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EP 1 980 366 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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18.11.2009 Patentblatt 2009/47 |
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Anmeldetag: 12.04.2007 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Anlagen- und Vorrichtungskonzept für eine Shotpeeninganlage zum Verfestigen von Gasturbinen
Laufschaufelfüssen
Facility and device concept for a shotpeening facility for strengthening rotor blade
bases in gas turbines
Concept d'installation et de dispositif pour une installation de grenaillage destinée
à la solidification de turbines de gaz de pieds d'aubes mobiles
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO
SE SI SK TR |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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15.10.2008 Patentblatt 2008/42 |
(73) |
Patentinhaber: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |
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80333 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Hoelzel, Falko
13189 Berlin (DE)
- Müller, Jean
10589 Berlin (DE)
- Pape, Michael
13597 Berlin (DE)
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 1 762 303 US-A- 4 530 861 US-A1- 2006 021 410
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EP-A1- 1 403 395 US-A- 5 792 267
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlvorrichtung zum Strahlen eines Teiles
einer Turbinenschaufel, die einen Schaufelfuß, eine Schaufelplattform und ein Schaufelblatt
aufweist, mit einer Strahlkabine, die eine Einsetzöffnungen aufweist, einer Strahleinrichtung
zur Abgabe von beschleunigtem Strahlgut in die Strahlkabine und einer Halterung für
die Turbinenschaufel, wobei eine Dichtung vorgesehen ist, welche einen Spalt zwischen
der Halterung und dem Schaufelblatt im Bereich der Einsetzöffnung abdichtet und so
den Austritt von beim Strahlen entstehendem Staub aus der Strahlkabine verhindert.
[0002] Eine derartige Strahlvorrichtung ist in der
US 2006/0021410 A1 beschrieben. Diese Vorrichtung ist dafür vorgesehen, den Schaufelfuß und die dem
Schaufelfuß zugewandte Seite der Schaufelplattform einer Turbinenschaufel zu strahlen.
Dazu weist sie eine Strahlkabine auf, die mit einer Einsetzöffnung versehen ist, durch
die der zu strahlende Teil der Turbinenschaufel in die Strahlkabine eingebracht werden
kann. Außerdem ist eine Halterung vorgesehen, welche die Turbinenschaufel im eingesetzten
Zustand fixiert. Die Halterung ist mit Dichtungen versehen, welche einen zwischen
der Schaufelplattform und der Halterung ausgebildeten Spalt von der Kabinenaußenseite
her abdichten.
[0003] Ein wesentliches Problem beim Strahlen von Turbinenschaufeln ist, dass der hierbei
entstehende Staub aus der Kabine austreten und auf die keramische Beschichtung des
Schaufelblatts gelangen kann. Hierdurch wird deren Funktion und Lebensdauer beeinträchtigt.
[0004] Bei der vorbekannten Vorrichtung sind Dichtungen vorgesehen, um den Austritt von
Staub aus der Kammer zu verhindern. Die Dichtungen sind am unteren Ende der Halterung
befestigt und damit für eine kabinenaußenseitige Abdichtung des Spalts ausgelegt.
Allerdings bietet diese Konstruktion keine ausreichende Sicherheit, dass die Kabine
insgesamt staubdicht verschlossen ist.
[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strahlvorrichtung zu schaffen,
bei der der Austritt von Staub aus der Strahlkabine wirksam unterbunden ist.
[0006] Diese Aufgabe wird bei einer Strahlvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass die Dichtung den Spalt von der Kabineninnenseite her abdichtet.
[0007] Da die Dichtung erfindungsgemäß auf der Kabineninnenseite angeordnet ist, wird bereits
das Eindringen von Staub in den Spalt wirksam unterbunden. Auf diese Weise ist sichergestellt,
dass kein Staub aus der Kabine zu dem Schaufelblatt gelangen kann.
[0008] Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann die Halterung eine Anlagefläche
aufweisen, an der die aus der Strahlkabine weisende Fläche der Schaufelplattform zumindest
teilweise anliegt. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Turbinenschaufel eine zusätzlich
Stabilisierung in der Halterung erfährt.
