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Die
Erfindung betrifft ein Halbzeug zum Erzeugen einer reparierten Schaufel
für eine Gasturbine sowie ein Verfahren für die
Reparatur einer Schaufel einer Gasturbine.
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Ein
Reparaturverfahren für Gasturbinenbauteile, nämlich
beschädigte Schaufelblätter von Turbomaschinen,
ist bereits aus der
DE
43 27 189 A1 bekannt.
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Gemäß dem
dort vorgeschlagenen Reparaturverfahren, das für im Kopf-
oder Kantenbereich beschädigte Schaufelblätter
von Turbomaschinen vorgesehen ist, werden beschädigte Bereiche
bis auf einen unbeschädigten Schaufelblattstumpf abgetrennt und
anschließend wird die Reparaturfläche des Schaufelblattstumpfes
für eine Stumpfschweißung vorbereitet. Dann wird
eine Reparaturplatte von konstanter, die maximale Profilhöhe
der Schaufel um mehr als 50% übersteigender Dicke mit einer
der Reparaturfläche angepassten Stirnseite stumpf auf die Reparaturfläche
geheftet. Danach wird dann der Schaufelblattstumpf und die Reparaturplatte
mittels Stumpfschweißung verschweißt. Anschließend
wird die Schweißfuge und die Reparaturplatte auf die Profilkontur
des Schaufelblattstumpfes und auf das gewünschte Schaufelblattprofil
abgearbeitet. Ein Ausführungsbeispiel des dort offenbarten
Verfahrens wird dort anhand der 1a und 2 näher
beschrieben.
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Ein
Nachteil der aus der
DE
43 27 189 A1 bekannten Gestaltung besteht darin, dass Standardisierungsmaßnahmen
zumindest in dem Fall erheblich erschwert werden, dass auf aufwendige
Vorrichtungen zum Ausrichten des Schaufelblattstumpfes gegenüber
dem Ersatzteil sowie auf eine hohe Anzahl an aufwendigen Heftschweißungen
verzichtet werden soll.
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Von
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Möglichkeit zur Reparatur von Schaufeln für Gasturbinen
zu schaffen, durch die ermöglicht wird, dass der Schaufelrest
und das Ersatzteil auf verhältnismäßig
einfache Weise und ggf. reproduzierbar und möglichst richtig
zueinander positioniert werden können, ohne dass dies Vorrichtungen
erfordert, die technisch besonders aufwendig sind.
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Erfindungsgemäß wird
insbesondere ein Halbzeug zum Erzeugen einer reparierten Schaufel für
eine Gasturbine gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Ein erfindungsgemäßes Reparaturverfahren ist Gegenstand
des Anspruchs 6. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Es
wird also insbesondere ein Halbzeug zum Erzeugen einer reparierten
Schaufel für eine Gasturbine vorgeschlagen, das ein erstes
Teil sowie ein zweites Teil aufweist. Dabei ist das erste Teil mit
dem zweiten Teil fest verbunden, und zwar vorzugsweise verschweißt.
Die Schaufel kann beispielsweise eine Turbinenschaufel oder Verdichterschaufel
sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schaufel eine Schaufel
eines beschaufelten Integralrotors, wie BLISK (von "bladed disk"
abgeleiteter Fachbegriff) oder BLING (von "bladed ring" abgeleiteter
Fachbegriff), ist.
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Die
feste Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ist
vorzugsweise im Bereich des Bodens der Vertiefung bzw. am Nutgrund
der Nut gegeben, und/oder im Bereich der Nutseitenwände.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das erste Teil ein Schaufelstumpf bzw.
eine Restschaufel bzw. ein Restschaufelblatt ist und dass das zweite
Teil ein mit Aufmaß versehenes Ersatzteil ist. Es kann
aber auch vorgesehen sein, dass das zweite Teil ein Schaufelstumpf
bzw. eine Restschaufel bzw. ein Restschaufelblatt ist, und dass
das erste Teil ein mit Aufmaß versehenes Ersatzteil ist.
In den vorgenannten Fällen ist das Ersatzteil insbesondere
so, dass es den Schaufelstumpf bzw. die Restschaufel bzw. den Schaufelblattstupf
bzw. -rest zu einem Schaufelblatt bzw. einer Schaufel ergänzt,
wenn das Aufmaß unberücksichtigt bleibt. Es kann
aber auch vorgesehen sein, dass mehrere Ersatzteile vorgesehen sind,
die im Zusammenwirken eine Ergänzungsfunktion im vorgenannten
Sinn aufweisen.
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Es
ist vorgesehen, dass das erste Teil wenigstens eine Vertiefung aufweist
bzw. ausbildet, in welche das zweite Teil ragt. Die Vertiefung kann
beispielsweise eine Nut sein. In zu bevorzugender Ausgestaltung
ist die Vertiefung bzw. die Nut im Schaufel stumpf bzw. in der Restschaufel
vorgesehen. Bei einer als Nut vorgesehenen Vertiefung kann insbesondere
vorgesehen sein, dass sich diese zunehmend in Richtung des Nutgrundes
verjüngt, insbesondere konisch verjüngt. Es kann
aber auch sein, dass die Nut zum Nutgrund hin gleich bleibende Querschnitte
aufweist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im ersten
oder im zweiten Teil eine Vertiefung, insbesondere eine Nut, vorgesehen
ist, in welche das jeweils andere Teil ragt, bzw. in welches sich
das jeweils andere Teil erstreckt, wobei das erste Teil und das
zweite Teil am Nutgrund und/oder im Bereich der Nutseitenwände bzw.
innerhalb dieser Nut bzw. Vertiefung miteinander verschweißt
sind. Die Nut kann dabei beispielsweise in vorerwähnter
Weise gestaltet bzw. geformt sein. Besonders bevorzugt erfolgt das
Verschweißen daher von außen, und zwar insbesondere
so, dass die Energie aus einer Richtung zugeführt wird,
die quer zu einer oder zumindest einer auf dem Nutgrund stehenden
Normalen gelegenen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass
die Verschweißung im Bereich des Nutgrundes und/oder im
Bereich der Nutseitenwände gegeben ist bzw. erfolgt.
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Ferner
wird ein Verfahren zur Reparatur einer Schaufel einer Gasturbine
vorgeschlagen. Die Schaufel kann dabei wiederum eine Verdichterschaufel
oder eine Turbinenschaufel sein, oder eine Schaufel eines beschaufelten
Integralrotors, wie BLISK oder BLING. Auch hier ist die Gasturbine
in vorteilhafter Ausgestaltung ein Flugbetriebwerk.
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Gemäß dem
Verfahren ist vorgesehen, dass ein erstes Teil, wie Schaufelrest
oder Schaufelstumpf oder Restschaufel- oder Restschaufelblatt bzw.
Integralrotor mit entferntem Schaufelblattabschnitt, aufgebracht
wird, und in dieses eine Vertiefung, wie beispielsweise Nut, eingebracht
wird. Ferner wird – parallel oder zeitgleich oder überlappend
oder vor oder nach dem vorgenannten Schritt – ein zweites
Teil aufgebracht, wie beispielsweise Ersatzteil. Anzumerken ist,
dass alternativ vorgesehen sein kann, dass das erste Teil ein solches
Teil ist, wie es beispielhaft für das zweite Teil erwähnt
wurde und das zweite Teil ein solches Teil ist, wie es beispielhaft
für das erste Teil erwähnt wurde.
