WO2005103324A1 - Process for coating the inside of a through-channel - Google Patents
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- WO2005103324A1 WO2005103324A1 PCT/EP2004/012505 EP2004012505W WO2005103324A1 WO 2005103324 A1 WO2005103324 A1 WO 2005103324A1 EP 2004012505 W EP2004012505 W EP 2004012505W WO 2005103324 A1 WO2005103324 A1 WO 2005103324A1
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
Definitions
- the invention relates to a method for internally coating a through-channel according to claim 1.
- turbine blades of steam or gas turbines have cooling air channels, which are through-channels through which air or steam flows during operation to cool the blade.
- the channels are e.g. coated with aluminum and / or chrome using a CVD process.
- the coating oxidizes or corrodes during operation, the resulting oxide layer preventing further corrosive attack on the base material of the blade.
- the aluminum is largely converted into aluminum oxide.
- the uniform coating of the inner surface of the cooling air ducts is a problem. Both the complete covering of the entire inner surface and the achievement of a uniform layer thickness from the inlet to the outlet of the Cooling air ducts can hardly be guaranteed by a CVD process.
- the CVD process aluminum and / or chromium-containing gaseous precursors are passed through the cooling air channels. The chemical reaction and the resulting coating are initiated by heating the blade (thermal CVD).
- US 5,807,428 discloses a CVD method for internally coating turbine blades, in which the gas is introduced through an inlet at the base of the turbine blade.
- GB 1 549 845 discloses a method for internal coating using aluminum, in which the maximum pressure is 100 torr, that is to say that there is a negative pressure.
- a method for gas diffusion coating of hollow workpieces is known from DE 40 35 789, that is to say the gas migrates into the hollow workpiece due to the diffusion gradient, so that no external pressure is applied.
- the object is achieved by a method according to claim 1.
- FIG. 1 shows a component with a through-channel
- FIG. 2, 3 shows an exemplary pressure curve according to the invention
- FIG. 4 shows the dependence of the reaction equilibrium on the pressure.
- FIG. 5 shows the dependence of the deposition rate on the pressure and FIG. 6 shows a section of a turbine in which the method according to the invention is applied.
- FIG. 1 shows a component 1 which, for example, a turbine component of a gas 100 (FIG. 6) or steam turbine, such as a guide 120 (FIG. 6) or rotor blade 130 (FIG. 6) or a combustion chamber 110 ( 6) is a gas turbine 100.
- the component 1 has an elongated cavity or a long, in particular meandering through channel 7, which is surrounded by an outer wall 4, an inner surface 8 in the through channel 7 and an outer surface 9.
- the through-channel 7 has an inlet 10 and an outlet 13.
- gases for example gaseous metals, gaseous metal mixtures or gaseous precursors, are introduced in the region of the inlet 10 and are distributed in the through-channel 7.
- the concentration c g of the coating material decreases over the length x of the through channel 7 due to the process, since the metal or the metals deposit on the inner surfaces 8 of the through channel 7 from the beginning, so that there is less metal in the gas at the end of the channel.
- concentration c g decreases over the length x of the through channel 7 over the length x (FIG. 1). This results in an uneven coating, a greater layer thickness being achieved in the area of the inlet 10 than in the area of the outlet 13.
- the curve profile of the concentration c g is then similar to a layer thickness of the coating 11 or concentration c g of the coating material (metal), for example Al, Pt, Cr, combinations of Al, Pt, Cr or alloys, in the through channel 7 along the length x.
- metal for example Al, Pt, Cr, combinations of Al, Pt, Cr or alloys
- the graphical representation of the decrease in concentration c g with respect to the metal (coating material) in FIG. 1 is only shown schematically and can have any other course of a decrease in the concentration c g over the length x.
- the gases or gaseous precursors flow through the passage channel 7, there is not necessarily a pressure gradient between the inlet 10 and the outlet 13 so that the gases can flow through the passage channel 7, but because of a difference in concentration there is also a movement due to the diffusion law (grad c) the material of the gas.
- a precursor P x can likewise convert into coating material B and escaping gas.
- reaction equilibrium g of these reactions can be shifted by the pressure p.
- FIG. 2 The pressure gradient according to the prior art, which is necessary for a flow, for example, is shown in FIG. 2 with the dashed line 19.
- a larger gradient (curve 16, FIG. 2) is generated in the flowing gas, in which
- the flow rate is increased, for example by using a pump.
- This pressure gradient is generated at least temporarily or always during the coating process.
- the pressure decreases continuously over the length x.
- the course 16 shown in FIG. 2 is only shown schematically.
- the curve p (x) can of course show a different course (e.g. linear).
- the invention is based on the knowledge that the deposition rate r of the coating process, here for example from the gas phase, depends on the pressure p, as is shown, for example, in FIG. At a high pressure p there is a low deposition rate r, whereas at a low pressure p the deposition rate r increases.
- the curve r (p) can of course show a different course (eg linear).
- the gas flowing through the passage 7 can be a vaporized coating material such as aluminum, that is to say an aluminum vapor, but, for example, a carrier gas can also be used, which is added to the coating gas in order to adjust the pressure gradient.
- the carrier gas can be any gas which, at the temperatures in component 1 and at the corresponding temperatures, does not cause an undesirable reaction (corrosion, ...) with the material of component 1.
- Noble gases such as argon or helium or nitrogen or carbon dioxide, optionally also hydrogen, can preferably be used.
- the pressure at the inlet 10 is' at least Ibar.
- a pressure of greater than 2 bar at inlet 10 is preferably used.
- Pressure values between 2 and 5 bar and 3 bar and 6 bar can preferably also be used at inlet 10.
- pressure values at inlet 10 are used for values from 1 bar to 2 bar, 2 bar to 3 bar, 3 bar to 4 bar, 4 bar to 5 bar or 5 bar to 6 bar.
- FIG. 4 shows the dependence of an equilibrium constant g of a chemical equilibrium on the pressure p.
- the quotient g is formed, for example, by the concentration of the end product B divided by that of the starting materials Pi + P 2 .
- a value> 1 for g means that the equilibrium is on the side of the end product B.
- the equilibrium of the reaction lies with the starting materials P x and P 2 .
- the ratio g B to g P can be set as desired by varying the pressure p 0 .
- CVD deposition at the inlet 10 of the cooling air channels 7 with a high metal concentration in the gas tends to reduce the deposition due to the increased pressure p and at the outlet 13 with a lower metal concentration in the gas tends to increase the deposition rate r with the lower pressure p, so that despite uneven concentration c (over the length x of the through-channel 7) an equalization of the deposition rate r is achieved.
- the invention can be applied to other coating methods such as e.g. Transfer PVD procedure.
- the process can also be applied to long blind holes, since a pressure gradient can also be created there, even if no medium is flowing.
- the method can also be carried out, for example, in such a way that the blind hole is built up in such a way that a gas can flow out at the end of the blind hole and the blind hole is closed again at the end of the coating process.
- Another possibility is to insert a probe into the blind hole so that the gas flows out of the probe at the end of the blind hole.
- the deposition rate r can of course also be alternatively or additionally controlled by other parameters, such as temperature T (x) or concentration c (x), which are locally different or have a gradient. It is important here that the coating parameter p, c, T is influenced in such a way, that is to say that it differs locally, that the deposition rate r along the through channel 7 is made uniform or, in particular, is the same everywhere.
- FIG. 6 schematically shows an example of how turbine blades 120, 130 are cooled.
- the gas turbine 100 is designed for a comparatively high outlet temperature of the working medium M emerging from the combustion chamber 110 of approximately 1200 ° C. to 1300 ° C.
- at least some of the moving blades 120 and the guide blades 130 are designed to be coolable by cooling air K as the cooling medium.
- the working medium M flowing out of the combustion chamber 110 first encounters a number of guide vanes 130, which form the so-called first row of guide vanes 115 and are suspended in the combustion chamber 110 via their respective platforms 180. Seen in the direction of flow of the working medium M, the blades 120 forming the first row of blades follow, the guide vanes 130 forming the second row of blades, and the blades 120 forming the second row of blades.
- the blades 120 are designed for a particularly reliable supply of cooling air K essentially over the entire base cross section of their respective blade root 183.
- the blade root 183 is the respective one
- Blade 120 each provided with a plurality of inflow openings 186 for cooling air K.
- the inflow openings 186 of each rotor blade 120 are arranged one behind the other, for example in the longitudinal direction of the turbine shaft 102.
- Each inflow opening 186 is guided through the airfoil 189 of the respective rotor blade 120.
- the subchannel 192 of the respective rotor blade 120 which is assigned to the front inflow opening 186 in the flow direction of the working medium M, is guided, starting from the associated inflow opening 186, in a meandering manner through the front part of the respective rotor blade 120, as is shown only schematically in the figure.
- the sub-channel 192 opens on the outlet side into a number of outlet openings 198 for the cooling air K, which are arranged on the front edge 201 of the respective rotor blade 120, as seen in the direction of flow of the working medium M.
- the rear inflow opening 186 of the respective rotor 120 communicates with a sub-channel 195 which is likewise meandering in the rear part of the respective rotor 120.
- the sub-channel 195 opens on the outlet side in a number of at the rear edge 204 of the respective one Rotary blades 120 arranged outlet openings 207.
- each rotor blade 120 The subchannels 192, 195 of each rotor blade 120 are completely decoupled from one another on the cooling air side.
- the subchannels 192, 195 form a meandering channel with, for example, an inlet.
- each sub-channel 192, 195 to be supplied with cooling air K which is adapted to the respective requirements with regard to its coating parameters.
- the pressure level that the cooling air K must have or exceed in the area of the outlet openings 198 or 207 is dependent on the position of the respective rotor blade 120 along the. Turbine shaft 102 and whether the cooling air K exits counter to the flow direction of the working medium M or in the flow direction of the working medium M. Therefore must In particular, the cooling air K supplied to the outlet openings 198 have a higher operating pressure than the cooling air K supplied to the outlet openings 207.
- Both the subchannels 192, 195 and the outlet openings 198 can be coated using the method according to the invention.
- the cooling air supply system of the gas turbine 100 is adapted accordingly.
- the cooling air supply system comprises a first supply chamber 210 integrated in the turbine shaft 102, which in the exemplary embodiment according to FIG. Is connected via a bore 213 guided in the turbine shaft 102 to the first inflow opening 186, seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, of each of the rotor blades 120 forming the first row of rotor blades is.
- the cooling air supply system comprises, for example, a second supply chamber 216 for cooling air K.
- This is arranged behind the first supply chamber 210, as seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, and is likewise integrated into the turbine shaft 102.
- the second supply chamber 216 is connected on the cooling air side via a bore 219 to the rear inflow opening 186, as seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, of each of the rotor blades 120 forming the first row of rotor blades.
- the second supply chamber 216 is connected via a bore 222 to the front inflow opening 186, as seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, of each of the rotor blades 120 forming the second row of blades.
- each inflow opening 186 of each rotor blade 120 is assigned a separate cooling air supply integrated into the turbine shaft.
- each Inflow opening 186 and with it also the respective downstream subchannel 192, 195 can thus be acted upon with cooling air K independently of the other subchannel 195 or 192.
- the partial flows of cooling air K thus formed can therefore be adapted to the individual conditions specified on the outlet side.
- the subchannel 192 can be charged with cooling air K which is at a higher pressure than the subchannel 195.
- the first supply chamber 210 is supplied with correspondingly high-quality cooling air K which is under comparatively high pressure.
- the second supply chamber 216 from which the second sub-channel 192 of the blades 120 forming the first row of blades is supplied with cooling air K, is supplied with comparatively inferior cooling air K which is at a lower pressure.
- the total amount of high-quality cooling air K which is under particularly high pressure can thus be kept comparatively low and can be limited only to those areas of the respective rotor blade 120 for which the supply of such high-quality cooling air K is actually necessary.
- the inflow openings 186 of the rotor blades 120 are arranged in the base region of the respective blade root 183.
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Abstract
Description
Verfahren zur Innenbeschichtung eines Durchgangskanals Process for the interior coating of a through-channel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Durchgangskanals gemäß Anspruch 1.The invention relates to a method for internally coating a through-channel according to claim 1.
Turbinenschaufeln von Dampf- oder Gasturbinen besitzen abhängig von der Stufe Kühlluftkanäle, die Durchgangskanäle darstellen, durch die im Betrieb Luft oder Dampf zur Kühlung der Schaufel strömt.Depending on the stage, turbine blades of steam or gas turbines have cooling air channels, which are through-channels through which air or steam flows during operation to cool the blade.
Zum Schutz vor Oxidation und Korrosion werden die Kanäle z.B. durch einen CVD-Prozess mit Aluminium und/oder Chrom beschichtet . Die Beschichtung oxidiert oder korrodiert während des Betriebs, wobei die dabei entstehende Oxidschicht einen weiteren korrosiven Angriff auf den Grundwerkstoff der Schaufel verhindert. Im Falle einer Alu iniumbeschichtung (Innen- alitierung) wird das Aluminium größtenteils in Aluminiumoxid umgewandelt . Da die Kühllu tkanäle im Verhältnis zu ihrem Durchmesser zum Teil eine erhebliche Länge aufweisen, stellt die gleichmäßige Beschichtung der inneren Oberfläche der Kühlluftkanäle ein Problem dar. Sowohl die vollständige Bedeckung der gesamten inneren Oberfläche als auch das Erzielen einer gleichmäßigen Schichtdicke vom Einlass bis zum Auslass der Kühlluftkanäle kann durch einen CVD-Prozess nur schwerlich garantiert werden. Bei dem CVD-Prozess werden aluminium- und/oder chromhaltige gasförmige Precursor durch die Kühlluftkanäle geleitet . Die chemische Reaktion und die daraus folgende Beschichtung werden durch das Erwärmen der Schaufel initiiert (thermisches CVD) .To protect against oxidation and corrosion, the channels are e.g. coated with aluminum and / or chrome using a CVD process. The coating oxidizes or corrodes during operation, the resulting oxide layer preventing further corrosive attack on the base material of the blade. In the case of an aluminum coating (internal alitation), the aluminum is largely converted into aluminum oxide. Since the cooling air ducts are sometimes of considerable length in relation to their diameter, the uniform coating of the inner surface of the cooling air ducts is a problem. Both the complete covering of the entire inner surface and the achievement of a uniform layer thickness from the inlet to the outlet of the Cooling air ducts can hardly be guaranteed by a CVD process. In the CVD process, aluminum and / or chromium-containing gaseous precursors are passed through the cooling air channels. The chemical reaction and the resulting coating are initiated by heating the blade (thermal CVD).
Die US 5,807,428 offenbart ein CVD-Verfahren zur Innenbeschichtung von Turbinenschaufeln, bei dem das Gas durch einen Einlass am Fuß der Turbinenschaufel eingeleitet wird. Die GB 1 549 845 offenbart ein Verfahren zur Innenbeschichtung mittels Aluminium, bei dem der maximale Druck 100 torr beträgt, also dass ein Unterdruck herrscht.US 5,807,428 discloses a CVD method for internally coating turbine blades, in which the gas is introduced through an inlet at the base of the turbine blade. GB 1 549 845 discloses a method for internal coating using aluminum, in which the maximum pressure is 100 torr, that is to say that there is a negative pressure.
Aus der DE 40 35 789 ist ein Verfahren zum Gasdiffusionsbeschichten von hohlen Werkstücken bekannt, das heißt, das Gas wandert aufgrund des Diffusionsgradienten in das hohle Werkstück hinein, so dass kein externer Druck angelegt wird.A method for gas diffusion coating of hollow workpieces is known from DE 40 35 789, that is to say the gas migrates into the hollow workpiece due to the diffusion gradient, so that no external pressure is applied.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem eine vollständige und gleichmäßige Beschichtung der inneren Oberfläche von Durchgangskanälen wie Kühlluftkanälen gegeben ist .It is therefore an object of the invention to demonstrate a method in which there is a complete and uniform coating of the inner surface of through-channels such as cooling air channels.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.The object is achieved by a method according to claim 1.
Die in den Unteransprüchen aufgelisteten Maßnahmen stellen weitere vorteilhafte Maßnahmen dar, die ebenfalls in vorteil- hafter Art und Weise miteinander kombiniert werden können.The measures listed in the subclaims represent further advantageous measures, which can also be combined with one another in an advantageous manner.
Es zeigenShow it
Figur 1 ein Bauteil mit einem Durchgangskanal, Figur 2, 3 einen beispielhafte erfindungsgemäße Druckverläufe,1 shows a component with a through-channel, FIG. 2, 3 shows an exemplary pressure curve according to the invention,
Figur 4 die Abhängigkeit des Reaktionsgleichgewichts vom Druck,FIG. 4 shows the dependence of the reaction equilibrium on the pressure.
Figur 5 die Abhängigkeit der Abscheidungsrate vom Druck und Figur 6 einen Abschnitt einer Turbine, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.5 shows the dependence of the deposition rate on the pressure and FIG. 6 shows a section of a turbine in which the method according to the invention is applied.
Figur 1 zeigt ein Bauteil 1, das beispielsweise eine Turbi- nenkomponente einer Gas- 100 (Fig. 6) oder Dampf urbine, wie z.B. eine Leit- 120 (Fig. 6) oder Laufschaufei 130 (Fig. 6) oder eine Brennkammer 110 (Fig. 6) einer Gasturbine 100 ist. Das Bauteil 1 weist einen länglichen Hohlraum oder einen langen, insbesondere mäanderförmigen Durchgangskanal 7, der von einer äußeren Wand 4 umgeben ist, eine innere Oberflächen 8 im Durchgangskanal 7 und eine äußere Oberfläche 9 auf.FIG. 1 shows a component 1 which, for example, a turbine component of a gas 100 (FIG. 6) or steam turbine, such as a guide 120 (FIG. 6) or rotor blade 130 (FIG. 6) or a combustion chamber 110 ( 6) is a gas turbine 100. The component 1 has an elongated cavity or a long, in particular meandering through channel 7, which is surrounded by an outer wall 4, an inner surface 8 in the through channel 7 and an outer surface 9.
Der Durchgangskanal 7 weist einen Einlass 10 und einen Ausläse 13 auf." The through-channel 7 has an inlet 10 and an outlet 13. "
Im Bereich des Einlasses 10 werden die Gase, beispielsweise gasförmige Metalle, gasförmige Metallgemische oder gasförmige Precursor, eingeleitet und verteilen sich in dem Durchgangskanal 7.The gases, for example gaseous metals, gaseous metal mixtures or gaseous precursors, are introduced in the region of the inlet 10 and are distributed in the through-channel 7.
Die Konzentration cg des Beschichtungsmaterials, beispielsweise des Metalls oder der Metalle in dem gasförmigen Precursor nimmt verfahrensbedingt über die Länge x des Durchgangskanals 7 ab, da sich das Metall oder die Metalle auf die inneren Oberflächen 8 des Durchgangskanals 7 von Anfang an abscheiden, so dass am Ende des Kanals weniger Metall im Gas vorhanden ist. Dabei ergibt sich nach dem Stand der Technik über die Länge x des Durchgangskanals 7 eine Abnahme der Konzentration cg über die Länge x (Fig. 1) . Dies hat eine ungleichmäßige Beschichtung zur Folge, wobei im Bereich des Einlasses 10 eine größere Schichtdicke als im Bereich des Auslasses 13 erreicht wird.The concentration c g of the coating material, for example the metal or the metals in the gaseous precursor, decreases over the length x of the through channel 7 due to the process, since the metal or the metals deposit on the inner surfaces 8 of the through channel 7 from the beginning, so that there is less metal in the gas at the end of the channel. According to the prior art, there is a decrease in the concentration c g over the length x of the through channel 7 over the length x (FIG. 1). This results in an uneven coating, a greater layer thickness being achieved in the area of the inlet 10 than in the area of the outlet 13.
Der Kurvenverlauf der Konzentration cg ist dann ähnlich einer Schichtdicke der Beschichtung 11 oder Konzentration cg des Beschichtungsmaterials (Metall) , beispielsweise AI, Pt, Cr, Kombinationen von AI, Pt, Cr oder Legierungen, in dem Durch- gangskanal 7 entlang der Länge x.The curve profile of the concentration c g is then similar to a layer thickness of the coating 11 or concentration c g of the coating material (metal), for example Al, Pt, Cr, combinations of Al, Pt, Cr or alloys, in the through channel 7 along the length x.
Die graphische Darstellung der Konzentrationsabnahme cg bezüglich des Metalls (Beschichtungsmaterial) in Figur 1 ist nur schematisch dargestellt und kann jeden anderen Verlauf einer Abnahme der Konzentration cg über die Länge x aufwei- sen. Wenn die Gase oder gasförmigen Precursor durch den Durchgangskanal 7 strömen, liegt nicht zwangsläufig schon ein Druckgradient zwischen Einlass 10 und Auslass 13 vor, damit die Gase durch den Durchgangskanal 7 strömen können, sondern aufgrund eines Konzentrationsunterschied ergibt sich ebenfalls eine Bewegung aufgrund des Diffusionsgesetztes (grad c) des Materials des Gases.The graphical representation of the decrease in concentration c g with respect to the metal (coating material) in FIG. 1 is only shown schematically and can have any other course of a decrease in the concentration c g over the length x. When the gases or gaseous precursors flow through the passage channel 7, there is not necessarily a pressure gradient between the inlet 10 and the outlet 13 so that the gases can flow through the passage channel 7, but because of a difference in concentration there is also a movement due to the diffusion law (grad c) the material of the gas.
Die chemischen Reaktionen und Gleichgewichte (nicht abschlie- ßend) im Durchgangskanal 7 lassen sich wie folgt darstellen:The chemical reactions and equilibria (not final) in the through channel 7 can be represented as follows:
Bg O Bs B g OB s
So reagieren beispielsweise zwei gasförmige Precursor Pi undFor example, two gaseous precursors Pi and
P2 zu einem Beschichtungsmaterial B oder gegebenenfalls noch zu einem entweichendem Gas G bzw. das Beschichtungsmaterial B tritt aus dem gasförmigen Zustand Bg in den festen Zustand BΞ über.P 2 to a coating material B or possibly also to an escaping gas G or the coating material B changes from the gaseous state B g to the solid state B Ξ .
Ebenso kann sich ein Precursor Px in Beschichtungsmaterial B und entweichendes Gas umwandeln.A precursor P x can likewise convert into coating material B and escaping gas.
Das Reaktionsgleichgewicht g dieser Reaktionen kann durch den Druck p verlagert werden.The reaction equilibrium g of these reactions can be shifted by the pressure p.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht einen Druckgradienten über die Länge x entlang des Durchgangskanals 7 vor (Figur 2) , wobei beispielsweise im Bereich des Einlasses 10 (x=0) der Druck p am größten ist und zum Auslass 13 (x = L) hin kleiner ist, wie es beim CVD-Verfahren angewendet wird (Fig. 2) .The method according to the invention provides a pressure gradient over the length x along the through-channel 7 (FIG. 2), the pressure p being greatest in the area of the inlet 10 (x = 0) and being smaller towards the outlet 13 (x = L) as used in the CVD process (Fig. 2).
Der beispielsweise für eine Strömung notwendige Druckgradient nach dem Stand der Technik ist in Figur 2 mit der gestrichelten Linie 19 gezeigt. Erfindungsgemäß wird bei dem strömenden Gas ein größerer Gradient (Kurve 16, Fig. 2) erzeugt, in dem beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird, beispielsweise durch dein Einsatz einer Pumpe.The pressure gradient according to the prior art, which is necessary for a flow, for example, is shown in FIG. 2 with the dashed line 19. According to the invention, a larger gradient (curve 16, FIG. 2) is generated in the flowing gas, in which For example, the flow rate is increased, for example by using a pump.
Durch den erhöhten Druck p im Bereich (beispielsweise mindes- tens 1,0 oder 1,5 bar) des Einlasses 10 (x = 0) wird das Reaktionsgleichgewicht auf die linke Seite verschoben, so dass die Abscheidungsrate r sinkt.Due to the increased pressure p in the area (for example at least 1.0 or 1.5 bar) of the inlet 10 (x = 0), the reaction equilibrium is shifted to the left side, so that the deposition rate r drops.
Dieser Druckgradient wird zumindest zeitweise oder immer wäh- rend des Beschichtungsverfahrens erzeugt.This pressure gradient is generated at least temporarily or always during the coating process.
Der Druck nimmt beispielsweise stetig über die Länge x ab. Der in Figur 2 gezeigte Verlauf 16 ist nur schematisch dargestellt. Die Kurve p (x) kann natürlich einen anderen Verlauf (z.B. linear) zeigen.For example, the pressure decreases continuously over the length x. The course 16 shown in FIG. 2 is only shown schematically. The curve p (x) can of course show a different course (e.g. linear).
