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Sehaufelring für radiale Dampf-oder Gasturbinen und Verfahren zur Herstellung desselben.
Sehaufelringe für radiale Dampf- oder Gasturbinen. bestehend aus zwei Ringverbänden mit zwischen diesen gelegenen Schaufeln, welche mit schwalbenschwanzförmigen. in voneinander getrennte Nuten der Ringverbände eingeführten Endteilen versehen sind, sind bereits bekannt.
Vorliegende Erfindung bezieht sieh auf Verbesserungen eines derartigen Schaufelringes mit Rücksicht auf die Ausgestaltung der Nuten in den Ringverbänden, und die Erfindung besteht in der Hauptsache darin, dass die Nuten der Ringverbände sich quer durch das Material der Verbände erstrecken.
Die Anordnung ist vorzugsweise eine derartige, dass die Nuten von den inneren nach den äusseren Flächen der Ringverbände, in radialer Richtung gerechnet, verlaufen. Die Schaufeln werden dabei je an sich hergestellt und an beiden Enden in schwalbenschwanzförmig oder auf andere Weise geformten Teilen ausgeführt, welche Teile zweckmässig durch Stauchen oder Nieten veranlasst werden, je eine Nut in den Ringverbänden gänzlich oder fast gänzlich auszufüllen.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsformen eines Schaufelringes gemäss der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Schaufelring. Fig. 2 zeigt einen Teil desselben in grösserem Mass-
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einen Schaufelring nach Fig. 4 in Draufsicht. Die Fig. 6,7 und 8 zeigen Abänderungen der Fig. 4. Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch einen Schaufelring anderer Form. Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch einen Schaufelring nach Fig. 9, welcher Schnitt nach der Linie B-B genommen ist. Fig. 11 zeigt einen Schaufelring nach Fig. 10 in Draufsicht. Die Fig. 12-17 zeigen Abänderungen der in Fig. 10 gezeigten Anordnung.
In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Schaufel, die an jedem Ende mit einem Ringverband 16 bzw. 16 versehen ist. 21 bezeichnet einen Teil einer Turbinenscheibe und 22 einen Lenkverband, welcher den Ringverband 16 mit der Turbinenscheibe 21 vereinigt. In Fig. 2 und 3 sind der Ringverband 15 und die Schaufeln 10 in grösserem Massstabe wiedergegeben. Die Schaufeln haben schwalbenschwanzförmige Endteile 18, welche in quer durch das Material des Ringverbandes verlaufende Nuten 14 in den Ring-
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Schaufeln in ihre Nuten 14 eingepasst sind, während andere Nuten frei sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind diese Nuten im Verhältnis zu den Endteilen 13 der Schaufeln in solcher Weise ausgebildet, dass die Schaufeln nicht von dem Ringverband durch eine Bewegung in ihrer Längsrichtung gelöst werden können.
Dagegen können sie sich im Verhältnis zu den Ringverbänden mit sich selbst gleichlaufend, d. h. in der Längsrichtung der Nuten, bewegen, sofern die Schaufeln durch eine Kraft beeinflusst werden, welche genügend gross ist, um die Reibung zwischen den Schaufelenden und den Nutenwänden überwinden zu können. Um die Reibung, d. h. den Druck zwischen den Schaufelenden und den Nutenwänden,
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Nietoperation unterzogen werden, so dass sie die Nuten gänzlich oder fast gänzlich ausfüllen und somit gegen die Wände derselben fest gepresst werden. Diese Stauchung muss unter so hohem Druck geschehen, dass die Fliessgrenze desjenigen Materials, aus welchem die Schaufelenden hergestellt sind, überschritten
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Um die Befestigung weiter sicherzustellen, so dass die Sehaufelenden nicht von den Ringverbänden durch eine Bewegung in der Längsrichtung der Nuten freigemacht werden können, können die Ringverbände mit den in Fig. 2 und 3 gezeigten abgeschrägten Kanten 19 versehen werden, über welche eine Kante 18 der Schaufel zum Überlappen während des Stauch- oder Nietvorganges gebracht wird.
