EP1833896A2 - Kunststoff enthaltend nanopartikel und daraus hergestellte beschichtungen - Google Patents

Kunststoff enthaltend nanopartikel und daraus hergestellte beschichtungen

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EP1833896A2
EP1833896A2 EP05807881A EP05807881A EP1833896A2 EP 1833896 A2 EP1833896 A2 EP 1833896A2 EP 05807881 A EP05807881 A EP 05807881A EP 05807881 A EP05807881 A EP 05807881A EP 1833896 A2 EP1833896 A2 EP 1833896A2
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EP
European Patent Office
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plastic
powder particles
component
turbine
blade
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05807881A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Goldschmidt
Matthias Oechsner
Michael Ott
Beate Seiler
Jan Steinbach
Volker Vosberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PICKERT, URSULA
SCHUMANN, ECKART
Siemens AG
Original Assignee
Pickert Ursula
Schumann Eckart
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pickert Ursula, Schumann Eckart, Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Pickert Ursula
Priority to EP05807881A priority Critical patent/EP1833896A2/de
Publication of EP1833896A2 publication Critical patent/EP1833896A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • Plastic with powder particles, component, coating and sealing system made of plastic
  • the invention relates to a plastic with powder particles and components, coatings or sealing systems produced therefrom according to claims 1, 15, 16 or 17.
  • Plastics have over other materials such.
  • alloys or ceramics the advantage of lower specific weight and better manufacturability and workability.
  • Another object of the invention is to show a component, a coating and a sealing system which have a low weight and good mechanical properties and a high resistance to corrosion and erosion.
  • the object is achieved by a component, a coating and sealing system, in particular made of a plastic with powder particles according to claim 15, 16 or 17.
  • FIG. 8 shows a turbine blade
  • Figure 9 is a gas turbine
  • Figure 10 is a steam turbine.
  • the material according to the invention consists of plastic, that is to say a polymer, in which powder particles 7 (FIG. 2), in particular nanoparticles, are distributed or embedded.
  • the powder particles consist partly or completely of nanoparticles.
  • plastic can be selected which appears expedient for the use of the component 1, for example polyimides, for example.
  • polyimides for example.
  • the polymers also include, for example, thermoplastics. An organic color with powder particles (for coloring) is not included in the invention.
  • powder particles as constituents which are added to the plastic for coloring.
  • the plastic according to the invention does not contain any fillers which undergo further reaction, for example to convert a monomer into a polymer, as is known from a 3M ESPE brochure, and does not include the case where the powder particles are a catalyst.
  • the plastic powder particle mixture may, of course, be present in powdered form, wherein the plastic encloses the powder particles 7 or is mixed with the powder particles 7.
  • the powder particles 7 are chemically inert and are, for example, round, oval or blocky (i.e., angular, cuboid, polyhedrons).
  • the powder particles 7 represent a second phase in a matrix of plastic, i. consisting of a material other than the plastic, which represents the matrix, wherein the plastic in particular at least 50vol%, 60vol% or 70vol%, 80vol% or 90vol% of the plastic powder mixture and preferably has fractions between 50 to 90vol%, 50 to 80vol %, 60 to 90vol%, 50 to 70vol%, 60 to 80vol%, 80 to 90vol%, 50 to 60vol%, 60 to 70vol%, 70 to 80vol%, 80 to 90vol% or 90 to 99vol%.
  • the plastic is not the holding together of powder particles, as z. B. of magnets is known, which consist of a plastic and magnetic or magnetizable powder particles.
  • magnets which consist of a plastic and magnetic or magnetizable powder particles.
  • strong magnets made of a brittle alloy break easily, so that powder particles which are held together only by the plastic, but which does not form the matrix.
  • the nanoparticles have particle sizes of less than 500 nm, in particular less than 300 nm, 100 nm or 50 nm.
  • the powder particles 7 may be made of metal, ceramic or other plastic and mixtures of metal, ceramic or plastic. Glass dust is not covered by the invention.
  • the powder particles 7 may be embedded in the plastic or protrude from the plastic and optionally also form a large-area coating.
  • a fiber-reinforced plastic (FC) with powder particles 7 is used.
  • Hollow or solid components 1 can be produced from the plastic according to the invention, the powder particles 7 serving to increase the inherent component damping in the interior.
  • FIG. 1 shows a component 1 according to the invention which, for example, is hollow and has a cavity 13.
