DE565066C - Verfahren zur Herstellung von aus zwei oder mehreren Tragringen mit dazwischen-liegenden Schaufeln bestehenden Schaufelringverbaenden fuer radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
25. NOVEMBER 1932

Dampf- oder Gasturbinen

Bei radial beaufschlagten Dampf- oder Gasturbinen bestehen die Schaufelringe aus zwei oder mehreren Ringverbänden, zwischen denen die Schaufeln befestigt sind.
Man hat vorgeschlagen, die Schaufeln mit den Ringverbänden durch Schweißen zu verbinden, jedoch ist das Schweißen ungünstig, weil die Wärmebehandlung die Festigkeit des Baustoffes beeinträchtigt und auch Spannungen in den ο Ring verbänden entstehen läßt, welche das genaue Richten der Schaufelkränze stört. Man hat deswegen vorgeschlagen, die Schaufehl mit den Schaufelringen durch besondere mechanische Verfahren, insbesondere durch Befestigen in Schwalbenschwanznuten, zu verbinden.

Die Erfindung bezieht sich auf die letztere Art von Herstellungsverfahren und besteht darin, daß die Enden der Schaufeln in Löcher von zwei Befestigungsringen eingesteckt und mit diesen durch mechanische Bearbeitung, die den Schaufelenden eine Formveränderung erteilt, verbunden werden. Die Befestigungsringe sind aber selbst nicht die Tragringe, sondern werden mit diesen erst durch bekannte Vorrichtungen,

z. B. Schwalbenschwanz, vereinigt.

Diese neue Verbindungsart hat wesentliche Vorzüge.

Man kann die Schaufelenden beliebig gestalten, vorzugsweise zapfenartig. Daraus entspringt der Vorteil, daß man in den Befestigungsringen nur Löcher auszustanzen braucht, die dem Querschnitt des Schaufelzapfens entsprechen. Man braucht also nicht Löcher zu fräsen oder zu stanzen, die den Schaufelquerschnitten entsprechen, wie das bei jenen Verfahren nötig ist, bei denen die Schaufeln von einem Stab mit Schaufelquerschnitt abgeschnitten und in den Schaufelquerschnitten entsprechende Löcher der Tragringe eingesteckt werden.

Die in die Löcher eingesteckten Schaufelzapfen werden in den Befestigungsringen durch einfache Formveränderung, z. B. Niete, befestigt. Macht man die Schaufelenden z. B. vierkantig, dann kann man in den Befestigungsringen ohne weiteres viereckige Löcher einstanzen. Das ist eine Arbeit, die einfach ist und sich mit den vorhandenen Betriebsmitteln einfach durchführen läßt. Diese Art der Befestigung ist aber ohne Anwendung besonderer Befestigungsringe, wie sie die Erfindung vorsieht, praktisch ausgeschlossen, weil man in den Tragringen derartige viereckige Löcher gar nicht oder nur unter Aufwendung erheblicher Kosten anbringen könnte.

Die Erfindung bedingt weiter den Vorteil, daß der Schaufelkranz mit Hilfe der fest mit den Schaufeln verbundenen Befestigungsringe vollständig fertig gemacht werden kann, so daß

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

AIf James Rudolf Lyshohn in Stockholm.

die gegenseitige Lage und Teilung der Schaufehl genau festgelegt und geprüft werden kann, ehe die endgültige Herstellung des Ringverbandes erfolgt. Denn der Ringverband wird j a erst dadurch hergestellt, daß der aus den Befestigungsringen und den darin mechanisch befestigten Schaufeln hergestellte Laufschaufelkranz einfach in die Tragringe eingesteckt und diese durch Umbördelung der Ränder oder Einwalzen befestigt werden. ίο Bei diesem Vorgang aber kann, da die genaue Lage der Schaufeln durch die Befestigungsringe selbst gesichert ist, keine Veränderung der gegenseitigen Schaufellage eintreten. Es ist also die Gewähr gegeben, daß der Schaufelkranz richtig sitzt und bei der endgültigen Herstellung des Ringverbandes keine Ungenauigkeiten auftreten, zumal da Wärmespannungen infolge der Vermeidung des Schweißens nicht in Frage kommen. Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert. Abb. ι zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer radial beaufschlagten Dampfturbine mit in entgegengesetzten Richtungen umlaufenden Schaufelringen. Die Abb. 2 bis 16 zeigen Ausführungsformen und Einzelheiten von Schaufelringen nach der Erfindung in verschiedenen Stufen ihrer Herstellung.

In Abb. ι bezeichnet die strichpunktierte Linie 1 die Achse der Turbinenwelle 2, während die strichpunktierte Linie 3 eine Ebene andeutet, zu welcher die Turbine, abgesehen von der Befestigung der Ringverbände, symmetrisch ist. Die Turbine besteht aus vier Schaufelgruppen 4, 5, 6 und 7. Der Dampf, der durch den Kanal 8 in die Turbine eintritt, durchströmt die Schaufelgruppen in der genannten Ordnung zwischen den die Schaufeln tragenden Turbinenradteilen 14 und führt der Turbine unter Druck und Wärmeabfall Energie zu, wobei die Schaufelringe der Turbine abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen umlaufen.

Abb. 2 zeigt einen zwischen zwei Schaufeln verlegten Schnitt eines Schaufelringes. Die Schaufeln 10 sind durch Befestigungsringe il und 12 mit Ringverbänden 13 und 15 verbunden, wobei der Ringverband 13,mit dem Rad mittels eines elastischen Ringes 16 verbunden ist.

Abb. 3 veranschaulicht das Aussehen dieses Schaufelringes in der Richtung des Pfeiles 17 in Abb. 2 gesehen, ehe der Ringverband 13 am Befestigungsring 11 angebracht ist. Die im Zusammenhang mit den Abb. 2 und 3 beschriebenen Teile werden so zusammengefügt, wie es nachstehend unter Hinweis auf die Abb. 4 bis 10 beschrieben wird.

Abb. 4 zeigt einen Teil einer Schaufel 10, die von einem langgestreckten, den Schaufelquerschnitt aufweisenden Stück abgeschnitten ist. Diese Schaufel wird somit derart hergestellt, wie es früher bei solchen Schaufeln der FaU war, welche an dünne Eisenblechringe festgeschweißt wurden.

Abb. 5 zeigt einen Schnitt eines mit schrägen Kanten versehenen Befestigungsringes 11 in halbfertigem Zustand. Der Ring kann auch ganz oder teilweise Schwalbenschwanzform haben.

Abb. 6 zeigt einen Schnitt eines Ringverbandes 13, ebenfalls in halbfertigem Zustand. Abb. 7 zeigt die Schaufel ία, nachdem sie mit einem hervorstehenden Lappen 18 versehen oder derart abgeschnitten ist, daß dieser Lappen als das Ende der Schaufel stehenbleibt.

In Abb. 8 ist der Befestigungsring 11 gezeigt, nachdem dieser durch Stanzung mit Löchern 19 versehen ist, die zu den Schaufelenden 18 passen.

Abb. 9 zeigt den Ringverband 13, nachdem dieser durch Abdrehen mit einer Nut 20 versehen ist, welche den Befestigungsring 11 ganz umfassen kann. Die in Abb. 7 bis 9 gezeigten Teile sind nun fertig, um miteinander zusammengefügt zu werden. Zunächst werden die Schaufern mit dem Befestigungsring 11 vereinigt, indem das Schaufelende 18 in das Loch 19 eingeführt und durch einenin Richtung des Pfeiles 21 (Abb. 7) erfolgenden Druck gestaucht oder genietet wird, derart, daß das Schaufelende 18 durch Formveränderung das im Befestigungsring 11 ausgestanzte Loch 19 ganz ausfüllt. Nachdem sämtliche Schaufehl in dieser Weise mit dem Befestigungsring 11 vereinigt sind, wird dieser in die Nut 20 eingeführt, wie in Abb. 10 gezeigt, worauf die Teile 22 und 23 auf bekannte Weise durch eine Walz- oder Preßbearbeitung dazu gebracht werden, den mit schrägen Kanten versehenen und schwalbenschwanzförmigen Befestigungsring 11 zu umfassen.

In oben beschriebener Weise wird auch das andere Ende der Schaufel 10 mittels des Befestigungsringes 12 mit dem Ringverband 15 vereinigt. Der Schaufelring ist dann fertig und erhält das Aussehen, wie es in Abb. 2 gezeigt ist.

Abb. 11 zeigt einen Schnitt durch einen Schaufelring, wo die Schaufel 10 in bereits beschriebener Weise durch Festnieten der Schaufelenden an den Befestigungsringen 11 und 12 mit diesen zusammen eine Einheit bildet. Indessen sind bei dieser Ausführungsform die Ringverbände 13 und 15 mit den Befestigungsringen 11 und 12 zugewendeten schwalbenschwanzförmigen Vorsprüngen versehen, welche in entsprechende Nuten in den zugehörigen Befestigungsringen eingreifen, in welchen sie durch eine an den Befestigungsringen ausgeübte Walzoder Preßbearbeitung verriegelt werden.

Abb. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Schaufel 10 nicht in Verbindung mit den Befestigungsringen 11 und 12 verriegelt ist, sondern bei der diese Teile erst im Zusammenhang mit den Ringverbänden Einheiten bilden. In diesem Fall wird die Schaufel, wie Abb. 13 zeigt, mit einem schwalbenschwanzförmigen Ende 24 ausgeführt, das auch einen Teil des Schaufelquerschnitts hat, wenn die Schaufel von

langgestrecktem Baustoff vom Schaufelquerschnitt abgeschnitten ist. Der Befestigungsring Ii ist, wie aus Abb. 14 hervorgeht, verhältnismäßig dünn und mit ausgestanzten S Löchern 19 versehen, in welche die dem Schaufelende am nächsten befindlichen Teile der Schaufel passen. Der Ringverband 13 ist, wie Abb. 15 zeigt, mit einer Nut 20 versehen, welche den äußeren schwalbenschwanzförmigen Teil 25 des Schaufelendes 24 umfassen kann. In welcher Weise diese Teile zusammengesetzt sind, geht aus Abb. 16 hervor. Das Ende 24, 25 der Schaufel 10 wird in das im Befestigungsring 11 ausgestanzte Loch 19 eingeführt, so daß der schwalbenschwanzförmige Teil 24 der Schaufel sich durch den Ring 11 hindurch erstreckt, über welchen Teil der Ringverband 13 aufgesetzt wird, worauf die Teile 22 und 23 durch eine Walz- oder Preßbearbeitung zum Umfassen des schwalbenschwanzförmigen Teils gebracht werden und dadurch die Verbindung zwischen den Schaufeln, dem Befestigungsring und dem Ringverband verriegeln. Nachdem die Schaufel in dieser Weise ebenfalls an ihrem anderen Ende mit dem Ringverband 15 verbunden ist, erhält der Ringverband das in Abb. 12 dargestellte Aussehen.

Für den Fall, daß der Schaufelring aus mehreren Schaufelreihen besteht, werden ein oder mehrere Ringverbände in der oben beschriebenen Weise mit Schwalbenschwanzverbindungen versehen, die mit einer weiteren Reihe von Schaufeln vereinigt werden können. Gemäß der Erfindung kann ein Schaufelring ohne Schweißen hergestellt werden, jedoch unter Beibehaltung der Einzelheiten, die bisher bei den geschweißten Schaufelringen trotz der durch die Wärmebehandlung entstehenden Nachteile besonders wirtschaftliche Vorteile mit sich geführt haben.

Nach der Erfindung können auch Schaufelringe für jede beliebige Turbinenart hergestellt werden, bei der die Schaufeln an ihren beiden Enden von Ringverbänden getragen werden und der eine dieser Ringverbände mittels einer elastischen Verbindung mit einem Turbinenrad verbunden ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von aus zwei oder mehreren Tragringen mit dazwischenliegenden Schaufeln bestehenden Schaufelringverbänden für radial beaufschlagte Dampf- oder Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (18) der Schaufein (10) in Löcher (19) von zwei Befestigungsringen (11, 12) eingesteckt und mit diesen durch mechanische Bearbeitung, die den Schaufelenden eine Formveränderung gibt, verbunden werden, worauf diese Befestigungsringe selbst unmittelbar durch Schwalbenschwanz- oder andere bekannte Verbindungen mit den Tragringen vereinigt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringverbänden Nuten vorgesehen werden, in welche die Befestigungsringe eingeführt werden, nachdem die Schaufelenden an diesen festgenietet wurden, worauf die Kanten der Nuten z. B. durch Walzen derart verformt werden, daß sie die schwalbenschwanzförmigen Befestigungsringe festhalten.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schaufeln zu schwalbenschwanzförmigen Verbindungsteilen ausgebildet werden, welche darauf in entsprechende Löcher in den Befestigungsringen derart eingesetzt werden, daß sie an den von den Schaufeln abgewendeten Seiten der Befestigungsringe hervorragen, worauf die Schwalbenschwänze in bekannter Weise in entsprechende Aussparungen in den Ringverbänden eingepaßt sowie durch Niederdrücken der Kanten an den Aussparungen über die Schwalbenschwänze mit den Ringverbänden verriegelt werden.
4. 4. Schaufelring, hergestellt gemäß dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln mit ihren Enden in Löcher von zwei getrennten Befestigungsringen eingesetzt und an diesen durch mechanische Bearbeitung, die eine Formveränderung der Schaufelenden herbeiführt, befestigt sind, wobei die Befestigungsringe unmittelbar durch Schwalbenschwanz- oder andere Verbindungen mit getrennten Verstärkungsringen oder Ringverbänden vereinigt und in dieser Verbindung durch eine Walz- oder Preßbearbeitung verriegelt sind.
5. 5. Schaufelring, hergestellt gemäß dem im Anspruch 3 angegebenen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Sckaufelenden zu schwalbenschwanzförmigen Verbindungsteilen ausgebildet sind, die darauf in entsprechende Löcher in den Befestigungsringen derart eingesetzt sind, daß sie an den von den Schaufeln abgewendeten Seiten der Befestigungsringe hervorragen, wobei die Schwalbenschwänze in bekannter Weise in entsprechende Aussparungen in den Ringverbänden eingepaßt und mit diesen durch Niederdrücken der Kanten an den Aussparungen über die Schwalbenschwänze verriegelt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen