EP2137381B1 - Method for producing coated turbine blades - Google Patents

Abstract

The method involves coating a turbine blade (40) with a protective layer (54) and a recess is inserted in a blade vane (48) of a blade (42) of the turbine blade for adjusting the resonance frequency of the turbine blade. The recesses are introduced after coating of the turbine blade. An independent claim is also included for a blade ring for a rotor of a turbine with axial flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Turbinenlaufschaufel, bei dem eine Turbinenlaufschaufel mit mindestens einer Schutzschicht beschichtet wird und bei dem zur Einstellung der Eigenfrequenz der Turbinenlaufschaufel mindestens eine Ausnehmung in eine Schaufelspitze eines Schaufelblatts der Turbinenlaufschaufel eingebracht wird.The invention relates to a method for producing a coated turbine blade in which a turbine blade is coated with at least one protective layer and wherein at least one recess is inserted into a blade tip of a blade of the turbine blade to adjust the natural frequency of the turbine blade.

Es ist bekannt, Turbinenlaufschaufeln mit einer Schutzschicht zu versehen, damit diese beim Betrieb in einer Gasturbine eine erhöhte Lebensdauer aufweisen. Als Schutzschicht wird dabei häufig eine Korrosionsschutzschicht des Typs MCrAlY auf die gegossen gefertigte Turbinenlaufschaufel aufgebracht. Die Aufbringung der Schutzschicht erfolgt dabei in dem Bereich ihrer Oberfläche, welcher im Betrieb der Gasturbine dem Heißgas ausgesetzt ist. Dieser Bereich umfasst sowohl das Schaufelblatt sowie die Plattform der Turbinenlaufschaufel, an welcher sich das Schaufelblatt anformt. Neben der Korrosionsschutzschicht kann zudem eine Wärmedämmschicht im vorgenannten Bereich aufgebracht werden, um den Wärmeeintrag aus dem Heißgas in das Grundmaterial der Turbinenlaufschaufel so gering wie möglich zu halten.It is known to provide turbine blades with a protective layer so that they have an increased lifetime when operating in a gas turbine. As a protective layer, a corrosion protection layer of the type MCrAlY is often applied to the cast turbine blade. The application of the protective layer takes place in the region of its surface, which is exposed to the hot gas during operation of the gas turbine. This area includes both the airfoil and the platform of the turbine blade on which the airfoil forms. In addition to the anticorrosion layer, a heat-insulating layer can also be applied in the abovementioned area in order to minimize the heat input from the hot gas into the base material of the turbine blade.

Des Weiteren ist bekannt, dass Turbinenlaufschaufeln einer Schwingungsanregung im Betrieb der Gasturbine ausgesetzt sind. Die Schwingungsanregung erfolgt aufgrund der Rotation des Rotors, an dem die Turbinenlaufschaufeln befestigt sind. Einen weiteren Beitrag zur Schwingungsanregung erfahren die Schaufelblätter der Turbinenlaufschaufeln durch das auf sie auftreffende Heißgas. Da die Schaufelblätter der Turbinen - laufschaufeln - in Strömungsrichtung des Heißgases gesehen - hinter einem Kranz von Turbinenleitschaufeln umlaufen, werden diese durch zyklisch auftreffendes Heißgas zum Schwingen angeregt. Daher ist es erforderlich, das jede Turbinenlaufschaufel eine ausreichend hohe Eigenfrequenz aufweist, dass sowohl die von der Rotordrehzahl als auch die vom Heißgas herrührende Schwingungsanregung mit den jeweiligen Anregungsfrequenzen nicht zu einer unzulässig hohen Schwingung des Schaufelblatts führt. Dementsprechend werden im Stand der Technik die Turbinenlaufschaufeln derartig ausgelegt, dass deren Eigenfrequenz von den Anregungsfrequenzen der stationären Gasturbine abweicht. Daher wird bei der Entwicklung der Turbinenlaufschaufel darauf geachtet, dass die fertige Turbinenlaufschaufel insgesamt den Anforderungen bezüglich der Eigenresonanz genügt.Furthermore, it is known that turbine blades are exposed to vibrational excitation during operation of the gas turbine. The vibration excitation occurs due to the rotation of the rotor to which the turbine blades are attached. Another contribution to the vibration excitation experienced by the blades of the turbine blades through the impinging hot gas. Since the blades of the turbines - Rotor blades - seen in the flow direction of the hot gas - circulate behind a ring of turbine vanes, these are excited by cyclically impinging hot gas to vibrate. Therefore, it is necessary that each turbine blade has a sufficiently high natural frequency that both the rotor speed and the hot gas vibration excitation at the respective excitation frequencies does not result in unduly high vibration of the airfoil. Accordingly, in the prior art, the turbine blades are designed such that their natural frequency deviates from the excitation frequencies of the stationary gas turbine. Therefore, during the development of the turbine blade, care is taken that the finished turbine blade as a whole meets the requirements for self-resonance.

Im Fertigungsprozess der Turbinenlaufschaufel ist daher vorgesehen, jede einzelne Turbinenlaufschaufel auf ihre Schwingungseigenschaften zu überprüfen. Sofern die Turbinenlaufschaufel den vorgegebenen Frequenzwerten an Eigenfrequenz nicht erfüllt, ist diese zu verwerfen oder mittels geeigneter Maßnahmen derart zu manipulieren, dass diese danach für den Betrieb geeignet ist und die Anforderungen an die Eigenfrequenz erfüllt. Um Turbinenlaufschaufeln, welche allein aufgrund Ihrer Schwingungseigenschaft nicht zum Einsatz in der Gasturbine vorgesehen sind, der Benutzung doch zuzuführen, ist aus der US 4,097,192 bekannt, am Schaufelblatt der Turbinenlaufschaufel stirnseitig eine Ausnehmung einzubringen, wodurch die Masse der Turbinenlaufschaufel an ihrem freien, schwingfähigen Ende reduziert werden kann. Durch die Reduzierung der Masse der Turbinenlaufschaufel wird die Schwingungseigenschaft positiv beeinflusst. Ihre Eigenfrequenz kann durch das Entfernen der Masse, insbesondere an ihrem äußeren Ende, zu größeren Eigenfrequenzen verschoben werden.In the manufacturing process of the turbine blade is therefore intended to check each turbine blade on their vibration characteristics. If the turbine blade does not meet the predetermined frequency values at natural frequency, this is to be discarded or manipulated by suitable measures such that it is then suitable for operation and meets the requirements of the natural frequency. To turbine blades, which are not provided solely for use in the gas turbine alone due to their vibration characteristic, yet supply the use, is from the US 4,097,192 known to introduce a recess on the front side of the blade of the turbine blade, whereby the mass of the turbine blade can be reduced at its free, oscillatory end. By reducing the mass of the turbine blade, the vibration characteristic is positively influenced. Their natural frequency can be shifted to greater natural frequencies by removing the mass, in particular at its outer end.

Zudem offenbart die WO2003/06260A1 ein Verfahren zur Frequenzänderung von bereits einsatzfertigen Laufschaufeln. Gemäß diesem wird zur Frequenzänderung auf das Schaufelblatt ein metallischer Überzug im Bereich der Schaufelblattspitze aufgebracht, dessen Dicke sich an der Austrittskante und in radialer Richtung zum Schaufelfuß hin kontinuierlich verjüngt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass damit auch die Aerodynamik der Laufschaufel verändert wird.In addition, the reveals WO2003 / 06260A1 a method for changing the frequency of ready-to-use blades. According to this, a metallic coating in the region of the blade tip is applied to the frequency change on the blade, the thickness of which continuously tapers at the trailing edge and in the radial direction towards the blade root. However, this has the disadvantage that it also changes the aerodynamics of the blade.

Außerdem ist bekannt, dass an zuvor in Gasturbinen eingesetzten Turbinenlaufschaufeln Maßnahmen zur Lebensdauerverlängerung durchgeführt werden. Diese Maßnahmen umfassen einerseits die Beseitigung von während des Betriebs entstandenen Rissen und andererseits die Erneuerung der auf den Turbinenlaufschaufeln vorgesehenen Schutzschichten.In addition, it is known that measures for extending the life of the turbine blades previously used in gas turbines are carried out. These measures include on the one hand the elimination of cracks generated during operation and, on the other hand, the renewal of the protective layers provided on the turbine blades.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen von beschichteten Turbinenlaufschaufeln, deren Eigenfrequenz den Anforderungen für den Einsatz innerhalb einer stationären Gasturbine entspricht.The object of the invention is to provide a method for producing coated turbine blades whose natural frequency corresponds to the requirements for use within a stationary gas turbine.

Die auf das Verfahren bezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen widerspiegeln.The object related to the method is achieved by a method according to the features of claim 1, wherein advantageous embodiments are reflected in the subclaims.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass das Einbringen der Ausnehmungen zur Einstellung der Eigenfrequenz nach dem Beschichten der Turbinenlaufschaufel erfolgen soll. Erst nach dem Beschichten der Turbinenlaufschaufel hat diese ihre endgültige Gestalt und ihr endgültiges Gewicht erreicht, wobei auch die Eigenfrequenz (= Resonanzfrequenz) der Turbinenlaufschaufel davon abhängt. Insbesondere das Aufbringen einer Korrosionsschicht auf eine Turbinenlaufschaufel führt zu einer signifikanten Massenzunahme, wodurch sich die Eigenfrequenz der betreffenden Turbinenlaufschaufel verkleinert. Hierdurch besteht die Gefahr, dass die Eigenfrequenz der Turbinenlaufschaufel in die Nähe einer der Anregungsfrequenzen gelangt, so dass eine schädliche oder die Lebensdauer verkürzende Schwingungsanregung der Turbinenlaufschaufel bzw. des Schaufelblatts beim Betrieb der Gasturbine wahrscheinlicher ist. Turbinenlaufschaufeln, die während des Betriebs der Gasturbine fortlaufend eine Schwingungsanregung erfahren und fortlaufend schwingen, weisen eine erhöhte Bruchgefahr und eine verkürzte Lebensdauer auf. Die Belastung, die die Turbi nenschaufel durch die Schwingungsanregung erfährt, wird auch als HCF-Belastung bezeichnet (High Cycle Fatigue).The invention is based on the recognition that the introduction of the recesses for adjusting the natural frequency after coating of the turbine blade is to take place. Only after the coating of the turbine blade has this achieved its final shape and final weight, whereby the natural frequency (= resonance frequency) of the turbine blade depends on it. In particular, the application of a corrosion layer to a turbine blade results in a significant increase in mass, which reduces the natural frequency of the turbine blade in question. As a result, there is a risk that the natural frequency of the turbine blade comes close to one of the excitation frequencies, so that a harmful or life-shortening vibration excitation of the turbine blade or the blade during operation of the gas turbine is more likely. Turbine blades, which continuously experience vibrational excitation and oscillate continuously during operation of the gas turbine, have an increased risk of breakage and shortened life. The load that the Turbi experienced by the vibration excitation, is also referred to as HCF load (High Cycle Fatigue).

Die Erfindung schlägt vor, insbesondere eine gebrauchte Turbinenlaufschaufel, die bereits einen Teil ihrer Lebensdauer verbraucht hat und durch ein sog. Refurbishment - Aufarbeitung - eine Lebensdauerverlängerung erhalten soll, für den Betrieb in der stationären Gasturbine anzupassen. Da das Refurbishment häufig das Entschichten einer Turbinenlaufschaufel umfasst sowie ein Wiederbeschichten in den vorgenannten Bereichen, ist die aufgearbeitete Turbinenlaufschaufel nach dem Beschichten einer Überprüfung der Eigenfrequenz zu unterziehen, wobei ggf. durch das Entfernen von Masse im Bereich der Schaufelspitze des Schaufelblatts diese verbessert werden kann. Durch die Entfernung der Masse am freien Ende der Turbinenlaufschaufel wird die Eigenfrequenz von den Anregungsfrequenzen weg verschoben.The invention proposes, in particular a used turbine blade, which has already consumed part of its life and by a so-called. Refurbishment - refurbishment - to obtain a life extension to adapt for operation in the stationary gas turbine. Since the refurbishment often includes stripping of a turbine blade and re-coating in the aforementioned areas, the refurbished turbine blade after coating is subjected to a natural frequency check, possibly by removing mass in the blade tip area of the blade. By removing the mass at the free end of the turbine blade, the natural frequency is shifted away from the excitation frequencies.

Häufig wird bei der Aufbereitung der Turbinenlaufschaufel auch ein sog. Upgrade (Modernisierung) der Gasturbine durchgeführt, was zu einer höheren Leistungsabgabe und zu einem verbesserten Wirkungsgrad der Gasturbine durch eine Erhöhung der zulässigen Heißgastemperatur führen soll. Die höhere zulässige Heißgastemperatur führen dazu, dass sowohl die Korrosionsschutzschicht als auch die Wärmedämmschicht mit einer größeren Schichtdicke als ursprünglich geplant auf die entschichtete Turbinenschaufel aufgetragen werden muss, damit diese auch den höheren Temperaturen standhalten kann. Die größere Schichtdicke führt zu einer Zunahme an Masse. Um die Massenzunahme zu kompensieren und die ursprünglichen Schwingungseigenschaften der Turbinenlaufschaufel wieder zu erreichen, wird in die Stirnseite der Schaufelspitze des Schaufelblatts ein Loch in Richtung des Schaufelfußes der Turbinenschaufel gebohrt, wodurch die schwingungsrelevante Masse am freien Ende der Turbinenlaufschaufel entnommen werden kann. Dabei werden mehrere Bohrungen durchgeführt. Insgesamt bleibt durch diese Anordnung die Integrität und Festigkeit der Turbinenlaufschaufel unbeeinträchtigt. Es ist dabei vorgesehen, dass, wenn eine gegebene Masse durch Bohrungen im Schaufelblatt entfernt werden soll, eher eine größere Anzahl von Bohrungen mit einer geringen Bohrtiefe vorzusehen sind als eine geringe Anzahl von Bohrungen mit einer größeren Bohrtiefe.Frequently, in the preparation of the turbine blade and a so-called. Upgrade (modernization) of the gas turbine is performed, which should lead to a higher power output and improved efficiency of the gas turbine by increasing the allowable hot gas temperature. The higher permissible hot gas temperature mean that both the anticorrosion layer and the thermal barrier coating with a greater layer thickness than originally planned must be applied to the stripped turbine blade, so that it can withstand the higher temperatures. The larger layer thickness leads to an increase in mass. To compensate for the increase in mass and restore the original turbine blade vibration characteristics, a hole is drilled in the face of the blade tip of the airfoil in the direction of the blade root of the turbine blade, whereby the vibration relevant mass at the free end of the turbine blade can be removed. Several drillings are carried out. Overall, this arrangement leaves the integrity and strength of the turbine blade unimpaired. It is envisaged that when a given mass is to be removed by drilling in the blade, rather a larger number of holes are to be provided with a small depth than a small number of holes with a larger depth.

Eingebaut in den Rotor einer Turbine führen die Turbinenlaufschaufeln dann zu einem erfindungsgemäßen Ring aus Turbinenlaufschaufeln für den Rotor einer Turbine, welcher dann besondern unanfällig ist für von Heißgas herrührende Schwingungsanregung der Schaufelblätter. Vorzugsweise sind dabei alle Turbinenlaufschaufeln des Rings mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden.Installed in the rotor of a turbine, the turbine blades then lead to a ring according to the invention of turbine blades for the rotor of a turbine, which is then particularly unsusceptible for originating from hot gas vibrational excitation of the blades. Preferably, all turbine blades of the ring have been produced by the method according to the invention.

