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Verfahren zur Herstellung eines Schaufelkranzes für radial beaufschlagte
Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen Ein besonders einfaches und
billiges Verfahren zur Herstellung eines Kranzes oder Kranzausschnittes von beiderseits
abgestützten Schaufeln für radial beaufschlagte Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf-
oder Gasturbinen, besteht bekanntlich darin, daß Schaufeln mit ihren Enden in genutete
Leisten .eingefügt und mit den Leisten verschweißt oder verlötet werden. Die Erfahrung
hat gezeigt, daß die Winkellage der Schaufeln durch einfaches Einlegen in die Leistennuten
nicht einwandfrei festgelegt ist. Selbst wenn über die Mitte der Schaufeln eine
starre Leiste gelegt und-fest auf die Schaufeln aufgepreßt wird, sind erfahrungsgemäß
die Austrittswinkel der Schaufeln und die Austrittskanäle nach der Verschweißung
und Verlötung nicht durchweg gleich. Im allgemeinen sind die Zwischenräume zwischen
den einzelnen Schaufeln so klein, daß es große Schwierigkeiten macht, die Schaufeln
während der Verschweißung oder Verlötung mit den Leisten an einer Änderung der Winkellage
zu hindern. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, daß die Schaufeln an einem
Ende unverrückbar in der gewünschten Winkellage durch eine besondere Vorrichtung
eingespännt, an den freien Schaufelenden mit einer Leiste verschweißt oder verlötet,
aus der Einspannvorrichtung gelöst und an den vorher eingespannten Enden mit einer
weiteren Leiste verschweißt oder verlötet werden. Wird zunächst nur das eine Ende
der Schaufeln in die Nuten der entsprechenden Leiste eingefügt und für sich allein
verschweißt oder verlötet, so stehen hierbei die freien Schaufelenden zur Anbringung
kräftiger Haltevorrichtungen zugänglich zur Verfügung. Ist auf diese Weise ein Ende
der Schaufeln mit einer Leiste in der richtigen Winkellage verschweißt oder verlötet,
so dient diese Verbindung von selbst als. Haltevorrichtung während der Verschweißung
oder Verlötung des anderen Endes der Schaufeln mit der zweiten Leiste.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird das Verfahren in
der Weise durchgeführt,
daß vor der Verschweißung oder Verlötung
des einen Schaufelendes und der Leiste am anderen Ende jeder einzelnen Schaufel
je ein kurzes Stäbchen oder Plättchen zweckmäßig durch elektrische Punktschureißung
angeheftet und mit den an-I chefteten Stäbchen oder Plättchen der anderen Schaufeln
zwecks unverrückbaren Einhaltens der Winkellage während der Verschweißung oder Verlötung
der anderen Schaufelenden verspannt wird. Beim Anheften eines kurzen Stäbchens oder
Plättchens an das Ende einer einzelnen Schaufel kann leicht ein gewünschter Neigungswinkel
des Stäbchens oder Plättchens zur Austrittsebene der Schaufel durch entsprechende
Spannvorrichtungen eingehalten werden, da die Schaufel ringsum für die Einspannung
frei zugänglich ist. Wesentlich vereinfacht, verbilligt und beschleunigt wird die
winkelrichtige gegenseitige Einspannung von Stäbchen oder Plättchen und Schaufel
zweckmäßig dadurch, daß eine Stange mit dem für die anzuheftenden Stäbchen vorgesehenen
Querschnitt an die Endflächen einer anderen Stange vom Schaufelprofil mit einer
ihrer Seitenflächen oder mit dem Grund von in ihr vorgesehenen Nuten in dem gewünschten
Winkel durch elektrische Punktschweißung angeheftet wird und daß dann Stäbchen und
Schaufel in der gewünschten Länge von den Stangen abgetrennt werden. Nach der Verschweißung
oder Verlötung des einen Endes der Schaufeln und der Leiste und Entfernung der Vorrichtung
zum unverrückbaren Einhalten der Winkellage von den anderen Schaufelenden werden
dann zweckmäßig diese Enden und die angehefteten Stäbchen miteinander zusätzlich
verschweißt oder verlötet. Die zweite Leiste kann dann bei geeigneter Bemessung
der Stäbchen oder Plättchen entbehrt werden.
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Entsprechend weiteren Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung kann
während des Verschweißens oder Verlötens des einen Schaufelendes mit der einen Leiste
eine ausreichende Zugänglichkeit des anderen Schaufelendes für die Benutzung vereinfachter
Haltevorrichtungen dadurch erzielt werden, daß zuerst nur jede zweite Schaufel an
einem Ende in der gewünschten Winkellage gehalten und am anderen Ende mit der Leiste
verschweißt oder verlötet wird. Zwischen den einzelnen Schaufeln ist dann reichlich
Platz vorhanden. Als Haltevorrichtung genügt beispielsweise ein Blechstreifen, in
den Löcher entsprechend dem Schaufelprofil in einem Abstand eingestanzt sind, welcher
der doppelten Schaufelteilung entspricht. Es bleibt hierbei genügend Blech zwischen
den gestanzten Löchern stehen, um eine Zerstörung des Blechstreifens zli verhüten.
Die Einfügung der restlichen Schaufeln zwischen die eingeschweißten oder eingelöteten
Schaufeln kann dann vorteilhaft in der Weise geschehen, daß die zwischen den eingeschweißten
oder eingelöteten Schaufeln fehlenden Schaufeln mit größerer Länge als die zuerst
eingefügten Schaufeln eingesetzt und bei der Verschweißung oder Verlötung mit der
Leiste an den über die anderen Schaufeln vorstehenden Enden in der gewünschten Winkellage
gehalten werden, worauf zweckmäßig die vorstehenden Enden abgeschnitten werden.
Oder noch besser und einfacher «-erden zwei Leisten nach Verschweißung oder Verlötung
mit je der halben Anzahl von Schaufeln durch gegenseitige Einfügung der noch freien
Schaufelenden in die andere Leiste zu einem Schaufelkranz oder Schaufelkranzaussclinitt
vereinigt.
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Ein nach den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren hergestellter
Schaufelkranz oder Schaufelkranzausschnitt, bei dem mehrere Schaufeln an einem Ende
an einer Leiste angeschweißt oder angelötet sind, kennzeichnet sich zweckmäßig dadurch,
daß von den anderen Enden der Schaufeln jedes mit einem besonderen kurzen Leistenstrick
verbunden ist, wobei sich diese kurzen Leistenstücke, die zusätzlich durch Schweißung
oder Lötung «nachträglich miteinander verbunden sein können, durch die Befestigung
an den einseitig mit der durchgehenden Leiste verbundenen Schaufeln ebenfalls zu
einer Leiste aneinanderreihen. Ist in bekannter Weise die durchgehende Leiste zur
Aufnahme der Schaufelenden genutet, so sind am besten die an den anderen Schaufelenden
angeliefteten Leistenstücke in gleicher Weise wie die durchgehende Leiste genutet
und ergeben nach erfolgter Aneinanderreihung eine gleichartige Leistenform.
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In den Abbildungen ist die Herstellung eines Schaufelsegments für
radial beaufschlagte Dampfturbinen als Beispiel dargestellt. Abb. I zeigt den Schnitt
durch das Schaufelprofil, welches zweckmäßig entsprechend der Darstellung der Abb.
2 in geeigneten Längen als einzelne Schaufelstücke t von einer Stange abgeschnitten
wird, der durch einen Walz- oder Ziehvorgang oder durch entsprechende spanabhebende
Bearbeitung der Querschnitt des Schaufelprofils nach Abb. i gegeben wurde. Plättchen
2 nach der Abb. 3 werden, wie es in Abb. q. und 5 gezeigt wird, an den Schaufelenden
befestigt. Es ist hier angenommen, daß diese Befestigung durch elektrische Punktschweißung
geschieht. Zur Erleichterung der Befestigung sind in den Plättchen 2 Nuten 3 vorgesehen,
in welche die Schaufelstücke i mit ihren Enden eingefügt sind. Die Punktschweißung
erfolgt
zwischen den Endflächen der Schaufelstücke i und dem Grund der Nuten 3. Da die Schaufelstücke
i und die Plättchen 2 als Einzelstücke frei zugänglich sind, ist es verhältnismäßig
einfach, ihre geeignete Lage während der Punktschweißung so festzulegen., daß die
gewünschte Winkelstellung von Schaufelprofil zum Plättchen genau eingehalten wird.
Zur Erleichterung kann, wie es in Abb. q. angedeutet ist, die Punktschweißung derart
erfolgen, daß die ganze Profilstange rb, mit dem Querschnitt des Schaufelprofils
nach Abb. r und eine genutete Stange 2" aus welcher die Plättchen 2 abzuschneiden
sind, zunächst durch Punktschweißung zusammengeheftet werden. Es wird hierbei das
Ende der Profilstange rv in die erste Nut der entsprechend genuteten Stange 2" neingeschweißt,
und nach der Zusammenschweißung wird nunmehr das Schaufelstück r von der Stange
il, und das Plättchen 2 von der Stange 2a abgetrennt. Es ist dann besonders einfach,
die geeignete Lage der Stücke während des Schweißvorganges zu sichern. Erforderlich
ist aber diese Maßnahme zur Durchführung des Erfindungsgedankens nicht. Nachdem
das Plättchen :2 an einem Ende des Schaufelstückes i in der richtigen Winkellage
befestigt ist, werden nunmehr die freien Enden der Schaufelstücke i in eine zusammenhängende
entsprechend genutete Leiste q. eingefügt, wie es in Abb. 6 und 7 dargestellt ist.
Hierdurch wird das Schaufelsegment zunächst noch in losem Zusammenhang gebildet.
In der üblichen Weise wird nunmehr dieses lose zusammenhängende Schaufelsegment
in eine Vorrichtung 5 entsprechend der Abb.8eingelegt und durch einen über das Segment
gespannten Balken 6 gehalten. Die an die Schaufelenden angeschweißten Plättchen
2 werden dabei nachdem Vorschlag der vorliegenden Erfindung durch eine .besondere
Leiste 7 und Schrauben 8 fest gegen den Körper 5 der Einspannvorrichtung verspannt.
Damit ist die Winkellage -der Schaufeln infolge der festen Schweißverbindung zwischen
dem Schaufelstück i und dem Plättchen 2 eindeutig bestimmt. Es können nun die Schaufelstücken
mit der durchgehenden Leiste4 vorzugsweise durch autogene Schweißung fest verbunden
werden. Hierbei wird in bekannter Weise der nach oben über die Leiste vorstehende
Baustoff der Schaufelstücke i niedergeschmolzen und dient als Bindematerial zwischen
den Schaufelstücken r und der Leiste q.. Nunmehr kann. das Segment so vollendet
werden, daß die Leiste 4. unter die Leiste 7 eingespannt und der gleiche Schweißvorgang
bei den Plättchen 2 wiederholt wird, welche sich hierbei gleichzeitig zu einer durchgehenden
Stange vereinigen. Die Leiste 4 und die aus den Plättchen gebildete Leiste werden
nunmehr glatt gefräst, und das Schaufelsegment ist fertig entsprechend der Darstellung
in Abb. g und ro.
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Die Abb. r und r2 zeigen einen anderen Weg zur Benutzung des Herstellungsverfahrens
nach . der vorliegenden Erfindung. Hierbei werden allein durchgehende genutete Leisten
q. und q, verwendet. Die Schaufelstücke r und i" sind nur in jede zweite Nut der
Leisten q. und "q., eingefügt. Sie werden zweckmäßig zunächst nicht in bekannter
Weise durch einen autogenen Schweißvorgang unter Niederschmelzung des vorstehenden
Schaufelmaterials mit den Leisten verschweißt, sondern die Verbindung der Schaufelstücke
r und i" mit den Leisten 4. und 4" erfolgt vorteilhaft durch elektrische Punktschweißung,
da es hierbei einfacher ist, die Winkellage durch entsprechende Einspannung sicherzustellen.
Die Punktschweißung stellt in gleicher Weise, wie oben beschrieben, die Verbindung
der Endflächen der Schaufelstücke i und i" im Grunde der Nuten der Leisten q. und
4" her. Dadurch, daß nur in jede zweite Nut ein Schaufelstück eingesetzt ist, ist
es nunmehr sehr leicht möglich, die Schaufelstücke i und i" in ihrer richtigen Winkellage
zu den Leisten q. und q" während des Schweißvorganges festzuhalten. Dieses kann
beispielsweise dadurch geschehen, daß auf die freien Schaufelenden ein Blech mit
entsprechend eingestanzten Öffnungen Übergeschoben wird. Ein derartiges Blech könnte
nicht eingestanzt werden, wenn jede Nut mit einem Schaufelstück versehen wäre, da
dann zu wenig Blechmaterial zwischen den gestanzten Löchern stehenbleiben würde.
Es kann aber auch jede andere Einspannvorrichtung für die freien Schaufelenden infolge
des zur Verfügung stehenden Platzes benutzt werden. Nachdem je zwei Leisten q. und
4a entsprechend den Darstellungen der Abb. r r und 12 mit Schaufelstücken
i und r" in jeder zweiten Nut versehen sind, und zwar derart, daß die in der einen
Leiste ausgefüllte Nut in der anderen Leiste frei geblieben ist, können nunmehr
die an der einen Seite eingeschweißten Schaufelstücke in die freien Nuten der anderen
Leiste eingefügt werden. Es setzt sich dann die ganze Vorrichtung entsprechend der
Darstellung der Abb. 13 zusammen und kann nunmehr gemäß der Darstellung der
Abb. 8 ohne Schwierigkeiten zu einem vollständigen Schaufelsegment verschweißt werden,
indem sowohl die lose eingefügten als auch die bereits durch Punktschweißung befestigten
Schaufelenden durch autogene Niederschmelzung des überstehenden Materials der Schaufeleintrittskanten
mit den Leisten vereinigt werden. Es wird dann in
gleicher Weise,
wie oben für Abb. 9 und io beschrieben, bearbeitet und ist dann zum Einsetzen in
die Tragringe der Turbine fertig.
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Wesentlich ist bei den dargestellten Verfahren, daß die richtige Winkellage
zwischen Schaufelstück und Leiste oder Plättchen zunächst an einem Schaufelende
durch Erhaltung der Zugänglichkeit der Einzelteile mittels geeigneter Vorrichtungen
sichergestellt wird und daß erst dann das andere Schaufelende verschweißt wird.