MEIER, Reinhold (Unterer Marktplatz 36, Dorfen, 84405, DE)
Ansprüche
1. Gasturbinenbauteil, insbesondere Bauteil für eine Gasturbinen eines Flugtriebwerks, mit einem aus zumindest einem ersten Material bestehenden Grundkörper und einer auf diesen Grundkörper aufgebrachten Wärmedämmschicht, die aus einer Oxidkeramik besteht oder eine Oxidkeramik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmschicht aus einer Gruppe von Fehlstellen, welche Gruppe Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen umfasst, eine oder mehrere Fehlstellen in der Oxidkeramik eingebaut sind.
2. Gasturbinenbauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschicht aus Yttrium-stabilisiertem ZrO 2 ist, oder Yttrium-stabilisiertes ZrO 2 aufweist.
3. Gasturbinenbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oxidkermamik (der Wärmedämmschicht) mittels der Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen eine Mikroporosität geschaffen ist.
4. Gasturbinenbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Oxidkermamik (der Wärmedämmschicht) mittels der Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen geschaffene bzw. gegebene Mikroporosität derart ist, dass die diese Mikroporosität bewirkenden Zellen bzw. die maximalen Abmessungen dieser Zellen kleiner als die mittlere freie Weglänge eines Gas- bzw. Luftmoleküls sind.
5. Gasturbinenbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Oxidkermamik (der Wärmedämmschicht) mittels der Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen geschaffene bzw. gegebene Mikroporosität derart ist, dass die diese Mikroporosität bewirkenden Zellen bzw. die maximalen Abmessungen dieser Zellen kleiner oder gleich der halben mittleren freien Weglänge eines Gas- bzw. Luftmoleküls sind.
6. Gasturbinenbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Oxidkermamik (der Wärmedämmschicht) mittels der Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen geschaffene bzw. gegebene Mikroporosität derart ist, dass die diese Mikroporosität bewirkenden Zellen bzw. die maximalen Abmessungen dieser Zellen kleiner oder gleich der einem Drittel der mittleren freien Weglänge eines Gas- bzw. Luftmoleküls sind.
7. Wärmedämmschicht für ein Gasturbinenbauteil, und insbesondere für ein Gasturbinenbauteil gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wärmedämmschicht aus einer Oxidkeramik besteht oder eine Oxidkeramik aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmschicht aus einer Gruppe von Fehlstellen, welche Gruppe Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen umfasst, eine oder mehrere Fehlstellen in der Oxidkeramik eingebaut sind.
8. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht auf einem Bauteil, insbesondere Gasturbinenbauteil, wie Gasturbinenbauteil eines Flugtriebwerks, wobei die Wärmedämmschicht aus einer Oxidkeramik besteht oder eine Oxidkeramik aufweist, und wobei diese Oxidkeramik zur Bildung der Wärmedämmschicht in einem Abscheidungs- prozess aus der Dampfphase auf dem Bauteil erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schaffen einer Mikroporosität, insbesondere zur Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmschicht, aus einer Gruppe von Fehlstellen, welche Gruppe Mikrofehlstellen und Nanofehlstellen umfasst, eine oder mehrere Fehlstellen in der Oxidkeramik während des Abscheidungsprozesses eingebaut werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Erzeugen von Mikrofehlstellen und / oder Nanofehlstellen für das Erzeugen der Mikroporosität während des Beschichtungsvorganges bzw. während des Aufbringens der Wärmedämmschicht in das für die Ausbildung dieser Wärmedämmschicht aufgebrachte Material Trockeneis eingebracht bzw. eingespritzt wird. |
Gasturbinenbauteil mit einer Wärmedämmschicht,
Wärmedämmschicht für ein Gasturbinenbauteil sowie
Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht auf einem Gasturbinenbauteil
Die Erfindung betrifft ein Gasturbinenbauteil mit einer Wärmedämmschicht, eine Wärmedämmschicht für ein Gasturbinenbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht auf einem Bauteil, wie beispielsweise Gasturbinenbauteil.
Der Einsatz von Wärmedämmschichten auf Gasturbinenbauteilen ist bereits aus dem Gebiet der Flugtriebwerke bekannt. Derartige Wärmedämmschichten können beispielsweise aus Yttrium-stabilisiertem ZrO 2 bestehen. Um die Wärmeleitfähigkeit derartiger Wärmedämmschichten zu reduzieren wurde - wie der Anmelderin zumindest intern bekannt ist - versucht, die kolumnare Stengelstruktur zu verändern, und zwar beispielsweise in Richtung einer Fischgrätenstruktur oder in Richtung von schräg wachsenden Stengeln. Dennoch besteht im Bereich der Gasturbinenbauteile bzw. Flugtriebwerke nach wie vor ein Bedarf nach Wärmedämmschichten mit guter, möglichst sogar verbesserter, Wärmedämmwirkung.
Dementsprechend liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine gute Möglichkeit der Wärmedämmung für Gasturbinenbauteile zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird ein Gasturbinenbauteil gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Eine erfindungsgemäße Wärmedämmschicht ist Gegenstand des Anspruchs 7. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Gasturbinenbauteil mit einem aus zumindest einem ersten Material bestehenden Grundkörper und einer auf diesen Grundkörper aufgebrachten Wärmedämmschicht vorgeschlagen. Diese Wärmedämmschicht besteht aus einer Oxidkeramik o- der weist eine Oxidkeramik auf. Zur Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmschicht sind ein oder mehrere Mikrofehlstellen und / oder Nanofehlstellen in der Oxidkeramik eingebaut. Diese werden in vorteilhafter Ausgestaltung im Rahmen der Herstellung der Wärmedämmschicht so erzeugt, dass in den bzw. im Rahmen des Abscheidungsprozess(es) der Oxidkeramik aus der Dampfphase Mikro- und / oder Nanofehlstellen eingebaut werden, um eine Mikroporosität zu schaffen. In vorteilhafter Ausgestaltung wird dabei eine Mikroporosität geschaffen, die die freie Weglänge des Gas- bzw. Luftmoleküls auf ein Drittel begrenzt.
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Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausgestaltung weist die Wärmedämmschicht eine porenfreie Deckschicht auf.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Wärmedämmschicht gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Diese Wärmedämmschicht kann beispielsweise in vorerwähnter Weise oder gemäß einem oder mehreren der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 bis 6 weitergebildet sein.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Abscheidungsprozess der Oxidkeramik aus der Dampfphase und / oder ein Einspritzten von Trockeneis in den Beschichtungsvorgang bzw. in das entsprechende Beschichtungsmaterial in einem PVD-Verfahren erfolgt, vorzugsweise in einem hochraten PVD-Verfahren mit einem Laurebrenner.
Es kann vorgesehen sein, dass das Trockeneis in Größe und Menge und / oder im Hinblick auf die Art des Flüssiggases an die gewünschte Schichtstruktur angepasst ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird eine im Wesentlichen porenfreie Deckschicht der Wärmedämmschicht erzeugt.
In besonders zu bevorzugender Ausgestaltung wird mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein erfindungsgemäßes Gasturbinenbauteil bzw. eine Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Gasturbinenbauteils erzeugt. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erfindungsgemäße Wärmedämmschicht bzw. eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Wärmedämmschicht erzeugt wird.
Das Bauteil bzw. Gasturbinenbauteil kann bei den jeweiligen Gestaltungen der Erfindung beispielsweise ein Bauteil für eine Gasturbine eines Flugtriebwerks sein; es kann beispielsweise eine Hochdruckturbinen-Leitschaufel (HDT-Leitschaufel) oder eine Hochdruckturbinen- Laufschaufel (HDT-Laufschaufel) oder ein Brennkammereinsatz einer Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks sein.
Die Wärmedämmschicht ist bei den erfindungsgemäßen Gestaltungen in bevorzugter Weiterbildung aus Yttrium-stabilisiertem ZrO 2 , oder weist Yttrium-stabilisiertes ZrO 2 auf, bzw. ist die Oxidkeramik ist vorteilhafter Weiterbildung ZrO 2 .
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Durch die Erfindung wird die Basis für diverse Vorteile gelegt, die zumindest bei Weiterbildungen der Erfindung gegeben sein können. So kann beispielsweise eine Wärmedämmschicht mit besserer Wärmedämmwirkung unter Beibehaltung der bekannten physikalischen Eigenschaften erzeugt werden. Ferner kann ermöglicht werden, dass die Lebensdauer der mit einer Wärmedämmschicht versehenen Bauteile bzw. Gasturbinenbauteile mit einer derartigen verbesserten Schicht bzw. Wärmedämmschicht verlängert wird.
Next Patent: COVER ELEMENT FOR A SONOTRODE AND PEENING CHAMBER ARRANGEMENT FOR THE SURFACE PEENING OF COMPONENTS