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Verfahren zum Befestigen der Laufschaufeln auf der Radscheibe eines
Turbinenlaufkörpers mittels einer X-Naht-Verbindungsschweißung Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Befestigung der Laufschaufeln auf der Radscheibe eines Turbinenlaufkörpers
mittels einer X-Naht-Verbindungsschweißung. Bei einer derartigen Verbindungsschweißung
ist es nach dem bekannten Fertigungsverfähren schwierig, die Schaufelwinkel der
einzelnen Schaufeln des Gitters namentlich am Austritt des Arbeitsmediums im geschweißten
Fertigzustand möglichst genau einzuhalten und damit die Sollwerte sowohl für die
Schluckfähigkeit als auch für die Energieumsetzung in den Strömungskanälen, insbesondere
bei der Reihenherstellung, mit Sicherheit zu erreichen.
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Es ist bekannt, den ganzen Schaufelsatz in einer besonderen Schweißvorrichtung
um den Radscheibenkörper herum einzureihen, wobei sich die Schaufelfüße mit ihrer
Unterseite längs einer mehr oder minder breiten Fläche an den Scheibenrand anlegen
und von außen her angedrückt werden. Die Stirnseiten der Fußklötze werden dabei
von Stützflächen, der Vorrichtung erfaßt. Je nach der Art des Schweißverfahrens
(von Hand oder automatisch) sind die Lücken in der Meridianbegrenzung der beiden.
Seiten der Berührfläche von Sehaufel und Radkörper tulpenförmig oder kegelig. Trotz
aller Herstellungsgenauigkeit, die wirtschaftlich, noch einigermaßen vertretbar
ist, lassen sich aber beim Einbau der Schaufelfüße um den Radkörper herum auch bei
sorgfältigster Gestaltung der Vorrichtung gewisse Spiele nicht vermeiden; diese:
genügen bei der durch den Schweißvorgang bedingten örtlichen Erwärmung, um unkontrollierbare
Bewegungen, der
Schaufel zuzulassen mit dem Ergebnis, daß der Schaufcläustrittswinkel
und damit der Kanalquerschnitt am Austritt oft beachtliche Abweichungen von dem
Sollwert der Auslegung hat.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Verlagerung
der Einzelschaufeln weitgehendst unmöglich: zu machen! und ein, Verfahren anzugeben,
welches den Fordernissen: nach größter Herstellungsgenauigkeit bei der Befestigung
der Laufschaufeln auf der Radscheibe eines Turbinen.-laufkörpers mittels der bekannten
X-Naht-Verbindungsschweißung gerecht wird.
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Die genannten Nachteile werden: bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
dadurch vermieden, daß die auf der einen Seite des Turbinenla:ufkörpers mit der
einen Hälfte der X-Naht (V-Nah.t) und auf der anderen Seite mit Nut und Leistenansatz
versehene Verbindung zwischen Radscheibe und L.aufscha:ufeln:iin. der V-Naht mit
Schweiße geheftet wird und nach: dem Ergänzen der V-Naht zur X-Naht durch Ausdrehen
der Vernutung bis in. den Grund der ersten. Schweiße die ganze X-Nab:t mit Schweiße
ausgefüllt wird. Der Laufschaufelfuß weist zu diesem Zweck einen an.. sich bekannten
Leistenansatz auf, welcheriin eine umlaufende Nut der Radscheibe des Turbinenlaufkörpers
eingreift und die Laufschaufel darin so lange formschlüssig fixiert, bis die eine
Hälfte der X-Nahtschweißung ausgeführt ist. Dabei ist es an sich auch möglich, den
Leistenansatz an der Radscheibe anzudrehen. und in den Lauf-Schaufelfuß eine entsprechende
Nut in Umfangsrichtung einzuarbeiten. Bauliche Gründe oder Fertigungsrücksichten,
werden dies im Einzelfall im einen oder anderen Sinne entscheiden. Das volle zuverlässige
Durchschweißen des gesamten Anschlußquerschnittes vom Schaufelfußstück zum Scheibenrand
ist dadurch ohne weiteres möglich, da die Vernutungsein.richtung, welche die Einhaltung
der Schaufelwinkel gewährleistet, in dem Teil der zu verschweißenden Radkranzbreite
angeordnet ist, welcher bei der Nahtfolge von einer Stirnseite her noch nicht berührt
wird. Ist einsmal eine durchlaufende Ringnaht anf der zunächst offenen Seite des
X-Stoßes gezogen, so kann: bei den nachfolgenden Arbeitsgängen, eine merkliche Verlagerung
der beiden Bauteile gegeneinander nicht mehr auftreten. Die Ausnehmung für- die
Gegenseite des X-Stoßes wird dann dadurch geschaffen, daß man unter Beseitigung
der Vernutungseinrich,tung zwischen Schaufelfuß und Radscheibe auch den Schweißgrund
der zuerst hergestellten. Schweißnaht herausdreht. Daraufhin kann, die zweite Hälfte
derX-Nah.tschweißung ausgeführt werden; und das Vollfüllen der beiderseitigen Tulpen.
mit Schweißgut erfolgen.
