DE3644114A1

DE3644114A1 - DEVICE FOR COATING TURBO MACHINE COMPONENTS, ESPECIALLY BLADES

Info

Publication number: DE3644114A1
Application number: DE19863644114
Authority: DE
Inventors: Heinrich Walter
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-07-07
Also published as: EP0272631A3; DE3779274D1; EP0272631B1; DE3644114C2; EP0272631A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

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 Anwen dungszweck geeignetes Beschichtungspulver eingebracht wird, aus dem die Beschichtung unter Beiziehung eines geeigneten Gases und unter vorgege bener Temperatureinwirkung im Diffusionsverfahren gewonnen wird.It is known to turbo machine components, e.g. B. turbine blades with To provide protective layers, in particular hot gas corrosion layers. In the devices of this type, the relevant components are in Coating boxes arranged in the one for each application suitable coating powder is introduced, from which the Coating using a suitable gas and under given benen temperature influence is obtained in the diffusion process.

Dabei bereitet es Schwierigkeiten, Bauteilabschnitte, die keiner Be schichtung unterworfen werden sollen, einwandfrei gegenüber dem behäl terinternen Beschichtungsprozeß abzuschirmen bzw. abzudecken. Ein örtliches Abdeckerfordernis ergibt sich dadurch, daß die betreffenden Bauteile oftmals örtlich extrem unterschiedlichen mechanischen und thermischen Belastungen im Betrieb ausgesetzt sind, d. h., eine bestimm te Bauteilsektion darf hinsichtlich der betrieblich vorgegebenen Ge staltung und Werkstoffstruktur nicht vom Beschichtungsprozeß beein trächtigt werden, der wiederum entlang einer übrigen Bauteilstruktur verlangt wird.It creates difficulties, component sections that no Be should be subjected to stratification, perfectly against the container shield or cover the internal coating process. A local coverage requirement arises from the fact that the concerned Components often differ extremely mechanically and locally are exposed to thermal loads during operation, d. that is, a specific te component section may with respect to the operationally specified Ge Design and material structure not influenced by the coating process are ingested, which in turn along another component structure is required.

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.Taking a turbine blade as an example, this means that the blade root than that with regard to operational tensile and vibration loads particularly endangered part of the shovel no danger of embrittlement may be exposed to the coating process.

Zusätzlich zu den genannten Kriterien soll eine örtliche Bauteilabdec kung den Beschichtungsaufwand auf das absolut notwendige Maß zu beschränken helfen.In addition to the criteria mentioned, a local component cover should the coating effort to the absolutely necessary level help limit.

Ein weiteres Problem hinsichtlich der örtlichen Bauteilabdeckung ergibt sich aus der häufig anzutreffenden geometrisch komplexen Bauteilgestal tung.Another problem with local component coverage arises from the frequently encountered geometrically complex component shape tung.

Im Rahmen schon untersuchter Einrichtungen der besprochenen Art berei tet auch die Bauteilhalterung Schwierigkeiten, um gleichzeitig bezüg lich örtlicher Beschichtung und Abdeckung auf der sicheren Seite liegen zu können.Within the framework of the facilities of the type already discussed tet also the component holder difficulties to relate at the same time Local coating and covering are on the safe side to be able to.

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.The invention has for its object a device according to the Specify the type mentioned at the beginning, with which an operationally reliable easily manageable local component cover is created.

Die gestellte Aufgabe ist mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß gelöst.The task is with the characteristics of the labeling part of the Claim 1 solved according to the invention.

Erfindungsgemäß kann der Abdeckschuh einfachst derart über das Bauteil gestülpt werden, daß die nicht zu beschichtende Bauteilsektion ein wandfrei 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, angeord net ist, ist mit einem sogenannten "Abdeckpulver", insbesondere aus Alu miniumoxid (Al₂O₃), gefüllt; das Abdeckpulver stellt eine den Schaufel fuß vor Beschichtungsgasen schützende Dichtungspackung dar. Eine beson dere Einfüllöffnung für das Abdeckpulver am Schuh muß vor Beginn des Beschichtungsprozesses verschlossen sein.According to the invention, the covering shoe can be simply placed over the component in such a way that the component section which is not to be coated is covered without a wall and is therefore not exposed to any influences from the local coating process. The cavity of the cover shoe in which the section not to be coated, e.g. B. a blade root is angeord net is filled with a so-called "covering powder", in particular made of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ); the covering powder represents a sealing packing protecting the scoop foot from coating gases. A special filling opening for the covering powder on the shoe must be closed before the coating process begins.

