DE102005016557A1

DE102005016557A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kühleinsatzes für Statorschaufeln von Gasturbinen

Info

Publication number: DE102005016557A1
Application number: DE200510016557
Authority: DE
Inventors: Renato Cottica
Original assignee: C R E A S SNC Di Sgarlazzetta; Creas SNC Di Sgarlazzetta A & C
Current assignee: C R E A S SNC Di Sgarlazzetta; Creas SNC Di Sgarlazzetta A & C
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2005-11-03
Also published as: ITTO20040234A1

Abstract

Hierin beschrieben ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kühleinsatzes für Statorschaufeln von Gasturbinen, gebildet aus einem hohlen Metallkörper mit einem Schaufelprofil 1 mit einer nach außen gekrümmten Wand 2 und einer nach innen gekrümmten Wand 3, welche gebildet wurden mittels des Formens einer einzelnen Blechplatte 10 und dem nachfolgenden Biegen dieser um die hintere Kante 5 des Einsatzes. Eine einzelne Schweißung 4 verbindet die nach außen gekrümmte Wand 2 und die nach innen gekrümmte Wand 3 entlang der führenden Kante 4 des Einsatzes 1.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Gasturbinen und spezieller ein Verfahren zur Herstellung eines Kühleinsatzes für Statorschaufeln von solchen Turbinen. Ein Beispiel eines Kühleinsatzes, auf das sich die Erfindung bezieht, der gemäß dem Stand der Technik mittels eines konventionellen Verfahrens herstellt wurde, wird schematisch in den 1 und 2 dargestellt. Mit Bezug zu diesen Figuren wird der Einsatz, der als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, durch einen hohlen Metallkörper gebildet, der ein Schaufelprofil aufweist mit einer nach außen gewölbten Wand 2 und einer nach innen gewölbten Wand 3, welche entlang der führenden Kante 4 und entlang der hinteren Kante 5 des Einsatzes 1 miteinander verbunden sind. Der Einsatz 1 läuft in Längsrichtung leicht zu und eine Endplatte 6 ist längs der äußeren Fläche 2 und der inneren Fläche 3 in einer Position befestigt, die dem kleineren Ende des Einsatzes 1 entspricht.

Die Wände 2 und 3 sind hergestellt aus einem perforierten Stahlblech und sind miteinander verbunden entlang der führenden Kante 4 mittels einer Schweißnaht 7. Eine Schweißnaht 8 wird darüber hinaus hergestellt, um die nach außen gewölbte Wand 2 und die nach innen gewölbte Wand 3 entlang der hinteren Kante 5 des Einsatzes 1 zu verbinden.

Das konventionelle Verfahren zum Herstellen des bekannten Einsatzes 1 sieht vor, zwei Blechplatten zu verwenden, die auf Größe geschnitten sind und separat durch Pressvorgänge geformt sind, um die Krümmungen anzunehmen, wobei die eine der nach außen gewölbten Fläche 2 entspricht und die andere der nach innen gewölbten Fläche 3. Die zwei Platten, die dann geformt werden, nachdem sie zugeschnitten wurden und mögliche Zusatzteile (Referenzflossen für den Pressvorgang) entfernt wurden, werden in eine geeignete Lehre oder Befestigungsvorrichtung eingefügt und bei 7 und 8 verschweißt, d. h. entlang der führenden Kante 4 und entlang der hinteren Kante 5 des Einsatzes 1. Schließlich wird die Endplatte 6 geschweißt, gefolgt von weiteren Finish- und Inspektionsvorgängen.

Dieser traditionelle Vorgang beinhaltet eine Reihe von Nachteilen.

Als erstes umfasst er die Handhabung von drei Teilen (die nach außen gewölbte Wand, die nach innen gewölbte Wand und die Endplatte) und das separate Biegen der ersten zwei, was einen besonders schwierigen und komplexen Vorgang darstellt. Weiterhin bedingt die Ausführung der zwei Schweißvorgänge, die durch hoch qualifiziertes Personal durchgeführt werden, lange Zeiten und schließt Fehlerrisiken und daraus folgender Ausschuss mit ein.

Schließlich, in Anbetracht der Verwendung für die der Einsatz vorgesehen ist, werden die nachfolgenden Finish- und Inspektionsvorgänge der doppelten Schweißung weitere Belastungen mit sich bringen in Bezug auf die Zeiten und Kosten für den kompletten Produktionszyklus des Einsatzes.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die o. g. Nachteile zu überwinden.

Gemäß der Erfindung wird das Ziel erreicht aufgrund eines Verfahrens zur Herstellung eines Kühleinsatzes für Statorschaufeln von Gasturbinen, dessen fundamentale Eigenschaft in der Tatsache liegt, dass die nach außen gewölbte Wand und die nach innen gewölbte Wand gebildet werden mittels des Formens einer einzelnen Blechplatte und dem nachfolgenden Biegen um die hintere Kante des Einsatzes, so dass die Verbindung zwischen der nach außen gewölbten Wand und der nach innen gewölbten Wand eine einzelne Schweißung entlang der führenden Kante des Einsatzes erfordert, die auf den Biegevorgang folgt.

Aufgrund dieser Lösungsidee gibt es eine Reihe von wichtigen Vorteilen.

Als erstes wird der Produktionszyklus des Einsatzes optimiert und das Endprodukt hat eine statistisch bessere Qualität, verglichen mit dem Fall von Einsätzen, die mittels des konventionellen Vorgangs erzeugt wurden.

Die Verringerung der Gegenstände, die gehandhabt werden müssen, nämlich zwei anstatt drei erzeugt eine Zeiteinsparung und verringert die Wahrscheinlichkeit von Ausschuss und verhindert ebenfalls die Möglichkeit, dass eins der zwei separaten Teile in die umgekehrte Richtung gebogen wird, was relativ häufig auftreten kann.

Eine weitere signifikante Einsparung von Zeit wird erzielt aufgrund der Tatsache, dass die Biegevorgänge der hinteren Kante des Einsatzes auf eine mechanische Art und Weise ausgeführt werden können, wobei im konventionellen Fall die hintere Kante geschweißt wird, wobei ein spezieller manueller Bedienereingriff erforderlich ist. In der Praxis hat sich gezeigt, dass in der gleichen Zeit, die erforderlich ist, um lediglich einen Einsatz mittels der traditionellen Methode herzustellen, es mit dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich ist, drei Einsätze zu produzieren.

Andererseits ermöglicht die Eliminierung einer Schweißung darüber hinaus eine Verringerung auch der Zeiten und Kosten für nachfolgende Finishvorgänge für die Schweißung und zum Überprüfen des Ergebnisses, wobei gleichzeitig eine größere Wiederholbarkeit der Qualität des Einsatzes gewährleistet wird und die Möglichkeit, die Produktionsrate weiter zu erhöhen.

Die Erfindung wird nun im Detail beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kühleinsatzes für Statorschaufeln von Gasturbinen ist, welcher mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden kann;
2 eine Querschnittsansicht ist, die den Einsatz von 1 zeigt, der gemäß eines konventionellen Verfahrens hergestellt wurde, das vorstehend beschrieben wurde;
3 eine Ansicht ähnlich zu 2 ist, die den Einsatz zeigt, der mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wird; und
die 4 bis 12 schematische Darstellungen von nachfolgenden Vorgängen sind, die von dem Verfahren der Herstellung des Einsatzes gemäß der Erfindung beinhaltet sind.
Wie in 3 dargestellt ist in dem Einsatz 1, der unter Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt wurde, die Schweißung 8 entlang der hinteren Kante 5 des Einsatzes 1, der mit dem konventionellen Verfahren hergestellt wurde, nicht vorhanden. Die Verschweißung 8 wurde durch eine Biegung 9 ersetzt, die präzise entlang der hinteren Kante 5 des Einsatzes gebildet ist.
Mit Bezug nun auf die 4 bis 12 werden nachfolgend die aufeinander folgenden Schritte der Herstellung des Einsatzes 1 beschrieben, der in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt wurde.
In dem ersten Schritt (4) wird eine einzelne Platte 10 aus kaltgewalztem und entzundertem Stahl zu der dargestellten Form geschnitten, welche der Abwicklung in die Ebene des Einsatzes 1 entspricht. Die Platte 10 wird einem Stanzvorgang ausgesetzt und einem nachfolgenden Laserschneiden. Ähnliche Vorgänge werden ausgeführt in Bezug auf die Endplatte 6. Referenzflossen 11 werden an den Seitenkanten der perforierten Platte 10 bereitgestellt.
Der nächste Schritt ist der Pressvorgang, zuerst der nach außen gewölbten Wand 2 (5) und dann der nach innen gewölbten Wand 3 (6), begleitet durch das Biegen der entsprechenden Endklappen, welche entworfen wurden, um die führende Kante 4 des Einsatzes 1 zu bilden.
Als nächstes, folgend auf den Vorgang des Trimmens wird das Biegen der Platte 10 ausgeführt (7), wobei die nach außen gewölbte Wand 2 auf die nach innen gewölbte Wand 3 überlagert wird. Als Ergebnis dieser Biegung wird die hintere Kante 5 gebildet.
Im nächsten Schritt (8) wird die führende Kante 5 gedrückt.
Dann (9) werden die Referenzflossen 11 entfernt z. B. mittels eines Bandschleifgerätes, danach, wenn das Element, das durch die nach außen gewölbte Wand 2 und die nach innen gewölbte Wand 3 gebildet wird, zusammengefügt ist, werden die Wände mit Bezug zueinander um die hintere Kante 5 gebogen, zusammen mit der Endplatte 6. Eine Mehrfach-Vorschweißmaske, die als ganzes durch M in 10 bezeichnet wird, kann bequemerweise für diesen Vorgang verwendet werden.
Der nächste Schritt (11) besteht im Befestigen der Endplatte 6 mittels einer umlaufenden Schweißung an die entsprechende Seitenkante der nach außen gewölbten Wand 2 und der nach innen gewölbten Wand 3.
Der letzte Vorgang besteht im Anbringen der Schweißnaht 7 entlang der führenden Kante 4, um damit den Einsatz 1 zu vollenden.
Am Ende dieser Vorgänge wird der fertige Einsatz 1 nachfolgenden Vorgängen unterzogen zum Kalibrieren, zum Bearbeiten des Bleches, zur Inspektion mit Ein dringflüssigkeiten, Sandstrahlen, Messen der Dimensionen und Sichtprüfung und einer möglichen Laserbeschriftung.
Es wird klar aus der obigen Beschreibung hervorgehen, dass das Verfahren gemäß der Erfindung eine erfreuliche Vereinfachung der Herstellung des Einsatzes ermöglicht, wobei zur gleichen Zeit er vom Qualitätsstandpunkt aus verbessert wird. Die Verringerung von Kosten kommt im Allgemeinen von der Verringerung der Anzahl der Komponenten, die montiert werden müssen, her, nämlich von drei auf zwei und von der Eliminierung von einer der zwei Schweißungen, die konventionell notwendig sind. Auch die nachfolgenden Vorgänge, die dem Finishing und der Inspektion der zweiten Schweißung zugeordnet sind, werden eliminiert, was zu einer weiteren vorteilhaften Verringerung der Herstellkosten führt.
Natürlich können die Details der Konstruktion und die Ausführungsformen des Geräts zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens, mit Bezug auf das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel, weit variieren mit Bezug auf das, was hierin beschrieben und dargestellt wurde, ohne dabei von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert wurde.

Claims

Ein Verfahren zum Erzeugen eines Kühleinsatzes (1) für Statorschaufeln von Gasturbinen, wobei der Einsatz (1) gebildet wird aus einem hohlen Metallkörper, der ein Schaufelprofil aufweist mit einer perforierten nach außen gekrümmten Wand (2) und einer perforierten nach innen gekrümmten Wand (3), welche entlang der führenden Kante (4) und entlang der hinteren Kante (5) des hohlen Körpers (1) verbunden sind und eine Endplatte (6), welche seitlich zu der nach außen gekrümmten Wand (2) und der nach innen gekrümmten Wand (3) angeschweißt ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die nach außen gekrümmte Wand (2) und die nach innen gekrümmte Wand (3) gebildet werden mittels des Formens einer einzelnen Platte (10) und dem nachfolgenden Biegen dieser um die hintere Kante (5), so dass die Vereinigung zwischen der nach außen gekrümmten Wand (2) und der nach innen gekrümmten Wand (3) eine einzelne Schweißung (7) entlang der führende Kante (4) des hohlen Körpers (1) erfordert, die auf den Biegevorgang folgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass gefolgt auf den Biegevorgang die hintere Kante (5) des hohlen Körpers zusammengedrückt wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Endplatte (6) geschweißt wird; vor dem Schweißen zwischen der nach außen gekrümmten Wand (2) und der nach innen gekrümmten Wand (3) entlang der führenden Kante (5) des hohlen Körpers.
Ein Kühleinsatz für Statorschaufeln von Gasturbinen; aufweisend einen hohlen Metallkörper (1) mit einem Schaufelprofil mit einer perforierten nach außen gekrümmten Wand (2) und einer perforierten nach innen gekrümmten Wand (3), die entlang der führenden Kante (4) und entlang der hinteren Kante (5) des Körpers verbunden sind, und eine Endplatte (6), die seitlich an die nach außen gekrümmte Wand (2) und die nach innen gekrümmte Wand (3) angeschweißt ist, wobei der Einsatz dadurch gekennzeichnet ist, dass die nach außen gekrümmte Wand (2) und die nach innen gekrümmte Wand (3) zu einer einzelnen Platte (10) gehören, die geformt ist und um die hintere Kante (5) gebogen ist, wobei die nach außen gekrümmte Wand (2) und die nach innen gekrümmte Wand (3) nur entlang der führenden Kante (4) geschweißt sind.
Ein Verfahren und ein Einsatz erhalten durch Anwendung des Verfahrens, im Wesentlichen wie es hierin beschrieben und illustriert wurde.