DE1943663A1

DE1943663A1 - Laufrad fuer Dampf- oder Gasturbinen

Info

Publication number: DE1943663A1
Application number: DE19691943663
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Fischer
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1969-08-28
Filing date: 1969-08-28
Publication date: 1971-03-18

Description

BESCHREIBUNG Laufrad für Dampf- oder Gasturbinen Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Dampf- oder Gasturbinen mit axialer Durchströmung, bei dem die Schaufeln am Außenumfang einer Laufradscheibe angebracht sind.
Bei derartigen Laufrädern müssen die Schaufeln am Umfang der Scheibe so befestigt werden, daß sie große Fliehkräfte aushalten können. Bei rein formschlüssiger Befestigung der Schaufel, wie sie in der Regel angewandt wird, ist in die Laufradscheibe eine hinterschnittene Nut eingedreht, in die die Schaufeln mit Füßen in Hammerkopfform oder in ähnlicher Form eingesetzt sind. Es ist leicht zu ersehen, daß eine derartige Schaufelbefestigung einen erheblichen Aufwand an maschineller Bearbeitung erfordert. Auch bedeuten die dabei erforderlichen Passungen bzw. die bestehenden Spalte immer eine Gefahr bei der Beanspruchung der Schaufeln durch den Dampfetrahl in Bezug auf Schwingungserregung.
Die Erfindung bezweckt, eine Verbindung zwischen Schaufeln und Laufrad zu schaffen, bei der der Aufwand für die maschinelle Bearbeitung von Scheibe und Schaufeln äußerst gering ist und gleichzeitig durch Schweißung eine stoffschlüssige Verbindung geschaffen wird.
Es ist bekannt, bei solchen Turbinenlaufrädern die Schaufeln anzuschweißen. Jedoch benutzen die bekannten derartigen Ausführungen Schaufeln, die einen etwa quaderförmigen Fuß besitzen, so daß durch die Aneinanderreihung und Schweißung der Füße ein geschlossener Ring entsteht. Die Schaufelprofile selbst müssen bei diesen sogenannten gefrästen Schaufeln aus den quaderförmigen Rohlingen herausgespant werden. Es ist also auch bei dieser Ausführung ein großer Aufwand für die Bearbeitung der Schaufel erforderlich.
Die Erfindung löst die Aufgabe, die Schaufeln stoffschlüssig mit der Laufradscheibe zu verbinden, ohne daß es erforderlich ist, aus dem Vollen gefräste Schaufeln zu verwenden, die einen großen Aufwand an maschineller Bearbeitung erfordern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem Laufrad für Dampfturbinen mit axialer Durchströmung, bei dem die Laufradschafeln am Außenumfang einer Laufradicheibe angebracht sind, folgende Merkmale vereinigt werden: a) Die Schaufeln bestehen aus Abschnitten gezogener Profilitab, die nur ana Fußende entsprechend die flundw ds Umfanges der Laufradicheibe bearbeitet sind.
b) Ein Band mit größerer Breite als der Schaufelprofilbreite entsprisch ist um dem dem glatten zylindrischen Scheibenufang herungelegt.
c) In das Band sind Löcher der Profilform im Xeilungsabstand der Schaufeln gestanzt.
d) Die Schaufeln stecken mit ihren Fußenden in den Löchern und liegen am Scheibenumfang an.
e) Die Schaufeln und das Band einerseits sowie der Scheibenumfang andererseits sind durch eine Elektronenstrahlschweißung verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung Fig. 1 bis 4 dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades. Fig. 2 zeigt einige Schaufeln in größerem Maßstabs in der gleichen Ansicht, Fig. 3 dazu den Grundriß mit drei Schaufeln, d.h. eine Teilansicht in radialer Richtung von außen auf das Laufrad. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch Schaufel und Scheibenkranz nach der Linie A-B in Fig. 3.
Das Laufrad besteht im wesentlichen aus der Scheibe 2, an der die Schaufeln 1 am Außenumfang in radialer Stellung angebracht sind.
Die Schaufeln sind rein zylindrische Stababschnitte, deren Profilform in Fig. 3 beispielweise ersichtlich ist. Sie sind aus gezogenen Stäben durch einfaches Abschneiden hergestellt. Lediglich die ursprüngliche Fußfliche 4 ist der zylindrischen Form des Scheibenumfanges angepaßt. Die Laufradscheibe 2 hat dementsprechend einen glatten zylindrischen Umfang. Um diesen ist das Band 3 gelegt, das - wie Fig. 3 und 4 zeigen - eine größere Breite hat als die Breite b des Schaufelprofiles. Bs kann sich hier ebenfalls um ein einfaches gezogenes Band handeln, das gebogen und um die Scheibe herumgelegt und an der Stoßkante verschweißt wird. Vorher sind in das Band Löcher mit der Profilform der Schaufeln in einem Abstand entsprechend der Teilung der Schaufeln gestanzt worden, wie diese aug Fig. 3 an den entsprechenden Schaufelprofilen 1 ersichtlich sind.
Die Schaufeln 1 und das Band 3 einerseits sowie der Umfang der Laufradscheibe andererseits sind durch die Elektronenstrahlschweissung, die mit Position 5 angedeutet ist, miteinander verbunden.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Turbinenlaufrades bleibt noch ein Spalt 6 zwischen dem Band 3 und dem unteren Teil des Schaufelprofils 1. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird dieser Spalt durch eine Hartlötung ausgefüllt. Damit wird eine weitere Verbesserung insbesondere der Dauerfestigkeit der Verbindung zwischen Schaufeln-und Laufrad erzielt.
Die Laufradscheiben und inebes. die Schaufeln von Dampf- und Gasturbinen bestehen meist aus Stählen, die beim Schweißen - auch beim Elektronenstrahlschweißen - stark aufhärten, so daß eine Wärmebehandlung in Form von Anlassen nach dem Schweißen erforderlich oder zumindest zweckmäßig ist0 Beispielsweise werden hierfür die 12%igen warmfesten Chromstähle häufig gebraucht, bei denen ein Anlaßglühen bei etwa 750°C erforderlich ist. Es wurde nun gefunden, daß man den Anlaßvorgang mit dem Hartlöten verbinden kann, wenn man ein in der Temperatur entsprechendes Lötmittel verwendet. Dies ist ohne weiteres dort möglich, wo die Betriebstemperaturen des Turbinenlaufrades Sin einem Bereich liegen, der genügend weit unter etwa 750 ob ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei der Verbindung zwischen Laufradschaufeln und Laufradscheibe keine schwierige und kostspielige mechanische Bearbeitung der Teile erforderlich ist, sowie darin, daß die Elektronenstrahl schweißung, die in außerordentlich kurzer Zeit ausführbar ist, ohne Schwierigkeiten angewendet werden kann. Es ist bei der Elektronenstrahlschweißung nicht möglich, etwa Schaufelprofile (vgl. 1 in Fig. 3) direkt stumpf auf die zylindrische Pläche der Scheibe zu schweißen, weil der Elektronenstrahl bei seinem Vorschub ständig unterschiedliche Dicken zu durchstrahlen bzw. zu verschweißen hätte. Auch ist es nicht möglich, den Strahl an der nicht von Gegenmaterial besetzten freien Oberfläche der Scheibe zwischen den Schaufelprofilen oder daneben entlang zu führen. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Verwendung des Bandes 3, das die Schaufelenden umfaßt, wobei für die Durchdringung zwischen Schaufeln und Band keine bei der verlangten Genauigkeit aufwendige Zerspanungsarbeit erforderlich ist, sondern lediglich ein Ausstanzen von Profil schnitten. Es wird also eine in jeder Beziehung wirtschaftliche und den betrieblichen Anforderungen entsprechende Verbindung zwischen den Laufradschaufeln und der Scheibe bei Dampf- oder Gasturbinen geschaffen.