Nach dem Stand der Technik ist im Bereich des Einlasses 10 (x = 0) ein gewisses Druckniveau (bspw. 1 bar) vorhanden, das in Figur 3 mit der Linie 20 angedeutet ist. Der erfindungsgemäß erhöhte Druckgradient verläuft insbesondere so, dass im Bereich des Auslasses 13 (x = L) der Druck p zumindest diesem Niveau 20 entspricht (Fig. 3) . Daher ist der Druck p im Bereich des Auslasses beispielsweise etwas höher als der Umgebungsdruck und der Druck im Bereich des Einlasses ist demgegenüber insbesondere deutlich erhöht.According to the prior art, a certain pressure level (for example 1 bar) is present in the area of the inlet 10 (x = 0), which is indicated in FIG. 3 by the line 20. The pressure gradient increased according to the invention in particular runs such that the pressure p in the area of the outlet 13 (x = L) corresponds at least to this level 20 (FIG. 3). Therefore, the pressure p in the area of the outlet is somewhat higher than the ambient pressure, for example, and the pressure in the area of the inlet is, in particular, significantly increased.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Abscheidungsrate r des Beschichtungsverfahrens, hier beispielsweise aus der Gasphase, vom Druck p abhängt, wie es bei- spielsweise in Figur 5 dargestellt ist. Bei einem hohen Druck p ist eine niedrige Abscheidungsrate r vorhanden, wohingegen bei niedrigem Druck p die Abscheidungsrate r ansteigt . Die Kurve r(p) kann natürlich einen anderen Verlauf (z.B. linear) zeigen. Das Gas, das durch den Durchgangskanal 7 strömt, kann ein verdampftes Beschichtungsmaterial wie Aluminium sein, also ein Aluminiumdampf sein, jedoch kann beispielsweise zusätzlich ein Trägergas verwendet werden, das dem Beschichtungsgas hinzugefügt wird um den Druckgradienten einzustellen. Das Trägergas kann jedes Gas sein, das bei den Temperaturen im Bauteil 1 bei den entsprechenden Temperaturen keine unerwünschte Reaktion (Korrosion, ...) mit dem Material des Bauteils 1 hervorruft. Vorzugsweise können Edelgase wie Argon oder Helium oder Stickstoff oder Kohlendioxid, ggf. auch Wasserstoff verwendet werden.The invention is based on the knowledge that the deposition rate r of the coating process, here for example from the gas phase, depends on the pressure p, as is shown, for example, in FIG. At a high pressure p there is a low deposition rate r, whereas at a low pressure p the deposition rate r increases. The curve r (p) can of course show a different course (eg linear). The gas flowing through the passage 7 can be a vaporized coating material such as aluminum, that is to say an aluminum vapor, but, for example, a carrier gas can also be used, which is added to the coating gas in order to adjust the pressure gradient. The carrier gas can be any gas which, at the temperatures in component 1 and at the corresponding temperatures, does not cause an undesirable reaction (corrosion, ...) with the material of component 1. Noble gases such as argon or helium or nitrogen or carbon dioxide, optionally also hydrogen, can preferably be used.
Der Druck am Einlass 10 beträgt 'mindestens lbar. Insbesondere überschreitet der Druck p (x = 0) am Einlass 10 nicht den Wert von 6bar.The pressure at the inlet 10 is' at least Ibar. In particular, the pressure p (x = 0) at the inlet 10 does not exceed the value of 6 bar.
Vorzugsweise verwendet man einen Druck von größer 2bar am Einlass 10.A pressure of greater than 2 bar at inlet 10 is preferably used.
Besondere Vorteile für einen Druck am Einlass 10 ergeben sich für Druckwerte zwischen lbar und 5bar bzw. lbar und 4bar.Special advantages for a pressure at the inlet 10 result for pressure values between lbar and 5bar or lbar and 4bar.
Vorzugsweise können auch Druckwerte am Einlass 10 zwischen 2 und 5bar und 3bar und 6bar verwendet werden.Pressure values between 2 and 5 bar and 3 bar and 6 bar can preferably also be used at inlet 10.
Ebenso ergeben sich Vorteile, wenn Druckwerte am Einlass 10 für Werte von lbar bis 2bar, 2bar bis 3bar, 3bar bis 4bar, 4bar bis 5bar oder 5bar bis 6 bar verwendet werden.There are also advantages if pressure values at inlet 10 are used for values from 1 bar to 2 bar, 2 bar to 3 bar, 3 bar to 4 bar, 4 bar to 5 bar or 5 bar to 6 bar.
Figur 4 zeigt die Abhängigkeit einer Gleichgewichtskonstante g eines chemischen Gleichgewichts gegenüber dem Druck p.FIG. 4 shows the dependence of an equilibrium constant g of a chemical equilibrium on the pressure p.
Der Quotient g ist beispielsweise gebildet durch die Konzentration des Endprodukts B geteilt durch die der Ausgangsstoffe Pi + P2. Ein Wert > 1 für g bedeutet, dass das Gleichgewicht auf der Seite des Endproduktes B liegt. Bei einem Wert < 1 für g liegt das Gleichgewicht der Reaktion bei den Ausgangsstoffen Px und P2. Durch die Erhöhung des Drucks p wird also weniger Material B in dem Durchgangskanal 7 abgeschieden.The quotient g is formed, for example, by the concentration of the end product B divided by that of the starting materials Pi + P 2 . A value> 1 for g means that the equilibrium is on the side of the end product B. At a value <1 for g, the equilibrium of the reaction lies with the starting materials P x and P 2 . By increasing the pressure p, less material B is deposited in the through-channel 7.
Die Kurve g(p) ist für jede Reaktion (bspw.: Px + P2 <=> B) vorgegeben. Da im Bereich des Auslasses 13 (x = L) der Druck bspw. nahezu dem Umgebungsdruck (bspw. p«l bar) ist, ist der Koordinatenpunkt 23 in dem Diagramm x(p) für x = L vorgegeben, da L bekannt ist. Nun wird der Schnittpunkt 29 ermittelt, der dann den Wert für den Druck p0 bei x = 0 im Diagramm x(p) darstellt.The curve g (p) is given for each reaction (e.g.: P x + P 2 <=> B). Since the pressure in the area of the outlet 13 (x = L) is, for example, almost the ambient pressure (for example, p «l bar), the coordinate point 23 in the diagram x (p) is specified for x = L, since L is known. The intersection point 29 is now determined, which then represents the value for the pressure p 0 at x = 0 in the diagram x (p).
