Tenor

BUNDESPATENTGERICHT

11 W (pat) 15/19

(Aktenzeichen)

BESCHLUSS

In der Beschwerdesache

…

betreffend die Patentanmeldung 11 2009 002 628.1

hat der 11. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts am 27. März 2025 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dr.-Ing. Höchst sowie der Richter Eisenrauch, Dipl.-Ing. Brunn und Dipl.-Ing. Wiegele

ECLI:DE:BPatG:2025:270325B11Wpat15.19.0 beschlossen:

Auf die Beschwerde der Anmelderin wird der Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse F01D des Deutschen Patent- und Markenamtes vom 18. März 2019 aufgehoben und das Patent mit dem Patentanspruch 1 und den Beschreibungsseiten 1 bis 9 aus dem Schriftsatz vom 11. Februar 2025 sowie den Zeichnungen Figuren 1 bis 3 vom Anmeldetag erteilt.

Gründe

I.

Mit Beschluss vom 18. März 2019 hat die Prüfungsstelle für Klasse F01D des Deutschen Patent- und Markenamtes die mit Einleitung der nationalen Phase einer PCT-Anmeldung am 28. März 2011 anhängig gewordene Patentanmeldung mit der Bezeichnung "Schaufel für eine Gasturbine",

die auf einer am 8. April 2010 offengelegten internationalen Patentanmeldung vom 21. September 2009, welche die Priorität der schweizerischen Patentanmeldung 01548/08 (CH 699 601 A1) vom 30. September 2008 beansprucht, mit der Begründung zurückgewiesen, dass ein Fachmann ausgehend vom Stand der Technik in naheliegender Weise zu dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelangen könne. Insbesondere sei der Patentgegenstand ausgehend von der Druckschrift D1 (US 6,328,531 B1) i. V. m. der Lehre der Druckschrift D3 (DE 698 14 341 T2) nahegelegt.

Die Prüfungsstelle hat zudem die Druckschriften D2 (US 3,885,609) und D4 (DE 60 2004 003 331 T2) berücksichtigt. Gegen den Beschluss über die Zurückweisung der Anmeldung wendet sich die Beschwerde der Anmelderin. Auf den Hinweis des Senats vom 16. Januar 2025 hat sie sinngemäß beantragt,

den angefochtenen Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse F01D aufzuheben und das Patent mit Patentanspruch 1 aus dem Schriftsatz vom 11. Februar 2025, Beschreibung Seiten 1 bis 9 eingereicht mit Schriftsatz vom 11. Februar 2025, Zeichnungen Figuren 1 bis 3 vom Anmeldetag zu erteilen.

Der geltende, einzige Patentanspruch lautet in einer gegliederten Fassung (Gliederungszeichen ergänzt):

"1. Schaufel (20) für eine Gasturbine, 1.1 welche Schaufel (20) ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes Schaufelblatt (11) umfasst, 1.1.1 - das sich quer zur Längsrichtung zwischen einer Vorderkante (15) und einer Hinterkante (16) ausdehnt und eine Druckseite (13) und eine Saugseite (14) aufweist, und 1.1.2 - am einen Ende in eine quer zur Längsrichtung liegende Plattform (12) übergeht, 1.2 - wobei an der Hinterkante (16) ein sich entlang der Hinterkante (16) erstreckender, schlitzförmiger Kühlmittelauslass (18) vorgesehen ist, durch welchen ein über den Innenraum (17) der Schaufel (20) zugeführtes Kühlmittel ausgestoßen wird, 1.3 - wobei der Kühlmittelauslass (18) zwischen einer druckseitigen Wand (13') des Schaufelblattes (11) und einer saugseitigen Wand (14') des Schaufelblattes (11) ausgebildet ist, 1.4 - wobei der Übergang vom Schaufelblatt (11) zur Plattform (12) an der Hinterkante (16) ein Übergangsdickenprofil (21) aufweist, dessen Dicke (D) mit zunehmender Annäherung an die Unterseite (12') der Plattform (12) überproportional zunimmt, 1.4.1 - dass die druckseitige Wand (13') im Übergang vom Schaufelblatt (11) zur Plattform (12) ein gekrümmtes Übergangskantenprofil (23) aufweist, und 1.5 - wobei der Kühlmittelauslass (18) zur Reduzierung der Temperatur im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt (11) zur Plattform (12) bis in die Plattform (12) hinein verlängert ist (19), dadurch gekennzeichnet, 1.6 dass das Übergangsdickenprofil (21) eine im Wesentlichen exponentielle Gestalt aufweist, 1.7 dass der Übergang vom Schaufelblatt (11) zur Plattform (12) ein näherungsweise elliptisches Übergangsrandprofil (22) aufweist, die einem auf dem Kopf stehenden Eiffelturm ähnelt, 1.8 dass die Hinterkante (16) am Übergang vom Schaufelblatt (11) zur Plattform (12) bis an die Kante (12'') der Plattform (12) vorgezogen ist, und 1.9 dass die Wanddicke der druckseitigen Wand (13') im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt (11) zur Plattform (12) in etwa gleich der Wanddicke im übrigen Bereich des Schaufelblattes (11) ist."

Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die Akten verwiesen.

II.

Die zulässige Beschwerde ist nunmehr, nachdem die Anmelderin neue, geänderte Unterlagen eingereicht hat, begründet. 1. Die Anmeldung bezieht sich auf eine Gasturbinenschaufel.

In der Beschreibung ist zum Stand der Technik ausgeführt, die Anforderungen zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Gasturbinen führten dazu, dass die Dicke an den Hinterkanten der Schaufelblätter zunehmend reduziert werden müssten. Dies führe zu Geometrien der Schaufel nach Art eines Flügelprofils quer zu ihrer Längsrichtung zwischen einer gerundeten Vorderkante und einer vergleichsweise spitz zulaufenden Hinterkante. Die Schaufeln wiesen eine konkave Druckseite und eine konvexe Saugseite auf, ferner einen hohlen Innenraum, der dazu verwendet werde, die Schaufeln von innen mit einem gasförmigen Kühlmedium zu kühlen, welches der Schaufel zugeführt und über einen an der Hinterkante der Schaufel vollständig auf der Druckseite der Schaufel angeordnet ausgebildeten Kühlmittelauslass an die Umgebung ausgestoßen werde. Zudem erfordere eine spitz zulaufende, schlanke Hinterkante besonders dünn ausgeführte Schaufelwände im Bereich der Hinterkante.

Sofern das Schaufelblatt an einem Ende seiner Längserstreckung in eine quer zur Längserstreckung liegende Plattform übergehe und von dieser begrenzt werde, stelle dieser Übergang des Schaufelblattes zur Plattform im Bereich der Hinterkante der Schaufel einen typischen, die Lebensdauer der Schaufel begrenzenden Faktor dar. An diesem Übergang überlagerten sich hohe thermischen Spannungen, hervorgerufen durch eine fehlerhafte thermomechanische Fehlanpassung zwischen Schaufelblatt und Plattform, und hohe mechanische Spannungsspitzen, hervorgerufen durch die Belastung der Schaufel infolge der Beaufschlagung mit der Gasströmung. Eine Reduzierung der Dicke der Schaufelblätter in diesem Bereich führe zu einer weiteren Steigerung der auftretenden Spannungen, so dass diesem Bereich bei der Auslegung der Turbinenschaufel im Hinblick auf eine große Lebensdauer eine besondere Aufmerksamkeit zukomme. Die zu lösende technische Aufgabe bestehe daher sinngemäß darin, eine Gasturbinenschaufel derart weiterzuentwickeln, dass trotz einer geringen Dicke an der Hinterkante des Schaufelblattes eine ausreichende Lebensdauer erreicht werde.

Als Fachmann ist ein Diplomingenieur mit Universitätsabschluss oder entsprechendem akademischen Grad mit mehrjähriger Berufserfahrung in der Entwicklung und Konstruktion von Gasturbinen anzusehen. Insbesondere ist er mit den konstruktiven und fertigungstechnischen Herausforderungen sowie den Belastungen einzelner Komponenten aufgrund herrschender Strömungs- und Temperaturverhältnisse in einer Gasturbine vertraut.

Nach Verständnis dieses Fachmanns stellt sich der Anmeldungsgegensand wie folgt dar:

Merkmal 1. definiert die Schaufel dahingehend, dass diese für die Verwendung in einer Gasturbine geeignet sein muss, d. h. jede Schaufel ist dort in Bezug genommen, die durch ihre Beschaffenheit nicht gänzlich ungeeignet ist, in einer Gasturbine verwendet zu werden.

Die Merkmalsgruppe 1.1 definiert ein übliches Schaufelblatt einer Gasturbine mit einer nicht näher spezifizierter Längserstreckung. Dabei wird ein Querschnitt des Schaufelblatts festgelegt, der dem typischen Flügelquerschnitt solcher Schaufeln mit Druck- und Saugseite entspricht (vgl. auch Fig. 1 und Abs. [0014] der Veröffentlichung), sowie ein Übergang zu einer Plattform an einem Ende des Schaufelblatts quer zu seiner Längsrichtung. Festzuhalten ist, dass eine "Vorderkante" in diesem Zusammenhang eine gekrümmte Fläche (Profilnase) darstellt und offenbleibt, ob die Hinterkante nur durch die Wand der Saugseite oder durch beide Wände (wie zum Stand der Technik sowie zum Ausführungsbeispiel gemäß Figuren der Anmeldung angedeutet), nämlich sowohl die der Saug- als auch die der Druckseite mit dazwischenliegendem Kühlmittelauslass gebildet wird (vgl. D2, Fig. 9). Somit stellt die Hinterkante die in Schaufelblattlängserstreckung stromabliegende Begrenzung zwischen Saug- und Druckseite dar, ohne eine "Kante" im Sinne der Schnittlinie zweier Flächen zu sein (vgl. Fig. 3, Abs. [0005] T5-Schrift).

Mit den selbsterklärenden Merkmalen 1.2, 1.3 und 1.5 wird ein Kühlmittelauslass näher bestimmt.

Merkmal 1.4 fordert i. V. m. Merkmal M1 ein Übergangsdickenprofil, das, mit anderen Worten, an der Hinterkante ein überproportionales, mit einer gewissen Unschärfe exponentielles Ansteigen der Dicke des Schaufelblattes an seinem Übergang zur Plattform aufweist. Gemäß Merkmal 1.4.1 weist die druckseitige Wand ein gekrümmtes Übergangskantenprofil in dem Übergang des Schaufelblattes zur Plattform auf. I. V. m. mit Merkmal M4 (1.8) bedeutet dies, dass die Hinterkante der druckseitigen Wand im Bereich des Übergangs in Längsrichtung der Schaufel in irgendeiner, nicht spezifizierten Art gekrümmt ist und dass die Wanddicke der druckseitigen Wand an dieser Stelle in etwa gleich dick wie im Rest Schaufelblattes bleibt.

Durch Vorziehen der Hinterkante (des Schaufelblatts) bis zur Seitenwand der Plattform (Merkmal M3) erhält das Übergangsdickenprofil am Übergang zwischen Schaufelblatt und Plattform im Bereich der Hinterkante ein elliptisches Übergangsrandprofil (Merkmal M2, 1.7), das die Konturform der Kehlung an der Stelle beschreibt (vgl. Fig. 3 I. V. m. Abs. [0007] und [0017] (3)).

2. Das geltende Patentbegehren ist zulässig.

Die Beschreibung entspricht inhaltlich der ursprünglich eingereichten Beschreibung mit hinzugefügten Angaben zum Stand der Technik. Der geltende Patentanspruch 1 stellt inhaltlich eine Zusammenfassung der ursprünglich eingereichten Patentansprüche 1 bis 5 dar. 3. Die beanspruchte Schaufel für eine Gasturbine ist patentfähig (§§ 1 bis 5 PatG)

a) Unbestritten ist die beanspruchte Schaufel für eine Gasturbine neu (§ 3 Abs. 1 PatG).

a1) Die Druckschrift D1 befasst sich primär mit der Ausgestaltung der Hinterkante einer gekühlten Gasturbinenschaufel (vgl. background). Aus der Druckschrift D1 ist unbestritten eine gekühlte Gasturbinenschaufel (blade 1) mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bekannt (vgl. Fig. 1; Merkmal 1.). Sie umfasst ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes Schaufelblatt (aerofoil 4), das sich quer zur Längsrichtung zwischen einer Vorderkante (leading edge 8) und einer Hinterkante (trailing edge 9) ausdehnt und eine Druckseite (pressure face 7a) und eine Saugseite (suction face 6a) aufweist, und das am einen Ende in eine quer zur Längsrichtung liegende Plattform (platform 2) übergeht (Merkmalsgruppe 1.1). Über einen sich entlang der Hinterkante 9 erstreckenden, schlitzförmigen Auslass (rebate 12) wird ein über den Innenraum (internal cavity 5) der Schaufel (1) und über Schlitze (slots 10) zugeführtes Kühlmittel ausgestoßen (vgl. Fig. 1 bis 3, Sp. 2 Z. 17 bis 46; Merkmal 1.2). Der Kühlmittelauslass 12 ist zwischen einer druckseitigen Wand (second wall 7) des Schaufelblattes 4 und einer saugseitigen Wand (first wall 6) des Schaufelblattes 4 ausgebildet ist (vgl. Fig. 1 bis 3, Sp. 2, a. a. O.; Merkmal 1.3). Der Übergang vom Schaufelblatt 4 zur Plattform 2 weist an der Hinterkante 9 ein Übergangsdickenprofil auf, dessen Dicke mit zunehmender Annäherung an die Unterseite der Plattform 2 überproportional zunimmt (vgl. Fig. 5, 6), und die druckseitige Wand 7 weist im Übergang vom Schaufelblatt 4 zur Plattform 2 ein gekrümmtes Übergangskantenprofil auf (vgl. Fig. 1, 6; Merkmalsgruppe 1.4). Der Kühlmittelauslass 12 ist zur Reduzierung der Temperatur im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt 4 zur Plattform 2 über den Schlitz 10a bis in die Plattform 2 hinein rinnenförmig (gutter 20) verlängert (vgl. Fig. 4 bis 6, Sp. 2, Z. 61 bis Sp. 3, Z. 8; Merkmal 1.5). Die Wanddicke der druckseitigen Wand 7 ist im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt 11 zur Plattform 2 in etwa gleich der Wanddicke im übrigen Bereich des Schaufelblattes (vgl. Fig. 4, 5; Merkmal 1.9). Die Druckschrift D1 enthält jedoch keine näheren Angaben dazu, wie das Übergangsdickenprofil gestaltet ist. Die beanspruchte Schaufel ist zudem so ausgestaltet, dass die Hinterkante des Schaufelblattes bis an die Seitenwand der Plattform vorgezogen ist (Merkmale 1.6 bis 1.8).

a2) Die Druckschrift D2 widmet sich der Problematik der Gestaltung der Kühlkanäle innerhalb einer Gasturbinenschaufel (vgl. Figuren). Aus ihr sind allenfalls die üblichen Merkmale 1. bis 1.3 einer gekühlten Gasturbinenschaufel bekannt. Mit dem Aspekt des Übergangs vom Schaufelblatt zu einer Plattform befasst sich diese Druckschrift nicht. Zu den Merkmalen 1.4 bis 1.9 liefert sie keine Erkenntnisse.

