DE879487C

DE879487C - Aus einem feststehenden Innen- und Aussenring und an diese festgelegten Leitschaufeln bestehender Leitapparat fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE879487C
Application number: DEJ2829D
Authority: DE
Inventors: Emil Neuber
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1940-01-20
Filing date: 1940-01-20
Publication date: 1953-06-15

Description

Aus einem feststehenden Innen- und Außenring und an diese festgelegten Leitschaufeln bestehender Leitapparat für Gasturbinen Bei Leitapparaten für Turbinen ist es bekannt, gegossene Leitschaufeln zu verwenden und diese an dem feststehenden Innen- und Außenring des Leitapparates festzulegen. Derartige Leitapparate haben jedoch bei Gasturbinen, insbesondere bei Abgasturbinen von Brennkraftmaschinen, deswegen immer wieder zu Störungen Anlaß gegeben, weil die gegossenen Schaufeln die infolge der hohen Temperaturen des Treibmittels auftretenden starken Wärmeausdehnungen auf die Dauer nicht ertragen können und häufig zu Bruch gehen. Man hat bei Leitapparaten für Gasturbinen auch schon versucht,, die Schaufeln aus einem besonders warmfesten und hitzebeständigen Blech herzustellen und sie an ihrem Rand durch Nahtschweißung an dem Innen- bzw. Außenring festzulegen. Auch derartige Leitapparate konnten den beim praktischen Betrieb auftretenden Beanspruchungen nicht gerecht werden, da infolge der hohen Wärmedehnungen, welchen nicht nur der Außen-. und Innenring, sondern auch die Schaufeln selbst ausgesetzt sind, die Schweißnähte an den Schaufelrändern nicht genügend haltbar waren. Bei solchen Leitapparaten hat sich im übrigen dann noch ein weiterer Mißstand eingestellt, wenn der Innen- und Außenring nicht aus dem gleichen, hoch warmfesten und besonders hitzebeständigen, daher sehr teuren Werk-Stoff, wie die Schaufel selbst,, hergestellt war. Es zeigt sich in diesem Fall am Innenring und am Außenring nämlich eine Zunderbildung, und beim Betrieb der Turbine werden. Zunderteilchen von dem heißen Treibgas mitgerissen; sie gelangen so in die Beschaüfelung des Turbinenlaufrades und führen dort zu Beschädigungen der Turbinenschaufein und zu einer vorzeitigen Zerstörung des Laufrades.
Es ist bei Leitvorrichtungen von Dampf- oder Gasturbinen schon vorgeschlagen worden, die Leitschaufeln aus Blech herzustellen und sie an beiden Enden mit je einem einseitig umgebogenen Lappen zu versehen, wobei dieser Lappen in eine Nut der äußeren Umfläche des Innenringes und der inneren Ümfläche des Außenringes eingreifen und in diesen Nuten so aneinanderstoßen, daß die Leitschaufeln sich gegenseitig abstützen und so festgehalten werden. Es ist klar,, daß ein Leitapparat mit nur lose in eine Haltenut eingreifenden und nicht besonders befestigten Leitschaufeln keinen hohen Temperaturbelastungeu ausgesetzt werden darf, wie sie in neuzeitlichen Gasturbinen auftreten. Es würden nämlich dort die Wärmedehnungen zu einer baldigen Zerstörung des Leitapparates führen. Außerdem würden auch hier Beschädigungen der Beschaufelung des Turbinenlaufrades zu erwarten sein durch von den heißen Treibgasen mitgeführte Zunderteilchen, die sich von dem einen Teil der Gaskanalwandung des Leitapparates bildenden und aus gewöhnlichem, nicht zunderfreiem Werkstoff bestehenden Innen- und Außenring ablösen.
Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Leitapparates für Gasturbinen, bei dem die aus besonders hitzebeständigem Werkstoff bestehenden Schaufeln so gestaltet und befestigt sind, daß sie den sehr starken Wärmedehnungen beim Betrieb der Turbine standhalten. Außerdem soll gleichzeitig erreicht werden, daß von den Leitschaufeln Gaskanäle gebildet werden, welche nur ausschließlich von Wänden begrenzt werden, die .aus hitzebeständigem Baustoff bestehen, wobei die Möglichkeit gegeben sein soll, den Innen- und den Außenring aus einem weniger kostspieligen Baustoff als die Schaufeln selbst herzustellen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech von besonders hoher Warmfestigkeit und Hitzebeständigkeit bestehenden. Schaufeln mit seitlichen Befestigungslappen versehen sind, die den Stirnflächen des Innen- und Außenringes anliegen und an diesen festgelegt sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Befestigungslappen jeder Leitschaufel so ,gestaltet, daß jede Schaufel mit ihrem Rückenprofil in Ausnehmungen der Befestigungslappen der vorhergehenden Schaufel eingreift und sich an die Ränder dieser - Ausnehmungen anschmiegt. Auf diese Weise entstehen Treibmittelkanäle, deren Begrenzungswände ausschließlich durch Teile der Leitschaufeln gebildet werden, die also mit Sicherheit zunderfrei bleiben. Die Festlegung der Leitschaufeln am Innen- und Außenring kann dabei zweckmäßig durch Punktschweißen erfolgen.
Die Erfindung ist in .der Zeichnung schaubildlich dargestellt. Diese zeigt einen Leitapparat für eine Gasturbine mit einigen eingebauten Leitschaufeln.
Gemäß der Abbildung weisen die Leitschaufeln z des Leitapparates seitliche Befestigungslappen 2 und 3 auf, mit denen sie am Außenring d. bzw. am Innenring 5 des Leitapparates festgelegt werden. Die Leitschaufeln i sind aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech von hoher Warmfestigkeit und Hitzebeständigkeit hergestellt und so gestaltet, daß sie die im Betrieb auftretenden beträchtlichen Wärmedehnungen ohne Schwierigkeit ertragen können. Die Befestigungslappen 2 und 3 weisen Ausnehmungen auf, die so gestaltet sind, daß. jede Leitschaufel bzw. ihre Befestigungslappen sich nach Einbau in den Leitapparat an die Ränder 6 bzw. 7 der Ausnehmungen der vorhergehenden Schaufel anschmiegen. Auf diese Weise werden zwischen den einzelnen Leitschaufeln Treibgaskänäle gebildet, deren Wände ausschließlich von den Leitschaufeln oder ihren Befestigungslappen gebildet werden, die also aus dem hitzebeständigen Werkstoff der Schaufeln bestehen und daher zunderfrei sind. Auf diese Weise wird also erreicht daß der Außenring ¢ und der Innenring 5 aus einem weniger kostspieligen Werkstoff von geringerer Hitzebeständigkeit hergestellt werden können, ohne daß die Gefahr der Zunderbildung in den Treibmittelkanälen besteht.
Die Festlegung der Leitschaufeln i bzw. ihrer Befestigungslappen 2 und 3 am Außenring 4 und am Innenring 5 erfolgt zweckmäßig durch elektrisches Punktschweißen. Die Schaufeln erhalten durch die beschriebene Ausgestaltung eine so bedeutende Nachgiebigkeit, daß die Wärmedehnungen während des Betriebes ohne schädlichen Einfluß auf die Schaufel bleiben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Aus einem feststehenden Innen- und Außenring und an diese festgelegten Leitschaufeln bestehender Leitapparat für Gasturbinen, insbesondere für Abgasturbinen von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech von besonders hoher Warmfestigkeit und Hitzebeständigkeit bestehenden Schaufeln (i) mit seitlichen Befestigungslappen (2, 3) versehen sind, die den Stirnflächen des Innen- und Außenringes (5, 4) anliegen und an diesen festgelegt sind.
2. Leitapparat für Gasturbinen nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungslappen (2, 3) jeder Leitschaufel (i) so gestaltet sind, daß jede Schaufel mit ihrem Rückenprofil in Ausnehmungen der Befestigungslappen (2, 3) der vorhergehenden Schaufel eingreift und sich an die Ränder (ö, 7) dieser Ausnehmungen anschmiegt.
3. Leitapparat für Gasturbinen nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Leitschaufellappen am Innen-und Außenring durch Punktschweißen erfolgt und die Punkte so gelegt sind, daß eine genügende Elastizität bei auftretenden Wärmebeanspruchungen gewährleistet ist.