DE519893C - Verfahren zur Herstellung von Schaufelringen - Google Patents

Description

Es sind bereits radial beaufschlagte Dampf- und Gasturbinen konstruiert worden, bei denen eine Anzahl zwischeneinander angeordneter Schaufelringe je für sich aus zwei 5 oder mehreren Ringverbänden mit dazwischen befestigten Schaufeln besteht. Diese Schaufeln sind mit den Ringverbänden entweder derart verbunden, daß die Schaufeln in großen Längen vom Schaufelprofil abgeschnitten und mit ihren beiden Enden in entsprechenden Löchern in dünnen Eisenblechringen eingepaßt sind, mit denen die Schaufeln zu einem symmetrisch geformten Schaufelring zusammengeschweißt sind, in dessen Kanten schwalbenschwanzförmige Erhöhungen oder Nuten ausgedreht sind zu dem Zweck, daß diese in entsprechende Nuten oder Rinnen in den Ringverbänden passen sollen, oder auch derart, daß die einzelnen Schaufeln

ao je für sich hergestellt und. dabei mit den ' Schaufelfüßen in einem Stück hergestellt werden, und zwar einem an jedem Ende, worauf diese Schaufelfüße mittels schwalbenschwanzförmiger Verbindungen mit zwei Verstärkungsringen direkt vereinigt und in dieser Verbindung durch eine Walz- oder Preßbearbeitung verriegelt werden.

Die erstgenannte Herstellungsmethode weist mehrere Nachteile auf, unter anderem den Nachteil, daß die Wärmebehandlung auf die Festigkeit des Baustoffs schädlich einwirkt und Spannungen verursacht, wodurch auch noch Schwierigkeiten entstehen, den Schaufelring im kalten Zustand in die richtige Form zu bringen.

Die letztgenannte Herstellungsmethode weist unter anderem den Nachteil auf, daß die Schaufelfüße niemals in genau gleiche Formen gebracht werden können, wodurch Unregelmäßigkeiten bei ihrer Befestigung in den Ringverbänden entstehen können.

Es ist ferner an sich bekannt, die Schaufeln vor ihrer Befestigung in dem Schaufelträger so miteinander zu verbinden, daß sie ihre genaue Lage zueinander beibehalten. Bei den bekannten Verfahren dieser Art werden jedoch die festgehaltenen Schaufeln nicht an ihren Enden bearbeitet, sondern werden durch Schweißen oder ein anderes, den Werkstoff ungünstig beanspruchendes Verfahren in den Schaufelringen befestigt.

Auch ist vorgeschlagen, die Schaufelringe in einer Haltevorrichtung mit ihrem einen Ende einzuspannen und mit ihrem anderen Ende durch einen Haltering hindurchzuführen, worauf diese durch den Haltering hindurchragenden Enden durch Angießen eines Grundrisses miteinander verbunden werden. Beim Angießen eines derartigen Ringes entstehen jedoch Wärmespannungen, außerdem wird der Werkstoff durch die starke Erwärmung der Schaufeln ungünstig beansprucht.

Eine Bearbeitung der Schaufelenden erfolgt bei diesen Verfahren nicht.

Gemäß einem anderen Verfahren werden die Schaufeln auf einem im Kontakt mit einem starken Magneten stehenden Grundkörper aufgesetzt, damit sie in dieser Lage festgehalten werden, um dann in an sich bekannter Weise mittels eines Schrumpfringe: miteinander verbunden zu werden. Eine derartige Festlegung der Schaufeln ist jedoch ungenau, und es ist auch fraglich, ob sie sich bei der heute auftretenden hohen Beanspruchung der Schaufeln als ausreichend erweisen würde.
Schließlich ist auch noch vorgeschlagen worden, die Schaufeln in eine Haltevorrichtung festzulegen und dann ein leichtflüssiges Metall zwischen die Schaufeln einzugießen, um die Schaufeln miteinander zu einem Ring zu verbinden. Die Bearbeitung der Enden erfolgt dabei nach Herausnehmen des Ringes aus der Einspannvorrichtung, worauf die auf gleiche Länge gebrachten Schaufeln durch einen angeschrumpften äußeren Tragring auf der inneren Schaufelseite festgelegt und mit dem Außenring und der Innenscheibe durch Schweißen oder Löten verbunden werden. Auch hierbei werden die Schaufeln schädlichen Wärmespannungen ausgesetzt. Nach vorliegender Erfindung werden die Schaufeln unter Anwendung von die Enden der Schaufeln freilassenden Hilfsmitteln zu einer der im Betriebe erwünschten Lage der Schaufeln entsprechenden Trommel gesammelt, worauf die Füße der Schaufeln in die gewünschte, eine mechanische Verbindung mit dem Ringverband ermöglichende Form gebracht und zuletzt mit diesem ohne Anwendung irgendwelcher den Schaufelwerkstoff in unzulässiger Weise beanspruchenden Verfahren verbunden werden. Schließlich werden dann die Schaufeln in einfachster Weise von der Haltevorrichtung befreit.

Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert, welche einige Ausführungsbeispiele veranschaulicht.

Abb. ι zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer radial beaufschlagten Dampfturbine mit in entgegengesetzten Richtungen umlaufenden Schaufelringen.

Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer Ausführungsform eines derartigen Schaufelringes in größerem Maßstabe.

Abb. 3 zeigt einen Schnitt eines Teils eines Schaufelringes nach Linie G-G in Abb. 2.

Abb. 4 und 5 veranschaulichen das Verfahren für die Herstellung eines derartigen Schaufelringes gemäß vorliegender Erfindung.

So Abb. 6 und 7 veranschaulichen ein anderes Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung.

Abb. 8 und 9 zeigen Schnitte nach den Linien A-A und B-B in Abb. 6.

Abb. 10 und 11 zeigen Abb. 7 und 6 in Richtung der Pfeile C-C bzw. D-D gesehen.

Abb. 12 und 13 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Schaufelringes nach der Erfindung.

Abb. 14 zeigt einen Schnitt nach Linie E-E in Abb. 12.

Abb. 15 zeigt Abb. 13 in Richtung der Pfeile F-F gesehen.

Abb. 16 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In Abb. ι bezeichnet die strichpunktierte Linie 1 die Achse der Turbinenwelle 2, während die strichpunktierte Linie 3 eine Ebene andeutet, um welche die Turbine symmetrisch ist. Die dargestellte Turbine besteht aus vier Schaufelsystemen 4, 5, 6 und 7. Der Dampf, der durch den Kanal 8 in die Turbine eintritt, durchströmt die S chaufel systeme in der genannten Ordnung zwischen den die Schau-'felsysteme tragenden Turbinenscheiben 14 und führt der Turbine unter Druck- und Wärmeabfall Energie zu, wobei die Schaufelringe der Turbine abwechselnd in entgegengesetzter Richtung umlaufen.

In Abb. 2 und 3 ist ein Teil eines derartigen Schaufelringes mit Schaufeln 10 gezeigt, die an ihren Enden mit Ringverbänden 11 und 12 unter Vermittlung von an ihren Füßen 15 bzw. 16 angebrachten vorstehenden Leisten 17 bzw. 18 verbunden sind, welche in entsprechenden Nuten in den Ringverbänden in einer im Zusammenhang mit Abb. 4 noch näher zu beschreibenden Weise eingepaßt und befestigt sind.

Der Ringverband 12 ist in bekannter Weise mit der Turbinenscheibe 14 mittels einer gelenkigen Verbindung 13 verbunden.

Der rechte Teil der Abb. 4 veranschaulicht ein Verfahren für die Herstellung eines derartigen Schaufelringes. Die Schaufeln 10, die je für sich mit dickeren aneinander anliegenden Schaufelenden oder Schaufelfüßen 20 hergestellt sind, werden zu einer Trommel (oder gegebenenfalls nur zu einem Teil einer derartigen Trommel) gesammelt und in dieser ,Lage mit besonderen Hilfsmitteln festgehalten. Nach der gezeigten Herstellungsmethode werden die Schaufeln 10 auf einem inneren Spannstück 21 zusammenbiegt und derart aneinandergefügt, daß die als Abstandsstücke zwischen den Schaufeln dienenden Schaufelfüße einander berühren. Daraufhin wird ein äußeres Spannstück 22 über die auf diese Weise gesammelten Schaufeln gebracht. Damit jedoch die Schaufeln während des nun folgenden Arbeitsvorganges ihre Lage in bezug zueinander mit

Sicherheit beibehalten sollen, wird durch ein oder mehrere Löcher 23 im äußeren Spannstück vorzugsweise ein leicht schmelzendes Metall in die Zwischenräume zwischen die Schaufeln eingegossen. Die Schaufeln werden hierdurch in der Lage festgehalten, welche sie in dem fertigen Schaufelring im Verhältnis zueinander einnehmen sollen.

Hierauf werden die Schaufelenden 20 durch to Abdrehen derart zu Schaufelfüßen verarbeitet, daß eine kräftige Verbindung zwischen den Schaufeln und dem den Schaufelfüßen entsprechenden Ringverband ermöglicht wird. Dies erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der mit gestrichelten Linien angezeigte Baustoff der Schaufelenden 20 abgedreht wird, so daß nur der Schaufelfuß 16 und eine hervorstehende Leiste 18 übrigbleiben, woraufhin diese Leisten mit so Gewinde versehen werden. Der in einem besonderen Spannstück 26 fs. Abb. 5) beispielsweise durch Abdrehen hergestellte Ringverband 12 ist mit einer Nut 27 versehen, die innen ein dem Gewinde der Leiste 18 entsprechendes Gewinde trägt. Der Ringverband 12 wird auf die einen Ring bildenden Leisten 18 der Schaufelfüße aufgeschraubt, wobei der Schaufelring das Aussehen erhält, wie es am anderen Fuß der Schaufeln auf der linken Seite der Abb. 4 gezeigt ist. Nachdem dieses Aufschrauben der Ringverbände auf die beiden Enden der Schaufeln bewerkstelligt ist, wobei entweder ein endgültiges Befestigen oder nur ein vorläufiges erfolgt ist, in welch letzterem Fall eine bekannte Methode für die Verriegelung zwischen dem Ringverband und den Schaufelfüßen angewendet wird, wird das leicht schmelzende Material von den Schaufeln 10 abgeschmolzen und sämtliche Spannstücke werden entfernt. Der Schaufelring ist nun fertig und besteht aus zwei Ringverbänden mit zwischen diesen befindlichen und fest mit ihnen verbundenen Schaufeln.

Soll der Schaufelring aus mehreren Ringverbänden mit zwischen diesen befestigten Schaufeln bestehen, wird in gleicher Weise verfahren, wobei einer der Ringverbände mit einer Nut in der den Schaufeln 10 entgegengesetzten Leiste versehen wird. In diese Nut wird eine in der beschriebenen Weise hergestellte Schaufeltrommel eingeschraubt. Hierbei kann das leicht schmelzende Material, das sich auf der ersten Schaufeltrommel befindet, entweder sofort, nachdem die Trommel mit ihrem Ringverband vereinigt ist, abgeschmolzen werden oder erst nachdem der ganze Schaufelring fertiggestellt ist.

Nach der in Abb. 6 bis 11 dargestellten Herstellungsmethode werden die Schaufeln 10 ebenfalls zu einer S chaufel trommel gesammelt, die entweder in der oben beschriebenen Weise oder anderweitig zusammengestellt ist. Die Leisten 17 und 18 der Schaufelfüße werden jedoch in diesem Fall mit winkelförmigen Haken 30 versehen, die sich nur über einen Teil der Leisten erstrecken. Die Nuten 27 der Ringverbände 11 und 12 sind bei 31 vertieft. Um das Einführen der Haken 30 in diese Nuten 31 zu ermöglichen, ist der dieselben nach außen abgrenzende Teil mit Aussparungen 32 entsprechend den Haken 30 versehen. Zwischen diesen Aussparungen bleiben Riegel 33 zurück, welche den Zwischenräumen zwischen den Haken 30 entsprechen.

Die Ringverbände können hierdurch in der Längsrichtung der Schaufeln 10 in die links in Abb. 6 gezeigte Lage geschoben werden, woraufhin der Ringverband und die Schaufeltrommel um ein Stück entsprechend der Breite eines Hakens 30 oder 33 in bezug zueinander gedreht werden, so daß die Haken 30 hinter die Riegel 33 zu liegen kommen.

Um hierbei ein kräftiges Anliegen zu ermöglichen, sind die Haken und Riegel auf ihren aneinanderliegenden Flächen schräg abgepaßt, wie es in Abb. 11 gezeigt ist. Um sicherzustellen, daß sich die Teile nicht durch Drehung voneinander lösen, bedient man sich eines hierfür gewöhnlich angewendeten Mittels, beispielsweise eines Anstauchens des Materials an einigen Stellen der Grenzflächen. Nachdem die Schaufeln auf diese Weise mit dem Ringverband verbunden sind, werden die Schaufeln von den Hilfsmitteln befreit, die für ihr Festhalten während der Herstellung der Schaufelfüße als auch während des Vereinigens der Schaufeln mit den Ringverbänden erforderlich sind.