a3) Auch die Druckschrift D3 betrifft eine gekühlte Gasturbinenschaufel. Ähnlich wie vorliegende Anmeldung befasst sie sich mit der Problematik der Reduktion thermisch induzierter Spannungen am Übergang zwischen dem Schaufelblatt zu einer Plattform (vgl. Technisches Gebiet). Mit der Figur 1 (vgl. auch S.7, letzter Abs.) wird eine Schaufel 1 für eine Gasturbine offenbart, welche ein sich in eine Längsrichtung erstreckendes Schaufelblatt umfasst, das sich quer zur Längsrichtung zwischen einer Vorderkante ("Vorderrand") und einer Hinterkante ("Hinterrand") ausdehnt und eine Druckseite und eine Saugseite aufweist, und am einen Ende in eine quer zur Längsrichtung liegende Plattform 2 übergeht (Merkmal 1. und Gruppe 1.1). Der Übergang vom Schaufelblatt zur Plattform 2 weist an der Hinterkante ein Übergangsdickenprofil (vgl. Fig. 1 mit 3) auf, dessen Dicke mit zunehmender Annäherung an die Unterseite der Plattform 2 überproportional zunimmt. Die nicht näher bezeichnete druckseitige Wand läuft im Übergang vom Schaufelblatt zur Plattform 2 gemäß einem gekrümmten Übergangskantenprofil aus (vgl. Figuren 1, 4, 5; Merkmalsgruppe 1.4). Das Übergangsdickenprofil weist durchgängig eine im Wesentlichen elliptische Gestalt auf (vgl. Fig. 2, 3 und S. 8, letzter Abs.), so dass am Übergang vom Schaufelblatt zur Plattform auch ein näherungsweise elliptisches Übergangsrandprofil vorliegt (Merkmal 1.7). Es sind eine Vielzahl von Kühlmittelauslässen (vgl. Fig. 1, 4, 5; nicht näher bezeichnet)

zwischen einer druckseitigen Wand des Schaufelblattes und einer saugseitigen Wand des Schaufelblattes ausgebildet (Merkmal 1.3).

Von dieser bekannten Gasturbinenschaufel unterscheidet sich die beanspruchte dahingehend, dass für diese ein sich entlang der Hinterkante erstreckender, schlitzförmiger Kühlmittelauslass gefordert wird (Merkmal 1.2), dieser im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt zur Plattform bis in die Plattform hinein verlängert ist (Merkmal 1.5), die Hinterkante am Übergang vom Schaufelblatt zur Plattform bis an die Seitenwand der Plattform vorgezogen ist (Merkmal 1.8) und die Wanddicke der druckseitigen Wand im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt zur Plattform in etwa gleich der Wanddicke im übrigen Bereich des Schaufelblattes ist. (Merkmal 1.9). Aus den Figuren 1, 4 und 5 der Druckschrift D3 lässt sich nur entnehmen, dass der elliptisch gekrümmte Schaufelbasisbereich sich bis zur Kante der Plattform erstreckt. Die Hinterkante als solche erstreckt sich nicht bis zum Kante der Plattform und, da sich der Kühlmittelauslass nicht bis in die Plattform hinein erstreckt, kann im Bereich des Übergangs auch keine Wanddicke der druckseitigen Wand, sondern nur die der gesamten Schaufel definiert werden.

a4) Die Druckschrift D4 betrifft ebenfalls Turbinenschaufeln für Turbomaschinen und insbesondere die Geometrie des untersten, am nächsten zu einer Plattform liegenden Schlitzes zum Abführen der Kühlluft, der an der Austrittskante von Turbinenschaufeln angeordnet ist. Aus der Druckschrift D4 ist eine Schaufel 10 für eine Gasturbine bekannt, welche ein sich in eine Längsrichtung erstreckendes Schaufelblatt 14 umfasst, das sich quer zur Längsrichtung zwischen einer Vorderkante (Eintrittskante 20) und einer Hinterkante (Austrittskante 22) ausdehnt und eine Druckseite 14a und eine Saugseite 14b aufweist, und am einen Ende in eine quer zur Längsrichtung liegende Plattform 24 übergeht (vgl. Abs. [0031] bis [0033] und Fig. 1). An der Hinterkante 22 sind sich entlang der Hinterkante 22 erstreckende, schlitzförmige Kühlmittelauslässe 30 vorgesehen, durch welche ein über den Innenraum der Schaufel 10 zugeführtes Kühlmittel ausgestoßen wird (vgl. Abs. [0036], Fig. 1), wobei die Kühlmittelauslässe 30 zwischen einer druckseitigen

Wand 14a des Schaufelblattes 14 und einer saugseitigen Wand 14b des Schaufelblattes 14 ausgebildet sind (vgl. Fig. 1, 2; Merkmale 1., Gruppe 1.1, 1.2, 1.3). Der Übergang vom Schaufelblatt 14 zur Plattform 24 weist an der Hinterkante 22 ein Übergangsdickenprofil 26 auf, dessen Dicke mit zunehmender Annäherung an die Unterseite der Plattform 24 überproportional mit einer im Wesentlichen exponentiellen Gestalt zunimmt, wobei die druckseitige Wand 14a, 36 im Übergang vom Schaufelblatt 14 zur Plattform 24 ein gekrümmtes Übergangskantenprofil aufweist (vgl. Fig. 1, 2, Pos. 16, 26, 36; Merkmalsgruppe 1.4, Merkmal 1.6). Die Figuren 3A bis 3C weisen darauf hin, dass die Wanddicke der druckseitigen Wand 36 im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt zur Plattform in etwa gleich der Wanddicke im übrigen Bereich des Schaufelblattes ist (Merkmal 1.9).

Die beanspruchte Gasturbinenschaufel fordert demgegenüber, dass der Kühlmittelauslass im Bereich des Übergangs vom Schaufelblatt zur Plattform bis in die Plattform hinein verlängert ist (Merkmal 1.5), der Übergang vom Schaufelblatt zur Plattform ein näherungsweise elliptisches Übergangsrandprofil aufweist (Merkmal 1.7) und die Hinterkante am Übergang vom Schaufelblatt zur Plattform bis an die Seitenwand der Plattform vorgezogen ist (Merkmal 1.8).

b) Die beanspruchte Schaufel ist durch den berücksichtigten Stand der Technik nicht nahegelegt und gilt daher auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhend (§ 4 PatG).

Der berücksichtigte Stand der Technik offenbart in seiner Gesamtheit an keiner Stelle unmittelbar und eindeutig eine exponentielle Zunahme des Übergangsdickenprofils. Selbst unter der Annahme, dass die bekannten Übergänge vom Schaufelblatt zur Plattform in den jeweiligen Darstellungen als im Wesentlichen exponentielles Übergangsdickenprofil zu betrachten seien (Merkmal 1.6), lässt sich aus fachmännischen Überlegungen nicht herleiten, die Hinterkante des Schaufelblattes als solche bis an die Seitenwand der Plattform vorzuziehen (Merkmal 1.8). Bei bekannten Konstruktionen ist jeweils allenfalls ein verdickter

umlaufender Übergangsbereich bis zur Kante der Plattform ausgebildet. Zudem gibt es ohne Kenntnis der vorliegenden Anmeldung keine Veranlassung, das Prinzip der Verlängerung des Kühlmittelauslasses bis in die Plattform hinein beizubehalten (Druckschrift D1), wenn auf die Konstruktionsprinzipien der Druckschriften D3 oder D4 am Übergang zurückgegriffen wird.

III.

Rechtsmittel

{ABSCHNITT:} Dieser Beschluss kann mit der Rechtsbeschwerde nur dann angefochten werden, wenn einer der in § 100 Absatz 3 PatG aufgeführten Mängel des Verfahrens gerügt wird. Die Rechtsbeschwerde ist innerhalb eines Monats nach Zustellung dieses Beschlusses beim Bundesgerichtshof, Herrenstraße 45 a, 76133 Karlsruhe, durch einen beim Bundesgerichtshof zugelassenen Rechtsanwalt als Bevollmächtigten einzulegen.

Dr. Höchst Eisenrauch Brunn Wiegele