DE371048C - Verfahren und Schaufel zur Herstellung von Laufkraenzen fuer Dampf- und Gasturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 10. MÄRZ 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14 c GRUPPE 10

(121340 1/140)

International General Electric Company, Incorporated in Schenectady, N.Y., V.St A.

Verfahren und Schaufel zur Herstellung von Laufkränzen für Dampf- und Gasturbinen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. März 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 16. Februar 1920 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung- von Laufkränzen für Dampf- und. Gasturbinen, bei. welchem die Schaufeln in bekannter Weise zwischen

sitzen und in letzteren verschweißt sind. Derartige Laufkränze wurden bisher so hergestellt, daß die Schaufeln einzeln in die Tragringe eingeschweißt wurden. Infolge V d d Shiß

5 räumlich voneinander getrennten Tragringen ■ dieses Vorganges entstanden an der Schweiß- 10

stelle und in den miteinander zu verschweißenden Teilen Baustoffspannungen, wodurch ein Verziehen des Laufringes eintrat und bei hohen Beanspruchungen Brüche an den Stellen auftraten, an denen die inneren Baustoffspannungen wirkten. Dieser Nachteil soll durch die Erfindung behoben werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Tragringe zunächst λόΙΙ beschaufelt werden und dann ίο alle Schaufeln durch nur einen Schweißvorgang in den Ringen befestigt werden. Dieses Verfahren kann auch für Laufkränze Verwendung finden, bei welchen einer oder mehrere der Tragringe in bekannter Weise aus einer Anzahl Metallagen bestehen. Diese Metallager! werden gemäß der Erfindung dann durch einen einzigen Schweiß- oder Lötvorgang miteinander vereinigt. Ferner sind die Enden der Schaufeln gemäß der Erfindung so gestaucht, daß Füße und Köpfe mit Flanschen entstehen, um eine einwandfreie Befestigung in den Laufkränzen zu gewährleisten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

Abb. i, 2, 3, 4, 5 und 6 drei verschiedene Schaufeltragringe.

Abb. 7 ist die schaubildliche Ansicht einer Profilstange, aus der die Schaufeln hergestellt werden.

Abb. 8 ist eine Ansicht und teilweiser Schnitt durch eine Schaufel.

Abb. 9 ist die Endansicht der in der Abb. 8 dargestellten Schaufel.

Abb. 10 ist ein Schaufelring mit den Schaufeln.

Abb. 11 ist eine Einrichtung mit einem Schaufelring innerhalb des Ofens fertig zur ' .Lötung.

Abb. 12 ist eine andere Ausführungsform einer Verbindungsart der Schaufeln mit dem Ring.

Abb. 13 und 14 zeigen ein Turbinenrad der Curtisturbine.
Abb. 15 ist eine andere Ausführungsform.

Nach Abb. 1 bis 11 sind eine Anzahl von ■ Ringen 20 vorgesehen, die aus einem Stück bestehen können, wie es in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist, oder die aus einzelnen zusammengelöteten oder geschweißten Lagen j aufgebaut sind, wie es in den Abb. 3, 4, 5 j und 6 dargestellt ist. Vorzugsweise wird die } letztere Anordnung verwendet wegen ihrer größeren Festigkeit und wegen geringerer Neigung zur Rißbildung. In den Abb. 3 und 4 ist ein Ring 20 dargestellt, der aus mehreren flachen, dünnen Scheiben 21 besteht, die aufeinandergelegt und miteinander verlötet sind. In den Abb. 5 und 6 bestehen die einzelnen Scheiben 20 aus spiralförmig aufgewickeltem Band aus dünnem Baustoff, wobei die Lagen miteinander verlötet sind. Der nach Art der Abb. 3, 4, 5 und 6 gebildete Ring kann nach dem Lötvorgang entsprechend abgedreht und geschlichtet werden.

Auf diese Ringe 20 werden die Schaufeln 25 in der richtigen Stellung aufgesetzt, um den Schaüfelkranz zu bilden. Die Befestigung der Schaufeln erfolgt nur so, daß die Schaufeln einen gewissen Halt auf dem Ring für den Lötvorgang haben. Wesentlich ist bei dieser vorläufigen Befestigung, daß die zu verbindenden Flächen so dicht wie möglich , miteinander in Berührung gebracht werden und in dieser Lage während des Lötvor- ^: ganges gehalten werden. Eine besonders vorteilhafte Anordnung besteht darin, daß sich in den Stirnflächen der Ringe 20 Öffnungen oder Löcher 26 befinden, während die Schaufeln 25 an ihren Enden mit kurzen Vorsprüngen 27 versehen sind, die in diese Öffnungen eingesetzt werden. Die Enden der von Profilstangen abgetrennten Schaufeln werden gestaucht, so daß sich die Vorsprünge 27 bilden, wobei gleichzeitig die Flanschen 28 entstehen, um eine verbreiterte Auflage der Schaufel auf den Ring 20 zu schaffen. Die \*orsprünge 27 sind so bemessen, daß sie fest in die Löcher 26 hineinpassen, so daß, wenn der Schaufelling zusammengesetzt ist, wie es in der go Abb. 10 dargestellt ist, dann die Schaufeln fest in den Ringen verankert werden, wobei sich die Stirnkanten der Schaufeln fest auf die Stirnseiten der Ringe legen. Die Löcher 26 sind in solchen Zwischenräumen zueinander angeordnet, daß die Schaufeln die richtige Länge zum Schaufelring einnehmen.

Nachdem die Schaufelringe so zusammengesetzt sind, werden die Schaufeln mit dem Ring verschweißt, so daß der Schaufelring ein gemeinsames Ganzes bildet. Diese Verschweißung findet in einem Muffelofen 29 statt (Abb. 11), in welchen ein reduzierendes Gas, beispielsweise Wasserstoff, durch ein Rohr 30 eingeführt und durch ein Rohr 31 abgesaugt wird. Der Schaufelring wird auf eine Unterlage aus Sand oder Asbest 32 gelegt, wobei sich diese LTnterlage auf der Bodenplatte 33 befindet. Diese Unterlage soll gewährleisten, daß der Ring an allen Stellen vollkommen gleichmäßig aufliegt. Zu diesem Zwecke wird der Ring etwas in die Sandoder Asbestmasse eingedrückt. Auf den Ring wird ein Gewicht 34 gelegt. An Stelle des Gewichtes 34 können auch andere Vorrichtungen, beispielsweise Klammern, verwendet werden, die demselben Zwecke dienen. Zwischen dem Gewicht 34 und der Oberseite des Ringes wird eine mit 35 bezeichnete Asbest- oder Sandschicht gebracht, die demselben Zwecke dient, wie die Schicht 32. Alsdann wird der ganze Ring auf ungefähr

ii40°C bis 1150⁰C erhitzt, wobei sich der Ring in einem reduzierenden Gas befindet. Zum Verschweißen können dünne Kupferdrähte 36 (Abb. 10) um den Ring herumgelegt werden, oder es kann ein kleines Kupferstück in den Boden jedes Loches 26 gebracht werden. Nachdem der Ring auf diese Weise verschweißt worden ist, wird er aus dem Ofen 29 herausgenommen und fertig bearbeitet.

Ein Schaufelkranz wird, wenn er bei der Ljungstromturbine verwendet wird, an dem einen Ende durch einen Expansionsring unterstützt, während das andere Ende freiliegt. Für diesen Zweck ist es notwendig, daß derartige Turbinenringe eine große Festigkeit haben.

In der Abb. 12 ist eine andere Ausführungsform der Befestigung der Ringe mit den Schaufeln dargestellt. Bei dieser Anordnung haben die Schaufeln 40 flache Enden, in welchen sich Löcher 41 befinden, während in den Ringen 42 Löcher 43 angeordnet sind. Die Schaufeln werden an den Ringen durch Stifte 44 befestigt, welche in die Löcher eingesetzt werden.

In den Abb. 13 und 14 ist mit 45 der Schaufelradkörper und mit 46 der Rand eines Turbinenrades der Curtisturbine bezeichnet.

Der Rand 46 ist mit gewissen Zwischenräumen voneinander liegenden Löchern 47 versehen, in welche kurze Stifte 48 auf den nach innen zu liegenden Enden der Schaufeln 49 eingesteckt werden. Diese Verbindungsart gewährleistet ebenfalls eine innige Berührung zwischen der Schaufel und dem Ring. In Abb. 14 ist ersichtlich, daß der untere Rand der Schaufeln gewölbt ausgebildet ist, um sich dem Radrande anzupassen. Nachdem die Schaufelringe auf dem Rand befestigt sind, wird ein Schaufelkopfring 50 mit den Schaufeln verbunden, beispielsweise durch Zapfen 51. Der Schaufelkopf ring kann entweder aus einzelnen Abschnitten bestehen, er kann auch einen fortlaufenden Ring bilden. Das so zusammengesetzte Schaufelrad wird dann in oben beschriebener Weise durch den Lötvorgang vereinigt.

In der Abb. 15 ist eine Ausführungsform j dargestellt, die sich im besonderen zum Aufj bau von Schaufelringen für radial beaufschlagte Maschinen eignet, wobei im besonderen große Schaufelringe Verwendung finden. Bei dieser Anordnung sind die Schaufeln 55, welche ähnlich wie die Schaufein in den Abb. 8 und 9 ausgebildet sind, an Ringen 56, wie oben beschrieben, befestigt. Die Ringe 56 sind verhältnismäßig dünn und mit einer ebenen oder glatten Mantelfläche versehen, die dann so bearbeitet wird, daß die schwalbenschwanzförmigen Zungen 57 entstehen. Die so hergestellten Schaufelringe können zu einem vollkommenen Ring zusammengesetzt werden, wie es beispielsweise in der Abb. 15 dargestellt ist, indem ein Versteifungsring 58 verwendet wird, der mit schwalbenschwanzförmigen Nuten versehen ist, in welche die Zungen 57 eingreifen. Die Verbindung kann dadurch hergestellt werden, daß die Seiten der Nuten : durch einen Walzvorgang mit den Zungen 57 ■ in Eingriff gebracht werden.

Claims (3)

1. : Patent-Ansprüche:

   : i. Verfahren zur Herstellung von

   Laufkränzen für Dampf- und Gasturbinen, bei welchen die Schaufeln zwi- ; sehen räumlich voneinander getrennten Tragringen sitzen und in letzteren verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe zunächst voll beschaufelt und dann alle Schaufeln durch nur einen Lot- oder Schweißvorgang in den Ringen befestigt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 für Laufkränze, bei welchen einer oder mehrere der Tragringe aus einer Anzahl Metallagen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Metallagen durch einen einzigen Schweiß- oder Lötvorgang miteinander vereinigt werden.
3. 3. Schaufeln für das Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schaufeln so gestaucht werden, daß Füße und Köpfe (27) mit Flanschen (28) entstehen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.