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In der Zeichnung ist das Schweißverfahren gemäß der Erfindung in:
einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Schnitt durch
die Verbindungsstelle von Schaufel und Radscheibe nach der bekannten Ausführung,
Fig.2 bis 5 einzelne Fertigungsstufen einer X-Naht-Verbindungsschweißung nach der
Erfindung. In: dem Schnittbild der Fig. i ist die bekannte Ausführung einer X-Naht-Verbindungssch.weißung
dargestellt, wobei die Schaufeln i des Schaufelgitters um den Radscheibenkörper
2 herum in einer besonderen nicht dargestellten Schweißvorrichtung eingelegt sind.
Schaufeln i und Radscheibenkörper 2 berühren sich dabei längs der Ringfläche 3.
Auf beiden Stirnseiten lassen. die Konturen von Radscheibe,und Schaufelfuß de Ringräume
4a, 4b frei, welche vom Schweißgut ausgefüllt werden sollen.
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Die Fig. 2 bis 5 zeigen die X-hTaht-Verbindun.gsschweißung nach der
Erfindung in einzelnen Fertigungsstufen. Wie aus Fig.2 erkennbar, hat die Laufschaufel
i einen in Umfangsrichtung durchlaufenden Leistenansatz 5, welcher in eine gleichgestaltete
Nut 6 der- Radscheibe 2 eingreift. Damit wird eine eindeutige und gleichmäßige Zuordnung
des Austrittswinkels am Schaufelblatt beim Einbau der Schaufel i in, die Radscheibe
2 erreicht, die auch während des Schweißvorganges erhalten bleibt. Die in die Ringnut
6 eingesetzten Schaufeln i -,verd.en durch einen Spannring oder sonstige Spanneinrichtungen
in der Schweißvorrichtung entsprechend Pfeil 8 an, die Radscheibe 2 angepreßt, wodurch
ihre radiale Festlegung durch, Anlage auf dem Hutgrund gesichert eist. Die dem Leistenansatz
5 gegenüberliegende Berandung vom Schaufelfuß und Radscheibe ist so gestaltet, daß
sie einen, umlaufenden Ringraum 7a bildet. Im Ausgangszustand, dargestellt durch
die Fig. 2, ist also nur dieser eine Ringraum 7a für die Aufnahme des Schweißgutes
der X-Naht-Verbindung vorhanden, während. die ändere Seite der Verbindungsstelle
noch. von der genannten. Vernutungseinrichtung gebildet ist.
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Im Fertigungszustand gemäß Fig. 3 sind in den Ringraum 7a bereits
zwei umlaufende Schweißraupen 9 eingelegt und dadurch die Schaufel i mit der Radscheibe
2 schon fest verbunden und in. ihrer geforderten Lage mit hinreichender Genauigkeit
festgelegt. Es ist nunmehr möglich, die Vernutungsseite entsprechend der Fig. 4
freizudrehen ; dabei ist es zweckmäßig, in bekannter Weise auch. den Schweißgrund
der ersten. Schweißraupe mit zu entfernen. In die auf diese Weise freigelegte Ausnehmung
7b wird dann: die Gegennaht des X-Stoßes eingebracht. Nachdem diese im Grunde mit
ein, oder zwei Schweißraupen ausgefüllt ist, können entsprechend Fig.5 die verbleibenden
Räume der Schweißringlücken mit Schweißgut versehen werden. Dabei ist eine wechselseitige
Aufbringung der Schweißraupen von Vorteil, um eine Steuerung des Schweißverzuges
zu ermöglichen.
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Die vorgeschlagene Maßnahme vereinfacht auch die Anwendung eines einzigen.
Schaufeltyps für die Verwirklichung verschiedener Gitterauslegungen, indem die Leiste
verschieden geneigt zum Schaufelwinkel angebracht wird. Die Neigungszuordnung ist
auch dann zweckmäßig, wenn statt einzelner Schaufeln. Segmentpakete von Schaufeln,
welche im Genaugußverfahren leicht herstellbar sind, auf den Radkranz aufgeschweißt
werden; solche Lösungen sind insbesondere bei hoch, warmfesten:, weniger
duktilen
Stählen, mit hoher Wärmedehnung und geringerer Wärmeleitfähigkeit (Austenite) angebracht,
um die Rißanfälligkeit der Schwenßringnaht einzudämmen.