[0009] Die Halterung kann auch ausgebildet sein, um die Turbinenschaufel vertikal hängend
aufzunehmen. In diesem Fall trägt die Schwerkraft zur Stabilisierung der Turbinenschaufel
in der Halterung bei.
[0010] Es kann auch ein Aufsatz vorgesehen sein, der auf der Kammerinnenseite die Schaufelplattform
und die Dichtung übergreift. Vorteilhafterweise schirmt der Aufsatz die Dichtung gegenüber
dem in der Kabine vorhandenen Strahlgut ab. Hierdurch wird insbesondere die Lebensdauer
der Dichtung erhöht, da diese beim Strahlprozess nicht mehr abgenutzt wird.
[0011] Um eine sichere Verbindung zwischen dem Aufsatz und der Halterung zu gewährleisten,
können beide Bauteile durch eine Befestigungseinrichtung miteinander verbunden sein.
Dafür eignen sich beispielsweise Schrauben oder Spannmittel verschiedener Art. Beim
Verspannen der Bauteile wird die dazwischen liegende Dichtung komprimiert und so in
den Spalt zwischen der Halterung und der Schaufelplattform hinein gedrückt, wodurch
der Grad der Abdichtung weiter erhöht wird.
[0012] Es ist ebenfalls möglich vorzusehen, dass die Dichtung an dem Aufsatz befestigt ist.
Hierdurch ist ein schnelles, präzises und gleichzeitiges Anordnen des Aufsatzes und
der Dichtung möglich. Außerdem wird ein Verrutschen der Dichtung verhindert. Um den
Austausch und die Wartung der Dichtung zu erleichtern, kann sie insbesondere abnehmbar
an dem Aufsatz befestigt sein.
[0013] Der zu strahlende Teil der Turbinenschaufel kann zumindest von deren Schaufelfuß
und gegebenenfalls von Bereichen der dem Schaufelfuß zugewandten Seite der Schaufelplattform
gebildet werden.
[0014] In diesem Fall kann die Strahlvorrichtung ein Abdeckelement aufweisen, welches an
der im hängenden Zustand obenliegenden Unterseite des Schäufelfußes anliegt. Wenn
die Turbinenschaufel Kühlluftbohrungen aufweist, befinden sich die zugehörigen Lufteintrittsöffnungen
der Kühlluftkanäle in der Unterseite des Schaufelfußes. Da die Kühlluftkanäle häufig
mit empfindlichen Beschichtungen versehen sind, ist es notwendig, das Eindringen von
Staub während des Strahlprozesses zu verhindern. Gemäß dieser Ausführungsform der
Erfindung werden die Lufteintrittsöffnungen von dem Abdeckelement verschlossen.
[0015] Es können Spannelemente vorgesehen sein, die ein Verspannen des Abdeckelements mit
dem Aufsatz und/oder der Halterung ermöglichen. Hierdurch wird einerseits das Abdeckelement
in seiner räumlichen Lage fixiert und andererseits die Turbinenschaufel in der Halterung
eingespannt.
[0016] Ein grobporiger Schaumstoff kann als Dichtungsmaterial verwendet werden. Dieses Material
ist besonders geeignet, da es einerseits eine hohe Dichtigkeit gewährleistet und andererseits
eine ausreichende Widerstandsfähigkeit und damit auch eine lange Lebensdauer besitzt.
[0017] Die Dichtung kann 1 bis 15 mm dick sein. Wenn die Dichtung weniger als 1 mm dick
ist, besteht die Gefahr einer unzureichenden Abdichtung, wohingegen Dichtungen mit
einer Dicke von mehr als 15 mm anfällig für Verschleiß sind. Es hat sich gezeigt,
dass Dicken von 2 bis 10 mm und insbesondere 5 mm geeignet sind, eine hohe Dichtigkeit
bei gleichzeitig geringem Verschleiß zu gewährleisten.
[0018] Um die Gefahr des Austritts von Staub aus der Kabine noch weiter zu reduzieren, kann
auch eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein. Diese entfernt den entstehenden Staub
kontinuierlich aus der Kabine.
[0019] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die angefügte Zeichnung näher erläutert.
[0020] In der Zeichnung zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Strahlvorrichtung.
[0021] In der Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Strahlvorrichtung
1 zum Strahlen eines Teils einer Turbinenschaufel 2 dargestellt. Die Turbinenschaufel
2 besteht aus einem Schaufelfuß 3, einer Schaufelplattform 4 und einem Schaufelblatt
5.
[0022] Die Strahlvorrichtung 1 weist eine Strahlkabine 6, eine damit verbundene, nicht gezeigte
Strahleinrichtung zur Abgabe von beschleunigtem Strahlgut und eine Halterung 7 für
die Turbinenschaufel 2 auf.
[0023] In der Strahlkabine 6 ist eine Einsetzöffnung 8 ausgebildet, durch die das Schaufelblatt
5 der Turbinenschaufel 2 hindurch geführt ist. Die Halterung 7 ist im Inneren der
Strahlkabine 6 die Einsetzöffnung 8 einfassend angeordnet, wobei sie die Turbinenschaufel
2 vertikal hängend aufnimmt. Dazu ist an der Halterung 7 eine Anlagefläche 9 ausgebildet,
an der die aus der Strahlkabine 6 weisende Fläche der Schaufelplattform 4 bereichsweise
anliegt. Hierdurch wird zwischen der Halterung 7 und der Schaufelplattform 4 ein Spalt
10 ausgebildet, der bis zur Einsetzöffnung 8 reicht. Dieser Spalt 10 ist kabineninnenseitig
durch eine Dichtung 11, welche aus einem grobporigen Schaumstoff besteht und 1 bis
15 mm dick ist, abgedichtet.
[0024] Die Strahlvorrichtung 1 weist außerdem einen Aufsatz 12 auf, welcher auf der Kabineninnenseite
die Schaufelplattform 4 und die Dichtung 11 übergreift. Vorteilhafterweise wird so
die Dichtung 11 vor dem Strahlgut geschützt, was deren Lebensdauer erhöht.
[0025] Die Dichtung 11 kann abnehmbar an dem Aufsatz 12 befestigt sein. Außerdem können
die Halterung 7 und der Aufsatz 12 über eine nicht gezeigte Befestigungseinrichtung
miteinander verbunden sein.
[0026] An der obenliegenden Unterseite des Schaufelfußes 3 liegt ein Abdeckelement 13 an.
Es ist über hier als Federhalter ausgebildete Spannelemente 14 mit dem Aufsatz 12
verspannt und so in seiner räumlichen Lage fixiert. Dabei verschließt das Abdeckelement
13 nicht gezeigte, in dem Schaufelfuß 3 ausgebildete, Lufteinlassöffnungen. Wenn die
Halterung 7 über die Befestigungseinrichtung mit dem Aufsatz 12 verbunden ist, ist
gleichzeitig der Schaufelfuß eingespannt.
[0027] Um mit der Strahlvorrichtung 1 die Turbinenschaufel 2 zu strahlen, wird aus der Strahleinrichtung
zur Abgabe von beschleunigtem Strahlgut ein Strahlgut mit hoher Geschwindigkeit in
die Strahlkabine 6 abgegeben. Dieses Strahlgut trifft auf die nicht abgedeckten Bereiche
des Schaufelfußes 3 und der Schaufelplattform 4. Dabei wird Staub gebildet, der jedoch
durch das Abdeckelement 13 davon abgehalten wird, in die Lufteintrittsöffnungen der
Kühlluftkanäle einzudringen. Weiterhin verhindert die Dichtung 11, dass der Staub
in den Spalt 10 eindringt, so dass die Strahlkabine 6 insgesamt staubdicht gegenüber
der Umgebung verschlossen ist. Damit ist sichergestellt, dass kein Staub aus der Strahlkabine
6 auf das Schaufelblatt 5 gelangen kann.
