DE553286C - Schaufelring fuer radialbeaufschlagte Dampf- und Gasturbinen - Google Patents

Description

Es sind bereits radialbeaufschlagte Dampfund Gasturbinen gebaut worden, bei denen eine Anzahl zwischeneinander angeordneter Schaufelringe jeder für sich aus zwei oder mehreren Ringverbänden mit dazwischen befestigten Schaufeln besteht. Diese Schaufeln können mit den Ringverbänden durch Schweißung verbunden sein, indem die Schaufeln in großen Längen von einem Stab mit Schaufelquerschnitt abgeschnitten und mit ihren beiden Enden in entsprechende Löcher von dünnen Eisenblechringen eingepaßt sind, mit denen die Schaufeln zu einem zylindrisch geformten Schaufelring zus ammengeschweißt werden, der daraufhin mit den Ringverbänden verbunden wird. Die einzelnen Schaufeln können aber auch jede für sich mit den Schaufelfüßen in einem Stück hergestellt werden, und zwar mit einem Fuß an jedem Schaufelende, worauf diese Schaufelfüße mittels schwalbenschwanzförmiger Verbindungen mit zwei Ringverbänden unmittelbar vereinigt und in dieser Verbindung durch eine Walz- oder Preßbearbeitung verriegelt werden.

Die erstgenannte Herstellungsweise hat unter anderem den Nachteil, daß die Wärmebehandlung auf die Festigkeit des Baustoffes schädlich einwirkt und Spannungen verursacht, wodurch auch noch die Schwierigkeit entstellt, dem Schaufelring im kalten Zustand die richtige Form zu geben. Bei der letztgenannten Herstellungsweise wird ein vorstehender, ringförmiger Teil des Ringverbandes von Anfang an in einer Stellung oder in einer Form hergestellt, die sich in den fertigen Schaufelringen nicht wiederfindet. Dieser Teil, der die Schaufeln zusammenhalten soll, wird einer Walz- oder Preßbearbeitung unterzogen, aber diese gewaltsame Bearbeitung hat auf die anschließenden Teile des Baustoffes einen schädlichen Einfluß und gefährdet die Festigkeit des Ringverbandes.

Bekannt ist auch eine Schaufelbefestigung bei radialbeaufschlagten Turbinen, bei welcher der Ringverband und das schwalbenschwanzförmige Ende der Schaufel auch nach der Fertigstellung des Schaufelringes ihre ursprüngliche oder wenigstens annähernd ursprüngliche Form besitzen. Hierbei ist die Schaufel jedoch nur einseitig mit einem solchen S chaufel en de ausgerüstet, und dieses wird mittels einer besonderen losen Beilage in der Nut des Ringverbandes festgehalten. Um mit solchen Mitteln eine sichere Befestigung zu erhalten, wird die Beilage keilförmig ausgebildet und zwischen Schaufelende und Nutwandung stark eingetrieben werden müssen, was wiederum · eine Formveränderung und große Baustoffbeanspruchungen bedeutet.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschaufelung, bei der diese Nachteile beseitigt sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Schaufelenden und die Ringverbände mit Ge- -winden versehen und die Ringverbände durch Aufschrauben an den Schaufelenden befestigt sind.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Schaufeln mit an jedem Schaufelende ίο ausgebildeten und mit Gewinde versehenen Haken oder Leisten in einem Stück ausgeführt, die in entsprechende Nuten in den Ringverbänden eingeschraubt sind. Natürlich können auch die Nuten in den Schaufelenden und die Leisten an den Ringverbänden angebracht sein.

Ausführungen der Erfindung sind nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung beispielsweise näher beschrieben. Abb. ι zeigt einen Schnitt durch eine ralialbeaufschlagte Dampfturbine mit in entgegengesetzten Richtungen umlaufenden und nach der Erfindung hergestellten Schaufelringen.

Die Abb. 2 bis 16 zeigen Ausführungsformen und Einzelteile von Schaufelringen nach der Erfindung sowie Vorrichtungen für deren Herstellung.

Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Schaufelring, und zwar zwischen zwei Schaufeln, während Abb. 3 teils einen Ringverband von der Seite gesehen und teils einen Schnitt nach Linie A-A in Abb. 2 zeigt.

Die Schaufeln 10 (Abb. 7) sind an ihren beiden Enden mit Ringverbänden 11 und 12 verbunden. Der Ringverband 12 ist durch einen angelenkten elastischen Ring- 13 mit einem umlaufenden Teil, beispielsweise mit dem Turbinenrad 14, verbunden. Jede Schaufei 10 (Abb. 2) ist an ihren beiden Enden mit Schaufelfüßen 50 und 51 versehen, die mit Leisten 15 und 16 versehen sind, welche in diesem Falle auf der einen Seite mit Gewinden versehen sind. Die Ringverbände 11 und 12 sind mit entsprechenden, ebenfalls mit Gewinden ausgerüsteten Nuten 17 und 18 versehen. Die Leisten 15 und 16 werden in die Nuten 17 und 18 durch Aufschrauben in die Ringverbände eingeführt, d. h. die Schaufeln und die Ringverbände sind ineinander eingedreht. Wie dies vor sich geht, soll unten unter Hinweis auf die Abb. 5 und 6 näher beschrieben werden. Nachdem alle Schaufeln eingeschraubt sind, werden die zusammengeschraubten Teile vorzugsweise mittels Stiften bei 19 verriegelt.

In Abb. 3 ist dargestellt, wie jeder Fuß 51

der Schaufel als Zwischenstück zwischen den Schaufeln dient, wobei -er sich nach beiden Seiten von der Schaufel aus zwischen die Linien 20 und 21 erstreckt. Abb. 4 zeigt eine Abänderung eines derartigen Schaufelfußes, wo die Kante des Schaufelfußes die gleiche Form wie die konkave Fläche der Schaufel erhalten hat, in welchem Fall der Schaufelfuß sich nur nach der einen Seite hin von der Schaufel zwischen die Linien 22 und 23 erstreckt. Hierdurch wird eine Vereinfachung in der Herstellung der konkaven Fläche an der Schaufel gewonnen, die der ganzen Länge der Schaufel entlang zusammen mit dem Schaufelfuß gefräßt werden kann.

Da die Leisten 15 und 16 der Schaufelfüße durch Gewinde mit den Ringverbänden 11 und 12 vereinigt werden sollen, sollen die Leisten sämtlicher Schaufeln gleichzeitig mit Gewinden versehen werden. Um dies zu erzielen, werden-die Schaufeln in einem Spannstück zu einer Trommel vereinigt, in welcher die Schaufeln dieselbe Lage zueinander einnehmen, die sie in dem fertigen Schaufelring haben sollen.

In Abb. 5 und 6 ist ein Weg gezeigt, um nach diesem Verfahren die Schaufeln zu einer Trommel zu vereinigen. Wie in Abb. 5 rechts gezeigt ist, werden die Schaufelenden mit dickeren Teilen 30 solcher Breite versehen, als dem Abstand zwischen den Schaufeln entspricht. Die Schaufeln werden mit ihren derart ausgebildeten Enden nebeneinander auf einem Spannstück 24 zusammengeführt, woraufhin ein anderes Spannstück

25 in die in der Abbildung gezeigte Lage gebracht wird. Durch ein oder mehrere Löcher

26 in diesem Spannstück wird ein leicht schmelzendes Metall eingegossen, das zwischen den Schaufeln 10 einfließt und diese sicher in derjenigen Lage festhält, die sie zueinander haben sollen. Die Schaufeln bilden auf diese Weise eine einem Teil des zu bildenden Schaufelringes entsprechende Trommel, die daraufhin bearbeitet wird. Von den zusammenhängenden Schaufelfüßen 30 der Schaufeln wird der Baustoff abgedreht, der in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien schraffiert ist, so daß an sämtlichen Schaufelfüßen Haken oder Leisten 15 und 16 erhalten werden, derart, daß sie zusammengenommen einen zusammenhängenden Ring bilden. Daraufhin werden die Leisten in demselben Arbeitsvorgang mit Gewinden versehen.

Die Ringverbände 11 und 12, die zweckmäßig ebenfalls in besondere Spannstücke 27 eingesetzt werden, werden daraufhin mit Nuten 17 und 18 versehen, die den mit Gewinden versehenen Leisten 15 und 16 entsprechen und ebenfalls mit Gewinden versehen werden. Hierauf werden die Ringverbände auf die an den Schaufelfüßen gebildeten Haken oder Leisten aufgeschraubt und gelangen in die Lage, wie sie links in Abb. 5 ' gezeigt ist, wo der Ringverband 11 auf die

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Schaufelleiste 15 aufgeschraubt ist. Nachdem die Teile z. B. mittels Stifte oder Formveränderung verriegelt sind, werden die Spannstücke 27 der Ringverbände entfernt, das um die Schaufeln gegossene leicht schmelzende Metall fortgeschmolzen und die die Schaufeln tragenden Spannstücke 24 und 25 entfernt.

