DE3742046C2

DE3742046C2 - Leitschaufel für Leitapparate, insbesondere von Wasserkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3742046C2
Application number: DE3742046A
Authority: DE
Inventors: Karl Otto
Original assignee: RODENBERG KUNSTSTOFFTECH
Current assignee: RODENBERG KUNSTSTOFFTECH
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2007-12-12
Also published as: CH677006A5; DE3742046A1; AT397130B; US4946347A; ATA300188A

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitschaufel für Leitapparate, insbesondere von Wasserkraftmaschinen. Auf den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6 wird verwiesen.

Eine solche Leitschaufel ist aus FR-PS 965 869 bekanntgeworden. Diese Schaufel weist einen metallischen Kern auf, der aus einem einzigen Stück gefertigt ist und Bohrungen hat, und der mit einer Kautschukumhüllung versehen ist.

Derartige Leitschaufeln werden in Abhängigkeit von ihrer Belastung üblicherweise aus Stahlguß oder Gußeisen hergestellt. Zur Erzeugung ihrer Fertiggestalt ist ein erheblicher Aufwand an spanender Bearbeitung erforderlich. Außerdem wendet man bei einem aus solchen Schaufeln gebildeten Leitapparat eine entsprechend hohe Schließpressung an, um einen wasserdichten Verschluß im Bereich der Schließkanten der Schaufelblätter zu erzielen. Auch besteht bei solchen Schaufeln die Gefahr des Ablösens der Umhüllung vom Kern.

Aus DE-AS 12 24 219 ist eine Leitschaufel bekannt, bei der an den Stirnseiten ihres Blattes separate, angesetzte Dichtungen befestigt sind. Diese bestehen aus einem metallischen, mit der Leitschaufel verschraubten Kern, der mit einer aufblasbaren Hülle aus Kautschuk versehen ist. Der Kern ist massiv. Zwar ist hierbei die Dichtwirkung gegenüber der erstgenannten Schaufelart verbessert, jedoch verbleibt der Nachteil der aufwendigen Fertigung und der Gefahr des Ablösens der Umhüllung vom Kern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitschaufel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß der Fertigungsaufwand gegenüber herkömmlichen Leitschaufeln sowie die Gefahr des Ablösens der Umhüllung vom Kern verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Leitschaufel mit einem Blatt, welches aus einem Kern mit einer allseiti gen Umhüllung besteht, als erstes Ausführungsbei spiel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Schaufel blattes nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaufelblatt im Schnitt mit einem aus zylin drischen Teilen und angeschweißten Blechen beste henden Kern als zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Schaufel nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Schaufel entlang der Linie V-V in Fig. 3,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer teilweise aufgebrochen gezeichneten Schaufel mit einem geschichtete Bleche aufweisenden Kern als drittes Ausführungs beispiel,

Fig. 7 einen Querschnitt dieser Schaufel entlang der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht einer teilweise von der Umhül lung befreiten Schaufel als viertes Ausführungs beispiel,

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Schaufelbereich entlang der Linie IX-IX in Fig. 8 mit einer Formschluß verbindung zwischen Kern und Umhüllung sowie

Fig. 10 einen Schnitt durch einen Schaufelbereich entlang der Linie IX-IX in Fig. 8 mit einer anderen Aus führungsform einer Formschlußverbindung zwischen Schaufelkern und Umhüllung.

Die in den Fig. 1 und 2 als erstes Ausführungsbeispiel darge stellte Leitschaufel 10 hat ein Blatt 11, welches aus einem Kern 12 und einer Umhüllung 13 besteht. Der Kern 12 ist als ein stückiges Gußteil aus Gußeisen oder Stahlguß ausgebildet. Die Umhüllung 13 besteht dagegen aus einem nichtmetallischen Werk stoff, wie Polyurethan, Kautschuk oder einem anderen elastomeren Kunststoff.

Die Umhüllung 13 ist durch Urformen erzeugt, d. h. sie ist in einer die Fertiggestalt des Blattes 11 als Hohlraum aufweisen den, nicht dargestellten Form hergestellt. Als Verfahren zum Erzeugen der Umhüllung 13 können das Gießen, Pressen, Spritz gießen und Spritzpressen angewandt werden. Dabei wird der Kern 12 in die Form eingelegt und allseitig mit dem erwähnten Werk stoff in einer genau bemessenen Schichtdicke umhüllt. Die Umhül lung 13 erstreckt sich somit von einer Anströmkante 14 des Blat tes 11 entlang dessen beiden Breitseiten 15, 16 sowie beiden Stirnseiten 17, 18 zu einer Abströmkante 19. Lediglich im Be reich der Drehachse 20 der Leitschaufel 10 ist die Umhüllung 13 in ihrer Stirnseite 17 von einem Schaufelstiel 21 und an ihrer Stirnseite 18 von einem Schaufelzapfen 22 durchgriffen. Der gleichachsig zur Drehachse 20 verlaufende Schaufelstiel 21 und der Schaufelzapfen 22 dienen der Lagerung der Leitschaufel in nicht dargestellten, an die beiden Stirnseiten 17, 18 angrenzen den Gehäuseteilen der Wasserkraftmaschine.

Die Bindung der Umhüllung 13 an den Kern 12 kann stoffschlüssig durch die Verwendung von Bindemitteln, wie Klebern od. dgl., oder bei Verwendung von Kautschuk durch Vulkanisationsbindung oder durch Formschluß erzielt werden, wie dies bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben ist.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 weist das Schaufelblatt 30 einen aus mehreren Einzelteilen zusammenge fügten Kern 31 auf. Der Kern 31 hat ein achsgleich zu seiner Drehachse 32 verlaufendes Rohr 33 als zentrales zylindrisches Teil, an das beiderseits in der Mittelebene 34 des Schaufelblat tes 30 verlaufende Bleche 35 und 36 angeschweißt sind. Im Be reich der Anströmkante 37 des Schaufelblattes 30 ist ein weite res zylindrisches Bauteil 38 am sich gegen die Anströmkante er streckenden Blech 35 angeschweißt. Dieses Bauteil 38 ist als parallel zur Drehachse 32 des Schaufelblattes 30 verlaufendes Rohr ausgebildet. Das Rohr 33 des Schaufelkerns 31 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Bolzens, der in den gleich falls nicht gezeichneten, angrenzenden Gehäuseteilen der Wasser kraftmaschine befestigt und als Drehachse für das Schaufelblatt 30 bestimmt ist. Das an der Anströmkante 37 des Schaufelblattes 30 befestigte Bauteil 38 des Kerns 31 dient dem Angriff des nicht dargestellten Leitschaufel-Stellapparates, dessen Lenker mit einem Zapfen in an sich bekannter Weise in das Teil 38 ein greifen.

Die Gestalt des Schaufelblattes 30 ist durch die dessen gesamte wasserberührte Oberfläche umfassende, durch Urformen erzeugte Umhüllung 39 aus einem der vorerwähnten nichtmetallischen Werk stoffe bestimmt. Lediglich die stirnseitigen Flächen sowie der Hohlraum der zylindrischen Teile 33 und 38 des Kerns 31 sind nicht von der Umhüllung 39 bedeckt.

Zum Verbinden der Umhüllung 39 mit dem Kern 31 sind bei diesem Ausführungsbeispiel Maßnahmen getroffen, welche einen Formschluß zwischen Kern und Umhüllung erzeugen. Hierzu ist das Blech 35 des Schaufelkerns 31 mit einer Vielzahl von durchgehenden Boh rungen 40 versehen. Diese Bohrungen 40 sind vom Werkstoff der Umhüllung 39 durchgriffen, so daß hierdurch die zu beiden Seiten der Blattmittelebene 34 liegenden Umhüllungsabschnitte 41 und 42 miteinander verbunden sind. Diese Bohrungen 40 können gleich falls im Blech 36 erzeugt sein. Anstelle von Bohrungen 40 können aber auch, wie dies beim Blech 36 in Fig. 3 dargestellt ist, Durchbrüche 43, beispielsweise in Form von Schlitzen, vorgesehen sein, welche vom Werkstoff der Umhüllung 39 durchdrungen sind und den Formschluß zwischen dem Kern 31 und der Umhüllung er zeugen.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte weitere Ausführungsform einer Leitschaufel 60 weist ein Blatt 61 aus einem Kern 62 mit einer in der vorbeschriebenen Weise erzeugten Umhüllung 63 auf. Der Kern 62 hat ein gleichachsig zur Drehachse 64 der Schaufel 60 verlaufendes zylindrisches Teil 65. Auf dieses Teil 65 sind zwischen den Stirnseiten 66 und 67 des Blattes 61 formgleiche Bleche 68 in gegenseitigem Abstand aufgereiht. Diese Bleche 68 haben eine dem Schaufelprofil entsprechende geometrisch ähnliche Form, wie dies aus Fig. 7 deutlich zu erkennen ist. Zur axialen Fixierung der Bleche 68 ist je ein Distanzring 69 zwischen zwei Bleche auf das zylindrische Teil 65 aufgeschoben. Die Bleche 68 sowie die Distanzringe 69 sind mit dem zylindrischen Teil 65 verschweißt. Der Werkstoff der Umhüllung 33 umschließt die Bleche 68 allseitig, d. h. er nimmt auch die Räume zwischen den benachbarten Blechen ein.

