DE752921C - Schweissbefestigung von axial beaufschlagten Schaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, und Vorrichtung zu ihrer Durchfuehrung - Google Patents

Description

• Schweißbefestigung von axial beaufschlagten Schaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, und Vorrichtung zu ihrer Durchführung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißbefestigung von axial beaufschl@agten Schaufeln auf dem Schaufelträger einer Kreiselmaschine, insbesondere Dampf- oder Gasturbine, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verbindung.
• Das Aufschweißen von Schaufeln ist in mannigfacher Form bekannt. Entweder werden die Schaufeln oder ihre Füße in entsprechende Bohrungen bzw. Nuten des Schaufelträgers gesteckt und mit diesem verschweißt oder aber die Schaufelfüße durch Stumpfschweißung festgelegt. Schweißverbindungen zwischen Schaufeln und Schaufelträger sind verhältnismäßig hoch beansprucht, eine Tatsache, die um so höher ins Gewicht fällt, wenn =gleichmäßige Erwärmungen oder aber ein zu schnelleer Wärmeabfluß in, der Schweißzone zu inneren Spannungen in :den: Werkstoffen, führen. Um die Gefahr eines zu schnellen Wärmeabflusses zu vermeiden, sieht ein bekannter Vorschlag vor, daß der Schaufelfuß mit einem dem Querschnitt des von einem Profilstab abgeschnittenen Schaufelblattes entsprechenden Fortsatz versehen ist. Die Erfindung geht, um die genannten Nachteile zu vermeiden. und um ferner eine einfache Befestigung zu ermöglichen, andere Wege, indem sie an sieh bekannte, auf dem Umfang des Schaufelträgers liegende, zu seiner Achse parallel oder unter einem Winkel verlaufende und sich von innen nach außen weitende Nuten benutzt, deren Tiefe im Verhältnis zur Breite klein ist. Die Breite der N utengrundfläche ist. dabei etwas größer als die Breite des Schaufelfußes, dessen sich entgegengesetzt der Weitung der Nutenwände nach außen verengende Seiten mit den Nutenseiten. Rinnen bilden, die mit Schweißgut gefüllt werden. In Weiterbildung einer solchen Schaufelbefestigung kann das an den Kanten der Schaufelträgerumfangsfläche liegende, den Schaufelträger mit dem Schaufelfuß verbindende Schweißgut eine in Schaufelträgerumfangsrichtung ununterbrochene Raupe bilden.
• Bekannt ist eine Schweißverbindung, bei der der bis in den Schaufelfuß .gezogene Schaufelkanal an dieser Stelle mit Schweißgut angefüllt ist, das dadurch nicht unzu-. lässig durch die Auswirkung der Schaufelfliehkräfte beansprucht wird, daß- die Füße Nasen besitzen, die an entsprechenden Flächen des Laufradkranzes anliegen. Die die Schaufelfüße aufnehmende Nut des Schaufelträgers kann hierbei im Bereich der Verlängerung der Schaufelkanäle über die axiale Schaufelbreite hinaus verbreitert werden, und die so gebildeten ringförmigen Ausnehmungen um die Schaufel können mit Schweißgut gefüllt -werden. Dieser bekannten Ausführung gegenüber vermeidet die Erfindung die An.-bringung von fasen. Die durch die Schaufelfliehkr äfte hervorgerufenen Spannungen werden allein durch die sich über eine verhältnismäßig große Fläche erstreckende Sch-veiße aufgenommen. Dadurch, daß die Nuten nicht in Umfangsrichtung liegen, sich vielmehr parallel oder geneigt zur Wellenachse erstrecken, ist es möglich, das in Umfangsrichtung sich erstreckende Schweißgut zu einer ununterbrochenen Raupe auszubilden, -was herstellungsmäßig große Vorteile bringt.
• Zur Durchführung der Schweißbefestigung gemäß der Erfindung dient zweckmäßig eine Vorrichtung, die es gestattet, daß die Schaufeln während des Anschweißetis von Spannringen eingespannt gehalten -werden, die, mit in Schaufelteilung angebrachten Kerben versehen, eine radiale Dehnung der Schaufeln gestatten. Auf diese Weise werden, da sich die Schaufeln nach ihrem Kopfende beim, Schweißen frei dehnen können, nachteilige Wärmespannungen vermieden. Bezüglich der Aufbringung der Schaufeln mittels eines Schweißvorganges ist eine Vorrichtung bekannt, in der zur Festlegung durch Stumpfschweißung die einzelne Schaufel als Polträger in Spannbacken eingespannt wird. Die bei Herstellung der erfindungsmäßigen Schweißbefestigung zur Anwendung kommende Vorrichtung dagegen arbeitet nicht mit Stumpfschweißung und sieht Spannringe vor, die in Schaufelteilung versehene Aufnahmekerben besitzen. Einspannvorrichtungen, die Spannringe mit in. Schaufelteilung angebrachten. Aufnahmekerben besitzen, sind ebenfalls bekannt. Jedoch bestatten diese Aufnahmevorrichtungen, welche auch die Kopfenden der Schaufeln festlegen, keine freie Wärmedehnung der Schaufel in radialer Richtung.