Die Bohrungen können eine Bohrtiefe von bis zu 50% der - bezogen auf die Einbaulage der Turbinenlaufschaufel in einer stationären Gasturbine - radialen Erstreckung des Schaufelblatts betragen. Dies ist möglich, da in diesem Bereich vergleichsweise geringe mechanische Belastungen im Schaufelblatt auftreten und eine Schwächung des Materialquerschnitts trotz der hohen Fliehkräfte zulässig ist.
Vorzugsweise kann das Verfahren auch bei einer Turbinenlaufschaufel angewendet werden, welche ein innen kühlbares Schaufelblatt aufweist. In diesem Fall sind die Bohrungen an den Stellen des Schaufelblatts vorzusehen, bei denen so genannte Stützrippen zwischen der saugseitigen Schaufelblattwand und der druckseitigen Schaufelblattwand in diese einmünden. Alternativ oder zusätzlich können zudem Bohrungen in dem Abschnitt der Hinterkante eingebracht werden, in dem Saugseitenwand und Druckseitenwand zusammenlaufen. Um eine Korrosion der Turbinenlaufschaufel im Inneren der Bohrungen bzw. der Ausnehmungen zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass nach dem Einbringen der Bohrungen deren Öffnungen mittels eines Stopfens oder eines Lots oberflächlich verschlossen werden. Die Bohrungen werden dabei aber nicht aufgefüllt, so dass ein Hohlraum verbleibt.The holes can be a drilling depth of up to 50% of - based on the installation position of the turbine blade in a stationary gas turbine - radial extent of the blade. This is possible because in this area comparatively low mechanical loads occur in the airfoil and a weakening of the material cross-section is admissible despite the high centrifugal forces.
Preferably, the method may also be applied to a turbine blade having an internally coolable airfoil. In this case, the bores are provided at the points of the blade, in which so-called support ribs between the suction side airfoil wall and the pressure-side airfoil wall open into this. Alternatively or additionally, bores can also be introduced in the section of the trailing edge in which the suction side wall and pressure side wall converge. In order to avoid corrosion of the turbine blade inside the holes or the recesses, it may be provided that after the introduction of the holes whose openings are closed by means of a stopper or a solder surface become. The holes are not filled, so that a cavity remains.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert, wobei identische Bezugszeichen gleich wirkende Bauteile beschreiben.The invention will be explained with reference to a drawing, wherein identical reference numerals describe the same acting components.

Es zeigen:

FIG 1

das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von beschichteten Turbinenlaufschaufeln,

FIG 2

den Ablauf und das Verfahren zum Aufarbeiten von gebrauchten Turbinenlaufschaufeln,

FIG 3

eine perspektivische Ansicht auf das Schaufelblatt einer Turbinenlaufschaufel mit schaufelspitzseitig angeordneten Bohrungen und

FIG 4

den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße, innen- gekühlte Turbinenlaufschaufel.

Show it:

FIG. 1

the inventive method for producing coated turbine blades,

FIG. 2

the process and procedure for reprocessing used turbine blades,

FIG. 3

a perspective view of the airfoil of a turbine blade with shovel tip side holes arranged and

FIG. 4

the cross section through an inventive, internally cooled turbine blade.

Das erfindungsgemäße Verfahren 10 ist in FIG 1 dargestellt. Das Verfahren 10 zum Herstellen von beschichteten Turbinenlaufschaufeln umfasst in einem ersten Schritt 12 das Beschichten der Turbinenlaufschaufel mit einer Schutzschicht. Die Schutzschicht ist dabei vorzugsweise eine Korrosionsschutzschicht vom Typ MCrAlY. Alternativ kann auch eine zweilagige Schutzschicht vorgesehen sein, die als Bondcoat eine Schicht vom Typ MCrAlY umfasst, auf der weiter außen eine keramische Wärmedämmschicht (thermal barrier coat-TBC) aufgebracht worden ist. Da die Turbinenlaufschaufel in der Regel gegossen ist und dementsprechend einen gegossenen Grundkörper umfasst, wird durch das Aufbringen der Schutzschicht, insbesondere eine Korrosionsschutzschicht, deren Masse weiter erhöht. Die mit der Massenerhöhung einhergehende Veränderung der Eigenfrequenz der Turbinenlaufschaufel kann durch das Einbringen von Ausnehmungen an der Schaufelspitze des Schaufelblatts der Turbinenlaufschaufel in einem zweiten Verfahrensschritt 14 kompensiert werden. Es ist dabei vorgesehen, dass derartig viele und derartig tiefe Ausnehmungen in die Stirnseite des Schaufelblatts der Turbinenlaufschaufel eingebracht werden, bis die Turbinenlaufschaufel den Anforderungen an die Eigenfrequenz genügt. Es kann dabei sein, dass trotz der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Eigenfrequenz nicht stark genug beeinflusst werden kann, dass diese den Anforderungen genügt. In diesem Falle ist die Turbinenlaufschaufel für eine weitere Nutzung nicht geeignet.The inventive method 10 is in FIG. 1 shown. The method 10 for producing coated turbine blades comprises, in a first step 12, the coating of the turbine blade with a protective layer. The protective layer is preferably a corrosion protection layer of the MCrAlY type. Alternatively, it is also possible to provide a two-layer protective layer comprising, as a bondcoat, a layer of the MCrAlY type, on which a ceramic thermal barrier coating (TBC) has been applied further out. Since the turbine blade is cast as a rule and accordingly comprises a cast base body, by the application of the protective layer, in particular a corrosion protection layer whose mass is further increased. The associated with the increase in mass change in the natural frequency of the turbine blade can by the Inserting recesses at the blade tip of the blade of the turbine blade are compensated in a second method step 14. It is provided that so many and such deep recesses are introduced into the end face of the blade of the turbine blade until the turbine blade meets the requirements of the natural frequency. It may be that despite the application of the method according to the invention, the natural frequency can not be strongly influenced enough that it meets the requirements. In this case, the turbine blade is not suitable for further use.

In FIG 2 ist ein Verfahren 20 dargestellt, bei dem gebrauchte, d.h. bereits im Betrieb einer stationären Gasturbine eingesetzte Turbinenlaufschaufeln durch einen Aufarbeitungsprozess - das so genannte Refurbishment - teilerneuert werden. Das Refurbishment dient als eine die Lebensdauer verlängernde Maßnahme für die Turbinenlaufschaufel. Demnach werden Turbinenlaufschaufeln in einem ersten Verfahrensschritt 22 einem Heißgas der Gasturbine bei deren Betrieb ausgesetzt. Während einer Inspektion bzw. Revision der Gasturbine werden die Turbinenlaufschaufeln ausgebaut und, sofern wiederaufarbeitbar, dem Aufarbeitungsprozess zugeführt. Der Aufarbeitungsprozess umfasst dabei einen Schritt 24, in dem gegebenenfalls beschichtete Turbinenlaufschaufeln entschichtet werden. Die Entschichtung ist erforderlich, wenn beispielsweise mittlere oder größere Risse in der Schutzschicht vorhanden sind oder Teilabplatzungen oder Abrieb die tatsächliche Schichtdicke unter ein erforderliches Mindestmaß schrumpfen ließen. In einem nachfolgenden optionalen Schritt 26 sind gegebenenfalls im Grundmaterial der Turbinenlaufschaufel entstandene Risse durch bekannte Reparaturverfahren zu eliminieren. In einem weiteren Schritt 28 erfolgt dann das Wiederbeschichten der Turbinenlaufschaufel mit einer einlagigen oder zweilagigen Schutzschicht, wonach abschließend in einem letzten Schritt 30 das Bohren von Löchern in die Stirnseite der Schaufelspitze in Richtung eines Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel zur Einstellung der Eigenfrequenz gebohrt werden können.In FIG. 2 a method 20 is shown in which used, ie already used in the operation of a stationary gas turbine turbine blades are partially replaced by a refurbishment process - the so-called refurbishment. The refurbishment serves as a lifetime extending measure for the turbine blade. Accordingly, in a first method step 22 turbine blades are exposed to a hot gas of the gas turbine during their operation. During an inspection of the gas turbine, the turbine blades are removed and, if reprocessable, fed to the refurbishment process. The work-up process comprises a step 24, in which optionally coated turbine blades are stripped. Decoating is required when, for example, there are intermediate or major cracks in the protective layer or when partial flaking or abrasion causes the actual layer thickness to shrink below a required minimum. In a subsequent optional step 26, cracks which may have occurred in the base material of the turbine blade are eliminated by known repair methods. In a further step 28, the re-coating of the turbine blade with a single-layer or two-layer protective layer is then carried out, and finally in a last step 30 the drilling of holes in the end face of the blade tip in the direction of a blade root of the turbine blade for setting the natural frequency can be drilled.

In FIG 3 ist eine Turbinenlaufschaufel 40 teilweise in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Turbinenlaufschaufel 40 umfasst bekanntermaßen einen nicht dargestellten im Querschnitt tannenbaumförmigen Schaufelfuß, an dem sich eine nicht dargestellte Schaufelplattform anschließt. An der Schaufelplattform ist ein freistehendes Schaufelblatt 42 angeordnet, welches im Querschnitt tropfenförmig ausgebildet aerodynamisch gekrümmt ist. Das Schaufelblatt 42 umfasst eine Druckseite 44 und eine Saugseite 46. In FIG 3 ist lediglich die Schaufelblattspitze 48 dargestellt, welcher dem an der Plattform befestigten Ende des Schaufelblatts 42 gegenüberliegt. Zwischen der Schaufelblattspitze 48 und der Plattform weist das Schaufelblatt 42 eine Höhe H auf, welche, bezogen auf ihre Einbaulage in einer axial durchströmten stationären Gasturbine, in Richtung der Radialrichtung erfasst werden kann. Das aerodynamisch gekrümmte Schaufelblatt 42 umfasst eine Schaufelmittenlinie 50, welche mittig zwischen der Saugseite 46 und der Druckseite 44 von einer Anströmkante zu einer Hinterkante verläuft. Die Schaufelblattmittenlinie 50 ist in strichpunktierter Linienart dargestellt. Entlang der Schaufelblattmittenlinie 50 verteilt sind beispielsweise vier Ausnehmungen in Form von Bohrungen 52 vorgesehen, welche sich von der Stirnseite des Schaufelblatts 42 in Richtung des Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel 40 erstrecken. Mittels der Bohrungen 52 wurde am freien Ende der Turbinenlaufschaufel 40 das Gewicht reduziert, wodurch die Eigenfrequenz zu höheren Frequenzen verschoben worden ist.In FIG. 3 For example, a turbine blade 40 is shown partially in perspective. The turbine blade 40 comprises, as is known, a blade root which is not shown in cross-section in the manner of a fir tree and is adjoined by a blade platform (not shown). Arranged on the blade platform is a free-standing airfoil 42, which is aerodynamically curved in a drop-shaped cross section. The airfoil 42 includes a pressure side 44 and a suction side 46. In FIG. 3 only the blade tip 48 is shown, which is opposite to the attached to the platform end of the blade 42. Between the blade tip 48 and the platform, the blade 42 has a height H, which, based on its installation position in an axially flowed stationary gas turbine, can be detected in the radial direction. The aerodynamically curved airfoil 42 includes a blade centerline 50 that extends centrally between the suction side 46 and the pressure side 44 from a leading edge to a trailing edge. The airfoil midline 50 is shown in phantom line style. For example, four recesses in the form of bores 52 are provided distributed along the airfoil midpoint line 50, which extend from the end face of the airfoil 42 in the direction of the blade root of the turbine blade 40. By means of the holes 52, the weight was reduced at the free end of the turbine blade 40, whereby the natural frequency has been shifted to higher frequencies.

Mittels der stirnseitig angeordneten Bohrungen kann ungefähr eine 10%ige Frequenzverschiebung der Eigenfrequenz erfolgen. Das in FIG 3 dargestellte Schaufelblatt 42 ist dabei ungekühlt.By means of the bores arranged on the front side approximately a 10% frequency shift of the natural frequency can take place. This in FIG. 3 shown blade 42 is uncooled.