Durch den Druck pO (x=0) und durch eine in dem Diagramm g(p) zur p-Achse waagerecht verlaufende gestrichelte Linie 26, die durch den Schnittpunkt bei p0 mit der g(p) Kurve verläuft, wird der Wert gP im Abstand zu dem Wert g = 1 und im Diagramm x(p) der Punkt 0 auf der X-Achse bestimmt und der daraus resultierende Schnittpunkt 29 mit der Linie 26 bei p=Po im x(p) Diagramm ermittelt. Dieser so ermittelte Punkt 29 kann im Diagramm x(p) eingetragen werden, so dass durch die Messpunkte 23, 29 der Druckgradient (p0-l bar) in dem Kanal 7 festgelegt ist.By the pressure pO (x = 0) and by a dashed line 26 running horizontally to the p-axis in the diagram g (p), which runs through the intersection at p 0 with the g (p) curve, the value g P becomes at a distance from the value g = 1 and in the diagram x (p) the point 0 is determined on the X axis and the resulting intersection 29 is determined with the line 26 at p = Po in the x (p) diagram. This point 29 determined in this way can be entered in the diagram x (p), so that the pressure gradient (p 0 -l bar) in the channel 7 is determined by the measuring points 23, 29.
Der Wert für die Gleichgewichtskonstante g ist beispielsweise für den Wert p = 1 oder « 1, um den Betrag gB über den Wert g=l erhöht . Dabei kann das Verhältnis gB zu gP durch Variation des Druckes p0 beliebig eingestellt werden.The value for the equilibrium constant g is increased, for example for the value p = 1 or «1, by the amount g B over the value g = l. The ratio g B to g P can be set as desired by varying the pressure p 0 .
Es gibt natürlich auch andere Möglichkeiten das Druckverhältnis am Eingang und Ausgang bzw. den Druckgradienten festzulegen.There are, of course, other options for determining the pressure ratio at the inlet and outlet or the pressure gradient.
Somit wird durch die Erzeugung des Druckgradienten bei derThus, by generating the pressure gradient at
CVD-AbScheidung am Einlass 10 der Kühlluftkanäle 7 bei hoher Metallkonzentration im Gas (Figur 1) die Abscheidung durch den erhöhten Druck p tendenziell reduziert und an dem Auslass 13 bei geringerer Metallkonzentration im Gas durch den geringeren Druck p die Abscheidungsrate r tendenziell erhöht, so dass trotz ungleichmäßiger Konzentration c (über die Länge x des Durchgangskanals 7) eine Vergleichmäßigung der Abscheidungsrate r erreicht wird.CVD deposition at the inlet 10 of the cooling air channels 7 with a high metal concentration in the gas (FIG. 1) tends to reduce the deposition due to the increased pressure p and at the outlet 13 with a lower metal concentration in the gas tends to increase the deposition rate r with the lower pressure p, so that despite uneven concentration c (over the length x of the through-channel 7) an equalization of the deposition rate r is achieved.
Nach dem Stand der Technik ist im Bereich des Einlasses (10) des Durchgangskanals (7, 192, 195) eine bestimmteAccording to the prior art, there is a specific one in the area of the inlet (10) of the through-channel (7, 192, 195)
Konzentration (cι0) und im Bereich des Auslasses (13) des Durchgangskanals (7, 192, 195) eine bestimmte Konzentration (ci3) des Beschichtungsmaterials im Gas (7) vorhanden. Entsprechend des Verhältnisses (c10 / c13) kann der Druck (p) im Bereich des Einlasses (10) gegenüber dem Normaldruck erhöht werden.Concentration (cι 0 ) and a certain concentration (c i3 ) of the coating material in the gas (7) in the area of the outlet (13) of the through-channel (7, 192, 195). According to the ratio (c 10 / c 13 ), the pressure (p) in the area of the inlet (10) can be increased compared to the normal pressure.
Bei einem sehr reaktiven Material, wie z.B. Chrom, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals eine durchgängige Beschichtung eines langen Kanals 7, 10, d.h. der ein Aspekt- Verhältnis (Länge durch Durchmesser) von größer 10, 30 und sogar 100 aufweist, ermöglicht.With a very reactive material, e.g. Chromium, with the method according to the invention, a continuous coating of a long channel 7, 10, i.e. which has an aspect ratio (length by diameter) of greater than 10, 30 and even 100.
Die Erfindung lässt sich auf andere Beschichtungsverfahren wie z.B. PVD-Verfahren übertragen.The invention can be applied to other coating methods such as e.g. Transfer PVD procedure.
Das Verfahren lässt sich auch auf lange Sacklöcher übertragen, da auch dort ein Druckgradient angelegt werden kann, auch wenn kein Medium strömt . Das Verfahren kann aber auch beispielsweise so durchgeführt werden, dass das Sackloch so aufgebaut wird, dass ein Gas am Ende des Sackloches herausströmen kann und am Ende des Beschichtungsverfahrens das Sackloch wieder verschlossen wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass eine Sonde in das Sackloch eingeführt wird, so dass das Gas aus der Sonde am Ende des Sacklochs ausströmt.The process can also be applied to long blind holes, since a pressure gradient can also be created there, even if no medium is flowing. However, the method can also be carried out, for example, in such a way that the blind hole is built up in such a way that a gas can flow out at the end of the blind hole and the blind hole is closed again at the end of the coating process. Another possibility is to insert a probe into the blind hole so that the gas flows out of the probe at the end of the blind hole.
Die Abscheidungsrate r kann natürlich auch alternativ oder zusätzlich durch andere Parameter, wie z.B. Temperatur T (x) oder Konzentration c (x) gesteuert werden, die lokal unterschiedlich ausgebildet sind oder einen Gradienten aufweisen. Wesentlich ist dabei, dass der Beschichtungsparameter p, c, T in der Weise beeinflusst wird, d.h. örtlich verschieden ist, dass die Abscheidungsrate r entlang des Durchgangskanals 7 vergleichmäßigt wird oder insbesondere überall gleich ist.The deposition rate r can of course also be alternatively or additionally controlled by other parameters, such as temperature T (x) or concentration c (x), which are locally different or have a gradient. It is important here that the coating parameter p, c, T is influenced in such a way, that is to say that it differs locally, that the deposition rate r along the through channel 7 is made uniform or, in particular, is the same everywhere.