In Fig. 2 wird im oberen Teil der Abbildung das Aussehen dieser Absehrägung und Kante dargestellt. ehe die Überlappung bewerkstelligt worden ist. und im unteren Teil derselben Figur wird deie bewerkstelligte Überlappung und damit die Verriegelung der Schaufel veranschaulicht.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform haben die Nuten 14 in den Ringverbänden 15 eine schräge Richtung, was zweckdienlich ist, wenn die Eintritt-und Austrittwinkel der Schaufel eine solche Schaufelform ergeben. dass eine Ersparnis des Materials erhalten werden kann. indem die sehwalben-
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Schaufeln verlegt werden.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, wo die Nuten 14 keilförmig sind, in welchem Falle man mit einer sichereren Venieglung der Schaufeln 10 an den Ringverbänden 7J rechnen kann. auch wenn die Schauielenden keinem Stauch- oder Nietvorgang unterzogen oder veranlasst werden, die Ringverbände zu überlappen, wie in Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben worden ist.
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geführt werden können.
In Fig. 9 wird ein Schnitt durch einen Ringverband eines Sehaufelsystems gezeigt, in dem der Dampf eine erhöhte Expansionsmöglichkeit während der Strömung durch den Schaufelring hat. und wobei dies dadurch ermöglicht \\ird, dass die Dampfeinlassöffnung des Schaufelringes kleiner ist als seine Auslassöffnung. Die Enden 18 der Schaufel 10 werden somit untereinander in der Strömungsrichtung divergieren. Um an Material zu sparen und um den ganzen Schaufelring in axialer Richtung
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mit Flächen ausgebildet, welche nicht, wie früher besehrieben ist, miteinander parallel sind. sondern nach aussen divergieren.
Ein Schaufelring mit derartigen Ringverbänden kann nur hergestellt werden, falls alle Schaufeln gleichzeitig in die Nuten der beiden Ringverbände eingeführt werden, welche ährend der Herstellung sich gegen-oder voneinander bewegen müssen.
Die Herstellung dieses Schaufelringes geht daher am zweckmässigsten in solcher Weise vonstatten, dass die Schaufeln je an sich mit ihren Enden in getrennte Nuten lediglich in dem einen Ringverband, beispielsweise dem Ringverband 76. der durch eine lenkbare Verbindung 22 mit der Turbinenscheibe 21 in Verbindung steht, eingeführt werden, und auf andere Weise mit dem andern Ringverband 15 vereinigt werden, dessen Nuten grösser sind als die Verbindungsteile der Schaufelenden, so dass diese Verbindungsteile in die Nuten dadurch eingeführt werden können, dass die Schaufeln in ihrer Längsrichtung geführt werden, wie im folgenden näher zu beschreiben ist.
In Fig. 10 wird ein Ringverband 15 gezeigt, welcher mit Nuten 14 versehen ist. die grösser sind als der Endteil 13 einer Schaufel 10. In dem Raum auf der einen Seite zwischen dem Schaufelen (le 18 und den Xutenwänden wird ein Keil 30 eingepasst, welcher zusammen mit dem Schaufelende 18 die Xut 14 ausfüllt und den beispielsweise sd. walbenschwanzförmigen Teil des Schaufelendes bildet.
In Fig. 11 wird diese Bauart in Draufsicht gezeigt. Die Schaufel 10 ist in die Nut 14 eingesetzt. welche teils von dem Schaufelende 18 und teils von dem Keil 30 ausgefüllt wird.
In Fig. 12 wird veranschaulicht, wie der Keil 30 in den in der Nut befindliehen Raum von unten eingesteckt wird, wobei auch die Enden der Schaufel eine keilartige Form haben.
Fig. 13 zeigt einen Ringverband 15 mit keilförmig ausgeführten Nuten 74, in welchem Falle der Keil 30 gleichförmiger Stärke sein kann, um zusammen mit dem Schaufelende 13 verriegelnd zu wirken.
Nach Fig. 14 ist der Ringverband 1. 5 mit schrägen Nuten 74 versehen, in welche ein Keil 30 von oben eingepasst wird.
In Fig. 15 wird der Keil 30 von unten eingepasst, während in Fig. 16 der Ringverband 15 mit keilförmigen Nuten 74 versehen ist, welche von einem Schaufelende 13 und einem von oben eingeführten Keil 30 ausgefüllt werden.
Gemäss Fig. 17 hat die keilförmige Nut 14 oben eine grössere Öffnung als unten. Eine Schaufel kann aber auch in diesem Falle in der Nut mittels des Keiles 30 verriegelt werden. Anstatt der Keilform
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das Schaufelende verhindert, durch die Nut von der einen Kante des Ringverbandes naeh der andern Kante desselben zu passieren.
Die beschriebenen Keile sind derart geformt, dass sie zusammen mit einem Teil des Schaufelendes 1.'3 eine Schwalbenschwanz-oder andere Form erhalten, welche die Nut gänzlich oder fast gänzlich ausfüllt, und der Keil kann daher betrachtet werden, als ob er einen lösbaren Teil des sehwalbenschwanzförmigen Endes der Schaufel bilden würde. Auch in diesem Falle kann eine erhöhte Sicherheit für die Verriegelung der Schaufel am Ringverbande dadurch erhalten werden, dass die Teile der Schaufelenden
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einer Stauch-oder Nietoperation unterzogen werden, nachdem dieselben in die betreffenden Nuten eingepasst worden sind. Dieses Stauchen oder Nieten kann gleichzeitig mit dem Einpassen des Keiles : 30 in seine Lage ausgeführt werden.
Es ist klar, dass man, falls dies zweckmässig erscheing, sich zweier oder mehrerer Keile zur Befestigung jedes Schaufelendes in seiner Nut bedienen kann. Die Nuten der Ringverbände können auch mit abgeschrägten Kanten versehen werden, so dass der schwalbenschwanzförmige Teil mit oder ohne Keil veranlasst wird, die Ringverbände zu überlappen. Selbstverständlich können die Enden einer Schaufel in dieser Weise sowohl am Ringverbande 16 als am Ringverbande 15 befestigt werden. Die Befestigungsmethode kann desgleichen in solchen Fällen angewandt werden, wo der Dampf nicht bei seiner Strömung durch den Schaufelring expandieren soll.
Durch Ausführungsformen nach diesem Grundgedanken, bei denen die Nut sieh quer durch den Ringverband hindurch erstreckt. wird ein Ringverband mit sehr wenig Brüchen ausgesetzten Stellen erhalten, indem die Materialspannungen mit grosser Gleichmässigkeit über den ganzen Ringquerschnitt
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Aussenfläche, so entstehen in den ausserhalb der Nuten verbleibenden Stegen Spannungskonzentrationen und demzufolge Bruchgefahr.
Auch eine bedeutende Materialersparnis in der Herstellung des Schaufelringes wird durch die Erfindung erreicht ; die Schaufelenden werden aus demselben Stück wie die Schaufel ausgefräst und brauchen nicht mit solcher Genauigkeit bearbeitet werden, w ie dies der Fall bei Schaufelringen ist, bei denen die Schaufelenden einander berühren und wo die Ausdehnung der Sehaufelenden in peripherischer Richtung den Abstand zwischen den Schaufeln bestimmt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Sehaufelring für radiale Dampf-oder Gasturbinen, bestehend aus zwei Ringverbänden mit zwischen diesen gelegenen Schaufeln, welche mit sehwalbenschwanzähnliehen oder auf andere Weise
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nach ihren äusseren Flächen in radialer Richtung erstrecken.