DE710289C - Schaufel mit Einrichtung zur Bildung einer gegen hohe Temperaturen schuetzenden Grenzschicht und Verfahren zur Herstellung dieser Schaufel - Google Patents

Description

• Schaufel mit Einrichtung zur Bildung einer gegen hohe Temperaturen schützenden Grenzschicht und Verfahren zur Herstellung dieser Schaufel Um hohen Temperaturen ausgesetzte Schaufeln, wie sie beispielsweise für Gas- und Dampfturbinen gebraucht werden, vor zu starker Erwärmung zu bewahren, hat man im wesentlichen bisher zweierlei Arten von Lösungen vorgeschlagen. Beiden Lösungen gemeinsam ist die Durchleitung eines gegenüber dem heißen Betriebsmittel kälteren Mittels durch die Schaufel. Während aber nach der einen Lösungsart das kältere Mittel ausschließlich als Kühlmittel, d. h. zur Abführung der bereits in den Schaufelbaustoff eingedrungenen Wärme dient, soll nach der zweiten Lösungsart die Schaufel außerdem durch das sie durchströmende und aus ihr austretende kältere Mittel so umspült werden, daß die Grenzschicht aus diesem kälteren Mittel besteht, über welches das heiße Betriebsmittel strömt. Diese kältere Grenzschicht zwischen dem Betriebsmittel und der Schaufel bildet so eine die Hitze abwehrende Schutzschicht. Die Erfindung- befaßt sich nur mit dieser Lösungsart.
• Bei den bisherigen Vorschlägen der zweiten Art wurde das kältere Mittel durch einen Kanal in die Schaufel eingeführt, aus dem es durch einen Schlitz oder Schlitze austrat und die Oberfläche der Schaufel bespülte. Versuche haben nun gezeigt, daß es schwer ist, auf diese Weise eine solche Verteilung des kälteren Mittels zu erreichen, daß die Schaufel gleichmäßig kühl gehalten wird, indem besonders das Schaufelende, «-elches für seine Kühlhaltung am meisten von diesem kälteren Mittel braucht, infolge des Druckabfalls im Zufuhrkanal zu wenig erhält.
• Nach vorliegender Erfindung wird diesem Übelstand dadurch abgeholfen, daß der Weg durch die Schaufel nur als Zuführungskanal oder -Kanäle dient und die Schaufel selbst noch außerdem mittels an der Eintrittskante vorstehendem Ansatz oder an dieser Kante vorstehender Ansätze einen mit dem Zuführungskanal oder den Zuführungskanälen verbundenen Verteilungskanal oder -Kanäle zur Verteilung der Grenzschicht über die zu schützende Schaufelfläche oder -flächen bildet.
• An Hand der Zeichnung, in der beispielsweise eine Anzahl Ausführungen dargestellt ist, sei die Erfindung näher veranschaulicht. Die Beispiele stellen Schaufeln für Gas- und Dampfturbinen dar.
• Der Zuführungskanal a kann nach Abb. i und 2 in einer aus einem vollen Profilstab hergestellten Schaufel durch eine (Abb. a ) oder mehrere Bohrungen (Abb. i), welche ineinander übergehen, hergestellt werden. Dieser Kanal a ist mit einem Verteilungskanal e durch Löcher oder Schlitze b verbunden, «-elche so bemessen und verteilt sind, daß eine möglichst gleichmäßige Kühlhaltung der Schaufel erreicht wird. Es kann dabei der Schlitz d am Verteilungskanal nach Abb. i so angebracht werden, daß die Hohlseite der Schaufel vom kälteren Mittel, dem Schutzmittel, bestrichen wird, oder nach Abb. 2 so, daß der Schaufelrücken von diesem Schutzmittel bedient wird. Am zweckmäßigsten hat sich jedoch erwiesen, sowohl Schaufelhohlseite als auch Schaufelrücken mit dem Schutzmittel zu bestreichen, wie dies Abb. 3 mit zwei Verteilungskanälen c zeigt.
• Nach Abb. q. kann die Schaufel auch so ausgebildet werden, daß, außer den Schlitzen f, g, welche Schaufelrücken und Schaufelhohlseite mit dem Schutzmittel bedienen, auch noch ein Austritt von Schutzmittel unmittelbar aus dem Zubringkanal durch einen oder mehrere Schlitze e erfolgt, d. h. in unmittelbarer Nähe der Staulinie des Heißstromes an der abgerundeten Einlaufkante. Es wird dadurch für schwierige Fälle eine besonders wirksame Kühlhaltung erreicht, indem das aus dem Schlitz e austretende Schutzmittel die weitere Kühlhaltung durch die Schlitze f und g wirksam unterstützt.
• Die Herstellung des Verteilungskanals c erfolgt zweckmäßig durch Umbiegen einer Finne h (Abb. 2) nach Herstellung der Löcher oder Schlitze b.
• Die Schaufel kann aber auch nach Abb. 5 aus einem Blech hergestellt werden, indem ein entsprechend bemessenes Blech bei der Schaufelspitze k gefaltet und so gepreßt «-ird, daß die beiden Blechhälften nach der Faltung zwischen sich einen Zubringkanal C und zwei Verteilungskanäle in, einschließen. Die Schaufel kann bei tt mit einer hochtem@peraturfesten Elektrode geschweißt sein. Nach Abb.6 ist die Schaufel aus zwei Blechen hergestellt, wobei zweckmäßigerweise die Verbindung bei o und p durch Punkt-oder Rollenschweiß.ung hergestellt wird.
• Für die Befestigung der Schaufel benutzt man zweckrnäßigerweise nur den den Zubringkanal umhüllenden Grundquerschnitt, l@-elcher deshalb an und für sich als aerodynamisch günstiger Querschnitt auszubilden ist. Es erleichtert dies die dichte Befestigung der Schaufel im Läufer und Ständer. Es werden dann die Verteilungskanäle über dem Schaufelfuß unterbrochen, und es kann der Schaufelfuß selbst durch Austritt des kälteren Mittels aus dem Verteilungskanal gegen den Fuß hin wirksam kühl gehalten werden.
• Abb. 7 stellt einen Längsschnitt durch eine befestigte Schaufel und Abb. S einen Querschnitt durch den Schaufelfuß nach der Linie S-8 der Abb.7 dar. Für die Befestigung dieser Schaufel ist es von Wichtigkeit, daß die Zuführung des Schutzmittels, z. B. Luft, ohne Schwierigkeiten vonstatten geht, was eine gegen das Schutzmittel dichte Befestigung und eine einfache Zuführung desselben zu den einzelnen Schaufeln verlangt. Dies wird durch folgende Maßnahme erreicht: Der Schaufelfuß q wird in ein entsprechend dem Fußquerscbnitt ausgestanztes Blech t' besteckt und mit diesem durch Baustoff s durch Schweißung oder Lötung verbunden. Hierauf wird der so gebildete, die Schaufeln tragende Körper mit dem Baustoff des Läufers, z. B. der Trommel L oder demjenigen des Gehäuses, das wegen der hohen Temperaturen normalerweise aus Stahl besteht, durch den Schweißstoff u verbunden, so daß der Zuführungskanal v in Verbindung mit sämtlichen Schaufelöinungen steht. Es kann dabei zweckmäßiger -#i-eise ein Teil ii, des Schaufelendes am Schaufelfuß entfernt sein, um die Öffnung für den Schaufelfuß für die Herstellung zu vereinfachen. Der Zufuhrkanal v des Schutzmittels kann durch Bohrungen x mit einem für alle Schaufelreihen gemeinsamen Raum verbunden sein, dem das Schutzmittel zugeführt wird, oder es können für jeden Ringkanal v besondere Zuleitungen vorgesehen werden, die mit einem entsprechenden Druckraum eines die Druckluft für die Verbrennung liefernden vielstufigen Gebläses verbunden sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaufel mit Einrichtung zur Bildung einer gegen hohe Temperaturen schützenden Grenzschicht zwischen den Schaufelflächen und einem sie umfließenden Heißstrom in umlaufenden Maschinen durch ein die hohlen Schaufeln durchströmendes und aus ihnen austretendes Schutzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Weg durch die Schaufel nur als Zuführungskanal oder -kanäle dient und die Schaufel selbst noch außerdem mittels an der Eintrittskante vorstehendem Ansatz oder an dieser Kante vorstehender Ansätze einen mit dem Zuführungskanal oder den Zuführungskanälen verbundenen Verteilungskanal oder -kanäle zur Verteilung der Grenzschicht über die zu schützende Schaufelfläche oder -$ächen bildet. z. Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Löchern oder Schlitzen (b) für das Schutzmittel, welches aus einem Zubringkanal in VerteilUngskanäle über- und aus diesen austritt, auch noch eine Austrittsöffnung oder Austrittsöffnungen für das Schutzmittel in unmittelbarer Nähe der Staulinie des Heißstromes an .abgerundeter Einlaufkante angeordnet ist oder sind (Abb. q.). 3. Schaufel nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß der den Zubringkanal umhüllende Grundquerschnitt als aerodynamisch günstige Schaufelform ausgeführt und nur -dieser Teil für die Befestigung der Schaufel benutzt wird (Abb.7, 8). q. Schaufel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der so gebildete Schaufelfuß durch aus dem Verteilungskanal nach unten abströmendes Schutzmittel geschützt wird. 5. Verfahren zur Herstellung einer Schaufel nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß an einer aus einem vollen Stab mit Schaufelquerschnitt hergestellten Schaufel der Zubringkanal durch eine Bohrung oder mehrere Bohrungen hergestellt wird, während mindestens ein Verteilungskanal durch Umbiegen einer am vollen Stab vorstehenden Finne (h) erst nach Herstellung der Verbindungsbohrungen oder -schlitze (b) geformt wird. 6. Verfahren zur Herstellung einer Gas-oder Dampfturbinenschaufel nach Anspruch i bis q. aus einem Blech, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech bei der Schaufelspitze gefaltet und so gepreßt wird, daß die beiden Blechhälften nach der Faltung zwischen sich einen Zubringkanal und zwei Verteilungskanäle einschließen (Abb. 5). 7. Verfahren zur Herstellung einer Schaufel nach Anspruch i bis ¢ aus zwei Blechen, dadurch gekennzeichnet, daß, die beiden- Bleche an der Schaufelspitze und an dem zwischen den beiden Verteilungskanälen gelegenen Steg zusammengeschweißt werden (Abb. 6).