1. Strahlvorrichtung (1) zum Strahlen eines Teils einer Turbinenschaufel (2),
die einen Schaufelfuß (3), eine Schaufelplattform (4) und ein Schaufelblatt (5) aufweist,
mit einer Strahlkabine (6), die eine Einsetzöffnung (8) aufweist,
einer Strahleinrichtung zur Abgabe von beschleunigtem Strahlgut in die Strahlkabine
(6) und einer Halterung (7) für die Turbinenschaufel (2),
wobei eine Dichtung (11) vorgesehen ist, welche einen Spalt (10) zwischen der Halterung
(7) und der Schaufelplattform (4) im Bereich der Einsetzöffnung (8) abdichtet und
so den Austritt von beim Strahlen entstehendem Staub aus der Strahlkabine (6) verhindert,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtung (11) den Spalt (10) von der Kabineninnenseite her abdichtet.
2. Strahlvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halterung (7) eine Anlagefläche (9) aufweist, an der die aus der Strahlkabine
(6) weisende Fläche der Schaufelplattform (4) zumindest teilweise anliegt.
3. Strahlvorrichtung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Halterung (7) ausgebildet ist, um die Turbinenschaufel (2) vertikal hängend aufzunehmen.
4. Strahlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sie einen Aufsatz (12) aufweist, der auf der Kammerinnenseite die Schaufelplattform
(4) und die Dichtung (11) übergreift.
5. Strahlvorrichtung (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aufsatz (12) und die Halterung (7) durch eine Befestigungseinrichtung miteinander
verbunden sind.
6. Strahlvorrichtung (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtung (11) an dem Aufsatz (12) insbesondere abnehmbar befestigt ist.
7. Strahlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zu strahlende Teil der Turbinenschaufel (2) zumindest von deren Schaufelfuß (3)
und gegebenenfalls von Bereichen der dem Schaufelfuß (3) zugewandten Seite der Schaufelplattform
(4) gebildet wird.
8. Strahlvorrichtung (1) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Abdeckelement (13) vorgesehen ist, welches an der Unterseite des Schaufelfußes
(3) anliegt, wodurch es gegebenenfalls in dem Schaufelfuß (3) vorhandene Lufteintrittsöffnungen
verschließt.
9. Strahlvorrichtung (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
Spannelemente (14) zum Verspannen des Abdeckelements (13) mit dem Aufsatz (12) und/oder
der Halterung (7) vorgesehen sind.
10. Strahlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtung (11) aus einem grobporigen Schaumstoff besteht.
11. Strahlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtung (11) 1 bis 15 mm,
insbesondere 2 bis 10 mm und
besonders bevorzugt 5 mm dick ist.
12. Strahlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Strahlkabine (6) eine Absaugeinrichtung für beim Strahlen entstehenden Staub
vorgesehen ist.
1. Blasting device (1) for blasting a part of a turbine blade (2),
which has a blade root (3), a blade platform (4) and a blade airfoil (5),
with a blasting cubicle (6), which has an insertion opening (8),
a blasting unit for the discharge of accelerated blasting media into the blasting
cubicle (6), and a mounting (7) for the turbine blade (2),
wherein a seal (11) is provided, which seals a gap (10) between the mounting (7) and
the blade platform (4) in the region of the insertion opening (8) and so prevents
the escape of dust, which is created when blasting, from the blasting cubicle (6),
characterized in that
the seal (11) seals the gap (10) from the inner side of the cubicle.
2. Blasting device (1) according to Claim 1,
characterized in that
the mounting (7) has a locating surface (9), upon which the surface of the blade platform
(4) which points away from the blasting cubicle (6) at least partially bears.
3. Blasting device (1) according to Claim 2,
characterized in that
the mounting (7) is formed in order to hold the turbine blade (2) in a vertically
suspended manner.
4. Blasting device (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
it has a cap (12) which on the inner side of the chamber fits over the blade platform
(4) and the seal (11).
5. Blasting device (1) according to Claim 4,
characterized in that
the cap (12) and the mounting (7) are interconnected by means of a fastening device.
6. Blasting device (1) according to Claim 4,
characterized in that
the seal (11) is especially detachably fastened on the cap (12).
7. Blasting device (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the part of the turbine blade (2) which is to be blasted is formed at least by its
blade root (3) and, if applicable, by regions of the side of the blade platform (4)
which faces the blade root (3).
8. Blasting device (1) according to Claim 7,
characterized in that
a cover element (13) is provided, which bears upon the underside of the blade root
(3), as a result of which it closes off air inlet holes which, if applicable, exist
in the blade root (3).
