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Erosions-, Abplatz- und Oxidationsmelder fuer TBCs und Overlay-Schichten auf GT-Lauf- und Leitschaufeln

IP.com Disclosure Number: IPCOM000028228D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 6 (2004-06-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Jun-25
Document File: 1 page(s) / 22K

Publishing Venue

Siemens

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Juergen Carstens: CONTACT

Abstract

Fremdkoerpereinschlaege und Durchbrueche der Schutzschichten auf Gasturbinenschaufeln koennen zu einem fruehzeitigen Schaufelversagen fuehren. Zudem koennen Turbinenschaufeln nicht mehr repariert werden, da der Grundwerkstoff nach dem Durchbruch der Schutzschicht (TBC - Thermal Barrier Coating) zu weit geschaedigt ist. Eine rechtzeitige Entdeckung derartiger Ereignisse verringert das Schadensrisiko und kann gegebenenfalls zu einer individuellen Revisionsstrategie fuer die betroffene Maschine fuehren. Derzeit werden solche Erosionsangriffe wie Fremdkoerpereinschlaege, Korrosions- und Oxidationsschaedigungen nur durch Sichtkontrolle bei Inspektionen festgestellt. Durch eine fortwaehrende automatische Kontrolle der gefaehrdeten Zonen einer Turbinenschaufel, ohne die Maschine anzuhalten, kann dieses Problem geloest werden. Bei Laufschaufeln ist es lediglich erforderlich, eine Schaufel zu beobachten. Bei Leitschaufeln muessen mehrere Schaufeln in den gefaehrdeten Bereichen beobachtet werden. Dafuer wird auf die Schaufeloberflaeche an bestimmten Stellen vor dem Aufbringen der Schutzschicht bzw. der Schutzschichten ein isolierter elektrischer Leiter in Maeanderform aufgebracht. Die Ableitung der Draehte kann ueber die Stirnflaeche in die Radscheibe erfolgen. Danach wird die jeweilige Beschichtung auf die Schaufeloberflaeche aufgebracht. Der Leiter wird waehrend des Betriebs der Gasturbine von Strom durchflossen. Dieser Vorgang wird in geeigneter Weise aufgezeichnet. Erfolgt nun ein Fremdkoerpereinschlag oder wird die metallische Overlay-Schutzschicht durch Erosion, Korrosion oder Oxidation bis zum Grundwerkstoff aufgezehrt, dann wird auch der Leiter zerstoert und der Stromfluss durchbrochen. Das wird als Alarm beispielsweise auf einem Monitor gemeldet. Fuer TBCs kann auch ein Leiter in die TBC-Schicht eingearbeitet werden, der entweder durch Erosion und anschliessender Oxidation oder durch direktes Abplatzen der Keramik zerstoert wird. Der Ausdehnungskoeffizient des Leiters ist entsprechend an die thermische Ausdehnung der Keramik angepasst.

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S

Erosions-, Abplatz- und Oxidationsmelder fuer TBCs und Overlay-Schichten auf GT-Lauf- und Leitschaufeln

Idee: Dr. Winfried Esser, DE-Muelheim; Dr. Michael Dankert, DE-Muelheim; Dr. Werner Stamm, DE-Muelheim

Fremdkoerpereinschlaege und Durchbrueche der Schutzschichten auf Gasturbinenschaufeln koennen zu einem fruehzeitigen Schaufelversagen fuehren. Zudem koennen Turbinenschaufeln nicht mehr repariert werden, da der Grundwerkstoff nach dem Durchbruch der Schutzschicht (TBC - Thermal Barrier Coating) zu weit geschaedigt ist. Eine rechtzeitige Entdeckung derartiger Ereignisse verringert das Schadensrisiko und kann gegebenenfalls zu einer individuellen Revisionsstrategie fuer die betroffene Maschine fuehren. Derzeit werden solche Erosionsangriffe wie Fremdkoerpereinschlaege, Korrosions- und Oxidationsschaedigungen nur durch Sichtkontrolle bei Inspektionen festgestellt.

Durch eine fortwaehrende automatische Kontrolle der gefaehrdeten Zonen einer Turbinenschaufel, ohne die Maschine anzuhalten, kann dieses Problem geloest werden. Bei Laufschaufeln ist es lediglich erforderlich, eine Schaufel zu beobachten. Bei Leitschaufeln muessen mehrere Schaufeln in den gefaehrdeten Bereichen beobachtet werden. Dafuer wird auf die Schaufeloberflaeche an bestimmten Stellen vor dem Aufbringen der Schutzschicht bzw. der Schutzschichten ein isolierter elektrischer Leiter in Maeanderform aufgebracht. Die Ableitung der Draehte kann ueber die Stirnflaeche in die Radscheibe erfolgen. Danach...