DE102015213660A1

DE102015213660A1 - Nabe einer Axialturbine und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102015213660A1
Application number: DE102015213660.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Rohrer; Thomas Schubert
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-01-26

Abstract

Nabe für eine Axialturbine mit verstellbaren Schaufelblättern, welche aus einzelnen Teilen mittels Schweißen zusammengesetzt ist, wobei die Nabe eine Anzahl von Schmiedeteilen umfasst, die jeweils zur Aufnahme von einem Schaufelblatt vorgesehen sind, so dass im Zusammengebauten Zustand der Turbine jeweils ein Schmiedeteil den Schaft des zugehörigen Schaufelblattes vollständig umschließt, und die Nabe ferner einen Boden umfasst, welcher aus wenigstens einem geschmiedeten Teil besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Nabe einer Axialturbine mit verstellbaren Schaufelblättern (Typ Kaplan) und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Nabe.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass solche Naben gewöhnlich aus einem gegossenen Teil (vgl. US 4 422 826 , Spalte 2, Zeilen 4–6) oder aus mehreren zusammengeschweißten Teilen (vgl. US 4 422 826 , Spalte 4, Zeilen 2–4). besteht. Allerdings gibt der genannte Stand der Technik keinerlei Hinweise, wie eine solche durch Schweißen hergestellte Nabe aufgebaut ist bzw. hergestellt werden kann.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anordnung für eine gattungsgemäße Nabe, welche durch Schweißen hergestellt wird, und ein entsprechendes Herstellverfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den davon abhängigen Unteransprüchen.
Beim Betrieb einer gattungsgemäßen Axialturbine unterliegt die Nabe erheblichen Kräften, so dass diese eine entsprechende Festigkeit aufweisen muss. Der Erfinder hat erkannt, dass diese Anforderung dadurch erfüllt werden kann, dass die Nabe aus einzelnen Schmiedeteilen zusammengesetzt wird, wobei für jedes Schaufelblatt ein Schmiedeteil vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 erfindungsgemäße Anordnung der zu verschweißenden Nabenteile
2 Abfolge der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
In 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung der Teile dargestellt, die zu einer gattungsgemäßen Nabe zusammen geschweißt werden. Die Nabe wird aus Schmiedeteilen zusammengesetzt. Für jedes Schaufelblatt ist ein separates einteilig geschmiedetes Teil zur Aufnahme jeweils eines Schaufelblattes vorgesehen. Eines dieser Teile ist mit 1 bezeichnet. Die Nabe umfasst ferner einen geschmiedeten Boden, welcher mit 2 bezeichnet ist. Der geschmiedete Boden 2 kann dabei auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
In 2 ist die Abfolge der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt. Die Figur zeigt dabei nur eine mögliche Abfolge der Schritte, d.h. die Reihenfolge der Schritte kann auch eine andere sein. Der Verfahrensschritt, welcher mit V1 bezeichnet ist, beinhaltet die Bereitstellung der Schmiedeteile. Mit V2 ist das Aneinanderschweißen der Schmiedeteile 1 bezeichnet, welche zur Aufnahme eines Schaufelblattes vorgesehen sind. Das Ergebnis dieses Schrittes ist eine ringförmige Struktur. Mit V3 ist die Bereitstellung des geschmiedeten Bodens 2 bezeichnet. Diese Bereitstellung kann sowohl einen Bearbeitungsschritt am zugrunde liegenden Schmiedeteil als auch ein Aneinanderschweißen von mehreren geschmiedeten Einzelteilen beinhalten. Mit V4 ist das Verschweißen der ringförmigen Struktur aus V2 mit dem geschmiedeten Boden 2 aus V3 bezeichnet. Mit V5 ist ein Verfahrensschritt bezeichnet, bei dem ggf. noch Lücken in der Nabenstruktur mittels Füllstücken geschlossen werden. Diese Füllstücke könne geschmiedete oder auch gegossene Teile sein. Mit V6 ist ein Verfahrensschritt bezeichnet, in dem die vollständige Nabe in einem Stück weiter bearbeitet wird (z.B. bezüglich der äußeren Kontur und der zur Aufnahme der Schaufelblätter vorgesehenen Öffnungen).
Die in den einzelnen Verfahrensschritten vorgesehenen Schweißungen erfolgen besonders vorteilhaft mit Hilfe eines Engspaltverfahrens.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4422826 [0002, 0002]

Claims

Nabe für eine Axialturbine mit verstellbaren Schaufelblättern, welche aus einzelnen Teilen mittels Schweißen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe eine Anzahl von Schmiedeteilen (1) umfasst, die jeweils zur Aufnahme von einem Schaufelblatt vorgesehen sind, so dass im Zusammengebauten Zustand der Turbine jeweils ein Schmiedeteil (1) den Schaft des zugehörigen Schaufelblattes vollständig umschließt, und die Nabe ferner einen Boden (2) umfasst, welcher aus wenigstens einem geschmiedeten Teil besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Nabe für eine Axialturbine mit verstellbaren Schaufelblättern mittels Schweißen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellung der Schmiedeteile (V1); Aneinanderschweißen der Schmiedeteile (1), welche zur Aufnahme jeweils eines Schaufelblattes vorgesehen sind, zu einer ringförmige Struktur (V2); Bereitstellung eines geschmiedeten Bodens (2, V3); Verschweißen der ringförmigen Struktur mit dem geschmiedeten Boden (2, V4); Verschließen von eventuell vorhandenen Lücken in der Nabenstruktur mittels Füllstücken (V5); Bearbeitung der vollständigen Nabe in einem Stück (V6).
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißungen in einem Engspaltverfahren erfolgen.