9. Blasting device (1) according to Claim 8,
characterized in that
clamping elements (14) are provided for clamping the cover element (13) to the cap
(12) and/or to the mounting (7).
10. Blasting device (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the seal (11) consists of a large-pore foam.
11. Blasting device (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
the seal (11) is 1 to 15 mm thick, especially 2 to 10 mm thick, especially preferably
5 mm thick.
12. Blasting device (1) according to one of the preceding claims,
characterized in that
a suction device for dust which is created when blasting is provided in the blasting
cubicle (6).
1. Dispositif ( 1 ) de projection pour effectuer une projection sur une partie d'une
aube ( 2 ) d'une turbine,
qui a une emplanture ( 3 ) d'aube, une plateforme ( 4 ) d'aube et une lame ( 5 ) d'aube,
comprenant une cabine ( 6 ) de projection qui a une ouverture ( 8 ) de chargement,
un dispositif de projection pour émettre du produit de projection accélérée dans la
cabine ( 6 ) de projection et une fixation ( 7 ) de l'aube ( 2 ) de turbine,
dans laquelle il est prévu une étanchéité ( 11 ) qui rend étanche un intervalle (
10 ) entre la fixation ( 7 ) et la plateforme ( 4 ) de l'aube dans la partie de l'ouverture
( 8 ) de chargement et empêche ainsi de la poussière créée par la projection de sortir
de la cabine ( 6 ) de projection,
caractérisée en ce que
l'étanchéité ( 11 ) rend étanche l'intervalle ( 10 ) à partir du côté intérieur de
la cabine.
2. Installation ( 1 ) de projection suivant la revendication 1,
caractérisée en ce que
la fixation ( 7 ) a une surface ( 9 ) de contact à laquelle la surface de la plateforme
de l'aube, éloignée de la cabine ( 6 ) de projection, s'applique au moins en partie.
3. Installation ( 1 ) de projection suivant la revendication 2,
caractérisée en ce que la fixation ( 7 ) est constituée pour recevoir l'aube ( 2 ) de turbine suspendue
verticalement.
4. Installation ( 1 ) de projection suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle a une coiffe ( 12 ) qui recouvre du côté intérieur de la chambre la plateforme
( 4 ) de l'aube et l'étanchéité ( 11 ).
5. Installation ( 1 ) de projection suivant la revendication 4,
caractérisée en ce que la coiffe ( 12 ) et la fixation ( 7 ) sont assemblées ensemble par un dispositif
de fixation.
6. Installation ( 1 ) de projection suivant la revendication 4,
caractérisée en ce que l'étanchéité ( 11 ) est fixée sur la coiffe ( 12 ), notamment en pouvant être retirée.
7. Installation ( 1 ) de projection suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que la partie de l'aube ( 2 ) de la turbine destinée à recevoir une projection est formée
au moins par son emplanture ( 3 ) d'aube et le cas échéant par des parties du côté
de la plateforme de l'aube, qui est tourné vers l'emplanture ( 3 ) de l'aube.
8. Installation ( 1 ) de projection suivant la revendication 7,
caractérisée en ce qu'il est prévu un élément ( 13 ) de recouvrement qui s'applique au côté inférieur de
l'emplanture ( 3 ) de l'aube, des ouvertures d'entrée d'air présentent éventuellement
dans l'emplanture ( 3 ) de l'aube étant ainsi fermées.
9. Installation ( 1 ) de projection suivant la revendication 8,
caractérisée en ce qu'il est prévu des éléments ( 14 ) de blocage pour bloquer l'élément ( 13 ) de recouvrement
avec la coiffe ( 12 ) et/ou la fixation ( 7 ).
10. Installation ( 1 ) de projection suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'étanchéité ( 11 ) est en une matière mousse à pores grossiers.
11. Installation ( 1 ) de projection suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
l'étanchéité ( 11 ) a une épaisseur de 1 à 15 mm,
notamment de 2 à 10 mm et
de préférence notamment de 5 mm.
12. Installation ( 1 ) de projection suivant l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que il est prévu dans la cabine ( 6 ) de projection un dispositif d'aspiration de la
poussière créée lors de la projection.
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