DE536278C

DE536278C - Turbinenschaufel mit Schutzbelag

Info

Publication number: DE536278C
Application number: DEP59400D
Authority: DE
Original assignee: KATHARINE PARSONS GEB BETHELL
Current assignee: KATHARINE PARSONS GEB BETHELL
Priority date: 1928-01-11
Filing date: 1929-01-06
Publication date: 1931-10-21

Description

Bei Turbinen stoßen unter bestimmten Arbeitsbedingungen im Dampf enthaltene Wasserteilchen auf die Schaufeln, die dadurch zerstört werden; diese Erosion tritt besonders in der Nähe der Spitzen der Schaufeln auf.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist bereits vorgeschlagen worden, die der Erosion besonders ausgesetzten Teile der Schaufel aus einem besonders widerstandsfähigen Material herzustellen. Um nun die Lebensdauer einer Schaufel noch zu verlängern, hat man weiterhin vorgeschlagen, den der Erosion ausgesetzten Teil auswechselbar zu machen. Eine solche Ausbildung der Schaufel hat jedoch den Nachteil, daß sie ohne den auswechselbaren Teil nicht verwendet werden kann.

Im Gegensatze zu diesen Schaufeln, die nur mit dem Schutzbelag verwendbar sind, kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß

ao eine Turbinenschaufel, die in der erwähnten bekannten Weise an den der Erosion am stärksten ausgesetzten Stellen mit einem auswechselbaren Schutzbelag versehen ist, eine solche Form aufweist, daß sie auch ohne

S5 Schutzbelag verwendbar und der Schutzbelag so geformt ist, daß er nach seinem Aufbringen den stromlinienförmigen Querschnitt der Schaufel wahrt.

Durch eine solche Ausbildung ergibt sich der Vorteil, daß die Herstellung der eigentliehen Schaufel sich nicht schwieriger gestaltet als die der bekannten Schaufeln ohne Schutzbelag, der Querschnitt der Schaufel selbst nicht geschwächt wird und der den Schaufelkanten angepaßte Schutzbelag in bekannter Weise, z. B. durch Nieten, Schrauben o. dgl., leicht an dem Schaufelkörper befestigt werden kann. Weiterhin gewinnt man den Vorteil, daß die Turbine behelfsgemäß auch ohne den Schutzbelag laufen kann und die gleichen Schaufelkörper für Turbinen anderer Art mit anders geformtem Schutzbelag oder gegebenenfalls auch ganz ohne diesen verwandt werden können.

Gemäß der Erfindung kann der Schutzbelag etwa an seinem stärksten Teile entsprechend der Form der Schaufelkante unterschnitten oder umgebogen sein. Auch kann der Schutzbelag aus mehreren Teilen bestehen, derart, daß er, ohne in seiner ganzen Länge der betreffenden Form angepaßt zu sein, z. B. mit einer sich verjüngenden, verwundenen oder gekrümmten Schaufel verbunden werden kann, außerdem können bei dieser Ausführung seine einzelnen Teile unabhängig voneinander ausgewechselt werden.

Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in schematischer Darstellung dargestellt; es zeigen

Abb. ι einen Querschnitt durch ein Paar benachbarter Turbinenlaufschaufeln, die sich in der Richtung des Pfeils gemeinsam bewegen, wobei das nebenstehende Geschwindigkeitsdiagramm die Richtung zeigt, "in der die Schaufeln gegen die Wasserteilchen schlagen, ίο Abb. 2 eine zugehörige Seitenansicht,

Abb. 3 einen Schnitt nach 3-3 der Abb. 2, um eine Befestigungsweise mittels Nieten zu zeigen,

Abb. 4 in Ansicht eine verwundene und nach der Spitze verjüngte Turbinenschaufel mit einem in mehrere Teile aufgeteilten Schutzbelag,

Abb. S und 6 Schnitte nach 5-5 und 6-6 der Abb. 4,

Abb. 7 einen vergrößerten Schnitt durch einen Schutzbelag,

Abb. 8 in Ansicht eine Schaufel, bei der sich der Schutzbelag über die gesamte Schaufellänge erstreckt.

In der Abb. 1 bis 3 sind zwei Laufschaufeln α, α einer Überdruckdampf turbine dargestellt, die sich in der Richtung des Pfeiles mit einer Spitzengeschwindigkeit bewegen, die ihrer Größe und Richtung nach in dem beigefügten Geschwindigkeitsdiagramm durch die Linie A-B dargestellt ist, während die Linie C-B in dem gleichen Maßstab die Axialgeschwindigkeit der sich durch die Turbine bewegenden Wasserteilchen zeigt. Die dritte Seite C-A des Dreiecks stellt demgemäß die Geschwindigkeit und Richtung dar, in der die Turbinenschaufeln auf dieseTeilchen treffen; die punktierten Linien in Abb. 1 sind parallel der Linie C-A gezogen, um die der Beanspruchung durch die Wasserteilchen ausgesetzten Teile der Turbinenschaufeln anzugeben. An diesen Teilen wird der Schutzbelag aus einem widerstandsfähigen Baustoff angebracht. Das Diagramm dient natürlich nur als Beispiel zur Erläuterung der allgemeinen Bedingungen. Die verschiedenen Faktoren ändern sich mit den besonderen Bedingungen des Einzelfalls. Der erosionsfeste Schutzbelag c wird in irgendeiner geeigneten Weise, z. B. in bekannter Weise mittels Nieten d, d (Abb. 2, 3), an der verdickten Leitkante jeder Laufschaufeln auf deren konvexer Seite befestigt und erstreckt sich entweder nur über einen Teil, z. B. ein Drittel, der Länge der Schaufel von der Spitze aus (vgl. Abb. 2) oder über die gesamte Schaufellänge (s. Abb. 8). Gemäß der Erfindung wird der Querschnitt des Schutzbelags c, der auf seiner ganzen Länge gleichförmig ist, so gewählt, daß, obgleich er eine erhebliche Dicke an der Stelle des Aufschlags der Wasserteilchen aufweist, doch der Stromlinienquerschnitt des aus Belag und Schaufel, die ihrerseits so geformt ist, daß sie auch ohne Belag verwandt werden kann, gebildeten Werkstücks im wesentlichen gewahrt bleibt.

Bei der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gemäß Abb. 4 bis 7 ist die Erfindung auf sich nach der Spitze verjüngende und verwundene Schaufelblätter angewendet; der Schutzbelag besteht hier aus mehreren Abschnitten c¹, c², die jeder für sich auf die Schaufel aufgezogen werden können. Um das Festhalten jedes Schutzbelags auf der Schaufelkante zu unterstützen, besitzt dieser eine längsgerichtete hinterschnittene Nut c³ oder eine umgebördelte Kante (Abb. 7), wodurch er die Kante der zu schützenden Schaufel umgreifen kann.

Bei allen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes kann der Schutzbelag ein wenig über den Umriß der Schaufeln vorstehen, wie in Abb. 4 und 7 gezeigt; er kann aber auch durch Walzen in das Schaufelblatt eingedrückt werden, so daß er mit dem Umriß der Schaufel abschneidet.

Die Schaufeln können aber auch bei der Neuanfertigung oder bei der Ausbesserung so ausgefräst oder so geformt werden, daß hierdurch die Befestigung des Schutzbelags unterstützt und die· Anbringung eines dickeren Schutzbelags ermöglicht wird, als sonst zulässig wäre. Der Schutzbelag kann an dem Schaufelblatt nicht nur durch Vernieten, wie oben beschrieben, sondern durch andere ge-'eignete Befestigungsmittel befestigt werden, z. B. durch Löten, Hartlöten, Schweißen oder durch mehrere dieser Verfahrensweisen gemeinsam, derart, daß man z. B. zunächst den Belag durch Aufnieten mittels zweier dünner Niete vorläufig befestigt und dann die Befestigung durch Hartlöten vervollständigt. Man kann aber auch vor dem Löten oder Schweißen zunächst die Belagstücke mittels Bügel oder Klammern vorläufig festhalten.

Die Schutzbeläge bestehen aus einem Metall, das besonders günstige, der Erosion widerstehende Eigenschaften besitzt, z. B. gewisse chrom- oder nickelhaltige Stahllegierungen. Man kann auch die Belagstücke durch Hitzebehandlung härten und dann durch eine der erwähnten Methoden an der Schaufel befestigen, wobei darauf Bedacht genommen werden muß, daß das Ergebnis der Hitzebehandlung durch die Befestigungsarbeiten nicht beeinträchtigt wird. .

Bei den Ausführungen des Schutzbelags gemäß der Erfindung wird der den Stromlinien angepaßte^ Querschnitt des Schaufelblattes gewahrt. Die Einbaustelle und Dicke des Schutzbelags richtet sich danach, wo und wie stark die größte Erosionsgefahr an den

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verschiedenen Stellen der Beschallung auftritt. Der Gewichtszuwachs der Schaufel durch den Schutzbelag ist gering.

Claims

Patentansprüche:

i. Turbinenschaufel, die zum Schütze gegen Erosion an den den Erosionen am stärksten ausgesetzten Stellen mit einem to auswechselbaren Schutzbelag versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufel eine solche Form aufweist, daß sie ohne Schutzbelag verwandt werden kann, und der Schutzbelag so geformt ist, daß er nach seinem Aufbringen einen stromlinienförmigen Querschnitt der Schaufel wahrt.
2. Turbinenschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzbelag, etwa an seinem stärksten Teile entsprechend der Form der Schaufelkante unterschnitten oder umgebogen (Abb. 7, c³) ist.
3. Turbinenschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzbelag aus mehreren in Richtung der Schaufelkante aneinandergereihten Teilen (c¹, c²) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen