DEP0001218DA - Turbinenläufer mit keramischer Beschaufelung - Google Patents

Description

Maschinenfabrik iugsburg-Nürnberg λ,3., Aerk ^ugsburs

_>tadtbach Strasse 7

Turbinenlaufer mit keramischer Beechaufelung_e·

Die Erfindung betrifft Turbinenläufer mit kerami* sehen ochaufela, mit deren Hilfe ohne besondere Bautsilkuhlung und /,/ärmeentzug aus dem .ubeitsprozess hohe Treibmitteltemperaturen angewendet werden können und daiait ein gunstiger thermischer Attsniltzungsgrad zu erwarten ist* a.u.3 naheliegenden baulichen Stunden au cht man beim Läufer mit schmiedbaren c-onderafcählen .•iu a zukommen, ist aber bei den angestrebten hohen Temperaturen, fur Jle keramische ..erKstoffe als besonders vorteilhaft erecheinen, gezwungen entweder hochAarmfeste Baust_sIhle mit sehr hohen Le^ierun^s^ehalt zu Vehlen oder sieh in Jer nusle-j^ing der Jchaufelhbhe und Umfangsgesch.vindigkeit also hinsichtlich ^chluckfahi ^keit und Jtufenbelastung gewisse' Bocchrdnltungen aufzuerlegen.

Zur Benebung dieser baulichen Sinengungen ist erfindnngsgemäss der Läufer durch eine «rt von Llattiemnä mit Keramischen Teilen vor dar unmittelbaren berührung durch die heißen Treibgase bewahrt« dadurch *ird seine Betriebstemperatur in den Handaonea gegenüber derjenisen der ^chaufeluo^ wesentlich abgesenkt, Dies ist unbedingt notwendig, da auch fur hochleglertc όtable bei den für Keraaik besondere zuträglichen Temperaturen die i)auerstandsfestiske*it sehr wesentlich abnimmt und trotz der spez» leichten Keramikachaufein beachtliehe Spannungen an den wulstartig den hammerkopf ähnlichen schaufelfuß umfassenden Kranfc~ teilen des Läufers auftreten» Las Verzundern der im Betrieb ^ehr heiß werdenden Läuferteile %ird ebenfalls herabgesetzt. Lie Isolierwirkung der Llattieruns wird wesentlich durch die anordnung von Luftspalten ^rJer Hohlräumen und eine möglichst auf unbedingt

netwendije kleinste nufla^efläenen beschrankte Berührung der sehr heißen keramischen -ibschirrct<;ile zwd tragenden ^tahlliiufer unterstützt, .»uch kann diese« Hohlräumen von Lauferimem h-:r oder ausgehend von der Lüufer3tirnscite der Lauferaantel entlang - ine ^e--Aisae i^enge entsprechend verdichteter Luft zugeführt •Aerde;:, wodurch sich <.bür die otuhlteile ein sich stets _:;rnouemder Luftschleier le-ät, da .,ich diese kühlluft nach einer geblasen .»uf •a-^rmuas Iin js der opal te der Kera.ii i kpl <* 11 i eru a 5 lens sich e nt spann onden' i"r«ibn;ittelstrom ?,urai..,c:it. i.io .■Iatticrunj selbst ist z vecxs Vermeidung von ή.urneepannun^en in kleine hleiaente aufgelöst, f'Ir deren ^öefestiijun£ eine der bekannten Keil flache sit ζ anordnungen angewandt v.ird, uxi: eine fur alle ^lSrtricbszustande seielfreie und von Zwau.^akraftCii unbelasteten Halterung la stählernen L:iu^rer zu gewährleisten« _Aa einfachsten Aird diese Nut für Jio «ufaahne der . Blättchonköpfe axial ün^eorJn-.'t, sodass ü«, i'« bei einem Ldufcr^mlt 3! e ich b1 ο i bendem Pußkreisdurchr-esser der n.-«scLaufelun(j diese Nüteh derc •jl'.ichr.äiiis - verteilten ^ant-Lllini e ines -Iylinders ent...pi .·;-"-■•^ chen und bequem be arbeitst .»erd- η können* ^ie />uf teilung des > ..uf^rur-f^aj-r-s nuf die ein?, .Inen J ~·ο1 i-.r -.■Iecvnto b^t η -ben !'vi A'arraespannunjcn auch n»ch die Tatsache au beraci-. sieht i jen, du ί das v"ersehn <·. id en -es t.iU^cnti.^l-n -uw^onliari.jes ..lurch Ii* vorhlr. er. .haten i0fcsti jun jsnuten keine all_u jroLo Ver. -inderunj der Tragfa«—· nickelt der schsuf ··-Itru.;. ndeo L_j ferrin^vul_t,te la hei :on '-ctriebssustand rr-it t,ich brin.;¹-.

In .Ier ••Oichnunj -Lad ;r. ehr er 3 ausf .*hrun.>bßl ;:;ielo von 'I'urbinenl-.uf era a&cn der -rf in dun.·, ijr gestellt und z-.-ar λei^eη

«bb.	1	einen Veridionscnitt durch ion ersten •-tuf jnt.-.il eines .»u:, -.dna Inen ._c.h-ib ?n zu:.-a nr-en^esetzten L'. forkör;,crs n.. cn den ■-Inien I-I in ^bb· 2 und ~f>
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abb*	6	einen ieila.uersch.nitt nach der Linie '/I «·_ VI .in abb, 5

Abb* 7 eine ansieht der Stirnseite des Läufers mit teilweise abgenommenen Deckplatten,

Bei dem Aü-aführungsbeispjel nach Abb. 1 besteht der Läufer aus den stählernen Jcheibenkörpern la, Ib_f Ic_fId zwischen deren Kränzen die Keramlkschaufeigitter 2 a, 2 b, 2 β mit der bekannten Doppelkeilflachenhalterung angeordnet sind, mit deren Hilfe in allen Betriebszustand« "trotz ,verschiedener Dehnung und'Temperatur der suöamm engebaut en Teile ein spielfrei« "und von 2wangskräften unberührter Jitz gewährleistet werden kann* Die Verbindung der einzelnen scheibenkörper zu einem genügend biegesteifen Gesamtläufer erfolgt beispielsweise, wie für Jcheibe 1 a, 1 b dargestellt, über Sewindeaasätze 3 a, 5 b, (wobei eine gewisse Schrumpfwirkuag herangezogen werden kann) oder durch am mittleren umfang verteilte Bolzen % mit entsprechend geneigtem Kecelfitz zur Kompcnsierujag von Deheungs- und Temperaturunterschieden.Letzterer Fall ist für das ^heibenpaar 1 b, 1 c dargestellt,, wobei in aehsialer Hichtung jeweils die Gewiadewarze 5 b und- die durchbohrte otutzwarze 6 c mit dem gegenüberliegenden kegeligen ^it« des schraubenkopfes 4 für ein Jcheibenpaar_s hintereinanderllegen. Satwreder ist dies» Reihenfolge von VerbIndungseleaeBten^s für das nächste Jchelteenpaar versetzt angerrdnet oder man benützt gleich den Kopf des Bolzens 4 als Verankerung für die Verbindung des nachfolgenden -cheibenpaares. Der Krunz jedes JcheibenkÖrpers ist entsprechend den ^uerschnittoanforderungen einer Jcheibe möglichst gleichmä3slger Feotigkeit und mit Rücksicht auf möglichst geringe Ä'ärmespannungen b*>i Aenderung des ^ärmezuetandes des Läufers mitgehend durch Linclrehungen erleichtert, sodass die entstehenden HobJ räume 7 als lärm^däffimräume wirken können ader in Verbindung mit geeigneten Bohrungen" 8 fur eine Uurchflutung der LauferrandEonen durch vtrverdiehteta Luft (zur Ausbildung eines wirksam isolicienden Luft^chleiers über den tragenden Jcheibenkränzen) verwendet werden können. Der Jchutz.des LdLuferumfanges zwischen den einzelnen LaufschaAfelreihen wird erfindungsgemäss von kleinen keramischen Platten 9 übernommen, deren keilförmige Befestigungsfortsltze 10 in entsprechenden in axialer Hichtung eingearbeiteten Nuten 11 sitzen, wobei hinsichtlich Formgebung sowohl auf ein« fache Herstellung als auch auf zwangbfreien krafts«h^4|ss£gin Jttz geachtet ist* Damit die Beschaufelung und das, Bearbeiten dies« axialen Nuten 11 erleichtert wird, sind die Süßeren *betüt*fiä»»

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teil/

cbea 12 zu beiden Seiten des Laufschaufel/fusees vom Radkörper getrennt vorgesehen, Sie können auch aus besondere zundefestem ferkatoff hergestefAf »ein oder man kann, wie am Laufkranz 2 c angedeutet, diesen ^IKItzriag auch unter der ßläfctchen»Abdekkung 9 verschwinden lassen. Bs ist unter der Voraussetzung, daß das ßiegewiderstandsmoment des schaufeltragenden 3chethehwulstringes noch genügt, -d. h. wenn durch die %ten 11 vom abstützenden ücheibenumfang nicht allzuviel weggenommen wird* möglich, auf diese getrennten Stützringe 12 überhaupt zu verzichten.

Für die Abdeckung der Läuferstirnseite sind in vorliegendem Beispiel 12 sich am Umfang zu einem Ring ergänzende Plättchen IJ vorgesehen mit je einem Ansatz an der Läuferseite, bestehend« aus den Klauen 14 a, 14 b, die sich über entsprechende warzenförmige Irhebungen 15 a, 15 b an der Läuferstirnseite mit' kreuzrißartigen Sitzfldchen schieben und mittels einer Schraube 16 darauf festgehalten werden. Für die isolierende Wirkung wird angestrebt, möglichst viel Hohlräume zwischen Keramikplattierung und Läuferkörper vorzusehen, z. ß. die Hohlräume 1? a, 17 b an der Plättchanbefestigung 9/11.

Fur einen Massivläufer nach Abb, 5 läßt sich "iff: Bauprinzip nach der Erfindung in ahnlicher Aeise verwirklichen, Wegen der hier vorliegenden baulichen Abweichungen sei auf einige andere Möglichkeiten hingewiesen. Der Läufer 18 trägt in hakenförmigen Ringnuten die üeramikschaufelreihen 19 a» 19 b mit entsprechend ausgebildete»'Fußprofil fir einwandfreien Sitz bei allen Betriebszuständen. Am Kranz 19a ist eine Stemmverbinduhg bekannter ^rt für die EInf üllücke 20 der Ringnut veranschaulicht. Bemerkenswert ist die hier gewählte Ausführung-der Abstützung der äußeren Schaufelfußkellsitzfläche mittels einer Bpanlos geformten Blechspange 21, die durch Einlassen in den Läuferrand und durch Abbiegen eines Lappens bequem zum Verhindern des Schaufelwandems in Umfangsrichtung herangezogen werden kann. Die Ausbildung der den Umfang abschirmenden Plättchen 22 und der zugehörigen axialen Befestigungsnuten 25 ist gleichartig wie vorher, nur wurden aus Qrunden einer genügenden Festigkeit der einseitigen Schaufel» abstützung, am Lauferwulstring die Teilung der Plättchen wesentlich erhöht, um weniger tiefe ISinschnitte desselben zu erhalten. Für die Befestigung der einzelnen Plättchen 24 der Stirnseiten-

Claims (1)

abschinnung sind umlaufende Kegelsitzflachen 25 vorgesehen, wobei das anpressen der oitzflächen der Plättchen an die LaoferStirnseite durch einen gemeinsamen Stahlring 29 mittels Schrauben 26 erfolgt» uchlitze 27 durchbrechen den Kegelstützring 25 am Läufer mehrmals um gegebenenfalls verdichtete Luft dem Sandteil des Läufers zuzuführen* ülß dann durch die Hohlraum« unter dem blättchen 22 und durch Ausnehmungen 28 am Schaufelfuß längs des Läuferumfanges vordringen kann» „ Patentansprüche«

1. Stahlläufer für axialdurcbströiBte furbiaeh mit keramischen Laufschaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass die vom heißen Treibmittel berührten Oberflächenteile des Läufers zwischen den öchaufelreihen und an der -Stirnseite durch einzelne dünnwandige keramische Plättchen abgedeckt werden«

2» Stahl läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass die Befestigung dieser Plättchen am Lauf'erumfang' in a*xial eingeschnittenen %ten mit keilförmigen Sitzfläche» erfolgt*

J). Stahlläufer nach Anspruch I_f dadurch gekennzeichnet, dass die !Befestigung der einzelnen am Umfang der Ltuferstlrnseite verteilten KeramikplIttchen durch warzenförmige forsprünge an Plättchen- und Läuferstirnseite mit kreuzrißförmigen Keilsitzflächen oder mittels kegelförmiger Andrehungen in Verbindung mit einem spannring erfolgt*

4* Gtahlläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Plättchen und Läuferkörper weit&öglichst Luftspalte und Hohlräume zur Isolation vorgesehen sind»

5« Stahl läufer nach Anspruch 1, dadurch gekeanzeich» net, dass die Lufträume unter den ^bschirmplättchea von verdichteter Luft durchströmt werden und über den tragenden ^tahlbauteilen ein vor unzulässiger Ueberhitzung schützender Luftschleier liegte