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Die Erfindung betrifft allgemein Leitapparatanordnungen für Dampfturbinen und speziell eine verschweißte Leitapparatanordnung sowie Montagevorrichtungen, die eine fluchtende Ausrichtung und die Herstellung des Leitapparats erleichtern.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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EP 1 808 577 A2 offenbart eine Leitschaufel mit einer Schiene auf einer unteren oder oberen Wand.
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DE 603 02 166 T2 offenbart eine Verbindung zwischen einer Bearbeitungsmaschine und einer Schaufel. Die Schaufel ist seitlich zwischen Klammern gehalten.
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EP 1 810 779 A2 zeigt eine Düsenbaugruppe mit seitlich angeordneten Merkmalen zum Ausrichten der Baugruppe für einen Fertigungsprozess.
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DE 697 21 515 T2 zeigt eine Rotorschaufel, welche in einer Haltevorrichtung gehalten ist. Dazu steht ein Stift mit einer Festlegeeinrichtung in Eingriff.
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Dampfturbinen enthalten gewöhnlich statische Leitapparatsegmente, die den Dampfstrom in rotierende Schaufeln lenken, die mit einem Laufrad verbunden sind. In Dampfturbinen wird eine Reihe von Leitapparaten, wobei jeder Leitapparat eine Strömungsflächen- oder Laufschaufelkonstruktion aufweist, gewöhnlich als Leitapparatstufe bezeichnet. Herkömmliche Leitapparatstufen werden hauptsächlich unter Verwendung eines von zwei Verfahren hergestellt. Ein erstes Verfahren verwendet eine Band/Ring-Konstruktion, bei der die Schaufeln zunächst zwischen inneren und äußeren Bänder verschweißt werden, die sich über 180° erstrecken. Diese mit verschweißten Schaufeln versehenen gekrümmten Bänder werden anschließend eingebaut, d.h. zwischen dem inneren und äußeren Ring des Stators der Turbine geschweißt. Das zweite Verfahren verwendet häufig Schaufeln, die unmittelbar an innere und äußere Ringe mittels einer an den Ringstößen angebrachten Kehlnaht geschweißt sind. Das letztere Verfahren wird gewöhnlich im Falle verhältnismäßig großer Schaufeln verwendet, bei denen Zugang zum Erzeugen der Schweißnaht vorhanden ist.
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Der Einsatz des zuerst erwähnten Band/Ring-Einbauverfahrens weist spezielle Nachteile auf. Ein Hauptnachteil des Band/Ring-Einbauverfahrens ist die mit diesem verbundene Schweißverformung des Strömungspfads, d.h. zwischen benachbarten Laufschaufeln und den Dampfpfadseitenwänden. Die Abmessung und der Wärmeeintrag der für diese Vorrichtungen eingesetzten Schweißnaht ist beträchtlich. D.h., mit dem Einsatz einer erheblichen Menge metallischen Füllstoffs erfordert die Schweißnaht einen hohen Wärmeeintrag. In einer Abwandlung sind die Schweißnähte sehr tiefe Elektronenstrahlschweißnähte (EBWs), die kein Füllstoffmetall verwenden. Ein derartiger Eintrag von Material oder Wärme führt zu einer Verformung des Strömungspfads; beispielsweise verursacht die Werkstoffschrumpfung eine Wölbung der Schaufeln in dem Strömungspfad, die von der für sie konstruierten Gestalt abweicht. Häufig müssen die Strömungsflächen nach dem Schweißen und der Spannungsentlastung korrigiert werden. Das Ergebnis dieser Dampfpfadverformung ist ein verringerter Statorwirkungsgrad. Außerdem ändern sich aufgrund des Einschweißens der Leitapparate in die Statoranordnung möglicherweise die Oberflächenprofile der inneren und äußeren Bänder, was zu zusätzlichen Irregularitäten des Strömungspfads führt. In der Regel biegen und verformen sich daher die Leitapparate und Bänder. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand an Nachbearbeitung der Leitapparatkonstruktion, um sie mit den Konstruktionskriterien in Übereinstimmung zu bringen. In vielen Fällen sind etwa 30% der Kosten der Gesamtkonstruktion der Leitapparatanordnung nach dem Schweißen und der Spannungsentlastung auf die Wiederherstellung der ursprünglich entworfenen Gestalt der Leitapparatanordnung zurückzuführen.
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Weiter verfügen Montageverfahren, die in Ringe eingeschweißte Einzelleitapparatkonstruktionen verwenden, nicht über eine definierte Schweißnahttiefe, verfügen weder auf dem inneren noch dem äußeren Ring über Montageausrichtungsmerkmale und weisen außerdem nachteilig keine Sicherungsmerkmale für den Fall eines Schweißnahtbruchs auf. Darüber hinaus weisen Montageverfahren und Konstruktionen von Leitapparaten nach dem Stand der Technik keine den Leitapparatgrößen gemeinsamen Merkmale auf, die wiederholbare Einspannverfahren ermöglichen. D.h., die Leitapparatanordnungen verfügen über kein Merkmal, das sämtlichen Leitapparatgrößen gemeinsam ist, um als Bezugspunkt für Maschinensteuerungsmittel zu dienen, und ohne ein solches Merkmal ist für jede Leitapparatanordnungsgröße eine eigene Voreinstellung, Vorverarbeitung und spezielle Werkzeugbestückung erforderlich, was die Kosten steigert. Es besteht somit nachweislich ein Bedarf nach einem verbesserten Dampfströmungspfad für einen Statorleitapparat, der mit geringem Wärmeeintrag auskommende Schweißnähte aufweist, um eine auf Schweißvorgänge zurückzuführende Dampfpfadverformung auf ein Minimum zu reduzieren oder zu eliminieren, sowie um Herstellungs- und Zykluskosten durch Hinzufügen von Merkmalen zu verbessern, die Montage- und Maschineneinspannvorgänge vereinfachen, die fluchtende Ausrichtung der Leitapparatanordnung in dem Stator erleichtern und eine mechanische Sperre bereitstellen, um eine Stromabwärtsbewegung der Leitapparatanordnung im Falle eines Schweißnahtbruchs zu verhindern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem exemplarischen, nicht als beschränkend zu bewertenden Ausführungsbeispiel betrifft die Erfindung eine Leitapparatlaufschaufel, die radial innere und äußere Wände mit einem sich dazwischen erstreckende Schaufelblattabschnitt aufweist; wobei die inneren und äußeren Wände auf entsprechenden entgegengesetzten gegenüberliegenden Flächen mit Ausrichtungsmerkmalen ausgebildet sind, die mit einer durch die Leitapparatlaufschaufel verlaufenden zentralen Längsachse fluchtend ausgerichtet sind.
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In einem weiteren nicht beschränkenden Aspekt betrifft die Erfindung eine Leitapparatlaufschaufel in Verbindung mit einer Bearbeitungsmontagevorrichtung, wobei die Leitapparatlaufschaufel radial innere und äußere Wände mit einem sich zwischen den inneren und äußeren Wänden erstreckenden Schaufelblattabschnitt aufweist; wobei die innere Wand an ihrer Oberfläche mit einem Ausrichtungsmerkmal ausgebildet ist, das mit einer durch die Leitapparatlaufschaufel verlaufenden zentralen Längsachse fluchtend ausgerichtet ist; und wobei die Bearbeitungsmontagevorrichtung eine erste drehbare Montagevorrichtungskomponente aufweist, die sich mit dem Ausrichtungsmerkmal in Eingriff befindet.
