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Verfahren zur Herstellung von Turbinenschaufeln Die Form einer Turbinenschaufel
ist u. a. durch die zu, verairbeitende Dampfmenge und den Dampfzustand bestimmt.
Dia diese beiden Größen sich nicht nur vom. Stufe zu Stufe ändern, sonldern auch
bei fast allen, Turbinen untereinander verschieden sind, ist .die Schaufel ein Maschinenelement,
das für jede Schaufelreihe gewissermaßen in Einzelfertigung hergestellt werden muß.
Bei den außerordentlich großen Sdhaufelzahlen, diel in der Turbinenfertigung benötigt
werden, gehört das. Problem der Schaufelherstellung zu denjenigen, die auf die Herstellungsdauer
und,den Turbinenpreis einen besonders großen Einfuß ausüben. Am einfachsten gestaltet
sich die Schaufelherstellung, wenn man die Schaufeln von Material abschneiden kann.
Das ist aber im allgemeinen nur für die Leitschaufeln von Axialturbinen möglich,
die keiner Fliehkraftbeanspruchung unterworfen sind, und bei gewissen Bauformen
von Radialturbinen, bei denen auch bei den unilaufenden Schaufeln der Schaufelfuß
von, der Fliiehkraft, wirkiuvg der Schaufel wesentlich entlastet ist. Immerhin muß
man auch. hier für die verschiedenen Schaufelprofile entsprechend gezogenes Material
zur Verfügung 'haben,. Abgesehen von diesen wenigen Fällen, ist man zur Anwendung
von Schaufeln mit verstärktem Fuß gezwungen, also einer Schaufelform, die ein räumlich
sehr verwickeltes Gebilde darstellt. Man kann derartige Schaufeln im Gesenk schmieden
und braucht sie dann nur durch einen Schleifvorgang glätten. Diesels Verfahren setzt
aber große Mengen gleichartiger Schaufeln, voraus., denn nur dann lohnt sich die
Herstellung der teueren Gesenke. Gebräuchlicher ist der Weg, die Schaufeln durch
ein spanabhebendes, Bearbeitunigsverfahneri aus dem vollen Material herauszuarbeiten.
Hiermit
kann. .mang jede praktischvarkommende Szhaufelforxn herstellen.
Allerdings mußfi man dabei eine :sehr erhebliche Zarspianungsarbeit und damit verbunden'
einen großen: Materialaufwand in Kauf nehmen; denn der Schaufelrohling rnuß in s'(ainer
Dicke dem dicksten Schaurfelfiail, d. h. dein Fuß, entsprechen, und man isst dann,
gezwungen, entsprechend viel Material zur . Bnldung des wesentlich dünneren Schandelbdlattes,
abzuarbeiten.
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Die Schwierigkeiten dieser erläuterten Verfahren zur Schaufel hanstellung
haben berechtigterweise den Wunsch entstehen lassen,, Bearbeitungsz@ait undWerkstoffaufwand
zu, verrin@garn. Schaufelfuß und Schanfalblatt stellen zwei Taille dar, die miteinander
in Stoffverbindung stehen. Es ist bekannt, :sie als getrennte, fertig beaarbeitete
Teile herzustellen und mitein;an,,der stumpf -zu verschweißen. Diies erscheint zunächst,
sehr vorteilhaft, .ist jedofich, wie die Erfahrung zeigt, praktisch nur bedingt
durchführbar, denn das Schaufelblatt stellt keinen Körper überall gleichen Querschnittes,
dar, sondern: hat Tropfclean- oder Sichelform. Wendet man auf einen selchen Körper
das, Verfahren dar Stumpfschweißung an, und dieses allein kommt praktisch in Betracht,
so wird entweder -die dünne Kante überhitzt, oder, wenn man auf die dünne Kante
abstimmt, wird die Schweißeng unsicher und unzuverlässig. Außerdem tritt ein. Stauchefin,
d. h. eine Änderung der Abmfiessiunrgen ein., und schließlich zeigt sich auch, daß
sich an; der für den Wirkungsrad so. wichtigen -Eintrittskante eine Art Absatz bildet,
der die: @Strömung stört. Düieses. Verfahren hat daher bis. jetzt nach keine praktische
Bedeutung erlangen können.
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Die Erfindung greift dien Gedanken der aus' zwei Teilen zusammengesetzten,
stumpfgeschweißten Schaufel auf, wendet ihn aber nicht auf bereits fertig bearbeitete
Schanfeltefiile an, sondern auf Rohlinge der Schaufifeltegde. Da;s@.i;s;t.von ausschlaggebender
Bedeutung. Für den Fußteil und für das Schaufelbhlatt wenden aus handelsüblich gezogenem
Material zwei Stücke entsprechender Länge abgeschnitten und stumpf miteinander verschweißt.
Hierbei: können keine schädlichen Einflüsse durch Überhitzung oder zu geringe Schweißtemperatur
auftreten, wenn vom stäirkeren Profil leas; F'ußfiteils ein Ansatz im: der Stärke
deis Schaufelrohlings angefräts.t wurde. Dünne Kanten, die überhitzt werden könnten,
fehlen. Etwaige Giratbildung oder geringe Verschiebung der beiden, Stücke gegeneinander,-
ist -bedeutüngstlas:; denn sie wird durch den nachfolgenden Bearbeitungsvorgang
ausgeglichen. Nicht minder wichtig ist aber der Umstand, daß man jetzt beim Rohling
völlige Freiheit in der Wahl des. Winkels das Schanfellblattes, gegenübler dem Fußs
tü& hat. Man( kann lieb beidem Teile jeweils unter dem Winkel zusammenschweißen,
den sie beai der fertigen Schaufel einnehmen sollen. Eine Lagerhailtung vo,rgazogemean
Materials. erübrigt sich, dienri Ausgangsmaterial ist, wie: erwähnt, handelsübliches
Walzgut, das! für beliebige Schaufeilformen verwendbar ist.
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An das Zusammenschweißen der beiden Teile schließt sich dann in üblicher
Weise ein B;earbehungsvorgang an, der jetzt aber wesentlich weniger Zerspanungsarbei.t
erfordert und damit auch entsprechend-veniger Bearbeii:tungsdzeit und Materialaufwand,
dessen Einsparung je nach Schaufelfarm und Länge auf q:& bis. 70 % 9-,-schätzt
werden kann, denn Fußstück und Blatt haben jetzt nur soviel Materialzugabe, wie
es gerade erforderlieh.ist, um,den Rohling herzustellen. Als Bearbeitungsverfahren
wird manzweckmäßigerwerisee ein Kopnerfräaverfahren wählen. Für die Bearbeitung
ödes Rohlings ist dabei von Vorteil, daß .die einfachen Profile, aus denen er aufgebaut
ist; sehfir guter Einspannmöglichkeifiten ergeben. Nicht unerwähnt soll auch der
Umstand bleiben, daß es jetzt möglich ist, Fußteil und Kopf aus i'larschiedenen,
Stahlarten herzustellen, etwa den Fuß aus hochfestem, noirmalemn Kohlens:toffstahl
und das Blatt aus warmfes,tern Sondearmaterial.
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Die Erfindung sei kurz an fitem Ausrführumgsbeaispial der Fig. a und
2 Hierin sind mit starken Linien die Umrisse der beiden Teeile des Rohlings hervorgehoben,
nämlich Fußteil a und Blatteil 2. Mit ,3 ist die Naht bezeichnet, die sich beim
Stumpfschweißen ergibt. Nachdem. dieser Rohling hergestellt ist, erhält die Schaufel
durch einten Fräsvorgang die .dünn, eingezeichnete Form,. Für die Stellung des Schaufelblattes
gegenüber dem Fuß lMt sich naturgemäß keine allgemein gültige Regel .angeben. Dada
Lage der Ausfräsung ist durch die Hauptebene des Proflltteiles beistimmt. Nach Fig
z Hegt der Rohling 2 des Schaufelblattes so, daß er eine Ecke des Fußteiles i einnimmt.
In Fig. 3 ist als Beispfiiel eifix Fall dargestellt, bei dem der Rohling für das
Blatt unter einem Winkel zum Rohling des Schaufelfußes aufgaschweißt isst.