Figur 6 zeigt schematisch anhand eines Beispiels, wie Turbinenschaufeln 120, 130 gekühlt werden. Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Gasturbine 100 für eine vergleichsweise hohe Austrittstemperatur des aus der Brennkammer 110 austretenden Arbeitsmediums M von etwa 1200 °C bis 1300 °C ausgelegt. Um dies zu ermöglichen, sind zumindest einige der Laufschaufeln 120 und der Leitschaufeln 130 durch Kühlluft K als Kühlmedium kühlbar ausgelegt. In Figur 4 ist erkennbar, dass das aus der Brennkammer 110 abströmende Arbeitsmedium M zunächst auf eine Anzahl von Leitschaufeln 130 trifft, die die so genannte erste Leitschaufelreihe 115 bilden und über ihre jeweilige Platt- form 180 in die Brennkammer 110 eingehängt sind. In Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen folgen sodann die die erste Laufschaufelreihe bildenden Laufschaufeln 120, die die zweite Laufschaufelreihe bildenden Leitschaufeln 130, sowie die die zweite Laufschaufelreihe bildenden Laufschaufeln 120.FIG. 6 schematically shows an example of how turbine blades 120, 130 are cooled. In order to achieve a comparatively high efficiency, the gas turbine 100 is designed for a comparatively high outlet temperature of the working medium M emerging from the combustion chamber 110 of approximately 1200 ° C. to 1300 ° C. In order to make this possible, at least some of the moving blades 120 and the guide blades 130 are designed to be coolable by cooling air K as the cooling medium. It can be seen in FIG. 4 that the working medium M flowing out of the combustion chamber 110 first encounters a number of guide vanes 130, which form the so-called first row of guide vanes 115 and are suspended in the combustion chamber 110 via their respective platforms 180. Seen in the direction of flow of the working medium M, the blades 120 forming the first row of blades follow, the guide vanes 130 forming the second row of blades, and the blades 120 forming the second row of blades.
Die Laufschaufeln 120 sind für eine besonders zuverlässige Bespeisung mit Kühlluft K im Wesentlichen über den gesamten Sockelquerschnitt ihres jeweiligen Schaufelfußes 183 hinweg ausgebildet. Dazu ist der Schaufelfuß 183 der jeweiligenThe blades 120 are designed for a particularly reliable supply of cooling air K essentially over the entire base cross section of their respective blade root 183. For this purpose, the blade root 183 is the respective one
Laufschaufei 120 jeweils mit einer Mehrzahl von Einströmöffnungen 186 für Kühlluft K versehen. Die Einströmδffnungen 186 jeder Laufschaufei 120 sind dabei beispielsweise in der Längsrichtung der Turbinenwelle 102 gesehen hintereinander angeordnet. Jeder Einströmöffnung 186 ist jeweils ein durch das Schaufelblatt 189 der jeweiligen Laufschaufei 120 geführ- ter Teilkanal 192 bzw. 195 für Kühlluft K zugeordnet, die erfindungsgemäß beschichtet werden sollen.Blade 120 each provided with a plurality of inflow openings 186 for cooling air K. The inflow openings 186 of each rotor blade 120 are arranged one behind the other, for example in the longitudinal direction of the turbine shaft 102. Each inflow opening 186 is guided through the airfoil 189 of the respective rotor blade 120. ter subchannel 192 or 195 assigned for cooling air K, which are to be coated according to the invention.
Der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen vorderen Einströmöffnung 186 zugeordnete Teilkanal 192 der jewei- ligen Laufschaufei 120 ist dabei, ausgehend von der zugeordneten Einströmöffnung 186, mäanderförmig durch den vorderen Teil der jeweiligen Laufschaufei 120 geführt, wie die in der Figur lediglich schematisch dargestellt ist.The subchannel 192 of the respective rotor blade 120, which is assigned to the front inflow opening 186 in the flow direction of the working medium M, is guided, starting from the associated inflow opening 186, in a meandering manner through the front part of the respective rotor blade 120, as is shown only schematically in the figure.
Der Teilkanal 192 mündet dabei auslassseitig in einer Anzahl von Auslassöffnungen 198 für die Kühlluft K, die an der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen vorderen Kante 201 der jeweiligen Laufschaufel 120 angeordnet sind. Im Gegensatz dazu kommuniziert die in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen jeweils hintere Einströmöffnung 186 der jeweiligen Laufschaufei 120 mit einem im hinteren Teil der jeweiligen Laufschaufei 120 ebenfalls mäanderförmig geführten Teilkanal 195. Der Teilkanal 195 mündet auslassseitig in einer Anzahl von an der hinteren Kante 204 der jeweiligen Laufschaufei 120 angeordneten Auslassδffnungen 207.The sub-channel 192 opens on the outlet side into a number of outlet openings 198 for the cooling air K, which are arranged on the front edge 201 of the respective rotor blade 120, as seen in the direction of flow of the working medium M. In contrast to this, the rear inflow opening 186 of the respective rotor 120, as seen in the direction of flow of the working medium M, communicates with a sub-channel 195 which is likewise meandering in the rear part of the respective rotor 120. The sub-channel 195 opens on the outlet side in a number of at the rear edge 204 of the respective one Rotary blades 120 arranged outlet openings 207.
Die Teilkanäle 192, 195 jeder Laufschaufei 120 sind kühlluft- seitig vollständig voneinander entkoppelt geführ . In anderen Ausführungsbeispielen von Schaufeln bilden die Teilkanäle 192, 195 einen maanderformigen Kanal mit beispielsweise einem Einlass .The subchannels 192, 195 of each rotor blade 120 are completely decoupled from one another on the cooling air side. In other exemplary embodiments of blades, the subchannels 192, 195 form a meandering channel with, for example, an inlet.
Somit ist die Bespeisung jedes Teilkanals 192, 195 mit hinsichtlich ihrer Beschichtungsparameter an die jeweiligen Erfordernisse angepasster Kühlluft K ermöglicht. Dabei kann insbesondere berücksichtigt sein, dass das Druckniveau, das die Kühlluft K im Bereich der Auslassöffnungen 198 bzw. 207 aufweisen oder übersteigen muss, abhängig ist von der Position der jeweiligen Laufschaufei 120 entlang der . Turbinenwelle 102 und davon, ob der Austritt der Kühlluft K entgegen der Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M oder in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M erfolgt. Daher muss insbesondere die den Auslassöffnungen 198 zugeführte Kühlluft K einen höheren Betriebsdruck aufweisen als die den AuslassÖffnungen 207 zugeführte Kühlluft K.This enables each sub-channel 192, 195 to be supplied with cooling air K which is adapted to the respective requirements with regard to its coating parameters. In particular, it can be taken into account that the pressure level that the cooling air K must have or exceed in the area of the outlet openings 198 or 207 is dependent on the position of the respective rotor blade 120 along the. Turbine shaft 102 and whether the cooling air K exits counter to the flow direction of the working medium M or in the flow direction of the working medium M. Therefore must In particular, the cooling air K supplied to the outlet openings 198 have a higher operating pressure than the cooling air K supplied to the outlet openings 207.
Sowohl die Teilkanäle 192, 195 als auch die Auslassöffnungen 198 können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet werden.Both the subchannels 192, 195 and the outlet openings 198 can be coated using the method according to the invention.
Um beispielsweise eine getrennte Bespeisung der Teilkanäle 192, 195 mit Kühlluft K zur Einhaltung dieser unterschiedlichen Randbedingungen zu ermöglichen, ist das Kühlluftzufuhr- System der Gasturbine 100 entsprechend angepasst . Insbesondere umfasst das Kühlluftzufuhrsystem eine in die Turbinenwelle 102 integrierte erste Vorlagekammer 210, die im Ausfüh- rungsbeispiel nach Figur über eine in der Turbinenwelle 102 geführte Bohrung 213 mit der in Längsrichtung der Turbinenwelle 102 gesehen ersten Einströmöffnung 186 jeder der die erste Laufschaufelreihe bildenden Laufschaufeln 120 verbunden ist .In order, for example, to enable the sub-channels 192, 195 to be supplied separately with cooling air K in order to comply with these different boundary conditions, the cooling air supply system of the gas turbine 100 is adapted accordingly. In particular, the cooling air supply system comprises a first supply chamber 210 integrated in the turbine shaft 102, which in the exemplary embodiment according to FIG. Is connected via a bore 213 guided in the turbine shaft 102 to the first inflow opening 186, seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, of each of the rotor blades 120 forming the first row of rotor blades is.
Weiterhin umfasst das Kühlluftzufuhrsystem beispielsweise eine zweite Vorlagekammer 216 für Kühlluft K. Diese ist in Längsrichtung der Turbinenwelle 102 gesehen hinter der ersten Vorlagekammer 210 angeordnet und ebenfalls in die Turbinen- welle 102 integriert. Die zweite Vorlagekammer 216 ist kühl- luftseitig über eine Bohrung 219 mit der in Längsrichtung der Turbinenwelle 102 gesehen hinteren Einströmöffnung 186 jeder der die erste Laufschaufelreihe bildenden Laufschaufeln 120 verbunden. Weiterhin ist die zweite Vorlagekammer 216 über eine Bohrung 222 mit der in Längsrichtung der Turbinenwelle 102 gesehen vorderen Einströmöffnung 186 jeder der die zweite Laufschaufelreihe bildenden Laufschaufeln 120 verbunden.Furthermore, the cooling air supply system comprises, for example, a second supply chamber 216 for cooling air K. This is arranged behind the first supply chamber 210, as seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, and is likewise integrated into the turbine shaft 102. The second supply chamber 216 is connected on the cooling air side via a bore 219 to the rear inflow opening 186, as seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, of each of the rotor blades 120 forming the first row of rotor blades. Furthermore, the second supply chamber 216 is connected via a bore 222 to the front inflow opening 186, as seen in the longitudinal direction of the turbine shaft 102, of each of the rotor blades 120 forming the second row of blades.
Bezüglich jeder individuellen Laufschaufei 120 ist durch diese Kühlluftführung gewährleistet, dass jeder Einströmöffnung 186 jeder Laufschaufel 120 jeweils eine separate, in die Turbinenwelle integrierte Kühlluftzufuhr zugeordnet ist. Jede Einströmöffnung 186 und mit ihr auch der jeweils nachgeschaltete Teilkanal 192, 195 ist somit unabhängig vom jeweils anderen Teilkanal 195 bzw. 192 mit Kühlluft K beaufschlagbar. Die somit gebildeten Teilströme an Kühlluft K können daher an die individuellen, auslassseitig vorgegebenen Bedingungen an- gepasst sein. Insbesondere ist der Teilkanal 192 mit im Vergleich zum Teilkanal 195 unter höherem Druck stehender Kühl- luft K beaufschlagbar. Dazu wird die erste Vorlagekammer 210 mit entsprechend hochwertiger, unter vergleichsweise hohem Druck stehender Kühlluft K bespeist. Dem gegenüber wird die zweite Vorlagekammer 216, aus der der zweite Teilkanal 192 der die erste Laufschaufelreihe bildenden Laufschaufeln 120 mit Kühlluft K versorgt wird, mit vergleichsweise minderwertigerer, unter niedrigerem Druck stehende Kühlluft K be- speist. Die Gesamtmenge an hochwertiger, unter besonders hohem Druck stehende Kühlluft K kann somit vergleichsweise gering gehalten und ausschließlich auf diejenigen Bereiche der jeweiligen Laufschaufei 120 beschränkt werden, für die die Versorgung mit derart hochwertiger Kühlluft K auch tat- sächlich notwendig ist.With regard to each individual rotor blade 120, this cooling air guide ensures that each inflow opening 186 of each rotor blade 120 is assigned a separate cooling air supply integrated into the turbine shaft. each Inflow opening 186 and with it also the respective downstream subchannel 192, 195 can thus be acted upon with cooling air K independently of the other subchannel 195 or 192. The partial flows of cooling air K thus formed can therefore be adapted to the individual conditions specified on the outlet side. In particular, the subchannel 192 can be charged with cooling air K which is at a higher pressure than the subchannel 195. For this purpose, the first supply chamber 210 is supplied with correspondingly high-quality cooling air K which is under comparatively high pressure. In contrast, the second supply chamber 216, from which the second sub-channel 192 of the blades 120 forming the first row of blades is supplied with cooling air K, is supplied with comparatively inferior cooling air K which is at a lower pressure. The total amount of high-quality cooling air K which is under particularly high pressure can thus be kept comparatively low and can be limited only to those areas of the respective rotor blade 120 for which the supply of such high-quality cooling air K is actually necessary.
Gemäß Figur 6 sind die Einströmöffnungen 186 der Laufschaufeln 120 im Bodenbereich des jeweiligen Schaufelfußes 183 angeordnet . According to FIG. 6, the inflow openings 186 of the rotor blades 120 are arranged in the base region of the respective blade root 183.
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