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Strömungsmaschinenschaufel, insbesondere für Gasturbinen Die Anwendung
galvanoplastischer Methoden erstreckt sich auf viele Gebiete der Technik, z. B.
auf die Reproduktion von Münzen oder auf die Erzeugung von Bildwerken und Plastiken.
Dabei bedient man sich entweder der Hohlgalvanoplastik, wobei sich der Niederschlag
auf der negativen Form, dem Abdruck des Modells, bildet, oder der Kerngalvanoplastik,
wobei sich der Niederschlag auf dem Gegenstand selbst bzw. der Form bildet. Die
Galvanoplastik wird ferner angewendet für die Herstellung starker galvanischer überzüge
als Korrosionsschutz oder auf dem Gebiet der Graphik für die Herstellung von Druckplatten
und Druckwalzen für den Buchdruck, Banknotendruck usw. Des weiteren bedient man
sich der Galvanoplastik zur Herstellung von Rohren und von komplizierten Formen,
die zur Verarbeitung von plastischen Massen, Kunstharzen, Gummi u. dgl. dienen (z.
B. Preßformen für Autoreifen). Sollen bestimmte Teile miteinander verbunden werden,
z. B. eine in einer Außenform galvanoplastisch herzustellende Vase mit den zugehörigen,
fertigen Henkeln, so bedient man sich vorteilhaft der Galvanoplastik,
d. h., bei der Herstellung der Vase werden die durch irgendein anderes Verfahren
gewonnenen Henkel mit eingeschmolzen. Damit wird ein umständliches Anmontieren vermieden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmaschinenschaufel, insbesondere
für Gasturbinen, mit einem schalenförmigen oder schalenbildenden, Anlaufkanten aufweisenden,
fest verbundenen Endteil. Es kann sich um eine Leitschaufel oder Laufschaufel handeln.
Die Schaufel kann zu einer Gas-oder Dampfturbine, einem Turbogebläse oder einem
Turbokompressor gehören, wobei diese Maschinen insbesondere Axialturbinen, -gebläse
oder -kompressoren sind.
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Es ist bekannt, das genannte Endteil mit dem Schaufelblattende kraftschlüssig
zu verbinden, z. B. durch Schrauben, Nieten oder - bei Hohlprofilschaufeln
- durch Eingießen. Das Endteil kann dabei ein- oder zweiteilig ausgeführt
sein. Soll eine derartige Verbindung gelöst werden, so kann dabei das Schaufelblattende
beschädigt werden. Ferner ist die Schalenwand eines genannten Endteils verhältnismäßig
dick, so daß bei einem Anlaufen eine große Reibung auftritt.
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Um die genannten Nachteile zu beseitigen oder zu vermindern, wird
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Endteil auf galvanoplastischem oder galvanischem
Weg hergestellt und mit dem Schaufelblattende galvanoplastisch oder galvanisch verbunden
ist. Die Herstellung des Endteiles erfolgt, also durch Herstellen eines überzuges
auf einer Form od. dgl. durch Abscheiden eines Metalls in einem Bad durch elektrischen
Strom und Sichniederschlagen des Metalls auf der Form od. dgl. Es wird dabei eine
sehr dünnwandige Anlaufkante bzw. Schalenwand oder Schale erzielt. Ferner ist diese
Herstellung wirtschaftlich. Es werden auch eine große Formgenauigkeit und somit
ein gutes Strömungsverhalten erzielt. Dadurch, daß das Endteil mit dem Schaufelblattende
galvanoplastisch oder galvanisch verbunden ist, wird eine hohe Betriebssicherheit
erzielt. Ferner entfällt ein umständliches Anmontieren des Endteils an das Schaufelblattende.
Das Herstellen des Endteils und das Verbinden desselben mit dem Schaufelblattende
erfolgen dabei vorzugsweise gleichzeitig.
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Eine gute Verbindung wird erzielt, wenn eine die Anlaufkanten aufweisende
Schalenwand als Endteil das Schaufelblattende mindestens zum Teil umschließt. Das
Endteil ist also hier eine Schale ohne Boden; der Boden wird durch die Stirn des
Schaufelblattendes gebildet. Das Herstellen des Schaufelendes geschieht hier vorzugsweise
so, daß sich durch galvanoplastische oder galvanische Abscheidung Metall auf einer
auf der Stirn des Schaufelblattendes angeordneten Form und gleichzeitig auf der
Außenoberfläche des Schaufelblattendes niederschlägt, wodurch sowohl das Endteil
als auch die Verbindung gleichzeitig hergestellt werden.
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Dabei kann auch gleichzeitig das gesamte Schaufelblatt mit einem solchen
Niederschlag (überzug) versehen werden. Nach der Herstellung werden das Endteil,
d. h. die Schaufel mit dem jetzt fest mit ihr verbundenen Endtefl, und die
Form voneinander getrennt. Zum Beispiel wird die Form ausgeschmolzen (Verbrauchsform).
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Eine Form kann als Dauerform z. B. aus Stahl, Messing oder Nickel
bestehen oder als Verbrauchsform aus leichtlöslichem oder tiefschmelzbarem
Metall
oder Kunststoff. Mindestens die Oberfläche der Form ist elektrisch leitfähig. Auf
eine Nichtmetall-Form wird z. B. eine dünne Schicht Graphit, Silber oder Leitlack
gebracht. Bei Metall-Dauerformen muß die Oberfläche so behandelt werden, daß der
Niederschlag leicht abgenommen werden kann. Dies erreicht man durch Aufbringen einer
elektrisch leitfähigen Trennschicht. Als Trennschichten kommen Oxyd-, Sulfid- oder
Jodidfilme in Frage. Sehr gute Strömungsverhältnisse werden erreicht, wenn, wie
an sich bekannt, die Außenoberflächen des Endteils und des Schaufelblattendes fluchten.
Im Falle des genannten Umschließens können auch die Innenoberfläche des Endteiles
und die Außenoberfläche des Schaufelblattendes fluchten; die Strömungsverhältnisse
sind dabei kaum schlechter, insbesondere wenn das Endteil sehr dünnwandig ist, aber
die Fertigung ist einfacher und billiger, also wirtschaftlicher; auch kann in diesem
Falle so gebaut werden, daß die Außenoberfläche und die Innenoberfläche dieses Endteiles
nicht mit der Außenoberfläche des Schaufelblattendes fluchten, sondern die gedachte
Verlängerung der Außenoberfläche des Schaufelblattendes zwischen jener Außenoberfläche
und Innenoberfläche liegt.
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Das Endteil kann auf die Stirn des Schaufelblattendes gesetzt sein,
es kann aber auch ein im Sinne einer Profilverkleinerung od. dgl. bearbeitetes oder
von Anfang an so hergestelltes Schaufelblattende umschließen. Hierdurch kann insbesondere
erzielt werden, daß die Außenoberflächen des Endteils und des Schaufelblattendes
fluchten.
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Das Endteil erstreckt sich insbesondere über das gesamte Profil des
Schaufelblattendes. In besonderen Fällen kann es sich auch nur über einen Teil dieses
Profils erstrecken.
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Der Ausdruck »Galvanisch« besagt, daß der Niederschlag (überzug) eine
sehr geringe Stärke aufweist. Der Ausdruck »Galvanoplastisch« besagt, daß der Niederschlag
(überzug) demgegenüber stärker ist und ferner ein selbständiger Körper, eine »Plastik«,
durch das Sichniederschlagen des Metalls gebildet wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Schaufelendes gemäß
der Erfindung perspektivisch dargestellt, wobei der andere Teil der Schaufel und
ihr Fuß mitgezeichnet sind. Es handelt sich um eine Laufschaufel einer Axialgas-
oder -dampfturbine. Diese Schaufel besteht aus Stahl.
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Das Schaufelblatt ist mit 10 und der Schaufelfuß mit
11 bezeichnet. Eine die Anlaufkanten 14 aufweisende Schalenwand 12 umschließt
als Endteil das Schaufelblattende 13 auf der Länge 15. Die Innenoberfläche
des Endteils (12) und die Außenoberfläche des Schaufelblattendes 13 fluchten,
so daß es einen kleinen Absatz 16 gibt. Dieser kann in Kauf genommen werden,
da die Stärke der Schalenwand 12 nur etwa 0,2 bis 0,5 mm beträgt. Das Endteil
12 hat der einfacheren Herstellung wegen überall gleiche Wandstärke. Diese ist in
bezug auf die Profildicke sehr klein. Das Endteil 12 besteht aus Nickel. Das Endteil,
also die Schalenwand 12, und seine bzw. ihre Verbindung mit dem Schaufelblattende
13
sind auf galvanoplastischem Wege gleichzeitig hergestellt worden in der
Art, wie vorn beschrieben ist; die Form ist nach der Abscheidung des Metalls aus
dem von der Schalenwand 12 umschlossenen Raum gezogen oder aus diesem herausgeschmolzen
worden.
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Berühren im Betrieb die Anlaufkanten 14 einen die Schaufel bzw. den
zugehörigen Schaufelkranz umgebenden, feststehenden Teil der Strömungs- oder Turbomaschine,
dann werden die Anlaufkanten 14 etwas abgeschliffen. Nach starker Berührung ist
höchstens ein Ersetzen des Endteils 12 durch ein neues notwendig. Schaufelblatt
10 und Schaufelfuß 11 bleiben erhalten.