Das in den Fig. 8 bis 10 beschriebene Ausführungsbeispiel einer Leitschaufel 80 beinhaltet gleichfalls ein Schaufelblatt 81 aus einem Kern 82 mit einer durch Urformen erzeugten Umhül lung 83. Zur Erzielung eines Formschlusses zwischen dem Kern 82 und der Umhüllung 83 sind bei der in Fig. 9 dargestellten Vari ante beiderseits am Kern angeformte hinterschnittene knopfförmi ge Ansätze 84 und leistenförmige Ansätze 85 vorgesehen, welche von der Umhüllung 83 umgriffen sind. Der Formschluß kann ent weder nur durch die knopfartigen Ansätze 84 oder nur durch die leistenartigen Ansätze 85 erzeugt werden, welche entlang der gesamten Oberfläche des Kerns angeordnet sind. Der Formschluß kann aber auch dadurch erreicht werden, daß der Kern 82 mit am Grund erweiterten Vertiefungen 86 oder Nuten 87 versehen ist, in welche die Umhüllung eingreift (Fig. 10).

Claims

1. Leitschaufel für Leitapparate insbesondere von Wasserkraftmaschinen, mit einem drehbar gelagerten, in sich starren Blatt, das sich in Schließstellung des Leitapparates an benachbarten Leitschaufelblättern abstützt, einem metallischen Kern und die gesamte wasserberührte Oberfläche des Blattes umfassende Umhüllung aus einem nichtmetallischen, elastischen Werkstoff aufweist, wobei das Material der Umhüllung den Kern umschließt und alle Räume bis zur umhüllten Außenkontur der Leitschaufel vollständig ausfüllt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1.1 der Kern (31) besteht aus Stahl oder Grauguß und weist ein gleichachsig zur Drehachse (32) durch die gesamte Leitschaufel verlaufendes zylindrisches Teil (33) auf;
1.2 das zylindrische Teil (33) weist zwischen den Stirnseiten (66, 67) des Blattes (30) angeordnete, an das zylindrische Teil (33) angeschweißte und sich zwischen Anströmkante und Abströmkante erstreckende Bleche (35, 36) auf;
1.3 die Bleche (35) sind längs zum zylindrischen Teil (33) angeordnet.

2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (35, 36) mit Bohrungen (40) oder Schlitzen (43) versehen sind.

3. Leitschaufel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

3.1 im Bereich der Anströmkante (37) des Schaufelblattes (30) ist ein weiteres zylindrisches Bauteil (38) vorgesehen;
3.2 das weitere zylindrische Bauteil verläuft parallel zur Anströmkante (37) und ist in die Umhüllung eingebettet;
3.3 das zweite zylindrische Bauteil (38) ist an das der Anströmkante (37) nahe Ende des Bleches (35) angeschweißt.

4. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (82) mit hinterschnittenen kopf- oder leistenförmigen Ansätzen (84, 85) versehen ist, die von der Umhüllung (83) umgriffen sind.

5. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (82) mit am Grund erweiterten Vertiefungen (86) oder Nuten (87) versehen ist, in welche die Umhüllung (83) eingreift.

6. Leitschaufel für Leitapparate insbesondere von Wasserkraftmaschinen, mit einem drehbar gelagerten, in sich starren Blatt, das sich in Schließstellung des Leitapparates an benachbarten Leitschaufelblättern abstützt, einem metallischen Kern und die gesamte wasserberührte Oberfläche des Blattes umfassende Umhüllung aus einem nichtmetallischen, elastischen Werkstoff aufweist, wobei das Material der Umhüllung den Kern umschließt und alle Räume bis zur umhüllten Außenkontur der Leitschaufel vollständig ausfüllt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

6.1 der Kern (62) besteht aus Stahl oder Grauguß und weist ein gleichachsig zur Drehachse (64) durch die gesamte Leitschaufel verlaufendes zylindrisches Teil (65) auf;
6.2 das zylindrische Teil (65) weist zwischen den Stirnseiten (66, 67) des Blattes (61) angeordnete, an das zylindrische Teil (65) angeschweißte und sich zwischen Anströmkante und Abströmkante erstreckende Bleche (68) auf,
6.3 die Bleche (68) sind in gegenseitigem Abstand sowie normal zum zylindrischen Teil (65) angeordnet.