• An Hand des Beispiels einer Gasturbinen leschauflung gibt die Zeichnung den Erfindungsgedanken wesenhaft wieder, und zwar zeigt Abb. i einen Radialschnitt durch die Schaufelverbindungsstelle in Richtung A-B der Abb. 3, Abb. 2 einen Radialschnitt in Richtung E-F der Abb. 3, Abb. 3 eine Draufsicht auf den abgewickelten Umfang des Schaufelträgers, Abb.4 einen Längsschnitt senkrecht zur Wellenmitte des Schaufelträgers in Richtung C-D der Abb. 3, Abb.5 einen Querschnitt durch den Schaufelträger und die Einspannvorrichtung für die Schaufeln..
• Der Schaufelträger i besitzt auf seiner Umfangsfläche parallel oder unter einem Winkel zu seiner Achse verlaufende flache Nuten 2, deren Wände 3 sich von innen nach außen weiten. Die Nuten :2 erstrecken sich in axialer Richtung nicht über die gesamte Umfangsfläche des Schaufelträgers i, vielmehr sind. an den Kanten der Umfangsfläche Ringflächen d. geschaffen. Die Schaufel 5 besitzt einen Fuß 6, dessen Auflagefläche 7, ini Umfangsrichtung betrachtet, etwas kleiner ist als der Grund der Nut 2, und dessen Seiten sich entgegengesetzt der Weitung der Nutenwände nach außen verengen.
• Auf diese Weise entstehen rings um den Schaufelfuß Rinnen, die mit Schweißgut ausgefüllt werden, und zwar einmal Rinnen von dreieckigem Querschnitt in axialer Richturig, welche die Schweißgutteile 8 aufnehmen, während an den Kanten der Umfangsfläche das Schweißgut 9 als ununterbrochene Raupe rings um den Schaufelträger gelegt werden kann.
• Die Befestigung der Schaufeln erfolgt nach Abb. 5 mit Hilfe einer Vorrichtung, die aus einer Grundplatte io und aus einer Deckplatte i i besteht, die beide auf der Welle 12 des Schaufelträgers i aufsitzen und ihre Anlage an den Nabenflächen 13 finden. Außerdem sind die Grundplatte io und die Deckplatte ii mit Ringstegen 14 versehen, die am Schaufelträger i in der Nähe der Umfangsfläche anliegen. Radial nach außen besitzen sowohl Grundplatte io als auch Deckplatte i i ringförmige Bünde 15, auf denen die ringförmigen Spannringe 16 aufsitzen. Zwischen den Spannringen 16 ist so viel Raum vorhanden, daß sich in entsprechenden, der Schaufelform angepaßten Kerben 17 die Schaufeln 5 aufnehmen lassen. Die Kerben sind auf -den Spannringen 16 in Schaufelteilung aufgebracht. Die Verspannung erfolgt z. B. mit Hilfe von Schrauben 18, die abwechselnd die beiden Spannringe 16, zwischen, denen die Schaufeln 5 eingespannt sind, mit der Deckplatte i i (wie Abb-. 5 zeigt) oder mit der Grundplatte io verbinden.
• Das Aufschweißen der Schaufeln mit der beschriebenen Vorrichtung geht folgendermaßen vor sich: Die Schaufeln werden mittels der Spannringe 16 und der Schrauben 18 festgespannt, und zwar so" daß zunächst einmal die Grundplatte io und Deckplatte ii eine Justierung der Schaufeln ermöglichen. Darauf werden z. B. die mit der Grundplatte io verbundenen Schrauben 18 sowie die Grundplatte io entfernt, so -daß der Raum i9 frei wird und die Schweißstellen von der einen Seite her zugänglich werden. Hierauf wird die Grundplatte io wieder angebracht, und es erfolgt nun der entsprechende Vorgang mit der Deckplatte i i, so daß der Raum 2o zum Verschweißen freigegeben wird.
• Neben einer leichten Herstellungsmöglichkeit ist der Vorteil der neuen Schweißverbindung vor allem darin zu suchen, daß die Schweißfläche gegenüber einer Verbindung durch Stumpfschweißung verhältnismäßig groß ist, so daß spannungsmäßig günstige Verhältnisse geschaffen -,werden. Innere Werkstoffspannungen, bedingt durch die Wärmeentwicklung beim Schweißen, können nur in geringem Maße auftreten, da sich die Schaufel in der Vorrichtung radial frei deinen kann, ohne daß ihre Lage gegenüber der Verbindungsstelle des Schaufelträgers verändert wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schweißbefestigung von axial' beaufschlagten Schaufeln von Kreiselmaschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, in auf dem Umfang des Schaufelträgers liegenden, zu seiner Achse parallel oder unter einem Winkel verlaufenden und sich von innen nach außen weitenden Nuten, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutentiefe (2) im Verhältnis zur Breite klein und ihre Breite im Grunde nur wenig größer als die der Schaufelfüße (7) ist, deren sich entgegengesetzt der Weitung der Nutenwände nach außen verengende Seiten mit den Nutenwänden (3) Rinnen bilden, die mit Schweißgut (8) gefüllt sind.
2. 2. Schweißbefestigung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Kanten der Schaufelträgerumfangsfläche (4) liegende, den Schaufelträger (i) mit dem Schaufelfuß (6) verbindende Schweißgut (9) eine in Schaufelträgerumfangsrichtung ununterbrochene Raupe bildet.
3. 3. Vorrichtung zur Schweißbefestigung nach Anspruch i und 2 mit Hilfe von Spannringen, die mit in Schaufelteilung angebrachten Kerben versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Spannringen (i6) festgehaltenen Schaufeln (5) an ihren Kopfenden freiliegen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr.658445; britische Patentschrift Nr. 7o65 vom Jahre i go.i ; USA.-Patentschriften Nr. 1470 505, 1551342.