DE1426812B2

DE1426812B2 - Schaufel für Turbinen und Verdichter

Info

Publication number: DE1426812B2
Application number: DE19641426812
Authority: DE
Inventors: Robert Lawrence Westport Conn. Wiseman (V.St.A.)
Original assignee: Howe Sound Company, New York, N.Y. (V.St.A.)
Priority date: 1963-09-25
Filing date: 1964-07-28
Publication date: 1970-05-06
Also published as: GB1081073A; DE1426812A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufel für Turbinen und Verdichter mit einem im Betrieb gleichzeitig unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzten Schaufelblatt, das in seiner Längsrichtung Zonen unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung aufweist, von denen die der höheren Temperatur ausgesetzte Zone eine höhere Warmfestigkeit gegen mechanische und chemische Einflüsse aufweist als die der tieferen Temperatur ausgesetzte Zone, die ihrerseits eine höhere mechanische Festigkeit hat.

Es ist aus der am 5. August 1954 bekanntgemachten deutschen Patentanmeldung M 127511 a/46 f bekannt, Turbinenschaufeln insbesondere für Gasturbinen aus einem Verbundstoff herzustellen, dessen Gehalt an Hartstoffen an der Wurzel der Schaufel am geringsten ist und gegen das freie Ende der Schaufel zunimmt. Hierbei kann der Gehalt an Hartstoffen gegen das freie Schaufelende hin entweder kontinuierlich zunehmen, oder es kann die Schaufel in mehrere Zonen unterteilt sein, deren Werkstoff von.Zone zu Zone eine unterschiedliche, innerhalb einer einzelnen Zone jedoch die gleiche Zusammensetzung aufweist.

Es ist auch aus der französischen Patentschrift 1213 915 bekannt, bei Turbinen mit zwei koaxial angeordneten Schaufelkränzen mit Schaufeln aus unterschiedlichen Metall-Legierungen die Schaufeln des äußeren Kranzes mit besonders geformten Schaufelfüßen zu versehen und diese in schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Nuten zu verankern, die durch mit den Schaufelenden des inneren Kranzes einstückig ausgebildete Ringsegmente gebildet werden. Diese Art der formschlüssigen Verbindung der beiden Schaufelkränze ist jedoch sehr aufwendig und macht es notwendig, die Schaufeln der beiden Kränze um jeweils einen halben Winkelabstand gegeneinander versetzt anzuordnen.

Es liegt die Aufgabe vor, Schaufelblätter der vorgenannten Art, die in ihrer Längsrichtung Zonen unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung aufweisen, so auszubilden, daß sie auf verhältnismäßig einfache Weise hergestellt werden können und trotzdem den hohen unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit einerseits und ihrer Warmfestigkeit andererseits genügen.

Diese Aufgabe wird bei Schaufeln der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Zonen des Schaufelblattes als sich in seiner Längsrichtung erstreckende aus Metall-Legierungen bestehende Schaufelblatt-Teile ausgebildet sind, die miteinander verschweißt sind.

Der hierdurch erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß Schaufeln mit Zonen unterschiedlicher Metall-Legierungen einstückig hergestellt werden können.

Diese Verbindung der einzelnen Schaufelblatt-Teile kann in vorteilhafter Weise dadurch vereinfacht werden, daß zwischen den Schaufelblatt-Teilen ein gegenüber dem Schaufelblatt-Profil verbreiterter Block vorgesehen ist, der vorteilhafterweise aus zwei mit den jeweiligen Schaufelblatt-Teilen aus einem Stück bestehenden Platten besteht, die miteinander verschweißt sind.

Für das der höheren Temperatur ausgesetzte Teil des Schaufelblattes wird vorteilhafterweise eine Legierung mit etwa folgender prozentualer Zusammensetzung verwendet:

Co 24 bis 28%, Cr 13,5 bis 16,5%, Mo 4 bis 5%, Al 4 bis 4,75%, Ti 2 bis 2,75%, C 0,05 bis 0,11% und Ni restliche Prozente.

Die für die Herstellung des der tieferen Temperatur ausgesetzten Teiles des Schaufelblattes verwendete Legierung weist vorteilhafterweise etwa folgende prozentuale Zusammensetzung auf:

Cr 15,5 bis 16,7%, Ni 3,6 bis 4,6%, Cu 2,8 bis 3,5%, Si 0,5 bis 1,0%, Nb + Ta 0,15 bis 0,40% und Fe restliche Prozente.

Für den die Schweißstelle bildenden Block hat sich eine Legierung als besonders vorteilhaft erwiesen, die etwa folgende prozentuale Zusammensetzung aufweist:

Ni 72,70%, Cr 14,94%, Fe 6,97%, Ti 2,49%, Nb + Ta 1,0%, AI 0,90%, Mn 0,50%, Si 0,40%, Cu 0,05%, Co 0,04% und S 0,01%.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaufelblattes in schematischer Weise dargestellt. Die ein Tragflügel-Profil "aufweisende Schaufel besteht aus dem an der «Grundplatte 1 angeschweißten, der höheren Temperatur ausgesetzten Schaufelblatt-Teil 2 und dem der tieferer Temperatur ausgesetzten Schaufelblatt-Teil 3, deren beide einander gegenüberliegenden Enden mit je einer Platte 4 bzw. 5 verbunden sind, die miteinander verschweißt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaufel für Turbinen und Verdichter mit einem im Betrieb gleichzeitig unterschiedlichen Temperatur ausgesetzten Schaufelblatt, das in seiner Längsrichtung Zonen unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung aufweist, von denen die der höheren Temperatur ausgesetzte Zone eine höhere Warmfestigkeit gegen mechanische und chemische Einflüsse aufweist als die der tieferen Temperatur ausgesetzte Zone, die ihrerseits eine höhere mechanische Festigkeit hat, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zonen des Schaufelblattes als sich in seiner Längsrichtung erstreckende aus Metall-Legierungen bestehende Schaufelblatt-Teile (2, 3) ausgebildet sind, die miteinander verschweißt sind.

2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaufelblatt-Teilen (2, 3) ein gegenüber dem Schaufelblatt-Profil verbreiterter Block (4, 5) vorgesehen ist.

3. Schaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block aus zwei mit den jeweiligen Schaufelblatt-Teilen (2, 3) aus einem Stück bestehenden Platten (4, 5) besteht, die miteinander verschweißt sind.

4. Schaufel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung des der höheren Temperatur ausgesetzten Schaufelblatt-Teiles (2) etwa folgende prozentuale Zusammensetzung besitzt:

5. Schaufel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung des der tieferen Temperatur ausgesetzten Schaufelblatt-

Teiles (3) etwa folgende prozentuale Zusammensetzung besitzt:

6. Schaufel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (4, 5) aus einer Legierung etwa folgender prozentualer Zusammensetzung besteht:

Ni 72,70%, Cr 14,94%, Fe 6,97%, Ti 2,49%, Nb + Ta 1,0%, Al 0,90%, Mn 0,50%, Si 0,40%, Cu 0,05%, C 0,04% und S 0,01%.

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