  • the plastic according to the invention forms an outer wall 4, 16 of the component 1.
  • the powder particles 7 are distributed, for example, in the entire thickness of the front outer wall 4, which for example represents a leading edge 409 (FIG. 8) of a blade 120, 130 for a turbomachine, a compressor 105 or a turbine 100.
  • the leading edge 409 or generally particularly stressed surface areas of a component 1 have the powder particles 7, because they improve the mechanical properties and / or the erosion properties of the plastic.
  • the powder particles 7 may protrude from the surface 18 of the wall 4, so as to have the erosion properties or the To improve flow resistance of the component 1.
  • the powder particles 7 can also be concentrated only in the near-surface region 10.
  • the mechanical and erosive loads are lower, so that either powder particles or only in the near-surface region 10 of the wall 16 powder particles 7 are mixed.
  • the powder particles 7 can therefore occur locally distributed in the plastic, so their concentration can have a Gradien- th.
  • the blade 120, 130 may be used for wind turbines, compressors 105, pumps, steam 300, 303 (FIG. 7) or gas turbines 100 (FIG. 9) or steam turbines (FIG. 10) of any size.
  • the use of the lightweight plastic compared to steel or other metallic materials results in a significant weight reduction, such that the rotor 103 (FIG. 9) of a steam 300, 303 or gas turbine 100, although larger in size , can be lighter, so the efficiency increases and a fast startup and shutdown is possible.
  • FIG. 3 shows a solid component 1, for example a turbine blade 120, 130.
  • the powder particles 7 can be distributed homogeneously (FIG. 2) or, as shown in FIG. 3, are present only in the edge regions 10 in which a high mechanical and / or erosive load occurs. In the case of a turbine blade these are the leading edge 409 and the blade tip 415.
  • the component 1 can also be a hybrid component (FIG. 4), ie the plastic according to the invention is still connected to a component piece made of a different material.
  • the blade leaf 406, in particular the entire surface of the blade leaf 406, consists of the plastic according to the invention and the blade root 183 (FIG. 8) consists of metal.
  • FIG. 5 shows a component 1, for example a blade of a compressor 105, which, for protection against corrosion and / or erosion, has a coating 25 made of a plastic, optionally fiber-reinforced, in particular of a plastic with the powder particles 7.
  • the powder particles 7 may have a local gradient and / or protrude from the surface with respect to their distribution over the component cross-section.
  • FIG. 6 shows a part of an exemplary sealing system 31.
  • the sealing system 31 consists of at least one rotor blade 120, which moves in the circumferential direction 34.
  • a sealing coating 22 made of a plastic, optionally fiber-reinforced, in particular made of a plastic powder particles 7 applied, which seals the blade 120 relative to a housing 19.
  • the blade 120 may consist of the commercially available materials, in particular of steel or iron alloys for blades of a compressor 105 or turbine blades of a steam turbine. Plastic coatings are easy to remove and re-apply.
  • a sealing coating 22 made of plastic may be present both on the housing 19 and on the blade tip 415.
  • the blade 120 can also consist of solid plastic according to FIG. 1, 3 or 4.
  • FIG. 8 shows a perspective view of a moving blade 120 or guide blade 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121.
  • the turbomachine may be a gas turbine 100 of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine 300, 303 or a compressor.
  • the blade 120, 130 has, along the longitudinal axis 121, successively a fastening region 400, for example a blade platform 403 adjacent thereto and an airfoil 406.
  • the blade 130 may have at its blade tip 415 another platform (not shown).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is designed, for example, as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has a leading edge 409 and a trailing edge 412 for a medium flowing past the airfoil 406.
  • the metallic part of the blade 120, 130 can in this case be produced by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid.
  • FIG. 9 shows by way of example a gas turbine 100 in one embodiment
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103, which is also referred to as a turbine runner.
  • a compressor 105 compressor
  • toroidal combustion chamber 110 in particular annular combustion chamber 106
  • burners 107 burners
  • turbine 108 turbines
  • the annular combustion chamber 106 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example.
  • annular annular hot gas channel 111 for example.
  • turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings. As seen in the direction of flow of a working medium 113, in the hot gas channel 111 of a row of guide vanes 115, a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • vanes 130 ' are attached to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the blades 120 'of a row 125 are attached to the rotor 103, for example by means of a turbine disk 133.
  • the compressor may comprise blades 120, 130 of the plastic according to the invention.
  • the compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 and mixed there with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 'and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 relaxes on the rotor blades 120' in a pulse-transmitting manner so that the rotor blades 120 'drive the rotor 103 and drive the rotor 103 him coupled machine.
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 'and rotor blades 120' of the first turbine stage 112 seen in the flow direction of the working medium 113 become, in addition to the annular combustion chamber
  • substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • Iron, nickel or cobalt-based superalloys are used as material for the components, in particular for the turbine blade 120 ', 130' and components of the combustion chamber 110.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949; these writings are part of the revelation.
  • the blades 120 ', 130' may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earth or hafnium).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni)
  • X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earth or hafnium).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1
  • thermal barrier coating On the MCrAlX may still be present a thermal barrier coating and consists for example of ZrÜ2, Y2Ü4-Zr ⁇ 2, i. it is not, partially or completely stabilized by yttrium oxide and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • suitable coating methods e.g. Electron beam evaporation (EB-PVD) produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the vane 130 has a guide vane foot (not shown here) facing the inner housing 138 of the turbine 108 and a vane head opposite the vane foot.
  • the vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.
  • FIG. 10 shows by way of example a steam turbine 300, 303 with a turbine shaft 309 extending along a rotation axis 306.
  • the steam turbine has a high-pressure turbine section 300 and a medium-pressure turbine section 303, each having an inner housing 312 and an outer housing 315 enclosing this.
  • the high-pressure turbine part 300 is designed, for example, in Topfbauart.
  • the medium-pressure turbine section 303 is double-flow. It is also possible for the medium-pressure turbine section 303 to be single-flow.
  • a bearing 318 is arranged between the high-pressure turbine section 300 and the medium-pressure turbine section 303, the turbine shaft 309 having a bearing region 321 in the bearing 318.
  • the turbine shaft 309 is supported on another bearing 324 adjacent to the high pressure turbine sub 300.
  • the high-pressure turbine section 300 has a shaft seal 345.
  • the turbine shaft 309 is sealed from the outer housing 315 of the medium-pressure turbine section 303 by two further shaft seals 345.
  • the turbine shaft 309 in the high-pressure turbine part 300 has the high-pressure blading 354, 357, for example, of the plastic according to the invention in the blade row, which must withstand the temperature that is possible Operating temperatures is compatible.
  • the middle-pressure blast turbine 303 has a central steam inlet region 333.
  • the turbine shaft 309 has a radially symmetrical shaft shield 363, a cover plate, on the one hand for dividing the steam flow into the two flows of the medium-pressure turbine section 303 and for preventing direct contact of the hot steam with the turbine shaft 309.
  • the turbine shaft 309 has in the medium-pressure turbine section 303 a second blading area 366 with the medium-pressure blades 354, 342.
  • the hot steam flowing through the second blading area 366 flows out of the medium-pressure turbine section 303 from a discharge connection 369 to a downstream low-pressure turbine, not shown.

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Abstract

Kunststoffe weisen für bestimmte Anwendungsgebiete nicht die erforderlichen mechanischen oder erosiven Eigenschaften auf . Der erfindungsgemäße Kunststoff mit Pulverpartikeln (7) ver¬ bessert die Eigenschaften des Kunststoffs bezüglich der mechanischen Kennwerte und der erosiven Eigenschaften für Bauteile, Beschichtungen und Dichtungssysteme.

Description

Kunststoff mit Pulverpartikeln, Bauteil, Beschichtung und DichtungsSystem aus Kunststoff
Die Erfindung betrifft einen Kunststoff mit Pulverpartikeln und daraus gefertigte Bauteile, Beschichtungen oder Dichtungssysteme gemäß den Ansprüchen 1, 15, 16 oder 17.
Kunststoffe weisen gegenüber anderen Materialien wie z. B. Stahl, Legierungen oder Keramiken den Vorteil des geringeren spezifischen Gewichts und der besseren Herstellbarkeit und Bearbeitbarkeit auf.
Der Einsatz von Kunststoff in Turbinen ist aus der DE 38 02 774 C2 und der DE 42 42 851 Al bekannt.
Die DE 197 51 129 Cl offenbart eine Rotorschaufel, bei der die Schaufelvorderkante aus Metall gefertigt ist und der restliche Teil des Schaufelblattes aus faserverstärktem Kunststoff besteht, sodass ein Teil des Schaufelblattes aus einer metallischen Oberfläche besteht.