Der Schaufelring ist nun fertig.

Im Fall der Schaufelring aus mehreren Schaufelreihen besteht, wird die zweite Reihe Schaufeln in Form einer Trommel auf die anderen Leisten der ersten Schaufeln aufgeschraubt. Hierbei kann entweder ein vollständiger Ring mit einem Schaufelrad hergestellt, das Hilfsmetall fortgeschmolzen und die Spannstücke entfernt werden, ehe ein neuer Schaufelring hergestellt und auf einen gemeinsamen Ringverband aufgeschraubt wird, oder aber Spannstücke und Hilfsmetall können an ihren Plätzen bleiben, bis der vollständige, miit zwei oder mehreren Schaufelreihen versehene Schaufelring fertiggestellt ist.

Es ist klar, daß an Stelle der Stifte 19 auch andere Mittel für das Sichern des Ringverbandes und der richtigen Lage der Schaufelfüße zueinander verwendet werden können. So z. B. können die Begrenzungslinien zwisehen beiden Stellen des Baustoffes durch Pressung oder Schläge einer Formveränderung unterworfen werden.

In Abb. 7 und 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Schaufelfüße 50 und 51 mit Nuten 32 und 33 versehen sind, welche auf der Innenseite mit Gewinden versehen sind. Die Ringverbände 11 und 12 sind mit Leisten 34 und 35 versehen, welche in diese Nuten hineinpassen. Die Schaufeln werden mit dem Ringverband in ähnlicher Weise wie oben beschrieben vereinigt. Zwischen dem Ringverband und den Schaufeln ist bei 36 und 37 eine Nut frei gelassen zum Eindichten einer Dichtungskante oder eines Dichtungsdrahtes. Dieser Dichtungsdraht oder die Nut kann auch derart ausgebildet sein, daß die Verbindung zwischen Ringverband und den Schaufelfüßen dadurch Verriegelt wird.

Gemäß den oben beschriebenen Abbildungen ist der Ringverband im Verhältnis zu den Schaufelfüßen derart gestaltet, daß ein ebenes Anliegen mit Ausnahme der Nutenböden zwischen den zusammengeschraubten Teilen erhalten wird.

In den Abb. 9 und, 10 sind dagegen die den Schaufeln zugewendeten Flächen 38 und 39 des Ringverbandes derart ausgebildet, daß ein Anliegen nur an den äußeren, abgeschrägten Teilen erhalten wird, zum Zwecke, bei der Herstellung der Teile Vorteile eines Bearbeitens von geringeren Flächen und beim Zusammenschrauben derselben Sicherheit zu erzielen.

Bei 31 sind im Baustoff für das Verriegeln der Teile Einpressungen vorgesehen. Es kann aber auch ein Dichtungsdraht wie nach Abb. 7 verwendet werden.

Beim Betrieb der Turbine wird durch die Einwirkung der Fliehkraft der-Schaufelring das Aussehen erhalten, wie es in übertriebenem Maßstab in Abb. ii gezeigt ist. Die Schaufel wird somit starken Biegungsbeanspruchungen ausgesetzt und muß daher als ein an seinen beiden Enden frei aufgelegter Balken berechnet werden. Wird dagegen ein Schaufelring derart zusammengebaut, daß er, wenn die Turbine nicht in Betrieb ist und somit die Schaufeln keinen Kräften ausgesetzt sind, das Aussehen hat, wie es in übertriebenem Maßstab in Abb. 12 gezeigt ist, wird der Schaufelring beim Betrieb der Turbine das Aussehen erhalten, wie es in übertriebenem Maßstab in Abb. 13 gezeigt ist. Aus diesem Grunde braucht die Schaufel nur als ein an beiden Enden eingespannter Balken berechnet zu werden. Die Beanspruchungen werden daher gering, weshalb die Schaufeln auch in kleinen Abmessungen hergestellt werden können.

Dies wird durch das folgende Verfahren go erzielt. Der Ringverband, wie er links in Abb. 14 mit ausgezogenen Linien gezeigt ist, ist kegelförmig ausgeführt und daraufhin mit Gewalt in unten noch näher zu beschreibender Weise zu zylindrischer Form verdreht worden, wie es mit gestrichelten Linien gezeigt ist. In dieser Form wird er auf die Leiste 15 der Schaufel aufgeschraubt. Hierbei kommen die oberen Kanten beim Vorsprung 41 zuerst in Berührung miteinander. Der Ringverband bewirkt somit einen größeren Druck beim Vorsprung 41 als an irgendeiner anderen Stelle an den Berührungsflächen des Ringverbandes, wodurch der Schaufelring das Bestreben hat, die Form einzunehmen, wie sie in Abb. 12 und im rechten Teile der Abb. 14 gezeigt ist. Wünscht man die Beanspruchungen in den Ringverbänden herabzumindern, so kann man den entgegengesetzten Weg betreten und den Ringverband nach entgegengesetzter Richtung hin kegelförmig machen und den Vorsprung 41 an die Unterkante verlegen, wie es links in Abb. 15 gezeigt ist, und schließlich den Ringverband zu zylindrischer Form verdrehen und daraufhin das Aufschrauben bewerkstelligen. Wenn man daraufhin den Ringverband freigibt, hat er das Bestreben, seine kegelförmige Gestalt wieder einzunehmen, und die Schaufeln nehmen die rechts in Abb. 15 oder in Abb. 11 gezeigte Gestalt ein. Da der Ringverband in dieser Form das Be-

streben hat, die Schaufeln in eine derartige Stellung· zu bringen, wie sie sie infolge der Fliehkraft während des Betriebs der Turbine einnehmen werden, so werden die Kräfte aufgehoben, welche das Bestreben haben, die Ringverbände zu verdrehen, weshalb die Ringverbände geringen Beanspruchungen ausgesetzt werden.

In Abb. 16 ist dargestellt, wie ein derartig to verstellter Ringverband: hergestellt wird. Der ursprünglich kegelförmige Ringverband ii wird auf ein Spannstück 44 aufgeschrumpft • oder aufgepreßt oder auch in demselben angebracht, worauf zwischen der Leiste 45 und dem Ringverband ein Draht oder Ring 46 eingehämmert wird. Nachdem dem Ringverband auf diese Weise zylindrische Gestalt gegeben worden ist, wird er auf die Schaufeln' aufgeschraubt und daraufhin von den Spannstücken entfernt.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist angegeben, daß die Schaufelfüße so groß sind, daß sie einander um den ganzen Ringverband herum berühren. Indessen können die Füße der Schaufeln auch eine geringere Ausdehnung haben, beispielsweise nur eine so große, wie es vom Gesichtspunkt der Festigkeit für die Haken oder Leisten erforderlich ist. In diesem Falle werden Ab-Standsstücke mit oder ohne mit Gewinden versehenen Leisten zwischen die Füße der Schaufeln eingesetzt.

Mit Gewinden gemäß der Erfindung sind nicht nur Gewinde im gewöhnlichen Sinne gemeint, sondern auch alle Arten von schiefen Ebenen, die so beschaffen sind, daß nach einem Verdrehen des Ringverbandes und der Schaufelfüße gegeneinander ein dichtes und kräftiges Anliegen zwischen ihnen in der Längsrichtung der Schaufeln erhalten wird. Durch Herstellen eines Schaufelringes auf diese Weise können die Herstellungskosten bedeutend herabgemindert werden, ohne daß für den Baustoff schädliche und schwächende Arbeitsweisen angewendet werden. Außerdem können jedem Teil die Abmessungen gegeben werden, wie es die verschiedenen Beanspruchungen erfordern, ohne dadurch den Baustoffverbrauch und damit das Gewicht zu erhöhen. .

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaufelring für radialbeaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen, der aus zwei oder mehreren Ringverbänden und zwisehen diesen befindlichen Schaufeln besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelenden und die Ringverbände mit Gewinden versehen und die Ringverbände durch Aufschrauben an den Schaufel- Bo enden befestigt sind.

2. Schaufelring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln mit an jedem Schaufelende ausgebildeten und mit Gewinde versehenen Haken oder Leisten in einem Stück ausgeführt sind, welche in entsprechende mit Gewinde versehene Nuten in den Ringverbänden eingeschraubt sind.

3. Schaufelring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringverbände mit nach den Schaufeln gerichteten, mit Gewinde versehenen Haken oder Leisten versehen sind, welche in entsprechende mit Gewinde versehene Nuten in den Schaufelenden eingeschraubt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen