DE60126723T2

DE60126723T2 - Reparaturmethode für einen Turbinenleitapparat

Info

Publication number: DE60126723T2
Application number: DE60126723T
Authority: DE
Inventors: James Walter Jr. Milford Caddell; James Michael Alexandria Caldwell; Kenneth Morand Cincinnati Lieland; Glenn Herbert Mason Nichols
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: DE60126723D1; US6416278B1; BR0105227A; EP1207270A2; KR20020038512A; CN100467200C; SG97216A1; JP4097419B2; PL202702B1; KR100672134B1; MXPA01011698A; BR0105227B1; PL350714A1; CN1354066A; EP1207270B1; JP2002168133A; EP1207270A3

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Gasturbinentriebwerke und insbesondere die Reparatur von Turbinenleitradsegmenten, die in diesen Triebwerken verwendet werden.
Ein Gasturbinentriebwerk enthält einen Verdichter, der verdichtete Luft einem Brenner zuführt, in dem sie mit Brennstoff gemischt und zum Generieren von Verbrennungsgasen gezündet wird. Diese Gase strömen stromabwärts zu einem Turbinenabschnitt, der ihnen Energie entzieht, um den Verdichter anzutreiben und Nutzarbeit, wie z. B. für den Antrieb des Flugzeugs im Flug, bereitzustellen. Flugzeugtriebwerke enthalten in der Regel stationäre Turbinenleiträder, welche die Triebwerksleistung durch geeignetes Beeinflussen des Gasstroms und -drucks innerhalb des Turbinenabschnitts optimieren. In mehrstufigen Turbinenabschnitten sind Turbinenleiträder am Eingang jeder Turbinenstufe platziert, um Verbrennungsgase in den stromabwärts von dem Leitrad angeordneten Turbinenrotor zu leiten. Turbinenleiträder sind in der Regel entlang ihrem Umfang segmentiert, wobei jedes Leitradsegment eine oder mehrere Schaufeln aufweist, die zwischen inneren und äußeren Deckbändern angeordnet sind, welche die radialen Strömungsstreckenbegrenzungen für die durch das Leitrad strömenden heißen Verbrennungsgase definieren. Diese Leitradsegmente sind an dem Triebwerksgehäuse befestigt, um mit den sich zwischen den Rotorblättern benachbarter Turbinenstufen erstreckenden Schaufeln eine ringförmige Anordnung zu bilden.
Zum Fertigen von Leitradsegmenten wurden verschiedene Ansätze vorgeschlagen. Gemäß einem allgemeinen Ansatz ist das Leitradsegment eine mehrteilige Baugruppe, die ein inneres Deckband, ein äußeres Deckband und eine oder mehrere Schaufeln umfasst, die jeweils einzeln gegossen werden. Sowohl die inneren als auch die äußeren Deckbänder sind mit Schlitzen ausgeführt, in welchen die Enden der Schaufeln durch Hartlöten fixiert sind, um die Leitradsegmentbaugruppe zu bilden. Ein anderer allgemeiner Ansatz besteht darin, das Leitradsegment integral zu gießen. Dies bedeutet, dass die Schaufeln, das innere Deckband und das äußere Deckband alle zusammen als ein integrales, einteiliges Gussteil geformt werden.
Beide Ansätze haben Vorteile und Nachteile. Ein Nachteil des Mehrteiligkeitsansatzes erwächst beispielsweise aus der Tatsache, dass Leitradsegmente für gewöhnlich nur am äußeren Deckband an dem Turbinengehäuse befestigt sind, wobei die Schaufeln und das innere Deckband im Wesentlichen in den heißen Gasstrom vorkragen. Infolgedessen treten in dem Leitradsegment die größten mechanischen Spannungen in dem Grenzbereich zwischen Schaufel und äußerem Deckband auf, bei dem es sich in einer mehrteiligen Baugruppe um eine Hartlötverbindung handelt, deren Festigkeit im Allgemeinen geringer ist als die eines integral gegossenen Grenzbereichs. Das mehrteilige Leitradsegment kann zudem teurer herzustellen sein. Daher werden viele Leitradsegmente integral gegossen.
Leitradsegmente sind während des Betriebs einem korrodierenden Hochtemperatur-Gasstrom ausgesetzt, der die effektive Betriebslebensdauer dieser Komponenten begrenzt. Daher werden Leitradsegmente in der Regel aus hochwarmfesten Kobalt- oder Nickelsuperlegierungen gefertigt und sind häufig mit korrosions- und/oder wärmebeständigen Materialien beschichtet. Zur Verlängerung der Betriebslebensdauer werden Leitradsegmente darüber hinaus für gewöhnlich im Innern mit Kühlluft gekühlt, die dem Verdichter entzogen wird. Trotz dieses Aufwands können Bereiche der Leitradsegmente, insbesondere die Schaufeln, rissig werden, korrodieren und auf sonstige Weise beschädigt werden, sodass die Leitradsegmente entweder repariert oder ausgetauscht werden müssen, um den sicheren, effizienten Triebwerksbetrieb aufrechtzuerhalten. Da Leitradsegmente eine komplexe Konstruktion darstellen, aus relativ teuren Materialien bestehen und teuer herzustellen sind, ist es im Allgemeinen eher wünschenswert, sie nach Möglichkeit zu reparieren. Die Patentanmeldung US 3,797,085 A beschreibt ein Verfahren zum Reparieren eines Turbinenleitradsegments gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eines Turbinenleitradsegments gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Darüber hinaus gehören zu den existierenden Reparaturprozessen Techniken wie die Rissreparatur und die dimensionsgerechte Instandsetzung von Schaufeloberflächen. Diese existierenden Reparaturen werden jedoch durch lokale Verformungen und Wandstärken unter dem Mindestmaß begrenzt, das infolge wiederholter Reparaturen und chemischer Ablösungsprozesse unterschritten wird. Folglich können Leitradsegmente so sehr beschädigt werden, dass sie durch bekannte Reparaturprozesse nicht repariert werden können. Die thermischen und mechanischen Beanspruchungen in integral gegossenen Leitradsegmenten sind von einer Art, dass es häufig vorkommt, dass das innere Deckband reparabel ist, während eine andere Leitradsegmentstruktur nicht reparabel ist. Um in einer solchen Situation das Verschrotten des gesamten Leitradsegments zu vermeiden, wäre es daher wünschenswert, auf ein Verfahren zum Wiederverwenden des reparablen Bereichs des Leitradsegments zurückgreifen zu können.
Das oben erwähnte Bedürfnis wird von der vorliegenden Erfindung erfüllt, die ein Verfahren zum Reparieren eines Turbinenleitradsegments nach Anspruch 1 und eines Turbinenleitrad segments nach Anspruch 6 schafft.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels detaillierter beschrieben, wobei auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen wird:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Turbinenleitradsegments eines Triebwerks.
2 ist eine perspektivische Ansicht des von dem Leitradsegment aus 1 abgetrennten inneren Deckbands.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Austauschgussteils, das in dem Reparaturverfahren der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.
4 ist eine perspektivische Ansicht des inneren Deckbands aus 2 mit daran befestigten Kragen.
5 ist eine perspektivische Ansicht des inneren Deckbands aus 4 nach dessen Bearbeitung.
6 ist eine weitere perspektivische Ansicht des inneren Deckbands aus 4 nach dessen Bearbeitung.
7 ist eine perspektivische Ansicht des Austauschgussteils aus 3 nach dessen Bearbeitung.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines reparierten Turbinenleitradsegments.
Von den Zeichnungen, in denen identische Bezugsnummern in den verschiedenen Ansichten dieselben Elemente bezeichnen, stellt 1 ein Turbinenleitradsegment 10 mit ersten und zweiten Leitradschaufeln 12 dar. Die Schaufeln 12 sind zwischen einem bogenförmigen äußeren Deckband 14 und einem bogenförmigen inneren Deckband 16 angeordnet. Die Schaufeln 12 definieren Schaufelblätter, die so konfiguriert sind, dass sie die Verbrennungsgase optimal zu einem stromabwärts von ihnen angeordneten Turbinenrotor (nicht dargestellt) leiten. Die äußeren und inneren Deckbänder 14 und 16 definieren die äußeren bzw. inneren radialen Begrenzungen des Gasstroms durch das Leitradsegment 10. In den Schaufeln 12 können mehrere konventionelle Kühllöcher 18 und Abströmkantenschlitze 20 ausgebildet sein. Kühllöcher werden in aller Regel von Leitradsegmenten der ersten Stufe verwendet; Leitradsegmente nachfolgender Stufen nutzen solche Kühllöcher für gewöhnlich nicht. Das Leitradsegment 10 besteht vorzugsweise aus einer hochwertigen Superlegierung, z. B. aus einer Kobalt- oder Nickel-Superlegierung, und kann mit einem korrosionsbeständigen Material und/oder einer Wärmedämmschicht beschichtet werden. Ein Gasturbinentriebwerk weist mehrere dieser Segmente 10 auf, die in Umfangsrichtung in einer ringförmigen Konfiguration angeordnet sind. Obwohl die Reparaturverfahren der vorliegenden Erfindung hier in Bezug auf ein Leitradsegment mit zwei Schaufeln beschrieben werden, sollte nachvollziehbar sein, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf Leitradsegmente mit einer beliebigen Anzahl von Schaufeln anwendbar ist.
Während des Triebwerkbetriebs kann das Leitradsegment 10 Schäden davontragen, wie sie z. B. von einer lokalen Gasstrom-Übertemperatur oder von aufschlagenden Fremdkörpern hervorgerufen werden können. Wie oben erwähnt kann ein Bereich des Leitradsegments 10 so sehr beschädigt werden, dass es durch bekannte Reparaturprozesse nicht repariert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Reparieren eines Leitradsegments ausgerichtet, in dem das innere Deckband reparabel ist, während eine andere Leitradsegmentstruktur nicht reparabel ist. In 1 sind die Schaufeln 12 exemplarisch mit einem umfangreichen, nicht reparablen Schaden dargestellt, während das innere Deckband 16 einen relativ kleinen Schaden aufweist und reparabel ist. Die vorliegende Erfindung ist am besten auf integral gegossene Leitradsegmente anwendbar, könnte aber auch für andere Arten von Leitradsegmenten verwendet werden.
Das Reparaturverfahren umfasst die Hauptschritte, das innere Deckband 16 von dem Leitradsegment 10 zu trennen und dann das innere Deckband 16 mit einem speziell konstruierten, neu gefertigten Gussteil zu verbinden, das die Struktur ersetzt, aus welcher das innere Deckband 16 entfernt wurde. Wie in 2 zu sehen ist, weist das wiederverwendbare innere Deckband 16 eine kalte Seite 22 (die von der Heißgasströmungsstrecke abgewandte Seite) und eine heiße Seite (die der Heißgasströmungsstrecke zugewandte Seite) sowie eine konventionelle Struktur, wie z. B. Flansche 26 und Abführlöcher 28, auf. Die Flansche 26 ermöglichen eine strukturelle Stützung des inneren Deckbands 16 und übernehmen auch eine abdichtende Funktion, wenn das Leitradsegment 10 in ein Triebwerk eingebaut wird. Die Abführlöcher 28 sind die Mittel, durch welche Kühlluft aus den inneren Kühlkanälen der Schaufeln 12 austritt, wenn das Leitradsegment intakt ist. 3 stellt eines der neu gefertigten Gussteile dar, das nachfolgend als Austauschgussteil 30 bezeichnet wird. Das Austauschgussteil 30, das unten ausführlicher beschrieben wird, ist ein integral gegossenes Gussteil mit einem äußeren Deckband 32 und zwei Schaufeln 34.
Genauer gesagt besteht der erste Schritt des Reparaturverfahrens darin, extern gewartete Leitradsegmente eines Triebwerks zu prüfen, um solche Segmente 10 zu bestimmen, die ein reparables inneres Deckband 16 aufweisen, während eine andere Leitradsegmentstruktur nicht reparabel ist. Sobald ein geeignetes Leitradsegment 10 bestimmt wurde, sollten alle eventuell vorhandenen Beschichtungsmaterialien (beispielsweise korrosions- oder wärmebeständige Beschichtungen) von ihm abgelöst werden. Das Beschichtungsmaterial kann mithilfe jeder geeigneten Technik, wie z. B. Abstrahlen, chemische Bäder und dergleichen, oder durch eine Kombination dieser Techniken abgelöst werden. Der nächste Schritt besteht im Reparieren von Rissen in dem inneren Deckband 16 und im Ausführen eines dimensionsgerechten Aufbaus der Flansche 26 mithilfe bekannter Reparaturtechniken wie dem Hartlöten von Legierungen, dem Herstellen von Legierungen, Schweißen und dergleichen. Diese konventionellen Reparaturen werden nach Bedarf je nach Zustand des inneren Deckbands 16 ausgeführt. Alle ursprünglich verwendeten korrosions- oder wärmebeständigen Beschichtungen werden diesmal nicht wieder aufgetragen.
Der nächste Schritt besteht im Trennen des inneren Deckbands 16 vom Rest des Leitradsegments 10. Die Trennung wird durch grobes Durchschneiden beider Schaufeln 12 in der Nähe des inneren Deckbands 16 vollzogen. Das Schneiden kann mit beliebigen konventionellen Mitteln, wie einer Trennscheibe oder durch Funkenerodieren ausgeführt werden. Nach der Trennung wird die nicht wiederverwendbare Struktur verschrottet, und das innere Deckband 16 wird für das Verbinden mit dem Austauschgussteil 30 vorbereitet. Der erste Schritt bei der Vorbereitung des inneren Deckbands besteht darin, in der kalten Seite 22 des inneren Deckbands zwei wie in 2 dargestellte flache Taschen 36 zu erzeugen. Es werden zwei Ta schen 36 bereitgestellt, damit jeweils eine Tasche für jede der zwei Schaufeln 34 vorhanden ist. Bei Leitradsegmenten mit einer anderen Anzahl von Schaufeln würde eine entsprechende Anzahl von Taschen verwendet werden. Die Taschen 36 werden um die entsprechenden Abführlöcher 28 herum ausgebildet und sind relativ flach. Die Abführlöcher 28 können zum Positionieren des Werkzeugs dienen, das zum Erzeugen der Taschen 36 verwendet wird.
Der nächste Schritt besteht darin, an jeder der Taschen einen Kragen 38, wie in 4 dargestellt, durch Heftschweißen anzubringen. Die Kragen 38 sind feste, im Allgemeinen rechtwinklige Blöcke mit besonderen Abmessungen und einer flachen Oberfläche, die mit der entsprechenden Tasche 36 einen Grenzbereich bildet. Die Taschen 36 werden folglich bereitgestellt, um den Sitz der Kragen 38 an der konturierten kalten Seite 22 des inneren Deckbands 16 zu ermöglichen. Die Kragen 38 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen oder einem gleichartigen Material wie das innere Deckband 16 oder wenigstens aus einem Material, das für eine Verbindung mit dem inneren Deckband 16 und dem Austauschgussteil 30 geeignet ist.
In den 5 und 6 wird das innere Deckband 16 zwei Bearbeitungsoperationen unterzogen, nachdem die Kragen 38 durch Heftschweißen an der kalten Seite 22 angebracht wurden. Mit der ersten Operation werden die in 5 am besten zu erkennenden zwei Aussparungen 40 in der heißen Seite 24 des inneren Deckbands 16 ausgebildet. Der Umfang der Aussparungen 40 entspricht ungefähr der Schaufelblattkontur der Schaufeln 34. Eine bevorzugte Art und Weise des Ausbildens der schaufelblattförmigen Aussparungen 40 besteht darin, jede Aussparung durch Senkerodieren (EDM) zu erzeugen. Dies wird mithilfe einer EDM-Elektrode erreicht, welche die Form eines Schaufelblatts aufweist. Die Elektrode wird nicht in die Stützflansche 26, sondern nur bis zu einer Tiefe eingetaucht, bei welcher die Strömungsstreckenwand entfernt wird. Dennoch durchbrechen die Aussparungen 40 das innere Deckband 16 an einigen Stellen, wie aus den 5 und 6 ersichtlich ist. Die Kragen 38 sind jedoch breiter als die Aussparungen 40, sodass sie die Struktur des inneren Deckbands überkragen und nicht durch die offenen Bereiche der Aussparungen 40 hindurchragen können.
Die Abführlöcher 28 können wiederum dazu dienen, die EDMElektrode für die Senkerosionsoperationen zu positionieren. Die Senkerosionsvorgänge für die zwei Aussparungen 40 erfolgen entlang zweier nicht paralleler Achsen. Da ein Turbinenleitrad Leitradsegmente in einer ringförmigen Anordnung umfasst, definieren alle Schaufeln radiale Achsen, die zur Mittelachse des Triebwerks konvergent verlaufen und somit nicht parallel sind. Durch das Erzeugen der Aussparungen 40 entlang von Einstechachsen, die den radialen Achsen der entsprechenden Schaufeln 34 des Austauschgussteils 30 entsprechen, ist jede Aussparung so ausgerichtet, dass die entsprechende Schaufel 34 ordnungsgemäß darin platziert werden kann.
Mit der zweiten Bearbeitungsoperation wird in jedem Kragen 48 ein Aufnahmeschlitz 42 erzeugt. Die Aufnahmeschlitze 42 verlaufen radial durch die Kragen 38 und sind generell an der Position der Abführlöcher 28 ausgerichtet, die während der Bearbeitungsoperationen entfernt werden. Die Aufnahmeschlitze 42 können ebenfalls durch Senkerodieren ausgebildet werden. In diesem Fall werden beide Aufnahmeschlitze 42 an parallelen Achsen ausgebildet. Dies kann in einer einzigen Operation mithilfe von zwei Elektroden entsprechender Form er reicht werden. Die Aufnahmeschlitze 42 sind parallel, um das Einbringen des Austauschgussteils 30 zu erlauben, das unten ausführlicher beschrieben wird.
Das Austauschgussteil 30 wird ebenfalls einigen Bearbeitungsoperationen unterzogen, bevor es mit dem inneren Deckband 16 verbunden wird. Bei erneuter Bezugnahme auf 3 ist ersichtlich, dass das Austauschgussteil 30 ein integral gegossenes Teil mit einem äußeren Deckband 32 und zwei Schaufeln 34 ist. Das äußere Deckband 32 und die Schaufeln 34 sind mit dem äußeren Deckband und den Schaufeln eines vollständigen Leitradsegments 10 identisch und enthalten die gleichen inneren Kühlkanäle. Statt eines inneren Deckbands weist das Austauschgussteil 30 jedoch eine an dem radialen inneren Ende jeder Schaufel 34 als Einheit mit dieser ausgebildete Befestigungsplattform 44 auf. Zur Reduzierung von Spannungen ist an der Schnittlinie jeder Befestigungsplattform 44 mit der Schaufel 34 eine Verrundung ausgebildet. Jede Befestigungsplattform 44 weist einen erhöhten Vorsprung 46 auf, der als Einheit mit dieser an deren Unterseite ausgebildet ist. In jedem Vorsprung 46 ist ein Abführloch 48 ausgebildet.
Dem Stand der Technik entspricht, dass vollständige, integral gegossene Leitradsegmente, wie z. B. das Leitradsegment 10, drei primäre Bezugspunkte aufweist, von denen einer am inneren Deckband ausgebildet ist. Diese primären Bezugspunkte dienen dazu, das Leitradsegment hinsichtlich seiner Eignung zu prüfen. Daher wird das Austauschgussteil mit einem kleinen Flachbereich oder einer kleinen Bezugsfläche 50 gegossen, die in dem Rand jeder Befestigungsplattform 44 an deren Vorderseite ausgebildet ist. Eines der kleinen Flachbereiche 50 fungiert als dritter primärer Bezugspunkt, der die Prüfung und Abnahme des Austauschgussteils 30 ermöglicht.
Die Befestigungsplattformen 44 weisen ungefähr die gleiche Form wie die Schaufelblattaussparungen 40 auf, sind aber absichtlich überdimensioniert. Folglich wird das Austauschgussteil 30 einer Vorabbearbeitung wie Funkenerodieren oder Fräsen unterzogen, um überschüssiges Material zu entfernen. Bei den bearbeiteten Oberflächen handelt es sich um die Ränder und Bodenoberflächen der Befestigungsplattform 44 sowie um die Umfänge der Vorsprünge 46. Wie in 7 dargestellt, sind die Plattformen 44 so dimensioniert, dass sie in die Schaufelblattaussparungen 40 passen, und die Vorsprünge 46 sind so dimensioniert, dass sie in die Aufnahmeschlitze 42 passen. Beim Bearbeiten der Ränder der Plattformen 44 werden auch die kleinen Flachbereiche 50 entfernt, die nach der Abnahme des Austauschgussteils 30 nicht mehr benötigt werden. Alle diese Oberflächen werden an parallelen Achsen für beide Schaufeln 34 bearbeitet. Die Vorsprünge werden folglich zum Einbringen in die Aufnahmeschlitze 42 ausgerichtet, die ebenfalls an den gleichen parallelen Achsen bearbeitet werden. Würden die Vorsprünge 46 an den radialen Achsen der entsprechenden Schaufeln 34 erzeugt, könnten sie nicht in die Schlitze 42 eingebracht werden, da sich die konvergent verlaufenden Flächen angesichts der Höhe der Vorsprünge 46 blockieren würden. Die Befestigungsplattformen 44, die eine erheblich geringere Tiefe als die Vorsprünge 46 aufweisen, werden in die Schaufelblattaussparungen 40 aufgenommen.
Außerdem werden Abführlochtaschen 52 in den Abführlöchern 48 erzeugt. Die Taschen 52 werden mit einem Querschnitt und einer Tiefe erzeugt, die den Strom und die Geschwindigkeit von Kühlluft aufrechterhalten, die aus der entsprechenden Schaufel 34 über das Abführloch 48 austritt. Dies bedeutet, dass die Abführlochtaschen 52 so dimensioniert sind, dass der Strom und die Geschwindigkeit der Kühlluft dem Strom und der Geschwindigkeit im ursprünglichen Leitradsegment 10 entsprechen. Die Taschen 52 werden vorzugsweise durch Senkerodieren entlang der radialen Achse der entsprechenden Schaufel 34 ausgebildet.
Nachdem die Bearbeitungsoperationen abgeschlossen sind, werden das innere Deckband 16 und das Austauschgussteil 30 zusammengefügt, um ein repariertes Leitradsegment zu bilden, das in 8 dargestellt ist. (8 stellt das innere Deckband mit gestrichelten Linien dar, um den Grenzbereich mit dem Austauschgussteil 30 sichtbar zu machen). Wie oben bereits angemerkt, werden das innere Deckband 16 und das Austauschgussteil 30 zusammengebaut, indem die Befestigungsplattformen 44 in die entsprechende Schaufelblattaussparung 40 und die Vorsprünge 46 in die entsprechenden Aufnahmeschlitze 42 eingebracht werden. Anschließend werden die Teile durch Fügen entlang der folgenden Grenzbereiche miteinander verbunden: entlang der Grenzbereiche zwischen der Befestigungsplattform und dem inneren Deckband an der heißen Seite 24 des inneren Deckbands, entlang der Grenzbereiche zwischen dem Kragen und dem Vorsprung und entlang der Grenzbereiche zwischen dem Kragen und dem inneren Deckband an der kalten Seite 22 des inneren Deckbands. Das Fügen kann auf konventionelle Weise erfolgen, beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen, obwohl wegen der Temperaturgefälle, denen das Teil während des Triebwerkbetriebs ausgesetzt ist, im Allgemeinen das Hartlöten bevorzugt wird. Eine bevorzugte Verbindungsoperation bestünde darin, zuerst jeden Kragen 38 durch Heftschweißen mit dem entsprechenden Vorsprung 46 zu verbinden. Der nächste Schritt bestünde darin, die heiße Seite 24 des inneren Deckbands mit Lötpulver zu bedecken und einen Schlamm auf den Grenzbereichen zwischen der Befestigungsplattform und dem inneren Deckband aufzutragen. An der kalten Seite 22 wird eine Lötlegierung auf die Grenzbereiche zwischen dem Kragen und dem Vorsprung sowie zwischen dem Kragen und dem inneren Deckband aufgetragen. Die Baugruppe wird dann mit dem inneren Deckband 16 nach oben in einem Ofen platziert und hartgelötet.
Zuletzt werden alle ursprünglich verwendeten korrosions- oder wärmebeständigen Beschichtungen auf bekannte Weise wieder aufgetragen. Das Ergebnis ist ein repariertes Leitradsegment 54 mit einem vorher verwendeten Abschnitt (der dem inneren Deckband 16 entspricht) und einem neu gefertigten Abschnitt (der dem Austauschgussteil 30 entspricht). Die Kragen 38 sorgen für eine strukturelle Verstärkung des Leitradsegments 54. Sie stellen auch eine zweite Rückhaltekomponente dar. Dies bedeutet, dass bei einem Versagen der Fügung zwischen Befestigungsplattform und innerem Deckband die Kragen 38 verhindern würden, dass sich die Schaufeln 34 von dem inneren Deckband 16 trennen, weil der Kragenüberhang verhindert, dass die Kragen 38 aus dem inneren Deckband 16 herausgezogen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Austauschgussteil 30 aus demselben Material gefertigt wie das innere Deckband 16, um ein repariertes Leitradsegment 54 herzustellen, das die Materialeigenschaften de ursprünglichen Leitradsegments 10 beibehält. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Austauschgussteil 30 jedoch aus einem anderen Material, vorzugsweise aus einer Legierung mit optimierten Materialeigenschaften, gefertigt. Es ist häufig der Fall, dass während der Betriebslebensdauer einer Gasturbinentriebwerkskomponente wie eines Leitradsegments verbesserte Legierungen entwickelt werden, die für die Verwendung mit diesen Komponenten geeignet sind. Traditionell müssten Maschinisten vorhandene Kompo nenten durch neue, aus verbesserten Legierungen gefertigte Komponenten ersetzen, um die optimierten Materialeigenschaften zur Wirkung zu bringen. Durch das Fertigen eines Austauschgussteils 30 aus der verbesserten Legierung werden die optimierten Materialeigenschaften jedoch teilweise auf das reparierte Leitradsegment 54 übertragen.

Claims

Verfahren zum Reparieren eines Turbinenleitradsegments (10), das wenigstens eine zwischen einem äußeren und einem inneren Deckband (14, 16) angeordnete Schaufel (12) aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Trennen des inneren Deckbands (16) von dem Leitradsegment (10), Verbinden des inneren Deckbands (16) mit einem neu gefertigten Austauschgussteil (30), das ein äußeres Deckband (32) und wenigstens eine Schaufel (34) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Verbinden eines Kragens (38) mit dem inneren Deckband (16); Ausbilden eines Schlitzes (42) in dem Kragen (38); Einführen eines Bereichs der Schaufel (34) des Austauschgussteils (30) in den Schlitz (42); und Verbinden der Schaufel (34) des Austauschgussteils (30) mit dem Kragen (38) und dem inneren Deckband (16).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Ausbilden einer Tasche (36) in dem inneren Deckband (16), wobei der Kragen (38) an der Tasche (36) mit dem inneren Deckband (16) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das neu gefertigte Austauschgussteil eine oder mehrere Schaufeln aufweist und jede Schaufel des Austauschgussteils eine an dessen Ende ausgebildete Befestigungsplattform (44) sowie einen auf der Befestigungsplattform (44) ausgebildeten Vorsprung (46) aufweist; Verbinden eines Kragens (38) pro Schaufel (34) des Austauschgussteils (30) mit der einen Seite des inneren Deckbands (16); Ausbilden einer Aussparung (40) pro Schaufel (34) des Austauschgussteils (30) in der anderen Seite des inneren Deckbands (16); Ausbilden eines Schlitzes (42) in jedem Kragen (38); an jeder Schaufel (34) des Austauschgussteils (30) Einführen des Vorsprungs (46) in den entsprechenden Schlitz (42) und der Befestigungsplattform (44) in die entsprechende Aussparung (40); und an jeder Schaufel (34) des Austauschgussteils (30) Verbinden des Vorsprungs (46) mit dem entsprechenden Kragen (38) und der Befestigungsplattform (44) mit dem inneren Deckband.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend das Ausbilden einer Tasche (36) in dem inneren Deckband (16) pro Kragen (38), wobei jeder Kragen (38) an der entsprechenden Tasche (36) mit dem inneren Deckband (16) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei jeder Kragen (38) mit dem inneren Deckband (16), jeder Vorsprung (46) mit dem entsprechenden Kragen (38) und jede Befestigungsplattform (44) mit dem inneren Deckband (16) durch Hartlöten verbunden wird.
Turbinenleitradsegment (10), das Folgendes aufweist: ein inneres Deckband (16); eine Austauschgussteil (30) mit einem äußeren Deckband (32) und wenigstens einer zwischen dem äußeren und dem inneren Deckband (14,16) angeordneten Schaufel (34), wobei das innere Deckband (16) ein zuvor verwendetes Bauteil und das Austauschgussteil (30) ein neu gefertigtes Bauteil darstellt, wobei das Austauschgussteil (30) wenigstens eine als Einheit mit dem äußeren Deckband (32) ausgebildete Schaufel (34) aufweist, und dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (34) eine als Einheit mit ihr an einem ihrer Enden ausgebildete Befestigungsplattform (44) und einen Vorsprung (46) aufweist, der in einen entsprechenden Schlitz einzubringen ist, der am inneren Deckband (16) ausgebildet ist, das als Einheit mit der Befestigungsplattform ausgebildet ist.
Leitradsegment (10) nach Anspruch 6, wobei das innere Deckband (16) und das Austauschgussteil (30) aus dem gleichen Material gefertigt sind.
Leitradsegment (10) nach Anspruch 6, bei dem das innere Deckband 6 reparabel ist, und das Reparaturen am inneren Deckband aufweist.