In Abb. 12 bis 15 wird ein Herstellungsverfahren erläutert, das wohl als eine Kombination der beiden vorhergehenden zu betrachten ist. Die Schaufeln 10 werden in vorher beschriebener Weise zu einer Trommel zusammengehalten. Ebenso wie in Abb. 2 bis 5 gezeigt, sind die Zapfen 17 und 18 sowie die Nuten 27 mit Gewinden verseben, die indessen in diesem Falle bedeutend größer und außerdem vorzugsweise mit größerer Steigung versehen sind. In genau derselben Weise wie nach Abb. 6 bis 11 sind Aussparungen in den Gewinden an den Zapfen J 7 und 18 sowie in den Nuten 27 vorgeseher;, so daß ebenso wie bei den erwähnten Abb. 6 bis 11 zuerst ein Einführen der Zapfen Vj und 18 in die Nuten 2j in der Längsrichtung der Schaufeln erfolgt, worauf ein festes Anliegen zwischen Schaufelfüßen und Ringverband dadurch erhalten wird, daß sie um ein Stück entsprechend der ungefähren Breite iao der mit Gewinden versehenen Zapfen gegen ■ einander verdreht werden.

Wie vorher erfolgt zwischen den Schaufelfüßen und den Ringverbänden eine Verriegelung.

Die Gewinde brauchen nicht Teile desselben durch den ganzen Ringverband oder über alle Schaufelfüße sich erstreckenden Gewindes zu sein, sondern können voneinander unabhängige verschiedene Gewinde oder nur Nuten von anderer Art sein.

ίο Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. iß sind die Schaufelfüße und der Ringverband mittels Schwalbenschwanzverbindung verbunden, wobei die endgültige Verbindung in gewöhnlicher Weise durch Niederpressung der Kanten 34 bewerkstelligt wird, die vorher die links in der Abbildung mit gestrichelten Linien gezeigte Lage eingenommen haben. Gemäß der Erfindung werden jedoch die Schaufeln mit ihren Endstücken zu einer

ao Trommel gesammelt und in dieser Stellung werden die Sehaufelenden zu Schaufelfüßen ausgebildet, ihnen wird ihre endgültige Form gegeben, und sie werden mit den Ringverbänden vereinigt.

Viele andere Verfahren zur Herstellung von Ringverbänden gemäß dem Grundgedanken der Erfindung sind natürlich denkbar, jedoch sind oben nur einige Verfahren beschrieben worden, gemäß welchen die S chaufelfuße gemeinsam in einem vereinfachten Verfahren hergestellt werden können, wobei die Schaufeln mit den Ringverbänden unter Beibehaltung der Schaufeln in denjenigen Lagen zueinander vereinigt werden, die sie während der Herstellung der Schaufelfüße eingenommen hatten. Durch Herstellung eines Schaufelringes in dieser Weise können die Herstellungskosten bedeutend herabgedrückt werden, ohne daß für den Baustoff schädliche und diesen schwächende Arbeitsverfahren angewendet werden. Die Schaufeln können mit nur geringem Ausfall hergestellt werden, weil die Schaufelfüße von Anfang an in der bestimmten Lage hergestellt werden, die sie in dem zu bildenden fertigen Ringverband einnehmen sollen.

Im vorstehenden wurde angenommen, daß die Schaufelfüße so groß sein sollen, daß sie einander um den ganzen Ringverband herum

so berühren. Indessen sind auch Ausführungsformen denkbar, wo die Füße der Schaufeln eine kleinere Ausdehnung haben, beispielsweise nur so groß sind, wie es vom Gesichtspunkt der Festigkeit erforderlich ist, und wobei dann besondere Abstandsstücke mit oder ohne in dem Ringverband eingreifenden Leisten, Zapfen oder Haken zwischen den Schaufelfüßen angeordnet sind.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von Schaufelringen, die aus zwei oder mehreren Ringverbänden und zwischen diesen angeordneten, mit Schaufelfüßen versehenen Schaufeln bestehen, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Schaufeln unter Anwendung von die Enden der Schaufeln freilassenden Einspannmitteln zu einer der im Betriebe erwünschten Lage der Schaufeln entsprechenden Trommel gesammelt, darauf die Füße der Schaufeln in eine eine mechanische Verbindung mit dem Ringverband ermöglichende Form gebracht und mit dem Ringverband verbunden werden und zuletzt die Schaufeln ⁷S von den Einspannmitteln befreit werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schaufelfüßen Haken oder Zapfen ausgearbeitet werden, die zwischen Riegel des Ring-Verbandes greifen und durch Drehung desselben hinter diese Riegel gebracht werden können.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelfuße und die Ringverbände mit entsprechenden, vorzugsweise schwalbenschwanzförmigen Nuten und Leisten versehen werden und daß die Verbindung durch Aufbringen des Ringverbandes und darauf erfolgende Formveränderung des einen Teiles erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Sammlung der Schaufeln zu einer Trommel ein leicht schmelzendes Metall in die Zwischenräume zwischen den Schaufeln unter Freilassen der Schaufelenden eingegossen wird, das nach Fertigstellung des Schaufelringes wieder entfernt wird. ¹OQ

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen