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DE2842688A1 - Verfahren zum herstellen zusammengesetzter strukturen fuer wassergekuehlte gasturbinen-komponenten - Google Patents

Verfahren zum herstellen zusammengesetzter strukturen fuer wassergekuehlte gasturbinen-komponenten

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DE2842688A1
DE2842688A1 DE19782842688 DE2842688A DE2842688A1 DE 2842688 A1 DE2842688 A1 DE 2842688A1 DE 19782842688 DE19782842688 DE 19782842688 DE 2842688 A DE2842688 A DE 2842688A DE 2842688 A1 DE2842688 A1 DE 2842688A1
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Description

Verfahren zum Herstellen zusammengesetzter Strukturen für wassergekühlte Gasturbinen-Komponenten
Die US-Patentschriften 3 445 481 und 3 446 482 beschreiben strukturelle Anordnungen für die offene Flüssigkeitskühlung von Gasturbinenschaufeln. Die US-PS 3 445 481 beschreibt eine Schaufel mit an beiden Enden offenen Kühlkanälen, die durch eine Reihe von Rippen, die einen Teil des Kernabschnittes der Schaufel bilden, und einer Metallhaut gebildet sind/ die den Kern überdecken und mit den Rippen verschweißt sind. Gemäß der US-PS 3 446 482 wird Wasser unter Druck in die hohlen geschmiedeten oder gegossenen Turbinenschaufeln gespritzt. Eine weitere US-PS 3 619 076 beschreibt ein offenes Kühlsystem, bei der eine Turbinenschaufel aus einem mittlerentragflächenförmigen Holm besteht, der mit einem Blech aus einem Metall umhüllt ist, das eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, aufweist. Benachbart zu dem Holm sind in die Blechfläche der Umhüllung Nuten bzw. Rillen eingearbeitet, die zusammen mit der glatten Oberfläche des Holmes Kühlkanäle bilden, die über die Oberfläche der Turbinenschaufel verteilt sind.
Bei den in den US-Patentschriften 3 445 481 oder 3 619 076 beschriebenen Konfigurationen bestehen gewisse Nachteile bei der. Ausbildung der Flüssigkeitskühlkanäle durch Verbinden einer Metallhaut mit dem Kern. Wenn beispielsweise eine Lötung verwendet wird, um die Metallhaut zu verbinden, dann werden einige Kanäle der Turbinenschaufeln verstopft und mit Lötmaterial zugedeckt. Es sind ganz hervorragende Verbindungen erforderlich zwischen dem Kern und der Haut, um das Wasser in einer vollständigen Kanal-Strömung unter extrem hohen hydraulischen Drucken einzuschließen, die aus den Zentrifugalkräften während des Betriebes der Turbine resultieren. Zusätzlich können irgendwelche Riße in der Haut eine Leckage des Kühlmittels und somit eine Zerstörung der Schaufel bewirken.
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Viele der bisher bestehenden Nachteile sind durch die Erfindung überwunden, die in der deutschen Patentanmeldung P 27 54 896.5 vorgeschlagen ist. Danach werden in wassergekühlten Turbinenschaufeln Kühlwasserkanäle gebildet unter Verwendung vorgeformter Röhren, die unterhalb einer äußeren Schutzschicht angeordnet sind, die aus einer inneren Haut zur Ausbildung einer hohen thermischen Leitfähigkeit und einer äußeren Haut zum Schutz vor Hitzekorrosion aufgebaut ist.
Weiterhin sind in den üS-Patentaschriften 3 928 901 und 3 9 52 Verfahren beschrieben zum Befestigen einer Umhüllung an einem konvex-konkaven Substrat, wie beispielsweise einem Luftflügel oder einer Turbinenschaufel, unter Verwendung von isostatischen Preßtechniken. Die darin beschriebenen Verfahren haben jedoch bei Anwendung auf die Fertigung von Turbinenschaufeln mit vorgeformten Röhren die Neigung, die Röhren zu knicken bzw. zusammenzuklappen. Wenn weiterhin geschmolzenes Glas verwendet wird als Druckübertragungsmedium, wie es in der US-PS 3 952 beschrieben ist, kann das geschmolzene Glas in die Röhren eintreten und es ist dann schwierig oder nahezu unmöglich, es ohne Beschädigung der Röhren zu beseitigen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb im wesentlichen darin, ein einfaches und billiges Verfahren zum Herstellen einer wassergekühlten Turbinenschaufel zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden sind.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer wassergekühlten Hochtemperatur-Turbinenkomponente angegeben, die einen Kern, eine thermisch leitende Kupferschicht, die mit dem Kern verbunden ist, eine Metal!rohranordnung, durch die Wasser hindurch fließen kann, und die in der Kupferschicht eingebettet ist, und eine äußere korrosionsbeständige Umhüllung aufweist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein vorgeformter Körper mit einem Holm und zwei feste bzw. massive Endwände gebildet, durch die Öffnungen hindurchführen und die Endwände werden so angeordnet, daß dazwischen ein Raum gebildet wird. Anschließend wird eine
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Vielzahl von Kühlröhren entlang der Oberfläche des Holmes angeordnet derart, daß die Röhren durch die Öffnungen der Endwände hindurchführen. Der im voraus definierte Raum wird dann mit Metallpaneelen umschlossen, um eine Innenkammer zu bilden, die dann mit Kupfer- oder Nickelpulver gefüllt wird. Das Pulver wird durch isostatisches Warmpressen verfestigt, während die Röhren gegenüber Gasdruck offengehalten werden, und überschüssiges Metall wird dann durch maschinelle Bearbeitung beseitigt, um eine wärmeleitende Schicht mit darin eingebetteten Kühlröhren zu bilden. Anschließend wird über der wärmeleitenden Schicht eine korrosionsbeständige Umhüllung befestigt.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figur 1 ist eine dreidimensionale Ansicht von der Holm/Endwandanordnung zur Fertigung einer entsprechenden Gasturbinendüse mit im voraus gebohrten Löchern, wie sie für das Verfahren gemäß der Erfindung nützlich sind.
Figur 2 ist eine dreidimensionale Ansicht der in Figur 1 gezeigten Holm/Endwandanordnung mit dem darauf montierten Rohrund Hinterkantenblock.
Figur 3 ist eine Ansicht der Anordnung gemäß Figur 2, wobei diese in Weicheisenplatten eingeschlossen ist.
Figur 4 ist eine Querschnittsansicht einer entsprechenden Gasturbinendüse, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Figur 5 ist ein Fließbild des Verfahrens gemäß der Erfindung.
In Figur 1 ist eine Anordnung 10 gezeigt, die bei der Herstellung einer Gasturbinendüse brauchbar ist und die aus einem Holm 12
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besteht, an dessen beiden Enden Endwände 14 und 16 befestigt sind, die parallel oder konzentrisch zueinander angebracht sind. Diese Endwände 14 und 16 weisen eine Vielzahl von Löchern 18 auf, die an vorbestimmten Stellen in der Nähe des Holmes 12 durch die Endwände 14 und 16 gebohrt oder durch entsprechende Verfahren ausgebildet sind. Der nächste Schritt bei der Fertigung einer entsprechenden Turbinendüse ist in Figur 2 gezeigt, wo eine Vielzahl von Röhren 20 durch die Löcher 18 in den Endwänden 14 und in ihrer Lage befestigt und entlang der äußeren Oberfläche des Holmes 12 angeordnet sind. Zusätzlich ist ein Kantenblock 22 mit nicht gezeigten hindurchführenden Rohrleitungen zwischen den Endwänden 14 und 16 an der Hinterkante des Holmes 12 angebracht. Die Rohrabschnitte 20 sind, wie gezeigt, somit im Abstand zu jedem benachbarten Teil angeordnet. Zwischen den Endwänden 14 und 16 sind Stützen 24 befestigt, die als eine Halterung zwischen den Endwänden dienen und eine Bewegung während der nachfolgenden Bearbeitung verhindern.
In Figur 3 ist die Anordnung gemäß Figur 2 in Weicheisenplatten 30 eingeschlossen, wobei die Löcher 18 mit den eingelöteten oder eingeschweißten Rohrleitungen offengelassen bleiben. Wie in Figur 3 gezeigt ist, ist die Anordnung gemäß Figur 2 abgedichtet, um einen Mantel 30 zu bilden, der vor der vollständigen Abdichtung mit Kupfer- oder Nickelpulver gefüllt ist. Die Endwände 14 (nicht gezeigt) und 16 bilden zwei Seiten des Behälters. Dünne Platten aus Weicheisen-Paneelen 30 bilden die übrigen vier Seiten des Behälters und sind mit den Endwänden 14 und 16 und miteinander verschweißt.
Eine Querschnittsansicht des Holmabschnittes 40 und einer entsprechenden Düse ist in Figur 4 gezeigt. Der Holm 12 ist auf seiner äußeren Oberfläche von einer Unterschicht aus Kupfer 42 umgeben, in der die Rohrleitungen 20 eingebettet sind. Die Kupfer*· Unterschicht 42,die durch isostatisches Warmpressen des Kupferpulvers gebildet ist, ist auf seine endgültige Form und die fertigen Abmessungen maschinell bearbeitet worden. Eine korro-
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sionsbeständige Umhüllung 44 überdeckt die Kupfer- oder Nickelunterschicht 42, um eine Korrosion durch heiße atmosphärische Gase zu verhindern, die während der Betriebsbedingungen einer Gasturbine auftreten.
Figur 5 ist ein Fließbild des Verfahrens gemäß der Erfindung, dessen Beschreibung an dem Punkt begonnen werden soll, daß ein vorgeformter Körper mit Endwänden ausgebildet worden ist. Als ein Ausführungsbeispiel kann ein vorgeformter Körper, wie er in Figur 1 gezeigt ist, gebildet werden, indem die Kernstruktur durch Zusammenschweißen von Flügel- und Endwandabschnitten gefertigt wird, die durch Feingießtechnik oder Schmieden hergestellt sind. Durch die Endwände wird eine Reihe von Löchern gebohrt, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser der wasserführenden Rohrleitungen zusammenpaßt. Die Kern- und Rohrleitungsflächen werden für ein anschließendes Verbinden vorbereitet. Eine derartige Oberflächenvorbereitung umfaßt Gasblasen, Dampfentfetten und vielleicht Nickelplattierung und Wärmebehandlung im Vakuum. Die Rohrleitung geeigneter Zusammensetzung und Größe wird dann in der Weise gebogen, daß sie mit der erforderlichen Anordnung übereinstimmt, und sie tritt dann durch die vorher ausgebildeten Löcher in der Endwand aus. Die Rohrleitung zur Kühlung der Endwände und des Tragflächenprofils wird dann in dieser Weise angeordnet. Die Rohrleitung wird dann außerhalb der Endwände verschweißt oder verlötet, und die Verbindung muß gasleckdicht sein.
Die Düsenendwände werden dann dazu verwendet, einen Behälter zu bilden, in-dem Weicheisenpaneele mit diesen verschweißt werden. Vor dem Schweißen der letzten Paneele wird die gesamte Innenfläche durch leichtesblasperlenblasen, Wasserstoffreduktion oder andere geeignete Mittel gereinigt. Der Behälter wird dann unter Vibration mit Kupfer- oder Kupferlegierungspulver gefüllt, wie es kommerziell erhältlich ist von der ALCAN Aluminium Corporation als MD-Kupferpulver und von der United States Metals Refining Company als AMAX Metallpulver. Alternativ kann ein Nickel- oder
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Nickellegierungspulver verwendet werden. Dann wird die verbleibende Weicheisenpaneele mit dem Evakuationsrohr in ihrer Lage verschweißt. Es muß äußerste Sorgfalt angewendet werden, um die Verunreinigung der Schweißzone durch Kupferpulver zu verhindern. Die gesamte Anordnung wird auf Vakuumdichtheit geprüft.
Die Anordnung wird Vakuum-entgast bei einer geeigneten Temperatur und Zeit und dann abgedichtet unter Vakuum aus einem Vakuumsystem. Die Anordnung wird dann direkt in eine isostatische Warmpresse eingebracht und unter geeigneten Parametern verfestigt, die kritische Bedingungen bezüglich Temperatur, Druck und Zeit beinhalten. Die Temperatur sollte zwischen 815 und 10400C (1500 und 19000F) liegen. Wenn die Temperatur unter 815°C liegt, wird die Zeit übermäßig lang, und wenn die Temperatur über 10400C hinaus—geht, besteht das Risiko, daß das Kupfer schmilzt. Der
2 brauchbare Druck liegt dann in dem Bereich von 70 - 1760 kg/cm (1 - 25 Ksi), was von der Komplexität der gewünschten Form abhängt. Weiterhin gilt, daß je niedriger die Temperatur ist, desto höher ist der Druck. Die Zeiten liegen in dem Bereich von 1/2 bis etwa 4 Stunden, was ausreichen sollte, um das Pulver auf die theoretische Dichte zu verdichten. Während des mit einem hohen Druck ausgeübten PreßVorganges verdichtet sich das Kupferpulver auf etwa 100 % der theoretischen Dichte, während gleichzeitig die Kupferschicht mit dem Kern und der Rohrleitung verbunden wird. Die Kühlleitungen sind, wie bereits ausgeführt wurde, innen gegenüber einem Autoclavdruck offen und sind somit an einem Knicken oder Zusammenbrechen gehindert. Nach dem Pressen werden die Weicheisenpaneelen maschinell beseitigt und die gewünschte Düsenfläche wird in die Kupferschicht eingearbeitet.
