Einrichtung zur Beschichtung von Turbomaschinen-Bauteilen, insbesondere Schaufeln

Abstract

 Bei der vorliegenden Einrichtung soll auf den nicht zu beschichtenden Bauteilabschnitt ein Abdeckschuh gestülpt sein, der mit einer Abdeckpulverfüllung versehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Es ist bekannt, Turbomaschinenbauteile, z.B, Turbinenschaufeln, mit Schutzschichten, insbesondere Heißgaskorrosionsschichten, zu versehen. Bei den Einrichtungen dieser Art werden die betreffenden Bauteile in Beschichtungskästen angeordnet, in die ein für den jeweiligen Anwen­dungszweck geeignetes Beschichtungspulver eingebracht wird, aus dem die Beschichtung unter Beiziehung eines geeigneten Gases und unter vorgege­bener Temperatureinwirkung im Diffusionsverfahren gewonnen wird.

[0003] Dabei bereitet es Schwierigkeiten, Bauteilabschnitte, die keiner Be­schichtung unterworfen werden sollen, einwandfrei gegenüber dem behäl­terinternen Beschichtungsprozeß abzuschirmen bzw. abzudecken. Ein örtliches Abedeckerfordernis ergibt sich dadurch, daß die betreffenden Bauteile oftmals örtlich extrem unterschiedlichen mechanischen und thermischen Belastungen im Betrieb ausgesetzt sind, d.h., eine bestimm­te Bauteilsektion darf hinsichtlich der betrieblich vorgegebenen Ge­staltung und Werkstoffstruktur nicht vom Beschichtungsprozeß beein­trächtigt werden, der wiederum entlang einer übrigen Bauteilstruktur verlangt wird.

[0004] Am Beispiel einer Turbinenschaufel bedeutet dies, daß der Schaufelfuß als der hinsichtlich betrieblicher Zug- und Schwingungsbelastungen besonders gefährdete Teil der Schaufel keiner Versprödungsgefahr aus dem Beschichtungsprozeß ausgesetzt werden darf.

[0005] Zusätzlich zu den genannten Kriterien soll eine örtliche Bauteilabdek­kung den Beschichtungsaufwand auf das absolut notwendige Maß zu beschränken helfen.

[0006] Ein weiteres Problem hinsichtlich der örtlichen Bauteilabdeckung ergibt sich aus der häufig anzutreffenden geometrisch komplexen Bauteilgestal­tung.

[0007] Im Rahmen schon untersuchter Einrichtungen der besprochenen Art berei­tet auch die Bauteilhalterung Schwierigkeiten, um gleichzeitig bezüg­lich örtlicher Beschichtung und Abdeckung auf der sicheren Seite liegen zu können.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung nach der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine betrieblich zuverlässige einfachst handhabbare örtliche Bauteilabdeckung geschaffen wird.

[0009] Die gestellte Aufgabe ist mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.

[0010] Erfindungsgemäß kann der Abdeckschuh einfachst derart über das Bauteil gestülpt werden, daß die nicht zu beschichtende Bauteilsektion ein­wandfrei abgedeckt ist und somit keinen Einflüssen aus dem örtlichen Beschichtungsprozeß ausgesetzt ist. Der Hohlraum des Abdeckschuhs, in dem die nicht zu beschichtende Sektion, z.B. ein Schaufelfuß, angeord­net ist, ist mit einem sogenannten "Abdeckpulver", insbesondere aus Alu­miniumoxid (Al₂O₃), gefüllt; das Abedeckpulver stellt eine den Schaufel­fuß vor Beschichtungsgasen schützende Dichtungspackung dar. Eine beson­dere Einfüllöffnung für das Abdeckpulver am Schuh muß vor Beginn des Beschichtungsprozesses verschlossen sein.

