CH304836A - Maschinenbauteil aus keramischen Werkstoffen. - Google Patents

Description

      Maschinenbauteil    aus keramischen     Werkstoffen.       Keramische Werkstoffe werden im -Ma  schinenbau vornehmlich dort verwendet, wo  neben mechanischen Beanspruchungen noch  hohe Temperaturen auftreten, die mit metalli  schen Werkstoffen kaum noch beherrscht wer  den können. Man ist hierbei bestrebt, die ge  genüber der Raumtemperatur nur     -anwesent-          lieh    veränderte Festigkeit der keramischen       Werkstoff    e bei den hohen Temperaturen prak  tisch auszuwerten.

   Dabei zwingt jedoch bei ge  wissen Aufgabenstellungen, beispielsweise bei  Turbinenschaufeln, die verhältnismässig nied  rige Eigenfestigkeit der     keramiselien    Werk  stoffe zur     Ausschöpfung    aller     gestaltsfestig-          keits-technischen    Möglichkeiten.

   Die beson  deren Eigenschaften aller keramischen Werk  stoffe, so insbesondere die Sprödigkeit und die  Empfindlichkeit dieser Werkstoffe gegenüber  Gestaltungsfragen, stellen den Konstrukteur  vor die Aufgabe, diese Einflüsse auf die     Bau-          teilfestigkeit    möglichst -umfassend zu     berück-          siehtigen.    Die     Hauptseh::wierigkeit    besteht  darin,     dass    jede kleine, beim Entwurf nicht  erkannte oder     unberücksichtige    Spannungs  spitze in der Regel die vollständige Zerstö  rung des     keramiselien    Bauteils verursacht,  wenn diese Spitze die Eigenfestigkeit des  Werkstoffes -überschreitet.  



  Es ist insbesondere bekannt,     dass    durch  die Bearbeitung einzelner Flächen des     ke-ra-          mischen    Bauteils, beispielsweise durch     Sehlei-          fen,    der vom     Brennprozess    herrührende und  jedem keramischen Werkstoff eigentümliche         Eigenspannungszustand    gestört und dadurch  die     Bauteilfestigkeit    erheblich herabgesetzt  wird.

   Die am meisten bruchgefährdeten Stel  len eines angeschliffenen Werkstückes sind  die Übergangsstellen zwischen der geschlif  fenen Fläche und der unverletzten     #Brenn-          haut    des     Scherbens.     



  Im allgemeinen     lässt    es sich jedoch nicht  vermeiden,     dass    aus keramischen Werkstoffen  bestehende     Masehinenbauteile'    zwecks     Befesti-          g-umg    mit bearbeiteten Oberflächen, den     soge-          nannten    Sitzflächen, versehen werden, uni ein  sattes Anliegen der zur Befestigung dienen  den Teile an diesen Flächen zu erreichen, und  dadurch die auftretenden Druckkräfte über  die gesamte tragende Oberfläche gleichmässig  zu verteilen.

   Bei den bekannten Anordnun  gen sind keinerlei besondere     Massnahmen.für     den Übergang zwischen bearbeiteten und un  bearbeiteten Oberflächen getroffen, sondern  die bearbeiteten Oberflächen schliessen sieh  unmittelbar an die unbearbeiteten an.  



       Erfindungsgemäss    sind dagegen die bear  beiteten Oberflächen gegenüber den unbear  beiteten Oberflächen erhöht auf einem Ansatz  angeordnet, und die seitlichen Begrenzungs  flächen dieses Ansatzes schliessen einerseits  mit den bearbeiteten Oberflächen einen Wind       kel    von<B>900</B> ein und gehen anderseits     taugen-          tial    in jeweils eine Hohlkehle mit     Kreisbogen-          kontur    über, deren     R-LLndl--Lugsradius    höchstens  gleich der Höhe des Ansatzes ist.

   Durch die  Anordnung gemäss der Erfindung wird der      festigkeitsvermindernde     Einfluss        gesehliffener     Flächen sehr stark herabgesetzt. Am Übergang  von den belasteten zu den unbelasteten Ober  flächen können keine örtlich hohen Scher  kräfte, denen gegenüber der keramische Werk  stoff sehr empfindlich ist, mehr auftreten.  Durch die Anordnung der druckbelasteten, be  arbeiteten Oberfläche     auf    einem Ansatz er  gibt sich,     dass    unbelastete     Scherbenpartien     in unmittelbarer Nähe der     Kraftangriffsfläche     nicht mehr vorhanden sind. Im allgemeinen  können die     Hohlkehlenflächen    unbearbeitet  sein.  



  In den Zeichnungen sind Ausführungsbei  spiele von erfindungsgemäss gestalteten kera  mischen     31aschinenbauteilen    dargestellt.  



       Fig.   <B>1</B> zeigt eine keramische Turbinen  schaufel, die in der     Ringn-tit    eines Läufers  befestigt ist.     Fig.    2 zeigt den     Anschlussflansch     einer keramischen Rohrleitung, der mit einer  Schraubverbindung gehalten wird.  



  Die in     Fig.   <B>1</B> gezeigte     'Turbinensehaufel,     die aus dem     Scha-Ldelblatt   <B>1</B> und dem Schau  felfuss 2 besteht, ist in die Nut<B>3</B> des im Teil  schnitt dargestellten Turbinenläufers 4 einge  setzt und stützt sieh an den     Sitzflächen   <B>5</B> ge  gen den Läufer 4 ab. Anschliessend an die ge  schliffenen     SitzfläcIlen   <B>5</B> sind die nicht bear  beiteten Oberflächen des Schaufelfusses mit  Hohlkehlen<B>8</B> versehen, wobei die Mittelpunkte  der     Abrundungskreisbögen        hi    der gleichen  Ebene     x-x    wie die betreffenden geschlif  fenen Sitzflächen<B>5</B> liegen.  



  In     Fig.   <B>1</B> ist ausserdem mit dem Verlauf  der gestrichelten Linie<B>5'</B> gezeigt, wie bisher  die Sitzflächen an derartigen Schaufeln an  gebracht wurden. Die Sitzflächen gingen da  bei     tangential,    also unmittelbar in die am un  tern Ende des     Seliaufelblattes    angebrachte       Ho'hlkehle    über. Demgegenüber sind die !Sitz  flächen<B>5</B> nach der Erfindung also erhöht     auf     einen Ansatz von der Höhe<B>A</B> angeordnet.  



  Die in     Fig.   <B>1</B> gezeigte Anordnung stellt  gewissermassen einen Grenzfall dar, da der       Rundungsradius    r der Hohlkehle gleich der  Höhe     ib    des Ansatzes ist. In diesem Falle wer  den die seitlichen Begrenzungsflächen der    Ansätze also ausschliesslich durch Teile der       Hohlkehlenflächen    gebildet.

   Zur     Einhaltang     der Bedingung,     dass    die seitlichen Begren  zungsflächen mit der bearbeiteten Fläche  einen Winkel von     90('    bilden,     muss    hierbei also  eine in einem beliebigen Punkte<B>A</B> der Stoss  kante dieser beiden Flächen an den Kreis  bogen der Hohlkehle gelegten -Tangente     T    mit  der     Sitzfläehe    einen Winkel von     9011    bilden,  In     Fig.    2 ist mit<B>10</B> die Wand eines kera  mischen Rohres bezeichnet, an dessen Ende  ein     Flanseh   <B>11</B> mit einem Ansatz<B>11'</B> ange  bracht ist.

   Der Flansch<B>11</B> ist unter     Verwen-          (lung    eines     Flanschringes    12 mit Stiftschrau  ben<B>13</B>     und.ML-Littern    14 an einem Gehäuse be  festigt. Die druckbelastete, bearbeitete Fläche  des Flansches ist mit<B>15</B> und die unbearbeitete  Fläche mit<B>116</B> bezeichnet. Die seitlichen     Be-          grenz-Luigsflächen   <B>17</B> und-<B>17'</B> bilden wiederum  mit der Sitzfläche<B>15</B> einen Winkel von<B>900.</B>  Die Fläche<B>17</B> geht     tangential    in die Hohl  kehle<B>18</B> über, deren     Krümmungsradius    r     in     diesem Falle 'kleiner ist als die Höhe h des  Ansatzes.

Claims (1)

1. PA TEI-NTTANSPRU <B>CH:</B> Maschinenbauteil aus keramischen Werk stoffen, der zwecks Befestigung mit bearbei teten Oberflächen versehen ist, dadurch ge kennzeichnet, dass die bearbeiteten Oberflä chen<B>(5,</B> 15,) den unbearbeiteten Flächen ge genüber erhöht auf einem Ansatz angeordnet sind,

   und dass die seitlichen Begrenzungs- fläclien dieses Ansatzes einerseits mit den bearbeiteten Oberflächen einen Winkel von <B>900</B> einschliessen und anderseits tangential in jeweils eine Hohlkehle mit Kreisbogenkontur übergehen, deren Rundungsradius (r) höeh- stens gleich der Höhe<B>(A)</B> des Ansatzes ist. <B>UNTERANSPRUCH:</B> Maschinenbauteil nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die HohU#:ehlen- flächen unbearbeitet sind.