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In noch einem weiteren nicht beschränkenden Aspekt betrifft die Erfindung eine Leitapparatlaufschaufel in Verbindung mit einer Bearbeitungsmontagevorrichtung, wobei zu der Leitapparatlaufschaufel radial innere und äußere Wände mit einem Schaufelblattabschnitt, der sich zwischen den inneren und äußeren Wänden erstreckt; und auf der Leitapparatlaufschaufel und der Bearbeitungsmontagevorrichtung angeordnete universelle Ausrichtungsmerkmale gehören, wobei das Ausrichtungsmerkmal auf der Laufschaufel angeordnet ist, um die Laufschaufel fluchtend mit einer Maschinenmittelachse auszurichten, um die die Laufschaufel während einer spanabhebenden Bearbeitung gedreht wird, wenn sich das Ausrichtungsmerkmal auf der Laufschaufel mit dem Ausrichtungsmerkmal auf der Bearbeitungsmontagevorrichtung in Eingriff befindet.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht schematisch einen Querschnitt durch eine Leitschaufelkranzstufe des Dampfturbinenleitapparats nach dem Stand der Technik;
- 2 zeigt schematisch eine Dampfturbinenstufe, die eine Leitapparatanordnung sowie Schweißnahtmerkmale verwendet, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht eine Einzelschaufelleitapparatanordnung;
- 4 veranschaulicht schematisch eine Anordnung des Einzelschaufelleitapparats nach 3 zwischen dem inneren und äußeren Ring des Stators;
- 5 und 6 sind vergrößerte perspektivische Ansichten von Einzelschaufelleitapparaten, die Fluchtungs- und Bezugsmerkmale verwenden;
- 7 und 8 zeigen perspektivische Teilansichten einer Leitapparatanordnung, die weitere Ausführungsbeispiele der Fluchtungs- und Bezugsmerkmale der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- 9 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht einen in einer Bearbeitungseinspannvorrichtung eingespannten Einzelschaufelleitapparat;
- 10 zeigt in einer Draufsicht von der Seite den Leitapparat und die Spannvorrichtung nach 9;
- 11 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht den in 9 und 10 gezeigten Einzelschaufelleitapparat;
- 12 zeigt in einer auseinandergezogenen Ansicht den Leitapparat und die in 9 und 10 gezeigte Spannvorrichtungsanordnung; und
- 13 und 14 zeigen perspektivische Ansichten von Einzelschaufelleitapparaten, die Fluchtungs- und Bezugsmerkmale gemäß weiteren Ausführungsbeispielen veranschaulichen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Leitapparatanordnung aus dem Stand der Technik veranschaulicht. Die Anordnung 10 enthält mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Strömungsflächen oder Laufschaufeln 12, die an gegenüberliegenden Enden zwischen inneren und äußeren Bändern 14 bzw. 16 verschweißt sind. Die inneren und äußeren Bänder sind zwischen inneren und äußeren Ringen 18 bzw. 20 verschweißt. Außerdem sind mehrere an einem Laufrad 24 befestigte Schaufeln 22 veranschaulicht. Es ist einsichtig, dass die Leitapparatanordnung 10 in Verbindung mit den Schaufeln 22 eine Stufe einer Dampfturbine bildet.
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Weiter mit Bezug auf 1 sind die Schaufeln 12 einzeln in nicht gezeigte im Wesentlichen entsprechend gestaltete Löeher geschweißt, die in dem inneren und äußeren Band 14 bzw. 16 angeordnet sind. Die inneren und äußeren Bänder 14 und 16 erstrecken sich gewöhnlich in Form zweier Segmente, die jeweils etwa 180° aufweisen. Nachdem die Schaufeln zwischen die inneren und äußeren Bänder geschweißt sind, wird diese Teilanordnung anschließend mittels eines hohen Wärmeeintrags und tiefer Schweißnähte zwischen den inneren und äußeren Ring 18 und 20 geschweißt. Beispielsweise wird das innere Band 14 an den inneren Ring 18 durch eine Schweißnaht 26 geschweißt, die eine erhebliche Menge an metallischem Füllstoff verwendet, oder die eine sehr tiefe Elektronenstrahlschweißnaht erfordert. Darüber hinaus erfordert die Rückseite, d.h. die stromabwärtige Seite der Schweißnaht zwischen dem inneren Band und dem inneren Ring eine weitere Schweißnaht 28 mit hohem Wärmeeintrag. In ähnlicher Weise sind Schweißnähte 30, 32 mit hohem Wärmeeintrag in Verbindung mit erheblichen Mengen an metallischem Füllstoff oder sehr tiefe Elektronenstrahlschweißnähte erforderlich, um das Außenband 16, wie veranschaulicht, an entgegengesetzten axialen Orten an den äußeren Ring 20 zu schwei-ßen. Wenn die Schaufeln 12 anfangs an die inneren und äußeren Bänder 14, 16 und anschließend an die inneren und äußeren Ringe 18 und 20 geschweißt werden, verursachen diese großen Schweißnähte daher aufgrund des hohen Wärmeeintrags und Schrumpfens des metallischen Werkstoffs eine erhebliche Verformung des Strömungspfads, so dass es zu Abweichungen der Schaufeln von der entworfenen Konstruktion kommt. Außerdem können sich die inneren und äußeren Bänder 14, 16 hinsichtlich ihrer konstruierten Gestalt irregulär verformen und auf diese Weise den Strömungspfad zusätzlich verzerren. Im Ergebnis ist es erforderlich, den Leitapparatanordnungen nach dem Schweißen und der Spannungsentlastung wieder ihre ursprünglich entworfene Gestalt zu verleihen, was, wie zuvor festgestellt, 25-30 % der Kosten der Gesamtkonstruktion der Leitapparatanordnung ausmachen kann. Falls ein Elektronenstrahlschweißverfahren eingesetzt wird, wird dieses schließlich möglicherweise zu Gänze von einer Richtung her über die gesamte Strecke bis zur gegenüberliegenden Seite (mit einer Dicke von bis zu 4 Zoll) durchgeführt.
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Es existieren auch Einzelschaufelleitapparatanordnung nach dem Stand der Technik, die keine definierte Schweißnahttiefe aufweisen und somit unterschiedliche Schweißnahttiefen verwenden, um die Einzelschaufeln zwischen den inneren und äußere Ringen in die Leitapparatanordnung zu schweißen. D.h., die Schweißnahttiefen variieren möglicherweise, da der Spalt zwischen den Seitenwänden der Leitschaufel und den Ringen nicht einheitlich ist. In dem Maße, wie sich der Spalt aufgrund von Bearbeitungstoleranzen erweitert, ändern sich die Tiefe und die Eigenschaften der Schweißnaht. Ein enger Schweißspalt kann eine Schweißnaht hervorbringen, die kürzer als gewünscht ist. Ein verhältnismäßig breiter Schweißspalt treibt die Schweißnaht oder den Elektronenstrahl möglicherweise tiefer und kann in der Schweißnaht unerwünschte Lunker hervorrufen. Für herkömmliche Einzelschaufelleitapparatkonstruktionen wird außerdem eine Schweißvorbereitung an dem Grenzflächen eingesetzt, was den Einsatz einer Füllstoffschweißtechnik erfordert, die einen unerwünscht hohen Wärmeeintrag aufweist.
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Mit Bezug auf 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Leitapparatanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, das eine Einzelschaufel, d.h. eine einzelne Schaufel mit Seitenwänden verwendet, die mit einer einen geringen Wärmeeintrag erfordernden Schweißnaht unmittelbar an innere und äußere Ringe geschweißt ist, wobei die Leitapparatanordnung mechanische Merkmale, die aufgrund einer mechanischen Sperre an den Grenzflächen zwischen der Leitapparatanordnung und den inneren und äußeren Ringen eine Steigerung der Zuverlässigkeit und Verminderung von Gefahren ermöglichen, sowie Ausrichtungsmerkmale aufweist. Insbesondere enthält die Leitapparatanordnung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einstückig ausgebildete Schaufelteilanordnungen, die allgemein mit 40 bezeichnet sind. Jede Teilanordnung 40 enthält eine zwischen inneren und äußeren Seitenwänden 44 bzw. 46 angeordnete Einzelschaufel oder Einzellaufschaufel 42, wobei die Laufschaufel und Seitenwände aus einem endmaßnahen Schmiedestück oder einem Werkstoffblock spanabhebend ausgebildet werden. Wie zu sehen, enthält die innere Seitenwand 44 eine Ausnehmung 48, die längs Anströmkanten und Abströmkanten der inneren Seitenwand 44 seitlich durch radial nach innen vorspringende Schultern oder Flansche 50 und 52 begrenzt sind. In einer Abwandlung kann die innere Seitenwand 44 geeignet konstruiert sein, um benachbart zu der Anströmkante und Abströmkante der inneren Seitenwand einen zentralen Vorsprung vorzusehen, der seitlich von radial sich nach außen erstreckenden Ausnehmungen flankiert ist. In ähnlicher Weise enthält die äußere Seitenwand 46, wie veranschaulicht, eine Ausnehmung 54, die benachbart der Anströmkante und Abströmkante der äußeren Seitenwand 46 von einem Paar radial sich nach außen erstreckenden vorstehenden Schultern oder Flanschen 56, 58 flankiert oder begrenzt ist. In einer Abwandlung kann die äußere Seitenwand 46 einen zentralen Vorsprung aufweisen, der längs Anström- und Abströmkanten der äußeren Seitenwand von radial sich nach innen erstreckenden Ausnehmungen flankiert ist.
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Die Einzelleitschaufeln 40 werden anschließend zwischen den inneren bzw. äußeren Ringen 60 und 62 mittels einer niedrigen Wärmeeintrag erfordernden Schweißnaht eingebaut. Beispielsweise wird für die Schweißnaht mit geringem Wärmeeintrag eine Stumpfstoßschweißfuge und vorzugsweise eine flache Elektronenstrahlschweißnaht oder eine flache Laserschweißnaht oder ein Flachschweißverfahren mittels Schmelzmittel-TIG (Wolframinertgas) oder A-Wolframinertgas eingesetzt. Durch den Einsatz dieser Schweißverfahren und Arten von Schweißnähten ist die Schweißnaht auf den Bereich zwischen den Seitenwänden und den Ringen, der den Schultern der Seitenwände benachbart ist, oder, falls die Konfiguration umgekehrt ist, in dem bei den Grenzflächen angeordneten Bereich der Schultern der inneren und äußeren Ringe, wie in 2 dargestellt, beschränkt. Somit entsteht die Schweißnaht lediglich über eine kurze axiale Distanz, die vorzugsweise nicht die axiale Ausdehnung der Schultern längs entgegengesetzten axialen Enden der Seitenwände überschreitet, und ohne Einsatz von Schweißdrahtfüllstoff. Im Besonderen wird weniger als die Hälfte des die inneren und äußeren Seitenwände überspannenden axialen Abstands verwendet, um den Einzelschaufelleitapparat zwischen die inneren und äußeren Ringe zu schweißen. Indem beispielsweise Elektronenstrahlschweißen in einer axialen Richtung sowohl von der Anströmkante als auch von den Abströmkanten des zwischen den Seitenwänden und den Ringen vorhandenen Zwischenraums ausgehend verwendet wird, ist die axiale Weite der Schweißnähte dort, wo die Materialien der Seitenwände und Ringe verschmelzen, geringer als die Hälfte der Weite des axialen Zwischenraums. Wie zuvor festgestellt, könnte sich die Schweißnaht im Falle des Einsatzes einer Elektronenstrahlschweißnaht durch die gesamte Weite des Stoßes der Seitenwände und der Ringe erstrecken.
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Ein Einbauverfahren ist am deutlichsten in 4 veranschaulicht, wobei der veranschaulichte Vorgang des Einbaus den Schritt des Anordnens einer Einzelschaufel 40 zwischen den inneren und äußeren Ringen 60, 62 beinhaltet, wenn die Ringe und Einzelschaufeln sich in einer horizontalen Orientierung befinden. Auf diese Weise werden die Leitapparatanordnungen durch Drehen dieser Anordnung in Umfangsrichtung gegenüber einem stationären Elektronenstrahlschweißgerät, oder vice versa, und anschließende Umkehrung der Anordnung und Vervollständigen der Schweißnaht von der entgegengesetzten Axialrichtung her mit den inneren und äußeren Ringen in einer um den Umfang angeordneten Gruppe derselben ohne den Einsatz hohen Wärmeeintrags oder Füllstoffmaterials verschweißt.
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Wie in 2 deutlich zu sehen, sind zwischen den einzelnen Schaufeln 40, 50, 52, 56, 58 und den Ringen 60, 62 außerdem mechanische Grenzflächen vorhanden. Diese Grenzflächen umfassen die Schultern oder Flansche, die mit den Ausnehmungen der komplementären Komponente in Eingriff stehen. Diese auf Schulter und Ausnehmung basierende Konstruktion wird verwendet, um die Schweißnahttiefe zu steuern und um diese während der Herstellung zwischen den Leitschaufeln definiert und einheitlich zu gestalten. Diese Sperre wird außerdem genutzt, um die Leitschaufeln zwischen den inneren und äußeren Ringen axial fluchtend anzuordnen. Die Sperre hält die Leitapparate während des Einbaus der Leitschaufeln zwischen den inneren und äußeren Ringen und der Schweißnaht an Ort und Stelle. D.h., die Leitschaufeln können dicht aneinander angeordnet und zwischen die inneren und äußeren Ringen gepackt werden, während sie durch die Ringe festgehalten werden. Darüber hinaus hält die mechanische Sperre die einzelnen Schaufeln während des Dampfturbinenbetriebs im Falle eines Schweißnahtbruchs in axialer Position, d.h., sie hindert die Einzelschaufel daran sich stromabwärts in Berührung mit dem Laufrad zu bewegen.
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Mit speziellem Bezug auf 5, 6 und 7 sind ferner Merkmale veranschaulicht, die der Schaufelkonstruktion hinzugefügt sind, die das Einspannen der Leitschaufel erleichtert, während diese Bearbeitungen durch eine Fräsmaschine erfährt. Diese Merkmale sind der Leitschaufelkonstruktion hinzugefügt, um eine einheitliche Schnittstelle für den bearbeitenden Einzelschaufelhersteller zu erhalten. Beispielsweise gehört zu einem jener Merkmale, wie in 5 gezeigt, eine auf der oberen oder unteren Seitenwand angeordnete Rippe oder Schiene 70. Ein weiteres Einspannmerkmal ist in 7 veranschaulicht, das auf einer längs der äußeren Seitenwand 46 sich nach vorne erstreckenden Rippe 72 basiert. Es ist einsichtig, dass die Rippe 72 entlang der inneren Seitenwand 44 vorgesehen sein kann, und sie kann in beiden Fällen benachbart der Abstromflächen jener Seitenwände ausgebildet sein. In 6 können ebene Flächen 74 auf der Außenfläche der äußeren Seitenwände sowie ebene Flächen 76 auf der Außenfläche der inneren Seitenwand vorgesehen sein. Diese ebenen Flächen 74 und 76 dienen als Bearbeitungsbezugspunkt, um das Einspannen bei spanabhebenden Bearbeitungsvorgängen zu erleichtern. Herkömmliche Konstruktionen weisen eine radiale Fläche auf, deren Bearbeitung komplizierter und kostspieliger ist, und die sich nur schwer für die spanabhebende Bearbeitung einer Komponente einspannen lässt.
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In 8 kann auf der vorderen oder hinteren äußeren Seitenwand oder auf der vorderen oder hinteren inneren Seitenwand ein Paar Löcher ausgebildet werden. Das Bearbeitungszentrum ist in der Lage diese Löcher mit Blick auf mehrere Leitapparatkonstruktionen und Größen einheitlich zu erfassen, so dass das Einspannen zum Zweck einer maschinellen Bearbeitung erleichtert ist. Es steht dem Hersteller der Maschine durch das Hinzufügen dieser Merkmale somit eine konsistente Schnittstelle zur Verfügung, was hinsichtlich der spanabhebenden Bearbeitung der Schaufel einer Reduzierung der Werkzeugbestückung, der Vorverarbeitung und des Bearbeitungszyklus dient. Diese Einspannmerkmale erfüllen den Bedarf, einen Bezugspunkt vorzusehen, um dem numerisch gesteuerten Bearbeitungswerkzeug zu ermöglichen, den Ort eines Merkmals zu identifizieren, das sämtlichen Leitapparaten gemeinsam ist. Beispielsweise stellt das in 8 veranschaulichte Paar Löcher 78 zwei Punkte auf einer Montagevorrichtung bereit und bestimmt zwei Ebenen, was die gesamte Stellung des Leitapparats während einer spanabhebenden Bearbeitung steuert, so dass es der Maschine ermöglicht ist, einstückig hergestellte Leitschaufeln beliebiger Abmessung auszubilden.
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Mit Bezug auf 9, 10 und 12 ist eine Spannvorrichtung 80 gezeigt, die eine Bearbeitungsmontagevorrichtung 82 aufweist, die an einem (nicht gezeigten) Tisch befestigt ist, der um eine Maschinenmittelachse A drehbar ist. Die Montagevorrichtung 82 ist mit einem Spalt 84 (oder Ausrichtungsmerkmal) versehen, der ein weiteres Ausrichtungsmerkmal in Form einer (der Schiene 70 in 5 ähnelnden) obersten Schiene bzw. Kamms 86 aufnimmt, der sich über die innere Seitenwand 88 der Schaufel 90 erstreckt. Zu beachten ist, dass ein (in 12 nicht gezeigter) Wandabschnitt 83 der Montagevorrichtung 82 gleitend befestigt sein kann, um ein Klemmen der Leitapparatschiene 86 innerhalb der Nut 84 zu erleichtern. Somit definiert die Unterseite der gleitend verschiebbaren Wand 83 die Oberseite der Nut 84. Wie am besten in 11 zu sehen, ist in der Mitte der Schiene 86 eine Ausnehmung 92 ausgebildet. Die Ausnehmung 92 ist dazu eingerichtet, eine in dem Spalt 84 ausgebildete Nase 94 in Eingriff zu nehmen. Die oberste Schiene 86 und der Spalt 84 schneiden die Bearbeitungsmittelachse A, und die Ausnehmung 92 und die Nase 94 dienen dazu, die Mitte des Schaufelblattabschnitts der Leitapparat mit der Achse A fluchtend auszurichten und außerdem eine seitliche Bewegung der Schaufel zu verhindern. Eine auf der Mittelachse A angeordnete Stützspindel 96 wird bei einer spanabhebenden Bearbeitung in einer in der äußeren Seitenwand 95 des Einzelschaufelleitapparats 90 ausgebildeten Kerbe 93 in Eingriff genommen. Diesbezüglich dreht die Spannvorrichtung 80 den Einzelschaufelleitapparat 90 in Bezug auf ein die Schaufel hinsichtlich ihrer endgültigen technischen Maße bearbeitendes (nicht gezeigtes) Werkzeug um die Achse A.
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Zu beachten ist, dass aufgrund der Tatsache, dass für Schienen auf vielfältigen Leitapparaten dieselben Breiten und Dicken verwendet werden, und dass dafür gesorgt ist, dass die Schienen durch die Bearbeitungsmittelachse verlaufen bzw. diese schneiden, die entsprechenden Ausrichtungsmerkmale eine universelle Anwendung der Montagevorrichtung 82 für sämtliche Leitapparatkonstruktionen ermöglichen, die, wie oben beschrieben, mit einer geeignet angeordneten obersten Schiene und Aussparung versehen sind.
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Es ist einsichtig, dass die Einspannschiene 86 auf jeder Leitschaufel nach Vollendung der spanabhebenden Bearbeitung des Schaufelblattes auf der Einzelschaufel verbleiben kann oder von dieser entfernt werden kann. Falls die Schiene verbleibt, könnte sie in einer geeignet dimensionierten Nut in dem inneren oder äußeren Ring aufgenommen werden.
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13 und 14 veranschaulichen jeweils Leitapparate 96, 98, die den in 9-12 gezeigten ähneln, jedoch sind die entsprechenden Schienen 100, 102 relativ zu den entsprechenden äußeren Seitenwänden 104, 106 und Schaufeln 108, 110 aufgrund von Unterschieden der Leitapparatkonstruktion neu ausgerichtet. Beispielsweise erstreckt sich die Schiene 100 in 13 senkrecht zu der Seitenwandrand 112 des äußeren Rings, und eine Aussparung 114 ist entlang der Schiene 100 zentriert. In 14 erstreckt sich die Schiene 102 parallel zu dem Seitenwandrand 116, und die Aussparung 118 ist gegenüber der Länge der Schiene asymmetrisch angeordnet. In sämtlichen Fällen durchquert die Schiene allerdings die Mitte des Schaufelblattabschnitts und kann in Zusammenhang mit der Nasen-/Aussparungsanordnung in Verbindung mit der gleichen Montagevorrichtung 82 verwendet werden, um die Einzelschaufel zur spanabhebenden Bearbeitung der Schaufel mit der Maschinenmittelachse A fluchtend auszurichten.
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Es ist klar, dass sich die Anordnung der Einspannmerkmale in Zusammenhang mit den inneren und äußeren Wänden umkehren lässt, und dass das die auf einer Nase und Aussparung basierende Anordnung andere geeignete Formen aufweisen kann, die sich eignen, um die Funktion der gewünschten fluchtenden Ausrichtung durchzuführen.
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Die Erfindung wurde zwar anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, von dem gegenwärtig angenommen wird, dass es sich am besten verwirklichen lässt; es ist allerdings selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll, sondern vielmehr vielfältige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
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Eine Leitapparatlaufschaufel 90 ist geschaffen, die radial innere und äußere Wände 88, 95 mit einem sich dazwischen erstreckenden Schaufelblattabschnitt aufweist; wobei die inneren und äußeren Wände auf entsprechenden entgegengesetzt gegenüberliegenden Flächen mit Ausrichtungsmerkmalen 86, 92 und 93 ausgebildet sind, die mit einer durch die Leitapparatlaufschaufel verlaufenden zentralen Längsachse fluchtend ausgerichtet sind.
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Bezugszeichenliste
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| Leitapparatanordnung |
10 |
| Strömungsflächen oder Laufschaufeln |
12 |
| Inneres und äußeres Band |
14, 16 |
| Innerer und äußerer Ring |
18, 20 |
| Schaufeln |
22 |
| Laufrad |
24 |
| Schweißnaht |
26, 28, 30, 32 |
| Einzelschaufel-Subanordnungen |
40 |
| Strömungsfläche oder Laufschaufel |
42 |
| Innere und äußere Seitenwände |
44, 46 |
| Ausnehmung |
48, 54 |
| Hervorstehende Schultern oder Flansche |
50, 52, 56, 58 |
| Äußere Ringe |
60, 62 |
| Rippe oder Schiene |
70 |
| Rippe |
72 |
| Ebene Flächen |
74, 76 |
| Löcher |
78 |
| Spannvorrichtung |
80 |
| Montagevorrichtung |
82 |
| Wandabschnitt |
83 |
| Spalt |
84 |
| Obere Schiene oder Kamm |
86 |
| Innere Seitenwand |
88 |
| Einzelleitschaufelblatt |
90 |
| Ausnehmung |
92 |
| Kerbe |
93 |
| Nase |
94 |
| Äußere Seitenwand |
95 |
| Stützspindel |
96 |
| Leitapparate |
96, 98 |
| Schienen |
100, 102 |
| Seitenwände |
104, 106 |
| Schaufeln |
108, 110 |
| Seitenwandrand |
112 |
| Aussparung |
114, 118 |
| Seitenwandrand |
116 |