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Gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, das
zweite Teil in das erste Teil derart eingesteckt wird, dass das
zweite Teil bzw. wenigstens ein Abschnitt dieses Teils in die Vertiefung
bzw. die Nut ragt. Dies kann so sein, dass das zweite Teil den Grund
der Vertiefung bzw. der Nutgrund kontaktiert, oder so, dass – insbesondere
zumindest vor dem Verbinden von erstem und zweitem Teil – zwischen
dem Grund der Vertiefung bzw. dem Nutgrund und dem in die Nut ragenden
Abschnitt des zweiten Teils ein materialfreier Zwischenraum gegeben
ist.
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Ferner
ist gemäß dem Verfahren vorgesehen, dass das erste
Teil mit dem zweiten Teil verbunden wird. Dieses Verbinden kann
beispielsweise ein Verschweißen sein, wie beispielsweise
Lichtbogen-Plasma-Schweißen oder WIG-Schweißen
oder Laser-Strahl-Schweißen oder EB-Schweißen.
Das angesprochene Verbinden erfolgt insbesondere so, dass nach dem
Verbinden bzw. nach dem Verbindungsprozess das erste Teil mit dem
zweiten Teil nicht lösbar verbunden ist.
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In
vorteilhafter Gestaltung ist vorgesehen, dass der Schaufelstumpf
bzw. die Restschaufel bzw. das Restschaufelblatt bzw. der beschaufelter
Integralrotor, wie BLISK oder BLING, mit abgetrennten Teil des Schaufelblatts
durch Abtrennen wenigstens eines, insbesondere beschädigten,
Abschnitts einer zu reparierenden Schaufel bzw. von einem zu reparierenden
Schaufelblatts erzeugt wird.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung weist das Ersatzteil ein Übermaß auf,
das nach dem Verbinden mit dem anderen Teil, also insbesondere Restschaufel
bzw. Restschaufelstumpf bzw. Restintegralrotor, insbesondere Rest-BLISK
oder Rest-BLING, mit abgetrennten Abschnitt eines Schaufelblatts
hinsichtlich seiner Form bearbeitet wird. Dies kann insbesondere
so erfolgen, dass die dabei erzeugte Form insbesondere so ist, dass
das Ersatzteil an die Sollkontur angepasst wird bzw. dem Ersatzteil
im Wesentlichen die Form gegeben wird, die – insbesondere
abgesehen von beschädigten Abschnitten – der abgetrennte
Abschnitt hatte.
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Besonders
bevorzugt erfolgt das Verschweißen von außen,
und zwar insbesondere so, dass die Energie aus einer Richtung zugeführt
wird, die quer zu einer oder zumindest einer auf dem Nutgrund stehenden
Normalen gelegenen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass
die Verschweißung im Bereich des Nutgrundes und/oder im
Bereich der Nutseitenwände gegeben ist bzw. erfolgt.
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Im
Folgenden sollen nun anhand der beigefügten Figuren Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert werden, wobei anzumerken
ist, dass die Erfindung durch diese Ausführungsbeispiele
nicht beschränkt werden soll, sondern auch weitere Ausführungsbeispiele
unter die Erfindung fallen. Dabei zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Halbzeuges, wobei dieses Halbzeug auch bei der Durchführung
eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens
gegeben sein kann; und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Halbzeuges, wobei dieses Halbzeug auch bei der Durchführung
eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens
gegeben sein kann.
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1 zeigt
ein erstes, beispielhaftes erfindungsgemäßes Halbzeug 1 zum
Erzeugen einer reparierten Schaufel für eine Gasturbine
bzw. einer Gasturbine und 2 zeigt
ein zweites, beispielhaftes erfindungsgemäßes
Halbzeug 1 zum Erzeugen einer reparierten Schaufel für
eine Gasturbine bzw. einer Gasturbine.
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In
den 1 und 2 gezeigten beispielhaften Gestaltungen
können ferner beispielhafte Zwischenstufen sein, die im
Rahmen eines beispielhaften erfindungsgemäßen
Verfahrens durchlaufen werden. Vor diesem Hintergrund soll anhand
der 1 und 2 ferner beispielhafte Ausführungsformen eines
erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden.
