DE715421C - Hohlschaufel fuer Kreiselmaschinen, insbesondere Brennkraftturbinen, und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

• Hohlschaufel für Kreiselmaschinen, insbesondere BrennkrafttuA)inen, und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlschaufel für Kreiselmaschinen, insbesondere Brennkrafttürbinen, und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Erfindungsgemäß besteht die Hohlschaufel aus mehreren in Richtung voin Schaufelkopf zum Schaufelfuß sich erstreckenden, das Schaufelprofil im wesentlichen ausfüllenden hauptsächlich hohlen Profilstäben mit Verbindung und Umhüllung bis auf das Schaufelprofil durch Schweißgut. Auf diese Weise entsteht eine Schaufel mit beliebig vielen, zur Aufnahme von Kühlmittel geeigneten Hohlräumen. -Kreiselmaschinenschaufeln, die von einem Treibmittel hoher Temperaturen beaufschlagt «erden, sind besonders großen Spannungen ausgesetzt, da zu den mechanischen Beanspruchungen noch die thermischen treten. Deshalb werden die Schaufeln -solcher Maschinen vor ,allem in ihren Füßen und in ihrer Verbindung mit den Schaufelträgern kräftig gestaltet, um .alle mechanischen Beanspruchungen aufnehmen zu können, wodurch ein verhältnismäßig hohes Gewicht bedingt ist. Ferner sind solche Schaufeln zumeist ,aus höchsthitzebeständigen Baustoffen hergestellt, die ,aber mitunter nicht zunderfrei sind. Auch sind Kühlvorrichtungen bekannt, die über .an den Schaufelträgern, zumeist radial angeordnete Kanäle Kühlmittel in @entsprechende Bohrungen der Schaufeln treten lassen und somit den Wärmeabfl.uß aus den Schaufeln erleichtern, Der Gedanke, Schaufeln aus Hohlräume besitzenden Teilen herzustellen, ist an sich nicht neu. Es sind hohlrandige Schaufeln bekannt, die aus einem Rohrstück in Form gepreßt werden. Ferner ist ein Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln in einzelne selbständige voneinander unabhängige Teile unterteilt sind, die einzeln im Schaufelträger eingeschraubt werden und deshalb selbständige Füße besitzen. Dies weiteren gibt es noch Schaufeln, die auf Grund der Erfahrung, daß der Wärmeabfluß von der Schaufel hauptsächlich an ihrer Bauchseite erfolgt, im Schaufelfleisch nach der Bauch Seite zu einen .als Wärmedrossel wirkender Hohlraum besitzen.
• Schließlich sind noch Schaufelkörper be kannt, die entweder aus einem Laufradkörpei ausgearbeitet sind oder aber mit diesem verschraubt und verschweiP',t werden und zur C`hertraung der Leistung dienen, während die für' die Erreichung einer guten Treibmittelführttng notwendigen Teile an d,-m Schaufelkörper .angeschweißt sind, der im Innern geeignete Kanäle zur Aufnahme eines Kühlmittels besitzt. Bei dieser Ausführung ist es auch möglich, die zur Treibmittelführung dienenden Ein- und Austrittskanten aus einem Stück herzustellen und mit dem Schaufelkörper durch Schweißung zu verbinden.
• Diesen bekannten Ausführungen gegenüber besitzt die Hahlschaufel gemäß der Erfindung größere Festigkeit, zunderfreie Oberfläche und einen gleichmäßigen Wärme:abfluß von allen Stellen mittels des Kühlstromes, bei verhältnismäßig einfacher Herstellungsweise, Eigenschaften, die in ihrer Gesamtheit die erwähnten \Ausführungen nicht aufzuweisen haben. Das Neuartige der Erfindung gegenüber früheren Ausführungen ist vor allem in der Tatsache zu erblicken, daß die Profilstäbe. der vorgeschlagenen Schaufel aus hochwarmfesten oder warmfesten Baust3ffen bestehen, während die Oberfläche der Schaufel aus zunderfrei.ern Baustoff gebildet wird.
• Die Zeichnungen zeigen beispielsweise den Erfindungsgegenstand, und zwar in Abb. i die Schaufel in ihrem Aufbau: aus Profilstäben im Querschnitt, Abb.2 dieselbe Schaufel mit zusammengeschweißten Profilstäben und bearbeiteter Oberfläche im Querschnitt, Abb. 3 zwei solcher Profilstäbe- im Längsschnitt, Abb. q. das Profilstabbündel, aus dem die Schaufeln hergestellt werden, irn Draufsicht, Abb.5 den Querschnitt einer aus anderen Profilstäben wie bei der Ausführung nach Abb.2 aufgebauten Schaufel. -Der QueYschnitt einer Schaufel gemäß Abb. i zeigt die einzelnen Profilstäbe, die so zusammengefügt sind, daß ihre äußeren 1;'mfänge in ihrer Gesamtheit ungefähr das Schaufelprofil ergeben. Die Abb.2 erläutert die Verbindung der einzelnen Profilstäbe durch Schwei13gut, wobei das Schweißgut nach außen zu in einer dem Schaufelprofil angenäherten Weise ,angebracht wird.
• Die Herstellung der Schaufeln ist wesenhaft in Abb.4 dargestellt: Ein beliebig langes Profilstabbündel i, dessen äußerer Querschnittsumfang ungefähr dem Schaufelprofil entspricht, wird durch eine Kluppe 2 mit dem Schaufelprofil angepaß.ten Backen bei zusammengehalten. Bei b ist das Bündel durch Schweißgut c miteinander verhunde n und bis auf das Schaufelprofil mit entsprechender Bearbeitungszugabe umhüllt, -während d das mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen, beispielsweise Profilstählen, bearbeitete endgültige Schaufelprofil darstellt. Die einzelnen Schaufellängen werden, wie bei e dargestellt, durch Abstechen von der Stange gewonnen und beispielsweise durch Schweißgut mit vorbereiteten Schaufelfü13:en verbanden, die, um eine Verbindung mit den hohlen Profilstäben der Schaufel herzustellen, entsprechende Bohrungen besitzen.
• Die Vorteile von nach der Erfindung hergestellten Schaufeln sind folgende: i. Die Herstellung ist einfach.
• 2. Die Schaufeln sind leicht im Verhältnis zu ihrer Festigkeit, da die Summe der Profilstabquerschnitte allen mechanischen Beanspruchungen, insbesondere den durch das Treibmittel hervorgerufenen Biegebeanspruchungen, einen großen Widerstand entgegensetzt.
• 3. Die Oberfläche der Schaufel. wird aus hitzebeständigem und zunderfreiem Baustoff hergestellt, während für die Profilstäbe im Innern der Schaufel hochwarmfester Baustift genügt.
• 4.. Da die Wände der einzelnen hohlen-Profilstäbe in ihrer Gesamtheit eine große Oberfläche bilden, wird der allseitige Wä..meabfluß vom Schaufelumfang zum Kühlmittel wesentlich erleichtert.
• 5. Es ist die Möglichkeit gegeben, durch entsprechende Wahl der Profilstabquerschnitte einen besonders guten Wärmcabfluß von am meisten beanspruchten Schaufelstellen herbeizuführen. Ferner gestattet die Vielzahl der miteinander nach bestimmten Gesetzen zu verbindenden Hohlräume eine Regelung des Wärmeabflusses in weiten Grenzen.
• Die gemäß der Erfindung hergestellten Schaufeln eignen sich insbesondere für radiale Beaufschlagung bei frei tragender Weise, wobei vorzugsweise gasförmige Kühlmittel aus dem Schaufelträger in die Kanäle der Schaufel treten und an der Stirnseite abgeleitet «:erden können. Sie sind aber auch für axiale BeaufschlaWnb verwendbar, wobei der Kopf durch Schweißgut bzw. durch eine aufgeschweißte Platte geschlossen wird, wie Abb.3 zeigt. Für diesen Fall können die einzelnen hohlen Profilstäbe quer zu ihrer Längsachse durch Bohrungen miteinander verbunden «-erden, die eine Leitung des Kühlmittelstromes in beliebiger Weise:ermöglichen.
• Es können Profilstäbe von verschiedener Querschnittsform und -größe benutzt werden. So ist die gleichzeitige Verw,ndung von Profilstäben mit kreisförmigem und mehrkantigem Querschnitt, wie in Abb. 5 wesenhaft dargestellt ist, möglich, wobei die Wahl der Mehrkantstäbe so getroffen werden. kann, daß sich ihre nach .außen zu liegenden Seiten bereits dem zu entwickelnden Schaufelprofil anpassen können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hohlschaufel für Kreiselmaschinen, insbesondere Brennkraftturbinen, die aus mehreren in Richtung vom Schaufelkopf zum Schaufelfuß sich erstreckenden, das Schaufelprofil im wesentlichen ausfüllenden hauptsächlich hohlen Profilstäben mit Verbindung und Umhüllung bis ;auf das Schaufelprofil durch Schweißgut besteht. a. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Profilstäbe quer zu ihrer Achse mit Bohrungen versehen sind. 3. Verfahren zur Herstellung der Schaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere hauptsächlich hohle Profilstäbe von größerer Länge in der-,artiger Anordnung, d.aß sie das Schaufelprofil im wesentlichen ,ausfüllen, durch Schweißgut miteinander verbunden -und bis ,auf das Schaufelprofil umhüllt, und von dieser Stange die einzelnen Schaufellängen ,abgeschnitten werden.