Die Umhüllung der fertigen Oberfläche kann durch eines verschiedener anwendbarer Verfahren ausgeführt werden. Beispielsweise kann eine Umhüllung gemäß der US-PS 3 9 28 901 ausgeführt werden. Eine Diffusionsbindung wird erzielt durch Montage der Umhüllung auf der Kupferunterschicht der Anordnung und indem alle Schweißstellen in der Umhüllung leckdicht gemacht werden,
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um die Unterstruktur vollständig in der Umhüllung einzukapseln. Die Diffusionsbindung kann dann durch einen heißen isostatischen Preßvorgang herbeigeführt werden. Die bevorzugten Umhüllungsmaterialien sind Nickel-Chrom-Legierungen, wie beispielsweise die kommerziell erhältliche Legierung von der International Nickel Company mit der Handelsbezeichnung IN-671 und IN-617. Diese Nickel-Chrom-Legierungen bestehen im wesentlichen aus 50 - 80 Gew.-% Nickel und 20 - 50 Gew.-% Chrom, wobei eine bevorzugte Zusammensetzung Ni-50 Cr ist. Die komplexeren Legierungen enthalten eine Reihe von Elementen und sind durch IN-617 dargestellt, was die folgende Formulierung bedeutet:
Element Gew.-%
Chrom 22 %
Aluminium 1 %
Kobalt 12,5 %
Molybdän 9 %
Bor 0,003 %
Kohlenstoff 0,07 %
Nickel Rest
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele weiter erläutert:
Beispiel I
Das Experiment sollte die Ausführbarkeit des oben beschriebenen Verfahrens bei einer zusammengesetzten Struktur verdeutlichen, die viele der durch die derzeitige Gestaltung geforderte Schlüsselmerkmale aufweist. Die Kernstruktur wurde durch Schweißen von Endwänden und Stromlinienprofil aus rostfreiem Stahl mit der US-Typen-No. 304 (s. Handbook of Chemistry and Physics, 48. Ausgabe, 1967-1968, Seite F-121) gefertigt. Vor dem Schweißen wurden Löcher von 3,175 mm (1/8 Zoll) an vorbestimmten Stellen durch die Endwände gebohrt. Nach dem Verschweißen der Endwände mit dem stromlinienförmigen Profil wurden Röhren aus rostfreiem Stahl mit der US-Typenbezeichnung 347 (a. a. 0.) mit einem Außendurchmesser von 3,175 mm (1/8 Zoll) und einer Wand von etwa 0,9 mm (0,035 Zoll) durch die gebohrten Löcher hindurch entlang der
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konkaven Fläche des Stromlinienprofils angeordnet. Zusätzlich wurde die Rohrleitung in der Weise gebogen, daß das Stromlinienprofil an seinem Schnittpunkt mit der Endwand eingeklammert ist. Alle Rohrleitungen wurden in die äußere Endwandfläche eingeschweißt.
Mit den Endwänden wurden Weicheisenplatten mit einer Dicke von 1,58 mm (1/16 Zoll) in der Weise verschweißt, daß ein Behälter gebildet ist, dessen Innenseite die Stromlinienprofil/Rohrleitungsanordnung enthält. Vor dem Verschweißen der letzten Platte wurde die gesamte Anordnung in trocknem Wasserstoff bei 1O37°C (19000F) vergütet, um alle Oberflächenoxidfilme zu beseitigen. Der Behälter wurde mit elektrolytischem Kupferpulver gefüllt, das eine Schüttdichte von 3,2 g/cm (36 % der theoretischen Dichte) aufwies. Die letzte Platte, an der ein Evakuationsrohr angeschweißt war, wurde dann an die letzte Endwandfläche angeschweißt, um einen vollständig geschweißten Behälter zu ergeben. Diese Anordnung wurde dann mit dem Massenspektrometer bezüglich Leckage getestet an allen Schweißverbindungen, um eine Leckdichtheit sicherzustellen. Der Behälter wurde heißentgast bei 538°C (10000F) für 40 Stunden, bevor das Evakuationsrohr durch Hammerschweißung geschlossen wurde.
Die Anordnung wurde isostatisch heißgepreßt bei 982°C (1800°F) für 2 Stunden bei einem Druck von 1050 kg/cm (15 Ksi). Nach Herausnahme aus dem Autoclav wurde der Behälter auf Raumtemperatur in Luft abgekühlt. Der Behälter wurde nach dem Preßen mit Röntgenstrahlen untersucht, wobei sich zeigte, daß eine gewisse Leitungsbewegung aufgetreten ist, aber ein Knicken oder Zusammenbrechen Rohrleitung wurde vermieden. Eine weitere visuelle Prüfung zeigte, daß ein Riß in dem Weichstahlbehälter während der Behandlung im Autoclav aufgetreten war. Dies bewahrheitete sich durch metallografische Untersuchung, die zeigte, daß das Pulver eine Dichte von etwa 90% hatte, während eine Teilverbindung des Kupfers mit den aus rostfreiem Stahl bestehenden Oberflächen erreicht war. Trotzdem bestätigte dieses Experiment, daß eine pulver-
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metallurgische Lösung mit der gleichzeitigen Verdichtung und Verbindung der Kupfer- oder Kupferlegierungspulver zu einer Rohrleitungen enthaltenden komplexen Kernstruktur möglich und ausführbar ist.
Beispiel II
Dieses Experiment wurde durchgeführt, um das Vermögen dieser Technik festzustellen, Kupferpulver mit einer Konfiguration, die der im Beispiel I verwendeten entsprach, vollständig zu verbinden und zu. verdichten. Weiterhin sollte dieses Experiment die Verbindungslinien-Strukturen und die Struktur des verdichteten Kupfers beurteilen und die Richtigkeit nachweisen, daß durch Pulvermetallorgietechniken ein hoher Grad an elektrischer Leitfähigkeit (und somit thermischer Leitfähigkeit}erhalten werden kann . Für diesen Versuch wurde eineletwas einfacherere Struktur verwendet, die aus zwei Endwänden, einer Mittelstrebe und vier Röhren bestand. Alle Oberflächen wurden mit Nickel in einer Dicke von 0,025 - 0,05 mm (1 bis 2 Mils) plattiert und im Vakuum wärmebehandelt bei 1O38°C (19000F)/ 1 Stunde. Wie im Beispiel I wurde ein Weicheisenbehälter um die Endwände herum geschweißt und die Schweißstellen durch Glasblasen gereinigt. Der Innenraum des Behälters wurde mit durch Argon atomisiertes, sauerstofffreies Kupferpulver hoher Leitfähigkeit mit einer Teilchengröße, die bei einer Siebung mit einer lichten Maschenweite von 0,25 mm durchfällt (-60 mesh), und dann wurde der obere Deckel mit dem Evakuationsrohr verschweißt. Es wurde extreme Sprgfalt aufgewendet, um den Einschluß von Kupfer in das Schweißmetall zu vermeiden. Nach dem Schweißen wurde die Anordnung auf Leckage untersucht, im Vakuum untersucht, im Vakuum entgast und durch Hammerschweißung abgedichtet.
Vor dem isostatischen Heißpressen wurde die Anordnung isostatisch
2 kaltgepreßt bei einem Druck von 422Ο kg/cm (60 Ksi), um das Kupfer vorzuverdichten und einen Hauptanteil der Behälterwandbewegung während der isostatischen Heißpreßung zu eliminieren. Die gesamte Anordnung wurde isostatisch heißgepreßt bei einer
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Temperatur von 982°C (18000F), einem Druck von 700 kg/cm (10 Ksi) und einer Zeit von 2 Stunden. Danach wurde die Temperatur auf 600°C (1112°F) abgesenkt, während der Druck aufrechterhalten wurde, und die gesamte Anordnung wurde dann aus dem Autoclaven heraus genommen und an der Luft abgekühlt. Es zeigte sich eine vollständige Verdichtung und Verbindung. Die Struktur der Verbindungslinie zwischen dem Kupfer und der Rohrleitung aus rostfreiem Stahl wies eine hervorragende Qualität auf. Die Gesamtstruktur des verdichteten Kupferpulvers ist sehr ähnlich derjenigen von vollständig vergütetem, geschmiedetem Kupfer. Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit des verdichteten Kupfers ergab 100 % des Internationalen Standards für vergütetes Kupfer (IACS).
Dieser Versuch hat die Anwendbarkeit der Pulvermetallurgie-Verbindungstechnik zur Fertigung von komplexen/zusammengesetzten Komponenten aufgezeigt, die für eine Wasserkühlung von sich in der Heißgasströmung extrem hoher Temperatur befindlicher Turbinenteile eignen.
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Claims (10)

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines wassergekühlten Hochtemperatur-Turbinengegenstandes, dadurch gekennzeic hn e t , daß
(a) ein vorgeformter Körper gebildet wird, der einen Holm und zwei massive Endwände aufweist, die zwischen sich einen Raum bilden und in denen hindurchführende Öffnungen ausgebildet sind,
(b) auf der Oberfläche des Holmes Kühlröhren angeordnet werden, die sich durch die Öffnungen in den Endwänden hindurcherstrecken, und eine leckdichte Verbindung zwischen den Röhren und der Endwand hergestellt wird,
(c) der somit gebildete Raum mit Metallplatten umschlossen wird, um eine Innenkammer zu bilden,
(d) die Innenkammer mit einem Metallpulver gefüllt wird, das Kupfer, eine Kupferlegierung, Nickel oder eine Nickellegierung ist,
(e) das Pulver durch isostatisches Warmpressen verfestigt wird, während die Röhren gegenüber einem Gasdruck offengehalten werden, _
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ρ _
(f) das überschüssige Metall durch maschinelle Bearbeitung beseitigt wird, um eine wärmeleitende Schicht mit darin eingebetteten Kühlröhren zu bilden, und
(g) eine korrosionsbeständige Umhüllung über der wärmeleitenden Schicht angebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einer Nickelbasislegierung oder einer Chrom-Nickel-Eisen-Legierung besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren aus einer Chrom-Nickel-Eisen-Legierung gebildet sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren aus Monel bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die korrosionsbeständige Umhüllung aus einer Legierung aus im wesentlichen 50 - 80 Gew.-% Nickel und 20 - 50 Gew.-% Chrom besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver Kupfer oder eine
Kupferlegierung ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r chh gekennzeichnet, daß das Pulver Nickel oder eine Nickellegierung ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das isostatische Heißpressen bei
einer Temperatur von etwa 815 - 1040 C (1500- 1900°F) , bei
2
einem Druck von 70 - 1760 kg/cm (1 - 25 Ksi) und für eine Zeit von 0,5-4 Stunden durchgeführt wird, um im wesentlichen eine theoretische Dichte zu erzielen.
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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einer Chrom-Nickel-Eisen-Legierung gegossen ist, das Pulver Kupfer ist und die korrosionsbeständige Umhüllung Ni-50Cr ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das isostatische Heißpressen bei einer Temperatur von 98O°C (18000F), einem Druck von 700 kg/cm (10 Ksi) und für eine Zeit von 2 Stunden durchgeführt wird.
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DE19782842688 1977-10-03 1978-09-30 Verfahren zum herstellen zusammengesetzter strukturen fuer wassergekuehlte gasturbinen-komponenten Granted DE2842688A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/838,726 US4137619A (en) 1977-10-03 1977-10-03 Method of fabricating composite structures for water cooled gas turbine components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2842688A1 true DE2842688A1 (de) 1979-04-05
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DE19782842688 Granted DE2842688A1 (de) 1977-10-03 1978-09-30 Verfahren zum herstellen zusammengesetzter strukturen fuer wassergekuehlte gasturbinen-komponenten

Country Status (9)

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US (1) US4137619A (de)
JP (1) JPS5464213A (de)
CA (1) CA1090993A (de)
DE (1) DE2842688A1 (de)
FR (1) FR2404486A1 (de)
GB (1) GB1605056A (de)
IT (1) IT1099646B (de)
NL (1) NL7809985A (de)
NO (1) NO783321L (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002126A1 (en) * 1980-02-01 1981-08-06 Uddeholms Ab Method of producing an article and article produced in a mould which defines the contour of the article
DE3726056A1 (de) * 1987-08-06 1989-03-02 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur herstellung von bauteilen mit unterschiedlichen wandstaerken
DE4137839A1 (de) * 1991-11-16 1993-05-19 Asea Brown Boveri Verfahren zum anbringen einer erosionsschutzschicht

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH602330A5 (de) * 1976-08-26 1978-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie
US4259037A (en) * 1976-12-13 1981-03-31 General Electric Company Liquid cooled gas turbine buckets
US4210269A (en) * 1978-06-08 1980-07-01 General Electric Company Method for diffusion bonding sheet claddings to superalloy substrates
US4249291A (en) * 1979-06-01 1981-02-10 General Electric Company Method for forming a liquid cooled airfoil for a gas turbine
US4283822A (en) * 1979-12-26 1981-08-18 General Electric Company Method of fabricating composite nozzles for water cooled gas turbines
GB2073783B (en) * 1980-04-10 1984-10-10 Cameron Iron Works Inc Lining valves by hot isotatic pressing
US4477955A (en) * 1980-04-10 1984-10-23 Cameron Iron Works, Inc. Method of producing a lined structure
USRE32389E (en) * 1980-04-10 1987-04-07 Cameron Iron Works, Inc. Method of producing a lined structure
FR2483513A1 (fr) * 1980-05-28 1981-12-04 Snecma Procede pour la fabrication d'aubes de turbine refroidies au moyen d'un corps poreux et produit obtenu suivant ce procede
US4418124A (en) * 1980-10-06 1983-11-29 General Electric Company Plasma spray-cast components
US4383854A (en) * 1980-12-29 1983-05-17 General Electric Company Method of creating a controlled interior surface configuration of passages within a substrate
US4370789A (en) * 1981-03-20 1983-02-01 Schilke Peter W Fabrication of gas turbine water-cooled composite nozzle and bucket hardware employing plasma spray process
US4418455A (en) * 1981-05-04 1983-12-06 Electric Power Research Institute, Inc. Method of manufacturing a fluid cooled blade or vane
US4492737A (en) * 1982-03-05 1985-01-08 Rolls-Royce Limited Composite metallic and non-metallic articles
GB2130244A (en) * 1982-03-05 1984-05-31 Rolls Royce Forming coatings by hot isostatic compaction
DE3241926A1 (de) * 1982-11-12 1984-05-17 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Verbindung eines keramischen rotationsbauteils mit einem metallischen rotationsbauteil fuer stroemungsmaschinen, insbesondere gasturbinentriebwerke
US4492517A (en) * 1983-01-06 1985-01-08 General Electric Company Segmented inlet nozzle for gas turbine, and methods of installation
US4544523A (en) * 1983-10-17 1985-10-01 Crucible Materials Corporation Cladding method for producing a lined alloy article
US5012853A (en) * 1988-09-20 1991-05-07 Sundstrand Corporation Process for making articles with smooth complex internal geometries
JP2988109B2 (ja) * 1991-03-20 1999-12-06 株式会社日立製作所 回転電機用ロータシャフト及びそれを用いた回転電機
DE69321298T2 (de) * 1992-06-05 1999-04-08 Gec Alsthom Electromecanique S.A., Paris Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes auf einem zu beschichtenden Formkörper aus Stahl oder aus Titanlegierung
US5382135A (en) * 1992-11-24 1995-01-17 United Technologies Corporation Rotor blade with cooled integral platform
US5344283A (en) * 1993-01-21 1994-09-06 United Technologies Corporation Turbine vane having dedicated inner platform cooling
US5960249A (en) * 1998-03-06 1999-09-28 General Electric Company Method of forming high-temperature components and components formed thereby
DE19856199A1 (de) * 1998-12-05 2000-06-08 Abb Alstom Power Ch Ag Kühlung in Gasturbinen
EP1101900A1 (de) * 1999-11-16 2001-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel und Verfahren zur Herstellung einer Turbinenschaufel
US6878412B2 (en) * 2001-03-26 2005-04-12 Bodycote Imt, Inc. Corrosion resistant component and method for fabricating same
US6709771B2 (en) 2002-05-24 2004-03-23 Siemens Westinghouse Power Corporation Hybrid single crystal-powder metallurgy turbine component
US6796770B2 (en) * 2002-11-06 2004-09-28 Spx Corporation Impeller and method using solid free form fabrication
GB2443116B (en) * 2004-03-25 2008-08-13 Rolls Royce Plc A gas turbine engine component cooling arrangement
GB2412411A (en) * 2004-03-25 2005-09-28 Rolls Royce Plc A cooling arrangement
US8033790B2 (en) * 2008-09-26 2011-10-11 Siemens Energy, Inc. Multiple piece turbine engine airfoil with a structural spar
US20110110772A1 (en) * 2009-11-11 2011-05-12 Arrell Douglas J Turbine Engine Components with Near Surface Cooling Channels and Methods of Making the Same
US8784041B2 (en) 2011-08-31 2014-07-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment with integrated seal
US8784044B2 (en) 2011-08-31 2014-07-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment
US9079245B2 (en) 2011-08-31 2015-07-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment with inter-segment overlap
US8784037B2 (en) 2011-08-31 2014-07-22 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment with integrated impingement plate
US9028744B2 (en) 2011-08-31 2015-05-12 Pratt & Whitney Canada Corp. Manufacturing of turbine shroud segment with internal cooling passages
US9988932B2 (en) 2013-12-06 2018-06-05 Honeywell International Inc. Bi-cast turbine nozzles and methods for cooling slip joints therein
US9885245B2 (en) 2014-05-20 2018-02-06 Honeywell International Inc. Turbine nozzles and cooling systems for cooling slip joints therein
CA2857297C (en) * 2014-07-21 2021-08-17 Alstom Renewable Technologies Apparatus and method for modifying a geometry of a turbine part
US10907609B2 (en) * 2014-07-15 2021-02-02 Ge Renewable Technologies Apparatus and method for modifying a geometry of a turbine part
US10315279B2 (en) 2014-08-08 2019-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Hot isostatic pressing system for the assembly of modular components usable in a turbine engine
US10502093B2 (en) * 2017-12-13 2019-12-10 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud cooling
US10570773B2 (en) 2017-12-13 2020-02-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud cooling
US10533454B2 (en) 2017-12-13 2020-01-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud cooling
US11274569B2 (en) 2017-12-13 2022-03-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud cooling
US11365645B2 (en) 2020-10-07 2022-06-21 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud cooling

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3445481A (en) * 1965-08-12 1969-05-20 Universal Oil Prod Co Process for the preparation of dicarboxyalkylidene compounds containing halo substituted bicycloalkene moieties and derivatives thereof
US3446482A (en) * 1967-03-24 1969-05-27 Gen Electric Liquid cooled turbine rotor
US3619076A (en) * 1970-02-02 1971-11-09 Gen Electric Liquid-cooled turbine bucket
US3773506A (en) * 1971-03-26 1973-11-20 Asea Ab Method of manufacturing a blade having a plurality of internal cooling channels
US3928901A (en) * 1974-10-10 1975-12-30 Gen Electric Forming a cladding sheet to a convex/concave substrate
US3952939A (en) * 1975-07-28 1976-04-27 General Electric Company Sheet cladding method
DE2754896A1 (de) * 1976-12-13 1978-06-15 Gen Electric Fluessigkeitsgekuehlte gasturbinenschaufel

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2888241A (en) * 1954-06-09 1959-05-26 Stalker Corp Fabricated cooled turbine blades
US2946681A (en) * 1957-01-31 1960-07-26 Federal Mogul Bower Bearings Method of providing a body with a porous metal shell
US3623825A (en) * 1969-11-13 1971-11-30 Avco Corp Liquid-metal-filled rotor blade
GB1301524A (de) * 1970-05-22 1972-12-29
NL7112983A (de) * 1971-09-21 1973-03-23
US3748110A (en) * 1971-10-27 1973-07-24 Gen Motors Corp Ductile corrosion resistant coating for nickel base alloy articles
JPS4992416A (de) * 1972-09-06 1974-09-03
US4017210A (en) * 1976-02-19 1977-04-12 General Electric Company Liquid-cooled turbine bucket with integral distribution and metering system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3445481A (en) * 1965-08-12 1969-05-20 Universal Oil Prod Co Process for the preparation of dicarboxyalkylidene compounds containing halo substituted bicycloalkene moieties and derivatives thereof
US3446482A (en) * 1967-03-24 1969-05-27 Gen Electric Liquid cooled turbine rotor
US3619076A (en) * 1970-02-02 1971-11-09 Gen Electric Liquid-cooled turbine bucket
US3773506A (en) * 1971-03-26 1973-11-20 Asea Ab Method of manufacturing a blade having a plurality of internal cooling channels
US3928901A (en) * 1974-10-10 1975-12-30 Gen Electric Forming a cladding sheet to a convex/concave substrate
US3952939A (en) * 1975-07-28 1976-04-27 General Electric Company Sheet cladding method
DE2754896A1 (de) * 1976-12-13 1978-06-15 Gen Electric Fluessigkeitsgekuehlte gasturbinenschaufel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002126A1 (en) * 1980-02-01 1981-08-06 Uddeholms Ab Method of producing an article and article produced in a mould which defines the contour of the article
AT376920B (de) * 1980-02-01 1985-01-25 Uddeholms Ab Verfahren zum herstellen eines gegenstandes aus einem sinterfaehigen material
DE3726056A1 (de) * 1987-08-06 1989-03-02 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur herstellung von bauteilen mit unterschiedlichen wandstaerken
DE4137839A1 (de) * 1991-11-16 1993-05-19 Asea Brown Boveri Verfahren zum anbringen einer erosionsschutzschicht

Also Published As

Publication number Publication date
GB1605056A (en) 1981-12-16
NO783321L (no) 1979-04-04
JPS5464213A (en) 1979-05-23
DE2842688C2 (de) 1987-10-22
NL7809985A (nl) 1979-04-05
FR2404486B1 (de) 1983-05-20
IT7828253A0 (it) 1978-09-29
US4137619A (en) 1979-02-06
CA1090993A (en) 1980-12-09
FR2404486A1 (fr) 1979-04-27
JPS6119375B2 (de) 1986-05-16
IT1099646B (it) 1985-09-18

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DE2842688C2 (de)
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