[0011] Eine möglichst glattwandige, dicht sitzende Konturierung gegenseitiger Flächen des Bauteils und des Schuhs begünstigt die örtliche Bauteilab­deckung. Bauteil und Schuh können eine individuelle Einheit darstellen, deren Position den örtlichen Beschichtungskriterien gemäß variabel an­gepaßt werden kann.

[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patent­sprüchen 2 bis 11.

[0013] Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläu­tert, es zeigen:

Fig. 1 - eine Draufsicht des Abdeckschuhs der Einrichtung und

Fig. 2 - einen Teilschnitt eines Beschichtungsbehälters oder - ­kastens der Einrichtung einschließlich einer fußseitig abgedeckt im Abdeckschuh sitzenden Turbinenlauf­schaufel.

[0014] Die erfindungsgemäße Einrichtung weist einen Beschichtungsbehälter 1 auf, in welchen das Bauteil, hier z.B. eine Turbinenlaufschaufel 2, über den Abdeckschuh 3 eingesetzt ist. Der nicht zu beschichtende Bau­teilabschnitt ist im vorliegenden Beispiel der Schaufelfuß 4, der im Wege des fußseitig übergestülpten Abdeckschuhs 3 gegenüber dem Behäl­ terinnenraum 5 abgedeckt bzw. abgeschirmt ist. Nach erfolgtem Überstül­pen wird der Abdeckschuh 3 mit einem geeigneten Abdeckpulver, z.B. Al2 O3-Pulver, möglichst kleiner Teilchengröße, gefüllt und darauf die betreffende Einfüllöffnung des Schuhs 3 mit einem Abdeckblech 6 versch­lossen.

[0015] Nachdem der Abdeckschuh 3 einschließlich der Turbinenlaufschaufel 2 in für die Beschichtung geeigneter Position im Behälter 1 angeordnet wor­den sind, kann der Behälter mit einem Deckel 7 verschlossen werden.

[0016] Der Behälterinnenraum 5 enthält ein geeignetes Beschichtungspulver zur Erzeugung einer Heißgaskorrosionsschicht am Schaufelblatt sowie an der zugehörigen Fußplatte 7ʹ der Laufschaufel 2. Die Zusammensetzung des Beschichtungspulvers ist von der Art der zu erzeugenden Schicht abhän­gig; sei es, ob eine sogenannte "Alitierung" oder z. B. "Inchromierung" beabsichtigt ist.

[0017] Grundsätzlich besteht das Beschichtungspulver aus einem so­genannten "Donator" der die nachstehend genannten Elemente, z.B. AL, ALSi oder ALTi beinhaltet und beim Prozeß AL ab­sondert sowie ferner aus einem Füllstoff (Al₂O₃) und einem Aktivator (z.B. NH₄F oder NH₄Cl). Der Diffusionsprozeß läuft z.B. unter Argon oder H₂ oder einem geeigneten Mischgas ab.

[0018] Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar, weist der Abdeckschuh 3 eine Bauteileinschuböffnung 8 auf, die hier von den auf dem Schuh 3 aufsitzenden Gegenflächen der Fußplatte 7ʹ ver­schlossen ist. Es weist also der Abdeckschuh 3 eine der Fußplatte 7ʹ gemäß geometrisch angepaßte Aussparung 9 auf, wodurch neben einer einwandfreien örtlichen Abdeckung des Schaufelfußes 4 zugleich günstige Voraussetzungen für eine geeignete Halterung der Schaufel 2 am Schuh 3 geschaffen werden.

[0019] Die Erfindung wäre u.a. für alle möglichen Abwandlungen von Stator- und Laufschaufeln praktikabel; so z.B. auch für Turbinenleitschaufeln, die mit äußeren und/oder inneren Deckbandsegmenten ausgestattet sind, die auch hier wiederum z.B. die geeigneten Bauteilgegenflächen des Schuhs bereitstellen können.