Die DE 198 59 477 Al offenbart eine Turbinenschaufel, bei der das Schaufelblatt aus Kunststoff bestehen kann und die eine Verschleißschutzschicht aufweist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kunststoff als Werkstoff aufzuzeigen, der verbesserte mechanische Eigen- schaften und/oder erhöhten Widerstand gegen Erosion und Korrosion aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kunststoff mit Pulverpartikeln gemäß Anspruch 1. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauteil, eine Be- schichtung und ein DichtungsSystem aufzuzeigen, die ein geringes Gewicht und gute mechanische Eigenschaften sowie einen hohen Widerstand gegen Korrosion und Erosion aufweisen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bauteil, eine Beschichtung und Dichtungssystem insbesondere aus einem Kunststoff mit Pulverpartikeln gemäß Anspruch 15, 16 oder 17.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig in vorteilhafter Art und Weise miteinander kombiniert werden können.
Es zeigen Figur 1 bis 7 erfindungsgemäße Kunststoffe, Bauteile,
Beschichtungen oder Dichtungssysteme
Figur 8 eine Turbinenschaufel,
Figur 9 eine Gasturbine und
Figur 10 eine Dampfturbine.
Der erfindungsgemäße Werkstoff besteht aus Kunststoff, also einem Polymer, in dem Pulverpartikel 7 (Figur 2), insbesondere Nanopartikel verteilt oder eingebettet sind. Die Pulver- partikel bestehen zum Teil oder vollständig aus Nanoparti- keln.
Bezüglich der Auswahl des Kunststoffs besteht keinerlei Beschränkung. Der Kunststoff kann je nach Einsatzgebiet eines Bauteils 1 (Figur 1, 2) ausgewählt werden, der für den Ein- satz des Bauteils 1 zweckmäßig erscheint, wie z.B. Polyimide, z. B. Aurum (Markenname), Polybezimidazol oder Polybenzimida- zol, der beispielsweise eine Dauergebrauchstemperaturbeständigkeit bis 3000C aufweist. Die Polymere umfassen beispielsweise auch Thermoplaste. Eine organische Farbe mit Pulverteilchen (zur Farbgebung) ist nicht von der Erfindung umfasst.
Ausgeschlossen von der Erfindung sind auch Pulverpartikel als Bestandteile, die zur Farbgebung dem Kunststoff zugegeben werden.
Der erfindungsgemäße Kunststoff enthält keine Füllstoffe, die noch eine Reaktion eingehen, um beispielsweise ein Monomer in ein Polymer umzuwandeln, wie es aus einer Broschüre zu 3M ESPE bekannt ist, und umfasst nicht den Fall, dass die PuI- verpartikel einen Katalysator darstellen.
Ebenso wenig sind Gemische (Schlicker) aus Pulver, Lösungsmittel und Binder (anorganisches Material) gemeint, da in diesem Fall das Pulver die Matrix stellt und der Binder entfernt wird.
Das Kunststoff-Pulverpartikelgemisch kann natürlich in pulverisierter Form vorliegen, wobei der Kunststoff die Pulverpartikel 7 umschließt oder mit den Pulverpartikeln 7 vermischt ist.
Die Pulverpartikel 7 sind chemisch inert und sind beispielsweise rund, oval oder blockig (d.h. eckig, quaderförmig, Polyeder) Die Pulverpartikel 7 stellen eine Zweitphase in einer Matrix aus Kunststoff dar, d.h. bestehend aus einem anderen Material als der Kunststoff, der die Matrix darstellt, wobei der Kunststoff insbesondere mindestens 50vol%, 60vol% oder 70vol%, 80vol% oder 90vol% des Kunststoff-Pulvergemisches aufweist und vorzugsweise Anteile zwischen 50 bis 90vol%, 50 bis 80vol%, 60 bis 90vol%, 50 bis 70vol%, 60 bis 80vol%, 80 bis 90vol%, 50 bis 60vol%, 60 bis 70vol%, 70 bis 80vol%, 80 bis 90vol% oder 90 bis 99vol% aufweist.
Somit dient der Kunststoff nicht dem Zusammenhalten von Pulverteilchen, wie es z. B. von Magneten bekannt ist, die aus einem Kunststoff und magnetischen oder magnetisierbaren Pulverteilchen bestehen. Insbesondere starke Magneten aus einer spröden Legierung zerbrechen leicht, sodass man Pulverteil- chen nimmt, die nur durch den Kunststoff zusammengehalten werden, der aber nicht die Matrix bildet.
