WEDER, Jens (Hentigstrasse 8, Berlin, 10318, DE)
HORNIG, Christian (Strandweg 2, 15757, DE)
WEDER, Jens (Hentigstrasse 8, Berlin, 10318, DE)
| Patentansprüche Verfahren zur Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln, nämlich zur lokalen Wärmebehandlung mindestens einer Gasturbinenschaufel in einem Schaufelblattabschnitt derselben, wobei ein nicht wärmezubehandelnder Schaufelfußabschnitt der oder jeder Gasturbinenschaufel in einer Aufnahme positioniert wird, die eine unzulässige Erwärmung des jeweiligen nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitts bei der Wärmehandlung des jeweiligen Schaufelblattabschnitts verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht wärmezubehandelnde Schaufelfußabschnitt der oder jeder Gasturbinenschaufel in einem Innenraum der Aufnahme derart positioniert wird, dass ein verbleibender Innenraum der Aufnahme, der nicht von dem oder jedem Schaufelfußabschnitt ausgefüllt wird, mit einem Füllstoff gefüllt wird, und dass anschließend die Aufnahme zusammen mit der oder jeder Gasturbinenschaufel in einer Wärmebehandlungskammer positioniert wird, um die oder jede Gasturbinenschaufel in der Wärmebehandlungskammer wärmezubehandeln. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Gasturbinenschaufel in der Wärmebehandlungskammer unter Vakuum lokal wärmebehandelt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum der Aufnahme, der nicht von dem oder dem Schaufelfußabschnitt ausgefüllt wird, mit Festkörpern gefüllt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum der Aufnahme mit Festkörpern gefüllt wird, deren Werkstoff eine spezifische Wärmekapazität zwischen 390 und 520 J*kg"I*K"1 aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum der Aufnahme mit Festkörpern gefüllt wird, deren Werkstoff eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 50 und 400 W*m"1*K"1 aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum der Aufnahme mit Festkörpern gefüllt wird, deren Werkstoff ein spezifisches Gewicht zwischen 70000 und 90000 N*m aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum der Aufnahme mit Festkörpern gefüllt wird, deren Werkstoff mit dem Werkstoff der oder jeder Gasturbinenschaufel bei der Wärmebehandlung nicht reagiert. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum der Aufnahme mit Metallkugeln, insbesondere mit Stahlkugeln, und/oder mit Metallpulver, insbesondere mit Stahlpulver, gefüllt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Aufnahme zusammen mit der oder jeder Gasturbinenschaufel zur Wärmebehandlung in einem Vakuumofen positioniert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein dop- pelwandiger Bereich eines den Innenraum der Aufnahme begrenzenden Gehäuses derselben entweder mit einem Isolierstoff ausgefüllt oder von einem Kühlmedium durchströmt wird. 11. Aufnahme für mindestens eine Gasturbinenschaufel bei einer lokalen Wärmebehand- lung der oder jeder Gasturbinenschaufel in einem Schaufelblattabschnitt derselben, wobei in der Aufnahme ein nicht wärmezubehandelnder Schaufelfußabschnitt der oder jeder Gasturbinenschaufel positionierbar ist, um eine unzulässige Erwärmung der oder jeder Gasturbinenschaufel im Schaufelfußabschnitt zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme einen Innenraum (12) aufweist, in welchem der nicht wärmezubehandelnde Schaufelfußabschnitt der oder jeder Gasturbinenschaufel derart positionierbar ist, dass der verbleibende Innenraum (12), der nicht von dem oder dem Schaufelfußabschnitt ausgefüllt wird, mit einem Füllstoff befüllbar ist, wobei die Aufnahme zusammen mit der oder jeder Gasturbinenschaufel in einer Wärmebehandlungskammer positionierbar ist, um die oder jede Gasturbinenschaufel in der Wärmebehandlungskammer wärmezubehandeln. 12. Aufnahme nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der verbleibende Innenraum (12), der nicht von dem oder dem Schaufelfußabschnitt ausgefüllt wird, mit Festkörpern nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8 befüllbar ist. 13. Aufnahme nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (12) der Aufnahme von einem zumindest teilweise doppelwandigen Gehäuse (13) begrenzt wird, wobei sich ein wärmezubehandelnder Schaufelblattabschnitt der oder jeder Gasturbinenschaufel durch einen Deckel (15) der Aufnahme erstreckt, der mindestens eine an die Kontur des jeweiligen Schaufelblatts anpasste Ausnehmung (16) für den Durchtritt des jeweiligen Schaufelblatts aufweist. 