Claims

PATENTANSPROHE

Laufrad für Dampf- oder Gasturbinen 1.)Laufrad für Dampf- oder Gasturbinen mit axialer Durchströmung, bei dem die Schaufeln am Außenumfang einer Laufradecheibe angebracht sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Die Schaufeln (1) bestehen aus Abschnitten gezogener Profilstäbe, die nur an Fußende (4) entsprechend der Rundung des Umfanges der Laufradscheibe (2) bearbeitet sind.

b) Ein Band (3) mit größerer Breite als der Schaufelprofilbreite (b) entspricht ist um den glatten zylindrischen Scheibenumfang herumgelegt.

c) In das Band (3) sind Löcher der Profilform im Teilungsabstand der Schaufeln gestanzt.

d) Die Schaufeln (1) stecken mit ihren Fußenden in den Löchern und liegen am Scheibenumfang an.

e) Die Schaufeln (1) und das Band (3) einerseits sowie der Scheibenumfang andererseita sind durch eine Elektronenstrahlsohweißung (5) verbunden.
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (6) zwischen der Schaufel (1) und dem Loch im Band (3) durch Hartlötung ausgefüllt ist.
3. Laufrad nach Anspruch 2, bei dem das Scheiben- und/oder Schaufelmaterial aus einer beim Schweißen aufhärtenden Stahllegierung besteht, insbesondere aus 12sigem warmfesten Chromstahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartlötung gleichzeitig als Anlaßglühung für das Schweißen benutzt wird. Leerseite