20 ist hier so positioniert, dass sie bei in einem Flugtriebwerk montierter Schaufel 1 bezogen auf die Turbinendrehachse radial innen bzw. im radial innen angeordneten Bereich der Schaufel 1 gelegen ist. Gemäß einem erfindungsgemäßen Gasturbinenbauteil, das insbesondere eine Schaufel 1 ist, ist vorgesehen, dass der erste innere Kanal 14 bzw. der erste Hohlraum 14 mit einem rückstandsfrei entfernbaren Kunststoffmaterial, das hier Polystyrol ist, befüllt ist. Dies kann so sein, dass der erste Hohlraum 14 im Wesentlichen vollständig mit dem angesprochenen Polystyrol befüllt ist.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schaufel 1 weist ferner eine Vielzahl von ersten Öffnungen 16 sowie eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 18 auf. Die Öffnungen 16, 18 erstrecken sich von der Außenoberfläche 21 der Schaufel 1 bis zum ersten inneren Hohlraum 14, und zwar im Bereich des Schaufelblatts 10. Die ersten Öffnungen 16 sind hier als Löchern, und zwar Laserlöchern, gestaltet, und können auch als Kühllöchern bezeichnet werden. Die zweiten Öffnungen 18 sind hier schlitzförmig gestaltet, können alternativ aber auch (Laser- )Löchern oder dergleichen sein.
Der erste innere Hohlraum 14 ist mit dem Schaufeläußeren ferner über eine Hauptöffnung 20 des ersten inneren Hohlraums 14 verbunden, die, wie bereits angesprochen, hier im Bereich des Schaufelfußes 12 angeordnet ist. Der erste innere Hohlraum 14 ist also mit dem Äußeren der Schaufel 1 lediglich über die Hauptöffhung 20 sowie - hinsichtlich ihres Querschnitts - verhältnismäßig kleinerer und im Bereich des Schaufelblattes angeordnete Öffnungen 16, 18 verbunden. Die damit gebildete Kanalanordnung bzw. Hohlraumanordnung dient im Betrieb der Kühlung bzw. Luftkühlung. Über die Hauptöffhung 20 kann dabei im Verhältnis zur Umgebungstemperatur der Schaufel 1 verhältnismäßig kalte Luft in die Schaufel 1 eingeleitet werden, die dann über die Öffnungen 16, 18 austritt. Die "verhältnismäßig" kalte Luft kann beispielsweise im Bereich von 7000C liegen, was verhältnismäßig gering im Vergleich zu den Temperaturen sind, die durch die Verbrennungsgase eines Flugtriebwerks im sich an die Brennkammer anschließenden Bereich bewirkt werden.
Anzumerken ist, dass das angesprochene Polystyrol in Ausschnitten abschnittsweise symbolisch durch die kreuzschraffierten Flächen 22 angedeutet ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann in beispielhafter Ausgestaltung wie folgt ablaufen.
Zunächst wird eine mit einem ersten inneren Hohlraum 14 versehene Schaufel 1 bereitgestellt. Diese Schaufel 1 kann beispielsweise derart sein, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt bzw. anhand dieser Fig. erläutert ist, wobei allerdings zunächst die Öffnungen 16, 18 nicht gegeben sind.
Anschließend werden, beispielsweise mittels eines Lasers, zweite Öffnungen 18 erzeugt, die die Außenseite der Schaufel 1 mit dem ersten inneren Hohlraum 14 verbinden, wie auch gut in Fig. 2 zu erkennen ist, wo das Strömungsprofil bzw. ein Schnitt durch das Schaufelblatt 10 gezeigt ist. Die Öffnungen 18 können beispielsweise - wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt - im Bereich der Austrittskante 24 der Schaufel 1 positioniert sein, und zwar insbesondere dort auf der Druckseite 26. Wie angesprochen, können die Öffnungen 18 auch eine andere Form als die hier vorgeschriebene Form haben.
Anschließend wird Polystyrol 22 in die Hohlkammer 14 eingespritzt bzw. die die Hohlkammer 14 mit Polystyrol 22 ausgespritzt, was über die zweiten Öffnungen 18 und / oder über die Hauptöffhung 20 erfolgen kann. Je nach dem, ob es über die Hauptöffnung 20 o- der die zweiten Öffnungen 18 erfolgt, wird durch die jeweils anderen Öffnungen 20, 18 sichergestellt, dass sich kein Druckluftpolster aufbaut, was ein vollständiges Befallen der Kammer 14 mit Polystyrol 22 verhindern könnte.
Anschließend werden nun die ersten Löchern bzw. Kühllöchern 16 mittels eines Lasers erzeugt. Die Löchern 16 können also auch als Laserlöchern bezeichnet werden. Diese Kühllöchern 16 sind in der Gestaltung gemäß den Fig. 1 und 2 im Bereich der Eintrittskante 28 der Schaufel 1 angeordnet. Dadurch, dass der erste innere Hohlraum 14 mit Polystyrol 22 befüllt ist, wird verhindert, dass beim Laserbohren der in der Verlängerung dieser entstehenden Löchern 16 gegenüberliegende Wandabschnitt, der Bestandteil, der den ersten Hohlraum 14 begrenzenden Wand 14a ist, durch die Laserstrahlung in ungewünschter Weise beeinträchtigt wird. Dies ist schematisch in Fig. 2 für eine der Löchern 16 angedeutet, wobei dort mit den Bezugszeichen 30 ein Laserkopf, mit dem Bezugszeichen 32 Laserstrahlung, und mit dem Bezugszeichen 34 ein angesprochener gegenüberliegender Wandabschnitt bezeichnet sind. Wie dort gut zu erkennen ist, wird mittels des Polystyrols 22 der gegenüberliegende Wandabschnitt 34 abgeschirmt und somit verhindert, dass die Laserstrahlung 32 auf diesen gegenüberliegenden Wandabschnitt 34 in unerwünschter Weise einwirkt bzw. die Oberflächen- oder Materialeigenschaften dieses Wandabschnitts 34, insbesondere bleibend, verändert.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Laserstrahlung 32 bzw. deren Intensität so abgestimmt bzw. eingestellt ist, dass mittels des Polystyrols 22 hinreichend gesichert verhindert wirkt, dass beim Laserbohren bzw. durch die Laserstrahlung 32 auf den (jeweils gegenüberliegenden) Wandabschnitt 34 eingewirkt wird. Es kann dabei gegeben sein, dass die La- serstrahlung 32 auf das Polystyrol 22 einwirkt und dies gegebenenfalls partiell verdampft oder auf dieses eingewirkt wird.
Wenn sämtliche der Löchern 16 mittels des Lasers in vorerwähnter Weise ausgebildet wurden, wird anschließend das Polystyrol 22 wieder entfernt. Dies erfolgt so, dass das Polystyrol 22 erwärmt bzw. erhitzt wird, und dabei verbrennt bzw. verdampft. Das entsprechende Erwärmen des Polystyrols 22 kann beispielsweise - wie in Fig. 1 schematisch angedeutet - mittels einer Induktionsspule 36 erfolgen. Weiter kann vorgesehen sein, dass für das Einspannen des Schaufelfußes 12 Kupferbacken 38 vorgesehen sind, in die der Schaufelfuß 12 eingespannt wird. Derartige Kupferbacken 38 können — wie grob schematisch in Fig. 1 angedeutet ist, eine Sauerstoff- oder Luftdruckzuführung bzw. —Zuführungseinrichtung 40 aufweisen, die an die Hauptöffnung 20 angeschlossen werden kann. Anzumerken ist, dass anstelle der angesprochenen Induktionsspule 36 auch eine Induktionsmatte oder eine andere geeignete Heizvorrichtung vorgesehen sein kann. Die Spule 36 bzw. Matte wird um das Schaufelblatt und gegebenenfalls den Schaufelfuß 12 gelegt. Mittels der Heizeinrichtung bzw. Induktionsspule 36 werden die Schaufelkanäle bzw. deren Inneres auf ca. 500°C erwärmt und gleichzeitig über die Sauerstoff- bzw. Luftdruckzuführungseinrichtung 40 mit Sauerstoff bzw. Luftsauerstoff geflutet. Das Polystyrol verbrennt bzw. verdampft dabei im Wesentlichen rückstandsfrei. Es entsteht dabei im Wesentlichen nur Wasser (H2O) sowie Kohlendioxid (CO2). Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Schnellkühlen über die Kupferbacken 38 zusätzlich mit Luft oder Wasser erfolgt.
Es kann vorgesehen sein, dass nach dem Entfernen des Polystyrols 22 erneut Polystyrol 22 eingespritzt wird, und zwar diesmal so, dass nicht nur der erste Hohlraum 14 mit Polystyrol 22 ausgespritzt ist, sondern auch oder alternativ die Öffnungen 16, 18. Dies ermöglicht bei einem anschließenden Beschichtungsprozess, der auch als zweiter Bearbeitungsschritt bezeichnete werden kann, die Oberfläche der Schaufel 1 zu beschichten, ohne dass dabei Be- schichtungsmaterial in die Öffnungen 16, 18 eindringt und deren Querschnittsfläche verändert oder gar zu Verstopfungen im Bereich dieser Öffnungen 16, 18 führt. Nach dem entsprechenden Beschichtungsprozess, durch den beispielsweise eine Heißtemeperaturbestän- dige Schicht oder eine korrosionstemperaturbeständige Schicht oder dergleichen aufge- bracht wird, kann das Polystyrol 22 in zuvor erwähnter Weise wieder entfernt werden. Anzumerken ist, dass das zuvor angesprochene zweite Ausspritzen mit Polystyrol 22 über Öffnungen 16 und/oder 18 und/oder über die Hauptöffnung 20 erfolgen kann. Anzumerken ist, ferner, dass das Entfernen von Polystyrol 22 im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Erwärmen bzw. Erhitzen, und zwar induktiv, erfolgt. Stattdessen können aber auch andere Entfernungsverfahren vorgesehen sein, beispielsweise chemische.
Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ermöglicht dies, dass auf einfache Weise der Einwirkbereich von Werkzeugen bzw. der Einwirkbereich, der im Rahmen von Bearbeitungsschritten gegeben ist, mittels des Polystyrols 22 oder eines entsprechenden Kunststoffs begrenzt werden kann, wobei anzumerken ist, dass das Spritzgießen von Polystyrol schnell, sauber und kostengünstig durchführbar ist. Das Verbrennen bzw. Verdampfen von Polystyrol ist ferner rückstandsfrei, schnell, kostengünstig und umweltschonend durchführbar.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung von Gasturbinenbauteilen (1) im Rahmen der Herstellung oder Instandsetzung dieser Gasturbinenbauteile (I)5 mit den folgenden
5 Schritten:
- Bereitstellung eines mit zumindest einem ersten Hohlraum (14) versehenen Gasturbinenbauteils (1);
Durchfuhren von zumindest einem ersten Bearbeitungsschritt an dem Gasturbinenbauteil (1); LO dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des an dem Gasturbinenbauteil (1) gegebenen Einwirkbereichs, auf den im ersten Bearbeitungsschritt eingewirkt wird, vor dem Durchführen des zumindest einen ersten Bearbeitungsschrittes Kunststoffmaterial (22) in diesen ersten Holraum (14) eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, und dass dieses L 5 Kunststoffmaterial (22) nach dem oder den ersten Bearbeitungsschritten aus dem ersten Hohlraum (14) wieder entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder ein erster Bearbeitungsschritt ein Laserbohren ist, und zwar insbesondere ein Laserbohren,
20 mittels welchem Durchgangslöchern (16) in vorbestimmte Abschnitte (28) der den ersten Hohlraum (14) begrenzenden Wand (14a) eingebracht werden, die sich von der Außenoberfläche (21) des Gasturbinenbauteils (1) bis zum ersten Hohlraum (14) erstrecken.
25 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial
(22) derart in den ersten Hohlraum (14) eingebracht, insbesondere eingespritzt, bzw. in dem ersten Hohlraum (14) positioniert wird, dass zwischen der jeweiligen zu erzeugenden Laserbohrung (16) und dem in gedachter Verlängerung dieser La- serbohrang (16) gegenüber gelegenen Wandabschnitt (34), der Bestandteil der
3 o den ersten Hohlraum (14) begrenzenden Wand (14a) ist, Kunststoffmaterial (22) zur Abschirmung dieses gegenüberliegenden Wandabschnitts (34) beim Laserbohren ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasturbinenbauteil (1) nach dem ersten Bearbeitungsschritt in wenigstens einem zweiten Bearbeitungsschritt bearbeitet wird, und dass zur Begrenzung des an dem
5 Gasturbinenbauteil gegebenen Einwirkbereichs, auf den im zweiten Bearbeitungsschritt eingewirkt wird, vor dem Durchführen dieses zumindest einen zweiten Bearbeitungsschrittes Kunststoffmaterial (22) in zumindest eine, insbesondere alle, der Laserlöchern (16) und / oder in den ersten Hohlraum (14) und / oder in die Hauptöffnung (20) des ersten Hohlraums (14) eingebracht wird, und dass die-
.0 ses Kunststoffmaterial (22) nach dem oder den zweiten Bearbeitungsschritten wieder entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vor dem ersten Bearbeitungsschritt in den ersten Hohlraum (14) eingebrachte Kunststoffmaterial
.5 (22) vor dem Einbringen von Kunststoffmaterial (22) in die Laserlöchern (16) und / oder in den ersten Hohlraum (14) und / oder in die Hauptöffnung (20) des ersten Hohlraums (14) entfernt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
: o wenigstens eine zweite Bearbeitungsschritt ein Beschichtungsverfahren ist, wobei mittels dieses Beschichtungsverfahrens die Außenoberfläche (21) des Gasturbinenbauteils (1) teilweise oder vollständig beschichtet wird, und wobei mittels des in die wenigstens eine Laserbohrung (16) eingebrachten Kunststoffmaterials (22) das Eindringen von Beschichtungsmaterial in diese Laserbohrung (16) verhindert
»5 wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (22) thermisch entfernt wird.
i 0 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (22) Polystyrol (22) ist. Gasturbinenbauteil mit einem inneren Hohlraum (14), dadurch gekennzeichnet, dass dieser innere Hohlraum (14) mit einem in nicht-festem Zustand aufgebrachten bzw. eingespritzten und rückstandsfrei entfernbaren Kunststoffmaterial (22), insbesondere Polystyrol (22), befüllt ist, und zwar insbesondere vollständig oder teilweise.
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EP07721962A EP2012965A1 (de) 2006-03-09 2007-02-27 Gasturbinenbauteil sowie verfahren zur bearbeitung von gasturbinenbauteilen im rahmen der herstellung oder instandsetzung dieser gasturbinenbauteile
US12/196,626 US7841084B2 (en) 2006-03-09 2008-08-22 Gas turbine components and method for machining gas turbine components

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WO (1) WO2007101423A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1857217B1 (de) * 2006-05-17 2018-01-17 General Electric Company Verfahren zur Wiederherstellung von Hochdruckturbinenschaufel

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1780387A3 (de) * 2000-09-05 2007-07-18 Sudarshan Paul Dev Kompaktgasturbine
DE102009015401A1 (de) * 2009-03-27 2010-09-30 Mtu Aero Engines Gmbh Abdeckvorrichtung für ein mittels eines Lasers zu bearbeitendes Werkstück
US8091229B2 (en) * 2011-03-08 2012-01-10 General Electric Company Method of repairing a subsurface void or damage for a wind turbine blade
CH707657A1 (de) * 2013-02-21 2014-08-29 Waterjet Robotics Ag C O Matthias Straubhaar Verfahren zum Bohren mindestens eines Loches in einem Werkstück mittels eines Bearbeitungsstrahls aus Flüssigkeit.