Die Nanopartikel weisen Korngrößen kleiner 500nm, insbeson- dere kleiner 300nm, lOOnm oder 50nm auf.
Die Pulverpartikel 7 können aus Metall, Keramik oder aus einem anderen Kunststoff sowie aus Gemischen von Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen. Glasstaub ist dabei von der Erfindung nicht umfaßt. Die Pulverpartikel 7 können in dem Kunststoff eingebettet sein oder aus dem Kunststoff herausragen und gegebenenfalls auch eine großflächige Beschichtung bilden.
Soll der Kunststoff erhöhte mechanische Kennwerte aufweisen, so wird beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff (FC) mit Pulverpartikeln 7 verwendet.
Hohle oder massive Bauteile 1 können aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff hergestellt werden, wobei die Pulverpartikel 7 im Inneren zur Erhöhung der inhärenten Bauteildämpfung dienen.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bauteil 1, das beispielsweise hohl ausgeführt ist und einen Hohlraum 13 aufweist. Der erfindungsgemäße Kunststoff bildet eine äußere Wand 4, 16 des Bauteils 1.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Pulverpartikel 7 beispielsweise in der gesamten Dicke der vorderen äußeren Wand 4 verteilt, die beispielsweise eine Anströmkante 409 (Fig. 8) einer Schaufel 120, 130 für eine Strömungsmaschine, einen Kompressor 105 oder Turbine 100 darstellt.
Die Anströmkante 409 oder allgemein besonders belastete Oberflächenbereiche eines Bauteils 1 weisen die Pulverpartikel 7 auf, weil durch sie die mechanischen Eigenschaften und/oder die Erosionseigenschaften des Kunststoffs verbessert werden. Ebenso können die Pulverpartikel 7 aus der Oberfläche 18 der Wand 4 herausragen, um so die Erosionseigenschaften oder den Strömungswiderstand des Bauteils 1 zu verbessern. Dafür können die Pulverpartikel 7 auch nur im oberflächennahen Bereich 10 konzentriert sein.
In der hinteren Wand 16 des Bauteils 1 sind die mechanischen und erosiven Belastungen geringer, sodass entweder keine Pulverpartikel oder nur im oberflächennahen Bereich 10 der Wand 16 Pulverpartikel 7 zugemischt sind.
Die Pulverpartikel 7 können also lokal verteilt in dem Kunststoff auftreten, also ihre Konzentration kann einen Gradien- ten aufweisen.
Die Schaufel 120, 130 kann für Windkraftanlagen, Kompressoren 105, Pumpen, Dampf- 300, 303 (Fig. 7)- oder Gasturbinen 100 (Fig. 9) oder Dampfturbinen (Fig. 10) jeglicher Größe verwen- det werden.
Insbesondere bei den immer größer werdenden Gasturbinen 100 führt die Verwendung des im Vergleich zu Stahl oder anderen metallischen Werkstoffen leichten Kunststoffs zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung, sodass der Rotor 103 (Fig. 9) einer Dampf- 300, 303 oder Gasturbine 100, obwohl er größer wird, leichter sein kann, sodass der Wirkungsgrad steigt und ein schnelles An- und Abfahren ermöglicht wird.
Figur 3 zeigt ein massives Bauteil 1, beispielsweise eine Turbinenschaufel 120, 130.
In dem Bauteil 1, 120, 130 können die Pulverpartikel 7 homogen verteilt sein (Fig. 2) oder sind wie in Figur 3 darge- stellt nur in den Randbereichen 10 vorhanden, in denen eine hohe mechanische und/oder erosive Belastung auftritt. Dies sind im Falle einer Turbinenschaufel die Anströmkante 409 und die Schaufelspitze 415.
Das Bauteil 1 kann auch ein Hybridbauteil (Fig. 4) sein, d.h. der erfindungsgemäße Kunststoff ist noch mit einem Bauteilstück aus einem anderen Werkstoff verbunden. Dies bedeutet beispielsweise im Falle der Turbinenschaufel 120, 130, dass das Schaufelblatt 406, insbesondere die gesamte Oberfläche des Schaufelblatts 406 aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff besteht und der Schaufelfuß 183 (Fig. 8) aus Metall.
Figur 5 zeigt ein Bauteil 1, beispielsweise eine Schaufel eines Kompressors 105, die zum Schutz gegen Korrosion und/oder Erosion eine Beschichtung 25 aus einem Kunststoff, gegebenenfalls faserverstärkt, insbesondere aus einem Kunststoff mit den Pulverpartikeln 7 aufweist.
Auch hier können die Pulverpartikel 7 hinsichtlich ihrer Verteilung über den Bauteilquerschnitt einen örtlichen Gradienten aufweisen und/oder aus der Oberfläche herausragen.
Figur 6 zeigt einen Teil eines beispielhaften Dichtungssystems 31. Das Dichtungssystem 31 besteht aus zumindest einer Laufschau- fei 120, die sich in Umfangsrichtung 34 bewegt.
Auf der Schaufelspitze 415 ist lokal eine Dichtungsbeschich- tung 22 aus einem Kunststoff, gegebenenfalls faserverstärkt, insbesondere aus einem Kunststoff mit Pulverpartikeln 7 aufgebracht, die die Laufschaufel 120 gegenüber einem Gehäuse 19 abdichtet.
Die Laufschaufel 120 kann dabei aus den handelsüblichen Werkstoffen, insbesondere aus Stahl— oder Eisenlegierungen für Laufschaufeln eines Kompressors 105 oder Turbinenschaufeln einer Dampfturbine bestehen. Kunststoffbeschichtungen sind einfach zu entfernen und wieder aufzubringen.
In Figur 7 ist ebenfalls ein Dichtungssystem 31 gezeigt, bei dem jedoch die Dichtungsbeschichtung 22 aus oben genannten
Kunststoffen nicht auf der Schaufelspitze 415 der Laufschau- fei 120 aufgebracht ist, sondern auf dem der Schaufelspitze 415 gegenüberliegenden Bereich des Gehäuses 19. Bei dem Dichtungssystem 31 gemäß Figur 6 oder 7 schneidet sich das Bauteil mit dem härteren Material in das weichere Material ein, so dass der Abstand zwischen Schaufel und Gehäuse absolut minimiert ist.
Ebenso kann sowohl auf dem Gehäuse 19 als auch auf der Schaufelspitze 415 eine Dichtungsbeschichtung 22 aus Kunststoff vorhanden sein.
Weiterhin kann die Laufschaufel 120 auch aus massivem Kunststoff gemäß Figur 1, 3 oder 4 bestehen.
Figur 8 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.
Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine 100 eines Flug- zeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine 300, 303 oder ein Kompressor sein.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, beispiels- weise eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 auf.
Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufelspitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt) .
Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) . Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausge- staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich. Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schaufelblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise massive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet.
Der metallische Teil der Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein.
Die Figur 9 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem
Längsteilschnitt.
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations- achse 102 drehgelagerten Rotor 103 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105 (Kompressor), eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.
Die Ringbrennkammer 106 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Tur- bine 108.
Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.
Die Leitschaufeln 130' sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120' einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.
An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter
105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Der Verdichter (Kompressor) kann Schaufeln 120, 130 aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff aufweisen. Die am turbi- nenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaska- nals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130' und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120' entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120' den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130' und Laufschaufeln 120' der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ers- ten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer
106 auskleidenden Hitzeschildsteinen am meisten thermisch belastet.
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) . Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinenschaufel 120', 130' und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superle- gierungen verwendet. Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 Al, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind Teil der Offenbarung.
Ebenso können die Schaufeln 120' , 130' Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Hafnium) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP
0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 Al, die Teil dieser Offenbarung sein sollen.
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrÜ2, Y2Ü4-Zrθ2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid. Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Die Leitschaufel 130' weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt.
In Figur 10 ist beispielhaft eine Dampfturbine 300, 303 mit einer sich entlang einer Rotationsachse 306 erstreckenden Turbinenwelle 309 dargestellt.
Die Dampfturbine weist eine Hochdruck-Teilturbine 300 und eine Mitteldruck-Teilturbine 303 mit jeweils einem Innengehäuse 312 und einem dieses umschließende Außengehäuse 315 auf. Die Hochdruck-Teilturbine 300 ist beispielsweise in Topfbauart ausgeführt.
Die Mitteldruck-Teilturbine 303 ist zweiflutig ausgeführt. Es ist ebenfalls möglich, dass die Mitteldruck-Teilturbine 303 einflutig ausgeführt ist.
Entlang der Rotationsachse 306 ist zwischen der Hochdruck- Teilturbine 300 und der Mitteldruck-Teilturbine 303 ein Lager 318 angeordnet, wobei die Turbinenwelle 309 in dem Lager 318 einen Lagerbereich 321 aufweist. Die Turbinenwelle 309 ist auf einem weiteren Lager 324 neben der Hochdruck-Teilturbine 300 aufgelagert. Im Bereich dieses Lagers 324 weist die Hochdruck-Teilturbine 300 eine Wellendichtung 345 auf. Die Turbinenwelle 309 ist gegenüber dem Außengehäuse 315 der Mitteldruck-Teilturbine 303 durch zwei weitere Wellendichtungen 345 abgedichtet. Zwischen einem Hochdruck-Dampfeinströmbereich 348 und einem Dampfaustrittsbereich 351 weist die Turbinenwelle 309 in der Hochdruck-Teilturbine 300 die Hochdruck- Laufbeschaufelung 354, 357 beispielsweise aus dem erfindunge- mäßen Kunststoff in der Schaufelreihe, die Temperatur aushal- ten muss, die mit den maximal möglichen Einsatztemperaturen kompatibel ist, auf. Diese Hochdruck-Laufbeschaufelung 354, 357 stellt mit den zugehörigen, nicht näher dargestellten Laufschaufeln einen ersten Beschaufelungsbereich 360 dar. Die Mitteldruck-Teilturbine 303 weist einen zentralen Dampfein- strömbereich 333 auf. Dem Dampfeinströmbereich 333 zugeordnet weist die Turbinenwelle 309 eine radialsymmetrische Wellenabschirmung 363, eine Abdeckplatte, einerseits zur Teilung des Dampfstromes in die beiden Fluten der Mitteldruck-Teilturbine 303 sowie zur Verhinderung eines direkten Kontaktes des hei- ßen Dampfes mit der Turbinenwelle 309 auf. Die Turbinenwelle 309 weist in der Mitteldruck-Teilturbine 303 einen zweiten Beschaufelungsbereich 366 mit den Mitteldruck-Laufschaufeln 354, 342 auf. Der durch den zweiten Beschaufelungsbereich 366 strömende heiße Dampf strömt aus der Mitteldruck-Teilturbine 303 aus einem Abströmstutzen 369 zu einer strömungstechnisch nachgeschalteten, nicht dargestellten Niederdruck-Teilturbine.

Claims

Patentansprüche
1. Faserverstärkter Kunststoff mit Pulverpartikeln (7) .
2. Kunststoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass alle oder zumindest ein Teil der Pulverpartikel (7) Nanopartikel sind.
3. Kunststoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverpartikel (7) zumindest teilweise aus Metall sind.
4. Kunststoff nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverpartikel (7) zumindest teilweise aus Keramik sind.
5. Kunststoff nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kunststoff aus einem ersten Kunststoffmaterial, und dass die Pulverpartikel (7) zumindest teilweise aus einem zweiten Kunststoffmaterial bestehen.
6. Kunststoff nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Volumenanteil des Kunststoffs mindestens 50% beträgt.
7. Kunststoff nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Volumenanteil des Kunststoffs mindestens 60% beträgt,
8. Kunststoff nach einem oder mehreren der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Volumenanteil des Kunststoffs mindestens 70% beträgt.
9. Kunststoff nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Volumenanteil des Kunststoffs mindestens 80% beträgt,
10. Kunststoff nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Volumenanteil des Kunststoffs mindestens 90% beträgt.
11. Kunststoff nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverpartikel (7) rund sind.
12. Kunststoff nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverpartikel (7) blockig sind.
13. Kunststoff nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverpartikel (7) chemisch inert gegenüber dem Kunststoff sind.
14. Bauteil (1) aus einem Kunststoff gemäß einem oder mehre- ren der Ansprüche 1 bis 13.
15. Beschichtung (25) für ein Bauteil (1) gegen Korrosion und/oder Erosion, insbesondere für eine Turbinenschaufel (120, 130) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung (25) aus einem faserverstärkten Kunst- stoff oder einem Kunststoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 besteht.
16. DichtungsSystem (31), zumindest bestehend aus Laufschaufeln (120) und einem Gehäuse (19) , insbesondere eines Kompressors oder einer Turbine, wobei Laufschaufeln (120) und Gehäuse (19) gegeneinander abgedichtet werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Dichtungsbeschichtung (22) auf den Laufschaufeln
(120) und/oder auf dem Gehäuse (19) aus einem Kunststoff, aus einem faserverstärkten Kunststoff oder aus einem Kunststoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, besteht.
17. Bauteil oder Beschichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil (1) eine Lauf- oder Leitschaufel (120, 130) , insbesondere für einen Kompressor (105) , insbesondere für eine Gasturbine (100), oder eine Dampfturbine (300, 303) darstellt.
18. Bauteil Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bauteil (1) ein Hybridbauteil ist, wobei ein Teilstück (406) aus Kunststoff mit einem anderen
Bauteilstück (183) verbunden ist, das aus einem anderen Material, insbesondere aus Metall besteht.
19. Bauteil, BeSchichtung oder DichtungsSystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
dass die Pulverpartikel (7) im Kunststoff nur lokal vorhanden sind, insbesondere dass die Konzentration der Pulverpartikel (7) in dem Kunststoff einen Gradienten aufweist.
20. Bauteil, Beschichtung oder Dichtungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pulverpartikel (7) nahe oder auf einer Oberfläche (18) konzentriert sind.
21. Dichtungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbinenschaufel (120) mit der Dichtungsbeschichtung (22) ersetzt ist durch eine Turbinenschaufel (120), die zumindest im Schaufelblatt (406) aus einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Kunststoff gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 besteht.
22. Kunststoff, Bauteil, Beschichtung oder Dichtungssystem nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kunststoff ein Polyimid, insbesondere ein Polybezimidazol ist.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1905954A1 (de) * 2006-09-20 2008-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel
US20090152009A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-18 Halliburton Energy Services, Inc., A Delaware Corporation Nano particle reinforced polymer element for stator and rotor assembly
DE102008056578B4 (de) * 2008-11-10 2017-11-09 Airbus Defence and Space GmbH Verfahren zur Herstellung einer Erosionsschutzschicht für aerodynamische Komponenten und Strukturen
DE102009006418A1 (de) * 2009-01-28 2010-12-09 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel, insbesondere Laufschaufel für eine Dampfturbine, sowie Herstellungsverfahren hierfür
DE102009036018A1 (de) * 2009-08-04 2011-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Thermoplastendstufenschaufel
US8721290B2 (en) 2010-12-23 2014-05-13 General Electric Company Processes for producing components containing ceramic-based and metallic materials
US9228445B2 (en) 2010-12-23 2016-01-05 General Electric Company Turbine airfoil components containing ceramic-based materials and processes therefor
US8777583B2 (en) 2010-12-27 2014-07-15 General Electric Company Turbine airfoil components containing ceramic-based materials and processes therefor
US8777582B2 (en) 2010-12-27 2014-07-15 General Electric Company Components containing ceramic-based materials and coatings therefor
FR2988692A1 (fr) * 2012-04-03 2013-10-04 Sebastien Denneulin Pales en materiaux composites pour eolienne ou helicoptere
US10301949B2 (en) * 2013-01-29 2019-05-28 United Technologies Corporation Blade rub material

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6708272A (de) * 1966-06-21 1967-09-25
BE755608A (fr) * 1969-09-04 1971-02-15 Gen Electric Aubes de compresseurs
DE3802774A1 (de) * 1988-01-30 1989-08-10 Mtu Muenchen Gmbh Laufschaufel fuer einen triebwerksrotor
US5486096A (en) * 1994-06-30 1996-01-23 United Technologies Corporation Erosion resistant surface protection
US5849416A (en) * 1995-12-18 1998-12-15 General Electric Company Protective coatings for superalloys
DE19811790A1 (de) * 1998-03-18 1999-09-23 Bayer Ag Nanopartikel enthaltende transparente Lackbindemittel mit verbesserter Verkratzungsbeständigkeit, ein Verfahren zur Herstellung sowie deren Verwendung
US6667360B1 (en) * 1999-06-10 2003-12-23 Rensselaer Polytechnic Institute Nanoparticle-filled polymers
US7122585B2 (en) * 2003-05-13 2006-10-17 Rohm And Haas Company Coating powders, methods of manufacture thereof, and articles formed therefrom

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006069823A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006069823A2 (de) 2006-07-06
EP1674511A1 (de) 2006-06-28
WO2006069823A3 (de) 2006-11-16

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