DE958888C - Turbinenduese - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 28. FEBRUAR 1957

P 104271a/46 f

Turbinendüse

Die Erfindung befaßt sich mit Turbinendüsen, d. h. feststehenden Schaufeln für Turbinen, wobei die Schaufeln wegen zu hoher Eingangstemperaturen nicht aus ungekühltem Stahl oder Metalllegierungen bestehen können.

Es sind zwar Turbinendüsenanordnungen bekanntgeworden, die in der Weise arbeiten, daß die Turbinenschaufeln und die Halterungsstücke, in denen die Schaufeln gelagert sind, aus Metall bestehen. Da jedoch die Betriebstemperaturen von Turbinen von den Eigenschaften der dabei verwendeten Materialien weitgehend abhängen und Metalle bei hohen Temperaturen einen raschen Verlust der Festigkeit aufweisen und eine starke Ausdehnung haben, sind schon Turbinendüsenanordnungen vorgeschlagen worden, bei welchen keramische Werkstoffe mit verwendet wurden. So sind Turbinendüsenanordnungen bekanntgeworden, bei welchen die Leitschaufeln zwar aus keramischen Material bestehen, jedoch die Halterungsstücke aus Metall gefertigt sind. Dies hat den erheblichen Nachteil, daß bei sehr hohen Betriebstemperaturen diese Metallteile, um voi¹ funktionsfähig zu bleiben, auf irgendeine Weise gekühlt werden müssen.

Ausgehend von einer Turbinendüsenanordnung, die aus einer Vielzahl von hohlen Schaufeln besteht, die an beiden Enden offen und derart an beiden Enden gelagert sind, daß sie sich sowohl in

der Längsrichtung als auch in der Sehnenrichtung ausdehnen können, werden erfindungsgemäß diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Schaufeln· in an sich bekannter Weise aus keramischem Material bestehen und in aus keramischem Material bestehenden Halterungsstücken gelagert sind. Gleichzeitig wird dabei in einfacher Weise erreicht, daß auf verschiedene Ausdehnungskoeffizienten, wie sie Anordnungen aufweisen, die aus Metall- und ίο Keramikteilen bestehen, keine Rücksicht genommen zu werden braucht und außerdem bei noch höheren Betriebstemperaturen als bisher und damit wirtschaftlicher gearbeitet werden kann.

Die Erfindung kann noch weiter ausgebildet

werden. Insbesondere hat es sich dabei als wichtig erwiesen, die Enden der Schaufeln mit Metall zu bespritzen, so daß eine gleichmäßige Verteilung der Lagerspannung erzielt wird.

Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert; in den Zeichnungen zeigt

Fig. ι eine Teilansicht eines Ringes feststehender Düsenschaufeln mit ihren Halterungen,

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines der «5 Elemente des Außenrings,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie IH-III aus Fig. 2,

Fig. 4 eine Abwicklung eines Elements nach Fig. 2 in Draufsicht,

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht eines der Elemente des Innenrings,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI aus Fig. 5,

Fig. 7 eine Abwicklung eines Elements nach Fig. 5 in Draufsicht,

Fig. 8 einen Schnitt durch den Düsenring in Seitenansicht,

Fig. 9 eine Seitenansicht einer einzelnen Schaufel, Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Schaufel nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Einzelheit.

Die Düsenanordnung besteht aus 72 einzelnen Keramikhohlschaufeln a. Jede Schaufel ist sowohl an ihrem äußeren als auch an ihrem inneren Ende offen und radial zwischen einem Außenring und einem zu diesem konzentrischen Innenring gehaltert. Der Außenring besteht aus zwölf Segmentgliedern b, die ebenfalls aus Keramik bestehen, und der Innenring besteht aus zwölf Segmentgliedern· c. Die Segmentglieder beider Ringe haben ineinandergreifende Enden, und die Segmentstücke des Außenringes sind mit äußeren Nuten d versehen, die sich zu einer Ringnut ergänzen, in welche ein Haltedraht e eingepaßt und mit seinen Enden bei / (Fig. 11) verschweißt ist.

Die den Außenring und den Innenring bildenden Segmente b und c sind an ihren einander zugewandten Flächen mit Ausnehmungen g bzw. k versehen, in welche die Enden jeder Schaufel so eingepaßt sind, daß die Schaufeln sich sowohl in Längsrichtung als auch in Sehnenrichtung ausdehnen.

Hohlschaufeln werden benutzt, damit bei schnellen Temperaturschwankungen die verschiedenen Teile einer Schaufel jederzeit auf etwa gleicher Temperatur sind, so daß Wärmespannungen vermieden werden, wie sie bei massiven Schaufeln auftreten würden, bei denen die Kernbereiche sich wesentlich langsamer erwärmen bzw. abkühlen würden· als die Außenschichten. Die Schaufeln sind an beiden Enden offen, um zu vermeiden, daß die Spannungen auftreten, die auftreten würden, wenn die Schaufeln geschlossen wären.

Gegebenenfalls können die Schaufelenden mit Metall bespritzt sein, dam^;t eine gleichmäßige Verteilung der Lagerspannungen gewährleistet ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Turbinendüsenanordnung, bestehend aus einer Vielzahl von hohlen Schaufeln, die an beiden Enden offen- und derart an beiden Enden gelagert sind, daß sie sich sowohl in Längsrichtung als auch in Sehnenrichtung ausdehnen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufein in an sich bekannter Weise aus keramischem Material bestehen und in aus keramischem Material bestehenden- Halterungsstücken gelagert sind.

2. Turbinendüsenanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schaufeln, mit Metall bespritzt sind, so daß eine gleichmäßige Verteilung der Lagerspannung erzielt wird.

3. Turbinendüsenanordnung nach Anspruch 1 gs oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsstücke aus konzentrisch angeordneten, aus Segmenten zusammengesetzten Ringen besteht, wobei die Segmente jedes Ringes an ihren Enden ineinandergreifen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung P 3327 I a/46 f (Patent 886 676);

deutsche Patentschrift Nr. 821 881; schweizerische Patentschrift Nr. 224 737; belgische Patentschrift Nr. 498 6&j;

britische Patentschriften Nr. 677274, 666537, 664986;

USA.-Patentschrift Nr/2497041.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609616/265 8.56 (609809 2.57)