14. Aufnahme nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Bereich des Gehäuses (13) mit einem von einem Isolierstoff ausgefüllt oder von Kühlmedium durchströmbar ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Aufnahme für mindestens eine Gasturbinenschaufel bei einer Wärmebehandlung der oder jeder Gasturbinenschaufel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Aus der EP 1 857 217 AI ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln bekannt, nämlich zur lokalen Wärmebehandlung einer Gasturbinenschaufel in einem Schaufelblatt- abschnitt derselben. Bei der aus der EP 1 857 217 AI bekannten, lokalen Wärmebehandlung einer Gasturbinenschaufel im Schaufelblattabschnitt derselben wird ein nicht wärmezubehandelnder Schaufelfußabschnitt der Gasturbinenschaufel in einer Aufnahme positioniert, die eine Erwärmung des nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitts bei der Wärmebehandlung des Schaufelblattabschnitts dadurch verhindert, dass durch die Aufnahme ein Kühlmedium geleitet wird. Der Schaufelfußabschnitt wird hierzu in einem Innenraum der Aufnahme positioniert, wobei die Kontur des Innenraums an die Kontur des Schaufelfussabschnitts angepasst ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln sowie eine entsprechende Aufnahme für mindestens eine Gasturbinenschaufel schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird der nicht wärmezubehandelnde Schaufelfußabschnitt der oder jeder Gasturbinenschaufel in einem Innenraum der Aufnahme derart positioniert, dass ein verbleibender Innenraum der Aufnahme, der nicht von dem oder jedem Schaufelfußabschnitt ausgefüllt wird, mit einem Füllstoff gefüllt wird, wobei anschließend die Aufnahme zusammen mit der oder jeder Gasturbinenschaufel in einer Wärmebehandlungskammer positioniert wird, um die oder jede Gasturbinenschaufel in der Wärmebehandlungskammer wärmezubehandeln. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens eine Gasturbinenschaufel abschnittsweise mit dem nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitt in einem Innenraum einer Aufnahme
BESTÄTIGUNGSKOPIE positioniert, wobei die Kontur des Innenraums nicht an die Kontur des oder jedes Schaufelfußab- schnitts angepasst ist, sodass dann, wenn der oder jeder Schaufelfußabschnitt im Innenraum der Aufnahme positioniert ist, ein Innenraum verbleibt, der erfindungsgemäß mit einem Füllstoff gefüllt wird.
Der Füllstoff dient der Speicherung und damit Aufnahme von Wärme, um so zu verhindern, dass der oder jeder Schaufelfußabschnitt bei der Wärmebehandlung der oder jeder Gasturbinenschaufel im jeweiligen Schaufelblattabschnitt unzulässig erwärmt wird. Der Füllstoff fungiert demnach als Wärmesenke und verzögert die Erwärmung des oder jedes Schaufelfußabschnitts. Die gesamte Aufnahme wird zusammen mit der oder jeder Gasturbinenschaufel zur Wärmebehandlung in einer Wärmebehandlungskammer positioniert, wobei in der Wärmebehandlungskammer die Wärmebehandlung unter Vakuum erfolgt.
Die erfindungsgemäße Aufnahme für mindestens eine Gasturbinenschaufel bei einer Wärmebehandlung der oder jeder Gasturbinenschaufel ist in Anspruch 11 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Aufnahme für eine Gasturbinenschaufel zur Wärmebehandlung derselben zusammen mit einer Gasturbinenschaufel; und
Fig. 2 eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung der Fig. 1 zusammen mit einem
Deckel der Aufnahme.
Die Erfindung betrifft die Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln, nämlich die lokale Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln in einem Schaufelblattabschnitt derselben.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 wird zur lokalen Wärmebehandlung einer Gasturbinenschaufel 10 dieselbe mit einem nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitt 11 in einem Innenraum 12 einer Aufnahme 13 positioniert, wobei ein wärmezubehandelnder Schaufel- blattabschnitt 14 der Gasturbinenschaufel 10 aus dem Innenraum 12 der Aufnahme 13 herausragt. Der Innenraum 12 der Aufnahme 13 ist nicht an die Kontur des in derselben positionierten Schaufelfußabschnitts 11 angepasst, sodass nach dem Positionieren des Schaufelfußabschnitts 11 der Gasturbinenschaufel 10 im Innenraum 12 der Aufnahme 13 ein Freiraum des Innenraums 12 verbleibt, der mit einem in Fig. 1 und 2 nicht gezeigten Füllstoff gefüllt wird.
Hierbei wird vorzugsweise der gesamte verbleibende Innenraum 12 der Aufnahme 13 mit dem Füllstoff gefüllt, sodass der Füllstoff am nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitt 11 der Gasturbinenschaufel 10 zur Anlage kommt.
Anschließend an das Positionieren der Gasturbinenschaufel 10 mit ihrem Schaufelfußabschnitt 11 im Innenraum 12 der Aufnahme 13 und nach dem Befüllen des Innenraums 12 mit dem Füllstoff wird der Innenraum 12 vorzugsweise an einer Oberseite der Aufhahme 13 mit einem Deckel 15 abgedeckt, durch den sich der wärmezubehandelnde Schaufelblattabschnitt 14 der Gasturbinenschaufel 10 erstreckt.
Der Deckel 15 verfugt hierzu gemäß Fig. 2 über eine Ausnehmung 16, durch die sich der wärmezubehandelnde Schaufelblattabschnitt 14 erstreckt. Die Kontur der Ausnehmung 16 ist dabei an die Kontur des Schaufelblattabschnitts 14 angepasst. Zur leichteren Positionierung des Deckels 15 auf der Aufhahme 13 ist der Deckel 15 vorzugsweise zweigeteilt, wobei sich eine Teilungsebene 17 des Deckels 15 durch die Ausnehmung 16 erstreckt.
Zur Wärmebehandlung der Gasturbinenschaufel 10 im Bereich ihres Schaufelblatts 14 wird die gesamte Aufhahme 13 zusammen mit der Gasturbinenschaufel 10 in einer Wärmebehandlungskammer, vorzugsweise in einem Vakuumofen, positioniert, um in der Wärmebehandlungskammer die Wärmebehandlung der Gasturbinenschaufel 10 im Bereich ihres Schaufelblattabschnitts 14 unter Vakuum durchzuführen.
Bedingt dadurch, dass der Schaufelfußabschnitt 11 der Gasturbinenschaufel 10 im Innenraum 12 der Aufhahme 13 positioniert ist und vom Füllstoff umgeben ist, wird eine Erwärmung der Gasturbinenschaufel 10 im Bereich des nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitts 11 effektiv verzögert bzw. vermieden. Beim Füllstoff, mit welchem der verbleibende innenraum 12 der Aufnahme 13 befüllt wird, handelt es sich vorzugsweise um Festkörper, die aus einem Werkstoff bestehen, der mit dem Werkstoff der Gasturbinenschaufel 10 nicht reagiert. Die Gasturbinenschaufel 10 ist vorzugsweise aus einer Titanlegierung gefertigt. Als Festkörper können daher Festkörper aus Stahl zum Einsatz kommen. Vorzugsweise werden/wird als Festkörper Stahlkugeln oder Stahlpulver eingesetzt. Die Menge des eingesetzten Füllstoffs bestimmt die Aufheizverzögerung des nicht wärmezubehandelnden Schaufelfußabschnitts 11. Die Gasturbinenschaufel 10 kann auch aus anderen Werkstoffen gefertigt sein. Der Füllstoff darf jedoch mit dem Werkstoff der Gasturbinenschaufel 10 insbesondere bei der Wärmebehandlung nicht reagieren.
Die Festkörpern sind vorzugsweise aus einem Werkstoff gefertigt, der eine spezifische Wärmekapazität zwischen 390 und 520 J*kg "1 *K "1 , eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 50 und 400 W*m " ' ♦ K "1 , und ein spezifisches Gewicht zwischen 70000 und 90000 N*m "3 aufweist.
Die Aufnahme 13, die den Innenraum 12 zur Aufnahme des Schaufelfußabschnitts 11 einer teilweise wärmezubehandelnden Gasturbinenschaufel 10 bereitstellt, verfügt neben dem bereits erwähnten Deckel 15 über ein Gehäuse 18, welches den Innenraum 12 begrenzt und im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 im Bereich von Seitenwänden 19 doppelwandig mit einer isolierenden Schicht ausgebildet ist. Die isolierende Schicht verringert den Wärmeeintrag in die Aufnahme 13.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme 13 im Bereich der doppelwandigen Seitenwände 19 von einem Kühlmedium durchströmt ist, um so die im Füllstoff gespeicherte Wärme zusätzlich nach außen abzuführen.
Ebenso ist es möglich, dass die Aufnahme 13 im Bereich der doppelwandigen Seitenwände 19 mit einem Isolierstoff ausgefüllt ist. Der Isolierstoff verzögert dann den Wärmeübergang von der Gehäusewandung über den Füllstoff in den Schaufelfuß der oder jeder lokal wärmezubehandelnder Gasturbinenschaufel.
Die abschnittsweise bzw. lokale Wärmebehandlung von Gasturbinenschaufeln kommt insbesondere nach der Reparatur von Gasturbinenschaufeln im Bereich ihres Schaufelblatts 14 zum Ein- satz. So werden typischerweise bei der Reparatur einer Gasturbinenschaufel 10 im Bereich ihres Schaufelblatts 14 beschädigte Abschnitte des Schaufelblatts 14 abgetrennt und durch ein Ersatzteil durch Anschweißen desselben erneuert, wobei dann der geschweißte Bereich des Schaufelblatts 14 einer lokalen Wärmebehandlung unterzogen wird. Durch die Erfindung ist es möglich, zur lokalen Wärmebehandlung einer Gasturbinenschaufel 10 die gesamte Gasturbinenschaufel 10 zusammen mit der Aufnahme 13 in einer konventionellen Wärmebehandlungskammer, insbesondere in einem konventionellen Vakuumofen, zu positionierten, wobei die Erwärmung und damit Wärmebehandlung der Gasturbinenschaufel 10 im Schaufelfußabschnitt 11 dadurch verhindert wird, dass der in den Innenraum 12 der Aufnahme 13 eingebrachte Füllstoff Wärme aufnimmt und so eine unzulässig hohe Erwärmung des Schaufelfußabschnitts 11 der Gasturbinenschaufel 10 verhindert.