DE102013211047B4 (de) * 2013-06-13 2015-04-30 MTU Aero Engines AG Verfahren zum Verschließen von Kühlluftbohrungen
CN103464964A (zh) * 2013-09-26 2013-12-25 常熟市淼泉压缩机配件有限公司 一种螺杆压缩机转子的修复工艺
US10668654B2 (en) 2015-01-30 2020-06-02 Raytheon Technologies Corporation Method for disposing a blocking material
US10828718B2 (en) * 2018-06-14 2020-11-10 Raytheon Technologies Corporation Installation of waterjet vent holes into vertical walls of cavity-back airfoils
US10919116B2 (en) 2018-06-14 2021-02-16 Raytheon Technologies Corporation Installation of laser vent holes into vertical walls of cavity-back airfoils

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4873414A (en) * 1988-06-13 1989-10-10 Rolls Royce Inc. Laser drilling of components
JPH07279611A (ja) * 1994-04-07 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd タービン翼の冷却孔加工方法
EP0843026A1 (de) * 1996-10-16 1998-05-20 Chromalloy Gas Turbine Corporation Plattierung von Bauelementen von Gasturbinen
US5902647A (en) * 1996-12-03 1999-05-11 General Electric Company Method for protecting passage holes in a metal-based substrate from becoming obstructed, and related compositions
EP1236534A2 (de) * 2001-03-02 2002-09-04 United Technologies Corporation Verfahren und Halterung zum Deponieren von Füllmaterial in einen Artikel
GB2382539A (en) * 2001-11-28 2003-06-04 Alstom Improved method of manufacture for hollow components

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140127A (en) * 1989-09-20 1992-08-18 Rolls-Royce Plc Laser barrier material
EP0851098A3 (de) 1996-12-23 2000-09-13 General Electric Company Methode um die Kühlwirkung von Filmkühlungsbohrungen zu verbessern
US5914060A (en) * 1998-09-29 1999-06-22 United Technologies Corporation Method of laser drilling an airfoil
US6251315B1 (en) * 1998-11-20 2001-06-26 United Technologies Corporation Method for disposing a laser blocking material on the interior of an airfoil
US6709230B2 (en) * 2002-05-31 2004-03-23 Siemens Westinghouse Power Corporation Ceramic matrix composite gas turbine vane
US20040167270A1 (en) * 2003-02-25 2004-08-26 Dane Chang Fugitive pattern for casting

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4873414A (en) * 1988-06-13 1989-10-10 Rolls Royce Inc. Laser drilling of components
JPH07279611A (ja) * 1994-04-07 1995-10-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd タービン翼の冷却孔加工方法
EP0843026A1 (de) * 1996-10-16 1998-05-20 Chromalloy Gas Turbine Corporation Plattierung von Bauelementen von Gasturbinen
US5902647A (en) * 1996-12-03 1999-05-11 General Electric Company Method for protecting passage holes in a metal-based substrate from becoming obstructed, and related compositions
EP1236534A2 (de) * 2001-03-02 2002-09-04 United Technologies Corporation Verfahren und Halterung zum Deponieren von Füllmaterial in einen Artikel
GB2382539A (en) * 2001-11-28 2003-06-04 Alstom Improved method of manufacture for hollow components

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1857217B1 (de) * 2006-05-17 2018-01-17 General Electric Company Verfahren zur Wiederherstellung von Hochdruckturbinenschaufel

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