In FIG 4 ist der Querschnitt durch das Schaufelblatt 42 einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Turbinenlaufschaufel 40 gezeigt. Der Schnitt wurde dabei in den Bereich der Schaufelblattspitze 48 gelegt. Die Turbinenschaufel 40 gemäß FIG 4 umfasst den gegossenen Grundkörper 41, auf den saugseitig als auch druckseitig eine Schutzschicht 54 aufgebracht worden ist. Die Schutzschicht 54 hat die Masse der Turbinenlaufschaufel 40 signifikant erhöht, wodurch sich eine Änderung der Eigenfrequenz zu geringeren Frequenzen ergeben hat. Um diese Verschiebung der Eigenfrequenz zu kompensieren, werden von der Stirnseite des Schaufelblatts 42 Bohrungen 52 eingebracht. Die Bohrungen 52 sind an den Stellen im Schaufelblatt 42 vorgesehen, an denen sich die im Inneren vorhandenen Stützrippen 56 mit der druckseitigen oder saugseitigen Schaufelwand 44, 46 verbinden. Auch kann vorgesehen sein, im Bereich der Hinterkante der Turbinenlaufschaufel 40, an dem sich die saugseitige Druckwand 46 mit der druckseitigen Schaufelwand 44 vereint, die Bohrungen 52 anzubringen, welche dabei vorzugsweise in diesem Abschnitt der Schaufelblattmittenlinie dort verteilt sind.In FIG. 4 is the cross-section through the airfoil 42 of a turbine blade made by the process of the present invention 40 shown. The cut was placed in the area of the blade tip 48. The turbine blade 40 according to FIG. 4 includes the molded base body 41, on the suction side and on the pressure side, a protective layer 54 has been applied. The protective layer 54 has significantly increased the mass of the turbine blade 40, resulting in a change in the natural frequency to lower frequencies. In order to compensate for this shift in the natural frequency, 42 bores 52 are introduced from the end face of the blade. The holes 52 are provided at the locations in the airfoil 42 at which the support ribs 56 present in the interior connect to the pressure-side or suction-side blade wall 44, 46. It can also be provided, in the region of the trailing edge of the turbine blade 40, at which the suction-side pressure wall 46 unites with the pressure-side blade wall 44, to attach the bores 52, which are preferably distributed in this section of the airfoil center line.

Insgesamt schlägt somit die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von beschichteten Turbinenlaufschaufeln 40 vor, deren Frequenzeigenschaft besonders einfach an die erforderlichen Randbedingungen angepasst werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass das Einbringen von Ausnehmungen in eine Schaufelspitze 48 des Schaufelblatts 42 der Turbinenschaufel 40 nach dem Beschichten der Turbinenlaufschaufel 40 erfolgt. Hierdurch ist eine Methode angegeben, mit der die Schwingungseigenschaft der Turbinenschaufel besonders einfach und variabel eingestellt werden kann. Ausschuss von Turbinenlaufschaufeln 40 kann somit reduziert werden. Ebenso ist es möglich, eine aufgrund von Designänderungen sonst unbrauchbar gewordene Turbinenschaufel derartig anzupassen, dass sie zumindest den Anforderungen bezüglich der Eigenfrequenz wieder genügt. Auch können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits gebrauchte Turbinenschaufeln in einem Refurbishment-Prozess so aufbereitet werden, dass sie wiederverwendet werden können.Overall, the invention thus proposes a method for producing coated turbine blades 40 whose frequency characteristic can be adapted to the required boundary conditions in a particularly simple manner. For this purpose, it is provided that the introduction of recesses into a blade tip 48 of the airfoil 42 of the turbine blade 40 takes place after the coating of the turbine blade 40. In this way, a method is specified with which the vibration characteristic of the turbine blade can be set particularly easily and variably. Scrap of turbine blades 40 can thus be reduced. Likewise, it is possible to adapt a turbine blade otherwise unusable due to design changes in such a way that it at least meets the requirements with respect to the natural frequency again. Also, with the inventive method already used turbine blades can be prepared in a refurbishment process so that they can be reused.

Claims (6)

1. Method (10, 20) for the production of a coated turbine moving blade (40), in which a turbine moving blade (40) is coated with at least one protective layer (54), and in which, in order to set the characteristic frequency of the turbine moving blade (40), at least one recess is introduced into a blade tip (48) of a blade leaf (42) of the turbine moving blade (40), characterized in that the introduction of the recess takes place after the coating of the turbine moving blade (40), a hole (52) being drilled as a recess into the blade tip (48) in the direction of a blade foot of the turbine moving blades (40), and in which a plurality of bores are made.
2. Method (10, 20) according to Claim 1, in which the drill depth amounts to 50% of the radial extent of the blade leaf (42) with respect to the installation position of the turbine moving blade (40).
3. Method (10, 20) according to one of Claims 1 to 2, which is carried out after the coating has been removed from a turbine moving blade (40).
4. Method (10, 20) according to one of Claims 1 to 3, which is applied to a turbine moving blade (40) having an internally coolable blade leaf (42).
5. Method (10, 20) according to one of the preceding claims, in which the recesses are closed again.
6. The method (10, 20) according to one of the preceding claims, in which a corrosion protection layer and/or a heat insulation layer are/is applied as a protective layer (54) to the turbine moving blade.

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