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Die
folgenden Ausführungen beziehen sich sowohl auf die Gestaltung
gemäß 1 als auch die Gestaltung gemäß 2,
sofern nicht auf Unterschiede besonderes hingewiesen wird.
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Das
Halbzeug 1 weist ein erstes Teil 10 und ein zweites
Teil 12 auf, das jeweils teilweise dargestellt ist.
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Das
zweite Teil 12 entspricht einer Restschaufel bzw. einem
Restschaufelblatt, die bzw. das ggf. auch Bestandteil einer BLISK
(= von "BLaded dISK" abgeleiteter Fachbegriff) sein kann.
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Ein
Abschnitt des ersten Teils 10 bildet dabei ein Ersatzteil
für eine Schaufel aus. Dies ist insbesondere so, dass von
einer Schaufel im Vorfeld bereits ein beschädigter Bereich
abgetrennt wurde, der durch einen wesentlichen formidentischen,
unbeschädigten Bereich besetzt werden soll, so dass die entstehende,
unbeschädigte Schaufel im wesentlichen ihre ursprünglichen
Gestalt erhält.
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In
den 1 und 2 weist das zweite Teil 12 jeweils
eine einheitliche Schraffur auf. Das erste Schaufelteil 10 weist – obwohl
es einstückig gefertigt ist – in den 1 und 2 Bereiche
unterschiedlicher Schraffur auf, von denen ein erster einen ersten Abschnitt 14 des
ersten Teils 10 verdeutlicht und ein zweiter einen zweiten
Abschnitt 16 des ersten Teils 10 verdeutlicht.
Dabei soll der erste Abschnitt 14 des ersten Teils 10 den
Bereich andeuten, der im Ergebnis – dem formangepassten
Ersatzteil entspricht, also dem Abschnitt des Ersatzteils der – ungeachtet der
Beschädigungen – dem entfernten Bereich der Schaufel
entspricht.
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In
anderen Worten ist das erste 10 Teil ein Ersatzteil, wobei dieses
Ersatzteil über ein Übermaß aufweist
und nach Entfernen dieses Übermaßes so genormt
ist, wie es durch den ersten Abschnitt 14 angedeutet ist.
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Zur
Vereinfachung wird im Folgenden von einem Ersatzteil gesprochen,
das Übermaß aufweist. Wie gut in den 1 und 2 zu
erkennen ist, weist das erste Teil 10 eine Vertiefung auf,
die in 1 und 2 jeweils als Nut 18 gestaltet
ist.
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Die
Gestaltung gemäß 1 unterscheidet sich
von der Gestaltung gemäß 2 durch
die Form dieser Nut 10.
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Während
bei der Gestaltung gemäß 1 die Nutbreite
in der Tiefenrichtung im wesentlichen konstant ist, verjüngt
sich bei der Gestaltung der 2 die Nutbreite
in Nuttiefenrichtung bzw. in Richtung des Nutgrundes 20 zunehmend.
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In
die angesprochenen Nut 18 ist bei den Gestaltungen gemäß 1 und 2 jeweils
das zweite Teil 12 eingesteckt, wobei dieses zweite Teil 12 mit dem
ersten Teil 10 im Bereich des Nutgrundes 20 und im
Bereich der Nutseitenwände 21 verschweißt
ist. Dieses Verschweißen ist dabei insbesondere so erfolgt,
dass die Energiezufuhr aus einer Richtung zugeführt wurde,
die quer zur Nuttiefenrichtung gelegen ist. Eine solche Richtung
ist beispielhaft durch die Pfeile 22 angedeutet.
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Das
Verschweißen kann dabei beispielsweise als Verschweißen
mittels WIG oder mittel Laserstrahlschweißen oder mittels
EB-Schweißen oder mittels Lichtbogenplasmaschweißen
ausgestaltet sein.
