DE1200070B - Verfahren zum Herstellen von Leitschaufel-kranzsegmenten fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Leitschaufelkranzsegmenten für Gasturbinen Es sind Gasturbinenkonstruktionen bekannt, bei denen die Leitschaufeln, insbesondere aus warmfestem (austenitischem) Material, an kreisbogenfönnigen Fußringsegmenten befestigt sind und die so gebildeten Leitschaufelsegmentkörper in Ringnuten eines ferritischen Gehäuses gehalten sind, wobei zwischen Fußringsegmenten und Gehäuse eine Wärmeisolierung oder Kühlzone eingeschaltet sein kann. Derartige Anordnungen geben bei kleinstmöglichem Aufwand an warmfestem Material die Mög- lichkeit, daß sich das unterteilte Leitschaufelsystem bei Anwendung ferritischer Gehäuse den wärmebedingten Formänderungen der letzteren gut anpassen kann und größere Spannungen innerhalb der Maschine vermieden werden.
• Die Erfindung geht davon aus, daß es bei derartigen Leitschaufelsystemen mit aus Segmenten bestehenden Leitschaufelkränzen, die zur Befestigung im Gehäuse an jeder Stirnseite einen konzentrisch ringförinigen Ansatz aufweisen, ein schwieriges fertigungstechnisches Problem darstellt, die Leitschaufelkränze aus austenitischem Material mit der erforderlichen Genauigkeit wirtschaftlich herzustellen. Gemäß der Erfindung wird nun diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst zur Bildung des Leitschaufelkranzes ein geschlossener Fußring hergestellt wird, daß hierauf in diesen die zur Aufnahme der Leitschaufelfüße dienenden Nuten eingefräst werden, in welche dann die Leitschaufeln in bekannter Weise eingesetzt und durch Schweißen befestigt werden und daß schließlich der Leitschaufelkranz durch Aufschneiden zwischen den Leitschaufeln in eine Anzahl von Segmenten geteilt wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet in besonders vorteilhafter Weise die Herstellung der Leitschaufelringsegmente. Die anfängliche Herstellung eines geschlossenen Ringkörpers gibt die Möglichkeit einer genauen und einfachen Herstellung des Schaufelfußprofils. An dem so hergestellten und ohne besondere Vorrichtungen u. dgl. gut einspannbaren, zunächst nicht unterteilten Schaufelfußring können sodann unter Herstellung optimaler Arbeitsbedingungen in das Ringprofil unter genauer Einhaltung der Teilung die Nuten für die Schaufelfüße, z. B. unter Verwendung von Fingerfräsern, eingefräst und nach dem Einfügen der entsprechend bearbeiteten Schaufelfüße letztere auf einer oder beiden Seiten der Fußringe mit diesen verschweißt werden. Anschließend kann der Ringkörper mittels eines Fräsers oder einer Säge in mehrere Segmente zerschnitten werden. Hervorzuheben ist hierbei, daß das erfindungsgemäße Verfahren möglich macht, die erforderlichen Bearbeitungsvorgänge, das Fräsen, das Einschweißen und das Zerschneiden des Schaufelfußringes, bei einer Einspannung des ungeteilten Ringkörpers, welcher zur Durchführung der Arbeitsvorgänge gegen-über der feststehend angeordneten Fräs- bzw. Schweißvorrichtung verdreht werden kann, auszuführen.
• Erwähnt sei, daß es an sich bekannt ist, Vollschaufeln oder zur Bildung von Kühlkanälen hohl gestaltete Schaufeln von Leitkränzen in Ringkörper, die zur Abstützung im Gehäuse dienen, einzuschweißen.
• Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnungen erläutert werden: Fig. 1 gibt im Querschnitt, die F i g. 2 und 3 in Ansicht Schaufelkränze wieder, die nach der Erfindung hergestellt werden; F i g. 4 zeigt eine Aufsicht auf den Schaufelkranz mit der Befestigungsstelle eines Schaufelfußes einer Axialgasturbine.
• In den genannten Figuren bedeuten 1 die Fußringsegmente, die zur Befestigung im Gehäuse an jeder Stirnseite einen konzentrisch ringförmigen Ansatzla aufweisen. 2 bedeuten die Schaufeln, bestehend aus dem Schaufelblatt 2 b und dem Schaufelfuß 2 a. 3 sind Schweißnähte zur Schaufelfußbefestigung. Die Herstellung der aus Segmenten bestehenden Leitschaufelkränze erfolgt nun erfirtdungsgemäß in der Weise, daß zunächst - wie an Hand der F i g. 2 und 3 ersichtlich ist - z. B. aus profiliertem Bandmaterial ein geschlossener zusammenhängender Ringkörper hergestellt wird. Dieser Ringkörper kann auf der Drehbank unter Einhaltung der Toleranzen genau bearbeitet werden. Anschließend werden in dem eingespannten Ringkörper unter genauer Einhaltung der erforderlichen Teilung, z. B. durch einen Fingerfräser, die Befestigungsnuten 1 e für die Schaufelfußteile eingearbeitet. Die zur Aufnahme der Schaufelfüße bestimmten Nuten le weisen ebenso wie die Schaufelfüße - wie F i g. 4 deutlich zeigt - der Schaufelblattrichtung entsprechend, bezogen auf die Umfangsrichtung (Tangente) einen Neigungswinkelx auf. Diese Anordnung der Schaufelfußbefestigungsnuten und Schaufelfüße ermöglicht einen verhältnismäßig großen Querschnitt für die Schaufelfußbefestigung ohne Verlust an axialer Baulänge. Anschließend werden die vorher für sich hergestellten und bearbeiteten Leitschaufeln 2, die aus Stangenmaterial hergestellt werden können, mit ihren Fußteilen 2a in die parallelwandigen und an ihren Enden abgerundeten Befestigungsnuten le eingesetzt und an dem noch geschlossenen Ringkörper auf der Außenseite oder auf der Außen- und Innenseite - wie F i g. 1 zeigt - fest verschweißt. Schließlich wird der Ringkörper - wie in den F i g. 2 und 3 angedeutet ist - bei x in Segmente zerschnitten, was mittels eines Fräsers oder einer Säge erfolgen kann. Die Schnittebene ist hierbei entsprechend der Neigung der für die Schaufelfüße vorgesehenen Längsnuten 1 e ebenfalls um einen Winkel geneigt. Hervorzuheben ist, daß die durch das Aufschneiden des Ringes erzielten Spalte zur Ermöglichung einer Wärmedehnung nach dem Zusammenbau der Maschine von Bedeutung sind.
• Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Fall, daß die Leitschaufeln lediglich an ihrem radial äußeren Ende in den die Bildung der Segmente ermöglichenden Ringkörper eingefügt werden. Unter Umständen ist es jedoch auch möglich, bei der Herstellung der Schaufelkränze auch zwischen den einzelnen innenliegenden Schaufelenden Deckbänder vorzusehen, die ebenfalls mit den Schaufeln verschweißt werden. Um in diesem Fall die erforderliche Verformbarkeit bzw. Biegsamkeit der Schaufelfußringsegmente sicherzustellen, werden dann zwischen einzelnen Schaufeln in den Deckbändern nachträglich Dehnspalte gebildet, die durch Fräsen oder Sägen hergestellt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen eines aus Segmenten bestehenden Leitschaufelkranzes für Axial-Gasturbinen, der zur Befestigung im Gehäuse an jeder Stirnseite einen konzentrisch ringförmigen Ansatz aufweist, dadurch gekennzeichn e t, daß zunächst ein geschlossener Fußring (1) hergestellt wird, daß hierauf in diesen die zur Aufnahme der Leitschaufelfüße (2a) dienenden Nuten (1 e) eingefräst werden, in welche dann die Leitschaufeln (2) in bekannter Weise eingesetzt und durch Schweißen befestigt werden, und daß schließlich der Leitschaufelkranz durch Aufschneiden zwischen den Leitschaufeln in eine Anzahl von Segmenten geteilt wird.
2. 2. Verfahren zum Herstellen eines Leitschaufelkranzes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innenliegenden Enden der Leitschaufeln zunächst mit einem Deckband durch Schweißen verbunden werden und daß dann in dieses Dehnspalte zwischen den einzelnen Leitschaufeln eingeschnitten werden. 3. Verfahren zum Herstellen eines Leitschaufelkranzes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze zur Schaufelfußbefestigung durch einen Fingerfräser in den geschlossenen Ringkranz eingefräst werden, der gegenüber der Umfangsrichtung (Tangente) um einen etwa der Schaufelblattneigung entsprechenden Winkel geneigt ist (F i g. 4).
3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1017 420, 969 599, 907 179, 846 342, 816 625; britische Patentschrift Nr. 677 274.