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Laufacbaufel aus keramischen Massen für Kreiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen. Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für Iireiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen, aus keramischen Massen. Die keramische Schaufel ist geeignet, die Wärmewirtschaftlichkeit von Brennkraftanlagen, z. B. Gasturbinen, wesentlich zu verbessern, ohne dass wegen der erhöhten Betriebstemperatur komplizierte Verfahren zur Bauteilkühlung notwendig werden. Auch ihr geringer Preis fällt bei der Herstellung ins Gewicht.
Sie ist allerdings abgesehen von der ebenso notwendigen Unempfindlichkeit gegen Temperaturwechsel bei den üblichen Anforderungen hinsichtlich Schnelläufigkeit, Schluckvermögen usw. auch mechanisch sehr hoch beansprucht. Die Schaufelformen lassen sich jedoch nicht so vereinfachen, wie es für keramischen Werkstoff an sich wünschenswert wäre, und die Spannungen, die als Folge der notwendigen Formen beim Brennen und Schwinden entstehen, verlangen unbedingt Massnahmen zur Verbesserung der Gestaltfestigkeit.
Beider Befestigung im Radkörper aus Stahl (unter Beachtung der Gesichtspunkte für einen temperaturunabhängigen Formschluss trotz der verschiedenen Ausdehnungen) haben sich schräg zur Axialrichtung etwa parallel zur Strömungsrichtung des Arbeitsmittels verlaufende, keilförmige Nuten bewährt, in denen die entsprechend ausgebildeten Schwalbenschwanz-Schaufelfüsse sitzen. Die Verwirklichung einer wirksamen Gasführung bzw. Umlenkung im Schaufelgitter führt jedoch zu verhältnismässig breiten Schaufelblättern. Dabei ist es bekannt, dass ein gewisser Wert des Verhältnisses Teilung des Schaufelgitters zu Sehnenlänge des Schaufelblattes eingehalten werden muss, um eine bestimmte Umlenkung zu erreichen.
Die Unterbringung des Schaufelfusses in den keilförmigen Nuten des Radkörpers setzt das übrigbleiben eines genügenden Tragquerschnittes zwischen den Nuten voraus, wenn die Verbindung bei den hohen Umdrehungszahlen und den gesteigerten Betriebstemperaturen eine ausreichende Festigkeit aufweisen soll, das heisst also, dass eine gewisse Teilung des Schaufelgitters stets eingehalten werden muss. Die breiten Schaufelblätter mit ihren stark gewölbten, teilweise sogar verwundenen Oberflächen stehen aber in einem grossen Gegensatz zu den geradlinig verlaufenden Schaufelfüssen, die in die Keilnuten des Radkranzes eingreifen. Grosse Teile des Schaufelblattes stehen über dem Grundruss des Schaufelfusses über und ergeben bezüglich der mechanischen Gestaltfestigkeit besonders ungünstige keramische Gebilde.
Zur Verbesserung der Festigkeit der keramischen Laufschaufeln ist erfindungsgemäss die Schaufel einschliesslich des Schaufelfusses in ihrer Breite unterteilt, und die geraden Schaufelfüsse der Schaufelteilstücke sind in Anlehnung an den Verlauf der SchauTelkrüm- mung der einzelnen Teile des Schaufelblattes
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gegeneinander geneigt angeordnet. Das Blatt des einzelnen Schaufelteils wird dadurch schmäler. Die entstehenden Teilstücke des Profils werden in sich gleichmässiger und weniger gekrümmt, und ihnen können die zugehörigen Fussstücke besser angepasst werden.
Der dadurch ermöglichte allmähliche Übergang vom Blatt zum Fussteil, gleichgültig, ob die Schaufel durch Giessen oder Pressen entsteht, ist günstig für eine hohe Gestaltfestigkeit, weil dann die vom Brennen und Schwinden herrührenden Vorspannungen im Bauteil kleiner werden. Die kleinere Krümmung bewirkt auch kleinere Vorspannungen an der Übergangsstelle zum Fuss, neben einer höheren Profilmasshaltung. Die Teilprofile lassen sich ohne besondere kostspielige Bearbeitung so aneinander anschliessen, dass Sprünge in der Profilkrümmung wegfallen. Auch der Versatz zischen den Teilprofilen kann so gewählt werden, dass keine wesentliche Undichtheit zwischen Bauch- und Rückenseite des Blattes entsteht.
In der Zeichnung ist in schematischer Weise die Teilung der Schaufel an einem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erläutert, und zwar zeigen Fig.1 eine Seitenansicht einer geteilten Schaufel, Fig.2 eine Draufsicht auf den Radkranz mit einer geteilten Schaufel, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Radkranz mit einer ungeteilten Schaufel entsprechend der bisherigen Ausführung.
Die in der Fig.1 in der Seitenansicht dargestellte keramische Laufschaufel ist einschliesslich des Schaufelfusses in ihrer Breite unterteilt. Dabei verläuft die Teilungslinie durch Schaufelblatt und -fuss zweckmässigerweise nicht eben, sondern ist, wie Fig. 2 zeigt, versetzt (Linie x). Da das Profil der Schaufel beim Fussende (Fug. 2) aus einem dicken Ein- trittsteil 1 mit einem Schaufelprofil, das im Mittel annähernd in die Axialrichtung fällt und einem dünnen Schwanzteil 2 mit einem gegenüber der Axialrichtung geneigten Profilverlauf besteht, können die Fussbreiten a1, a2 unterhalb demselben verschieden schmal gehalten werden.
Der gerade Schaufelfuss des Eintrittsteilstückes liegt in axialer Riehtung, während der gerade Schaufelfuss des Schwanzteilstückes gegenüber dieser Richtung geneigt ist (vgl. < E z rischen Axialriehtung und der einen Begrenzungskante des Schaufelfusses). Beide Fussteilstücke sind somit gegeneinander geneigt angeordnet. Besonders eindringlich zeigt sich der Vorteil der Schaufelteilung nach der Erfindung, wenn man sich einen durchlaufenden Keilfuss mit einer mittleren Neigung E) zur Axialrichtung entsprechend Fig.3 dagegenhält.
Es sind dort sowohl am dicken Eintrittsteil des Profils als auch am dünnen Schwanzteil frei überhängende Enden 3 und 4 des Schaufelblattes vorhanden, die beanspruchungsmässig schlecht zu weiten sind, durch entstehende Brennspannungen auch festigkeitsmässig benachteiligt sind und als vorspringende Teile leicht, beschädigt. werden können.
Auch das Vorhandensein von grösseren, festigkeitsmässig weniger ausgenützten Ecken 5 und 6 des Keilfusses und der kleinere Zugquerschnitt der Radköpfe .fällt bei der bisherigen Ausführung auf.