DE818748C

DE818748C - Teile fuer den Maschinenbau aus keramischen Massen

Info

Publication number: DE818748C
Application number: DEP19286A
Authority: DE
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1948-10-23
Filing date: 1948-10-23
Publication date: 1951-10-29

Description

Teile für den Maschinenbau aus keramischen Massen Die Erfindung betrifft Teile für den Maschinenbau, die aus keramischen Massen hergestellt sind. Man hat bekanntl ich für manche Teile des Maschinenlaues mit hohen Betriebstemperaturen keramischen Werkstoff wegen der beachtlichen Warmfestigkeit mancher Massen bei kleinem spezifischem Gewicht vorgeschlagen. Außer dieser Eigenschaft ist aber für manche Zwecke auch ein ziemliches Maß von Temperaturwechselbeständigkeit erforderlich, um schnelle Änderungen des Wärmezustandes betriebssicher beherrschen zu können. Es ist jedoch im allgemeinen schwer, eine Masse ausfindig zu machen, die in jeder dieser Forderungen ein Höchstmaß aufweist, denn meistens ist einem Höchstmaß in der einen Richtung ein Mangel in der anderen zugeordnet. Beide Eigenschaften sind aber an manchen Maschinenteilen sehr wichtig, die hohen mechanischen und thermischen Ansprüchen genügen sollen. Infolge der Eigenart der Fliehkraftwirkung nimmt z. B. die Beanspruchung des Blattes einer Turbinenschaufel nach der Blattspitze hin ständig ab, und am Hamtnerkopffuß der Schaufel, zur Verbindung mit der Läuferscheibe, treten trotz der verdickten Querschnitte gegenüber der Beanspruchung an der Schaufelwurzel praktisch gleiche, wenn nicht größere Beanspruchungen infolge der örtlichen Spannungserhöhungen an den Kraftumlenkstellen und wegen anderer Form- und Bearbeitungseinflüsse auf. Man würde also bestrebt sein, z. B. beim Gießen der Schaufeln durch besondere Gestaltung der Gießform gerade im Fußteil den dichtesten Scherben nach dem Brennen zu bekommen, was in der Regel die bestmögliche Festigkeit bedeutet. In diesem Sinne kann auch die Anwendung von Schleuderguß Vorteile bringen. Es ist aber zu erwarten, daß diese Verbesserungen nicht ausreichen, um die Gestaltfestigkeit einer Keramikschaufel wesentlich zii erhöhen.
Bei der Ausbildung derartiger VLaschiiienteile nach der Erfindung ist von der Tatsache ausgegangen, daß das Erfordernis nach den verschiedene,) Eigenschaften des Werkstoffes für die verschiedenen Bauelemente eines Nfaschinenteiles verschieden groß ist. Erfindungsgemäß werden daher die verschieden beanspruchten Bauelemente eines Maschinenteiles, z. B. das Blatt und der Fuß einer Turbinenschaufel, aus verschiedenen keramischen Werkstoffen mit verschiedenen Eigenschaften hergestellt, d. 1i. es wird eine Art Verbundkeramik geschaffen, die allen an den Maschinenteil gestellten Anforderungen gerecht wird. Unter Beachtung der Betriebsverhältnissewird daher für den Fußteil ein Versatz der Keramikmasse gewählt, der in erster Linie warmfest ist, und für den oberen Teil der Schaufel ein vielleicht weniger festes, dafür aber temperaturweclisellieständigeres :Material vorgesehen.

'[an kann z. B. beim Vergießen in Gipsformen so vorgehen, zuerst temperaturwechselbeständigen Schlicker einzufüllen und nach Erreichen einer gewissen Ansatzdicke an den Innenwänden der Form auf Schlicker des warmfesteren Masseversatzes überzugehen. Da bei der Gestaltung der Schaufel für hohe Beanspruchungsverhältnisse (hohe mittlere Umfangsgeschwindigkeit im Teilkreis des Gitters bei verhältnismäßig großer Schaufellänge) auf eine ausgeprägte starke Verjüngung des Querschnittsverlaufes im Schaufelblatt und einen allmählichen Querschnittsübergang von der Schaufel zum dickeren Fußteil geachtet werden muß, wird im Schaft der Querschnitt des ausgesprochen warmfesten Kernes ständig zunehmen, um dann im Fußteil mit seinem mehrachsigen Spannungszustand die Hauptmasse des tragenden Querschnittes auszumachen. Dabei ist es selbstverständlich, daß beide Werkstoffe hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften so weit verwandt sein müssen, claß in der übergangszone zueinander bei Herstellung, Beanspruchung, Erwärmung usw. keine zusätzlichen Kräfte aufkommen und den Verband sprengen. Durch allmäh-

liche Llinstellung des @clilirker@@eclisels ist es 111;;g-

]ich, eine bessere Übergangszone zu erzielen.

In der Zeichnung ist ein Ausfiihruiigsbeispiel der

Verbundkeramik nach der Erfindung, beispielsweise

bei einer Turbinenschaufel, dargestellt, und zwar

zeigt

Abb. i einen senkrechten Schnitt durch die

Schaufel,

Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch das

Schaufelblatt nach der Linie 1I-11 ili _'11>b. i und

Abb. 3 einen waagerechten Schnitt durch den

Schaufelfuß nach der Linie 11I-111 in Abb. i.

Während beim Schaufelblatt der :\uteil der teni-

peraturwechselbeständigen _\ulienschicht a vor-

wiegt, nimmt der Anteil der mechanisch festeren

Masse h gegen den Schaufelfu13 hin zu und erreicht

seine gr<ißte Stärke gerade aii den inechauisch ain

stärksten beanspruchten Stellen.

Claims

PATE NTANSPRÜClil#:: i. Teile für den Maschinenbau aus kerann- schen oder keramikiihrlichen Nassen, dadurch gekennzeichnet, daß die versclüe(lcn beanspruch- ten Bauelemente eines Teiles, z. 1). Blatt und Fuß bei einer Turbinenschaufel, aus verschiedenen keramischen Massen finit verschiedenartigen Eigenschaften besteben. 2. Teile nach .lnspruch t, dadurch gekenn- zeichnet, daß die der Temperatureinwirkung am stärksten ausgesetzten Bauelemente, z. I3. das Blatt hei einer Turbinenschaufel, aus tempera- turwechselbeständigem keramischem `Verkstoff besteht und die bellen der Temperatureinwirkung im wesentlichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzten Bauelemente, z. B. der Fuß einer Turbinenschaufel, aus «-ai-nifesteni keramischem Werkstoff bestehen. 3. Teile nach :Anspruch i, dadurch gekenn- zeichnet, daß der temperaturwechselbeständige Werkstoff (a) den mechanisch und warmfesten Werkstoff überall einhüllt, so claß die dünneren Bauelemente haupts,iclilicli aus der Hülle, dem temperaturwechselbeständigen Werkstoff, die dickeren Bauelemente hauptsächlich aus (lein mechanisch festen Werkstoff bestehen.