Eine möglichst glattwandige, dicht sitzende Konturierung gegenseitiger Flächen des Bauteils und des Schuhs begünstigt die örtliche Bauteilab deckung. Bauteil und Schuh können eine individuelle Einheit darstellen, deren Position den örtlichen Beschichtungskriterien gemäß variabel an gepaßt werden kann.The most smooth-walled, tight-fitting contouring possible Surfaces of the component and the shoe favor the local component cover. Component and shoe can represent an individual unit, their position according to the local coating criteria can be fitted.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patent ansprüchen 2 bis 11.Advantageous embodiments of the invention result from the patent claims 2 to 11.

Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläu tert, es zeigtThe invention is further explained, for example, with reference to the drawings tert, it shows

Fig. 1 - eine Draufsicht des Abdeckschuhs der Einrichtung und Fig. 1 - a plan view of the cover shoe of the device and

Fig. 2 - einen Teilschnitt eines Beschichtungsbehälters oder -kastens der Einrichtung einschließlich einer fußseitig abgedeckt im Abdeckschuh sitzenden Turbinenlauf schaufel. Fig. 2 - a partial section of a coating container or box of the device including a turbine blade covered in the cover shoe seated on the foot side.

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 Bau teilabschnitt 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 Überstül pen wird der Abdeckschuh 3 mit einem geeigneten Abdeckpulver, z. B. Al₂O₃-Pulver, möglichst kleiner Teilchengröße, gefüllt und darauf die betreffende Einfüllöffnung des Schuhs 3 mit einem Abdeckblech 6 verschlos sen.The device according to the invention has a coating container 1 , in which the component, here z. B. a turbine blade 2 is inserted over the cover shoe 3 . The not to be coated construction section is in the present example the blade root 4 , which is covered or shielded in the way of the cover shoe 3 put on the foot side with respect to the container interior 5 . After completing the cover shoe 3 is covered with a suitable covering powder, for. B. Al ₂ O ₃ powder, the smallest possible particle size, filled and then the relevant filler opening of the shoe 3 with a cover plate 6 sen sen.

Nachdem der Abdeckschuh 3 einschließlich der Turbinenlaufschaufel 2 in für die Beschichtung geeigneter Position im Behälter 1 angeordnet wor den sind, kann der Behälter mit einem Deckel 7 verschlossen werden.After the cover shoe 3 including the turbine blade 2 have been arranged in a position suitable for the coating in the container 1 , the container can be closed with a lid 7 .

Der Behälterinnenraum 5 enthält ein geeignetes Beschichtungspulver zur Erzeugung einer Heißgaskorrosionsschicht am Schaufelblatt sowie an der zugehörigen Fußplatte 7′ der Laufschaufel 2. Die Zusammensetzung des Beschichtungspulvers ist von der Art der zu erzeugenden Schicht abhän gig; sei es, ob eine sogenannte "Alitierung" oder z. B. "Inchromierung" beabsichtigt ist.The container interior 5 contains a suitable coating powder for producing a hot gas corrosion layer on the airfoil and on the associated base plate 7 'of the rotor blade 2nd The composition of the coating powder depends on the type of layer to be produced; be it whether a so-called "alitation" or z. B. "Inchromierung" is intended.

Grundsätzlich besteht das Beschichtungspulver aus einem so genannten "Donator" der die nachstehend genannten Elemente, z. B. Al, ALSi oder ALTi beinhaltet und beim Prozeß AL ab sondert 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.Basically, the coating powder consists of a so-called "donor" which contains the elements mentioned below, e.g. B. contains Al, ALSi or ALTi and in the process AL from and also from a filler (Al₂O₃) and an activator (z. B. NH ₄ F or NH ₄ Cl). The diffusion process runs z. B. under argon or H ₂ or a suitable mixed gas.

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 7′ ver schlossen ist. Es weist also der Abdeckschuh 3 eine der Fußplatte 7′ 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. As can be seen in particular from FIG. 2, the Abdeckschuh 3 is a component insertion opening 8 which is ver included here by the seated on the shoe 3 mating surfaces of the base plate 7 '. So it has the cover shoe 3 one of the base plate 7 ' according to the geometrically adapted recess 9 , which in addition to a good local coverage of the blade root 4 at the same time favorable conditions for a suitable mounting of the blade 2 on the shoe 3 are created.

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.The invention would u. a. for all possible variations of stator and Blades practical; so z. B. also for turbine guide vanes are equipped with outer and / or inner shroud segments that here again, for. B. the suitable component counter surfaces of the shoe can provide.

Die Erfindung könnte auch zur örtlichen Abdeckung fußseitiger Drehzap fenpartien von verstellbaren Leit- oder Laufschaufeln verwendet werden, dabei könnte der betreffende Schaufeldrehteller in einer kreisförmig angepaßten Aussparung des Abdeckschuhs sitzen und der fußseitige Dreh zapfen vom Schuh abgedeckt sein.The invention could also be used for local coverage of the base-side pivot fen parts of adjustable guide or moving blades are used, the blade turntable in question could be circular adjusted recess of the cover shoe and the foot-side rotation be covered by the shoe.

Erfindungsgemäß könnten auch z. B. beidendseitige Abschnitte eines Bau teils, bzw. einer Verdichter- oder Turbinenschaufel, in der angegebenen Weise durch je einen Abdeckschuh abgedeckt werden.According to the invention, z. B. bilateral sections of a building partly, or a compressor or turbine blade, in the specified Be covered by a cover shoe.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes kann der Abdeck schuh 3 lösbar oder unlösbar im Beschichtungsbehälter 1 angeordnet sein.In a further embodiment of the subject of the invention, the covering shoe 3 can be arranged detachably or non-releasably in the coating container 1 .

Im Falle einer lösbaren Anordnung könnte also der Abdeckschuh 3 - nach erfolgtem Einsetzen in den Behälter 1 und Verschließen der Einfüllöff nung - über den Behälterdeckel 7 örtlich festgelegt werden.In the case of a detachable arrangement, the cover shoe 3 could - after insertion into the container 1 and closing the filler opening - be fixed locally via the container lid 7 .

Im Falle der unlösbaren Anordnung könnte der Abdeckschuh 3 von vorn herein fester Bestandteil des Behälters sein, bzw. mit diesem vergossen oder verschweißt sein.In the case of the non-detachable arrangement, the cover shoe 3 could be an integral part of the container from the outset, or be cast or welded to it.

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 Bau teilflächen auf Maß fertigbearbeitet sind. The invention can also be used advantageously if it is is about wanting to re-coat components for overhaul. In in any case, however, it can be assumed that all the building to be coated partial areas are finished to size.

Durch eine größere Anzahl hintereinander im Behälter aufgereiht an geordneter Abdeckschuhe kann eine verhältnismäßig große Anzahl gleich oder ähnlich gestalteter Bauteile, z. B. Turbinenschaufeln, gleichzei tig beschichtet werden; es wird auf diese Weise eine kostensparende Serienbeschichtung der Bauteile erzielt, verknüpft mit dem Vorteil einer optimalen örtlichen Bauteilabdeckung.Lined up in a row by a larger number Orderly cover shoes can be a relatively large number or similarly designed components, e.g. B. turbine blades, at the same time be coated; in this way it becomes a cost-saving Series coating of the components achieved combined with the advantage optimal local component coverage.

Claims

1. Powder coating device for a turbomachine component, in particular a compressor or turbine blade, in which the entire component is arranged in a coating container and at least one component section that is not to be coated is covered relative to the container contents, characterized in that a covering shoe is placed on the component portion that is not to be coated ( 3 ) is put over, which is provided with a covering powder filling.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cover shoe ( 3 ) is at the same time designed as a bag holder.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cover shoe ( 3 ) with a lid-shaped closed filler opening in the container ( 1 ) sits.

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that a component insertion opening ( 8 ) of the covering shoe ( 3 ) is closed by means of component opposing surfaces on the shoe side.

5. Device according to claim 4 for a compressor or turbine blade, the portion of which is not to be coated is the blade root, characterized in that the component mating surfaces are formed by a blade root plate ( 7 ' ).

6. Device according to claim 5, characterized in that the foot plate ( 7 ' ) sits in a spatially adapted recess ( 9 ) of the cover shoe ( 3 ).

7. Device according to claim 4 for a compressor or turbines blade, the portion of which is not to be coated has a blade root or head-side component expansion, characterized in that that the component counter surfaces from a foot or head deck band segment are formed.

8. Device according to claim 4 for an adjustable guide or Blade, the section not to be coated a look field pivot is characterized in that the component counter surfaces are formed by a rotary plate.

9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the Cover band segment or the turntable in a spatially adapted Cutout of the cover shoe sits.

10. Device according to one or more of claims 1 to 9, characterized characterized in that both-sided sections of a component or a shovel are covered by a cover shoe.

11. Device according to one or more of claims 1 to 10, there characterized in that the cover shoe detachable or non-detachable in Coating container is arranged.