[0020] Die Erfindung könnte auch zur örtlichen Abdeckung fußseitiger Drehzap­fenpartien von verstellbaren Leit- order Laufschaufeln verwendet werden, dabei könnte der betreffende Schaufeldrehteller in einer kreisförmig angepaßten Aussparung des Abdeckschuhs sitzen und der fußseitige Dreh­zapfen vom Schuh abgedeckt sein.

[0021] Erfindungsgemäß könnten auch z.B. beidenseitige Abschnitte eines Bau­teils, bzw. einer Verdichter- oder Turbinenschaufel, in der angegebenen Weise durch je einen Abdeckschuh abgedeckt werden.

[0022] In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes kann der Abdeck­schuh 3 lösbar oder unlösbar im Beschichtungsbehälter 1 angeordnet sein.

[0023] Im Falle einer lösbaren Anordnung könnte also der Abdeckschuh 3 - nach erfolgtem Einsetzen in den Behälter 1 und Verschließen der Einfüllöff­nung - über den Behälterdeckel 7 örtlich festgelegt werden.

[0024] Im Falle der unlösbaren Anordnung könnte der Abdeckschuh 3 von vorn herein fester Bestandteil des Behälters sein, bzw. mit diesem vergossen oder verschweißt sein.

[0025] Die Erfindung kann auch vorteilhaft dann eingesetzt werden, wenn es darum geht, Bauteile zwecks Überholung neu beschichten zu wollen. In jedem Fall ist aber davon auszugehen, daß alle zu beschichtenden Bau­teilflächen auf Maß fertigbearbeitet sind.

[0026] Durch eine größere Anzahl hintereinander im Behälter aufgereiht an­geordnet Abdeckschuhe kann eine verhältnismäßig große Anzahl gleich oder ähnlich gestalteter Bauteil, z.B. Turbinenschaufeln, gleichzei­tig beschichtet werden; es wird auf diese Weise eine kostensparende Serienbeschichtung der Bauteile erzielt, verknüpft mit dem Vorteil einer optimalen örtlichen Bauteilabdeckung.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Pulverbeschichtung eines Turbomaschinenbauteils, insbesondere einer Verdichter- oder Turbinenschaufel, bei der das gesamte Bauteil in einem Beschichtungsbehälter angeordnet und min­destens ein nicht zu beschichtender Bauteilabschnitt gegenüber dem Behälterinhalt abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den nicht zu beschichteten Bauteilabschnitt ein Abdeckschuh (3) gestülpt ist, der mit einer Abdeckpulverfüllung versehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­deckschuh (3) zugleich als Bauteilhalterung ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckschuh (3) mit einer deckelförmig verschlossenen Einfüllöff­nung im Behälter (1) sitzt.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bauteileinschuböffnung (8) des Abdeck­schuhs (3) mittels schuhseitig aufsitzender Bauteilgegenflächen verschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4 für eine Verdichter- oder Turbinen­schaufel, deren nicht zu beschichtender Abschnitt der Schaufelfuß ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilgegenflächen von einer Schaufelfußplatte (7ʹ) gebildet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuß­platte (7ʹ) in einer räumlich angepaßten Aussparung (9) des Ab­deckschuhs (3) sitzt.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 für eine Verdichter- oder Turbinen­schaufel, deren nicht zu beschichtender Abschnitt eine schaufelfuß- ­oder -kopfseitige Bauteilerweiterung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilgegenflächen von einem fuß- oder kopfseitigen Deck­bandsegment gebildet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 4 für eine verstellbare Leit- oder Laufschaufel, deren nicht zu beschichtender Abschnitte ein Schau­feldrehzapfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteilgegen­flächen von einem Schaufeldrehteller gebildet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckbandsegment oder der Drehteller in einer räumlich angepaßten Aussparung des Abdeckschuhs sitzt.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beidendseitige Abschnitte eines Bauteils oder einer Schaufel durch je einen Abdeckschuh abgedeckt sind.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, da­durch gekennzeichnet, daß der Abdeckschuh lösbar oder unlösbar im Beschichtungsbehälter angeordnet ist.

Zeichnung