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Das
Verschweißen erfolgt dabei insbesondere so, dass im Bereich
des Nutgrundes 20 und im Bereich der sich vom Nutgrund
zum Öffnungsquerschnitt der Nut erstreckenden Seitenwände 21 das zweite
Teil 12 mit dem ersten Teil 10 verbunden ist.
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Um
auf das beispielhafte erfindungsgemäße Verfahren
zur Reparatur einer Schaufel einer Gasturbine zu kommen, wird zunächst
das erste Teil 10 aufgebracht, wobei eine Vertiefung, nämlich
die Nut 18, in dieses erste Teil eingebracht wird. Ferner
wird das zweite Teil 12 aufgebracht. Anzumerken ist, dass
das Aufbringen des ersten Teils 10 und des zweiten Teils 12 vertauscht
sein kann. Es kann ferner vorgesehen sein, dass von dem zweiten
Teil 12 ein beschädigter Bereich entfernt wird
bzw. das dieser Schritt ebenfalls Bestandteil eines beispielhaften
Verfahrens ist.
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Das
zweite Teil 12 wird in das erste Teil 10 derart
eingesteckt, dass das zweite Teil bzw. ein Abschnitt des zweiten
Teils 12 in die Vertiefung bzw. in die Nut 18 ragt.
Dies ist insbesondere so, dass das zweite Teil 12 das erst
Teile 10 im Bereich des Nutgrundes 20 kontaktiert.
Selbstverständlich entspricht dem erwähnten Einstecken
ein Aufstecken des ersten Teils 10 auf das zweite Teil 12.
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Anschließend
wird das zweite Teil 12 mit dem ersten Teil 10 verbunden,
was in diesem Beispiel insbesondere durch Verschweißen
erfolgt. Das Verbinden erfolgt so, dass der zweite Teil 12 mit
dem ersten Teil 10 nicht-lösbar verbunden ist.
Das zweite Teil 12 ist jeweils insbesondere ein Restschaufelblatt, während
das erste Teil 10 ein Ersatzteil ist.
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Wie
gut in den Figuren zu erkennen ist, weist das Ersatzteil ein Übermaß auf.
Dieses Übermaß wird in einem bevorzugten erfindungsgemäßen
Verfahren anschließend entfernt, was beispielsweise durch
spanende Bearbeitung oder durch Laserbearbeitung erfolgen kann.
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Es
ist insbesondere vorgesehen, das in das verwendete Ersatzteil 10 stirnseitig
eine Nut eingebracht wird. Diese Nut kann beispielsweise in der
Geometrie dem Querschnitt des zu reparierenden Teils entsprechen
oder im Wesentlichen entsprechen bzw. geringfügig größer
sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass An- und Ablaufbereiche für
das Schweißverfahren in das Ersatzteil so integriert werden,
dass diese nicht ebenfalls mit aufwendigen Vorrichtungen oder separater
Heftschweißung am zum reparierenden Bauteil angebracht
werden müssen.
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Zumindest
bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Gestaltung ist die Lage der Ersatzteile immer bzw. häufiger
als Stand der Technik reproduzierbar. Damit wird es möglich,
mit standardisierenden Programmen zu arbeiten. Die Verwendung von
Vorrichtungen kann entfallen.
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Es
kann aber insbesondere ermöglicht werden, dass die richtige
und reproduzierbare Positionierung von zu reparierenden Teilen oder
Ersatzteilen ohne Verwendung einer Vorrichtung bzw. ohne Verwendung
einer aufwendigen Vorrichtung ermöglicht wird.
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- 1
- Halbzeug
zum Erzeugen einer reparierten Schaufel
- 10
- erstes
Teil von 1
- 12
- zweites
Teil von 1
- 14
- erster
Abschnitt von 10
- 16
- zweiter
Abschnitt von 10
- 18
- Nut
in 10
- 20
- Nutgrund
- 21
- Nutseitenwand
von 20
- 22
- Pfeil
(Energierichtung)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4327189
A1 [0002, 0004]