DE2423036A1 - In einem stueck gegossene turbinenscheibe - Google Patents

Description

Priorität: 14. Mai 1973, Nr. 22 93o/73, Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und insbesondere auf die Konstruktion von Turbinenscheiben für Gasturbinen.

Turbinenrotoren für kleine Fahrzeuggastrubinen werden gewöhnlich gänzlich aus einstückigen Gußkörpern hergestellt. Der durchgehende Rand an den Wurzeln der Schaufeln einer solchen in einem Stück gegossenen Rotorscheibe ist jedoch großen thermischen Umfangsspannungen ausgesetzt und neigt zur Rißbildung während des Betriebs.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, solche aus einem Gußstück bestehende Rotorscheiben so auszubilden, daß die hohen Umfangsspaiinungen und" die daraus entstehenden Nachteile vermieden werden.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer einstückig gegossenen Turbinenscheibe dadurch gelöst, daß zwischen wenigstens einigen aneinander grenzenden Paaren von Turbinenschaufeln sich radial erstreckende-Schlitze vorgesehen werden.

Jeder Schlitz endet vorteilhafterweise an seinem radialen inneren Ende in einer erweiterten Öffnung, um jede weitere radiale Ausdehnung des Schlitzes nach innen während des Betriebs der Turbinenscheibe zu verhindern.

Jede erweiterte Öffnung ist zweckmäßigerweise mit einem Stopfen oder einem Niet gefüllt, der so bearbeitet ist, daß er mit der Oberfläche der beiden Seiten der Turbinenschaufeln bündig ist.

Durch die Ausbildung der sich radial nach innen erstreckenden Schlitze zwischen benachbarten Schaufeln der Turbinenscheibe werden hohe Umfangsspannungen aus dem sonst ununterbrochenen Rand entfernt. Die verbleibenden Unafangs spannungen sind innerhalb des Durchmessers begrenzt, der durch die Basis der Schlitze geht. Dort ist die Scheibentemperatur niedriger als an dem Durchmesser der Schaufelwurzeln.

Um zu verhindern, daß sich die Schlitze infolge von Spannungen, die während des Betriebs der Turbine auftreten, weiter ausbreiten, wird an der Basis eines jeden Schlitzes vor der Endbearbeitung der Turbinenscheibe ein Loch gebohrt. Dann wird in jedes Loch ein Niet eingesetzt, der während der Endbearbeitung spanabhebend derart bearbeitet wird, daß er mit den beiden Seiten der Turbinenscheibe eine ebene Fläche bildet.

Während des Betriebs der Turbine erfolgt eine Wärmedehnung der Teile der Nabe zwischen benachbarten Schlitzen. Dies führt jedoch infolge des Vorhandenseins der radialen Schlitze nicht zu Spannungen, die auf die Nabe wirken.

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Die Breite der Schlitze wird so gewählt, daß unter den maximalen Betriebstemperaturen zwei benachbarte Teile der Nabe auf gegenüberliegenden Seiten.des Schlitzes nicht miteinander in Kontakt kommen. Sollten sie miteinander in Kontakt kommen, werden die daraus resultierenden Umfangsspannungen auf einem annehmbaren Wert gehalten.

Erfindungsgemäß wird so ein einfaches Verfahren zur Lösung des Problems der in Turbinenscheiben auftretenden thermischen Spannung geschaffen.

Anhand der beiliegenden Zeichnung, in der ein Teilstück einer Turbinenscheibe gezeigt ist, wird die Erfindimg beispielsweise näher erläutert.

Die in der Zeichnung gezeigte Turbinenscheibe hat eine Nabe 1 und Turbinen schaufeln 2. Zwischen einer Anzahl von benachbarten Paaren von Turbinenschaufeln 2 ist ein sich radial nach innen erstreckender Schlitz 3 ausgebildet. Die Schlitze 3 enden an ihren radialen inneren Enden in Löchern 4, die auf einem gemeinsamen Teilkreis bezüglich der Mitte 5 der Turbinennabe liegen. Jedes der Löcher 4 ist mit einem Metallniet 6 gefüllt. Das Nietmaterial muß ein Hochtemperatur verhalten und eine thermische Ausdehnung haben, die denen des Scheibenmaterials gleich bzw. ähnlich sind. So sind beispielsweise Nieten aus Nimonic 115 für die Verwendung in einer Scheibe aus 713 LC geeignet. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen sind im Lexikon der Werkstoffe und Werkstoffprüfung, Lueger, Band 3, Seite 474, 475 aufgeführt.

Wie bereits erwähnt, besteht der Zweck der Löcher 4 und ,des Niets β darin, jede weitere Ausdehnung der Schlitze 3 während des Betriebs zu verhindern.

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Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE

1.1 Aus einem Stück gegossene Turbinenscheibe, gekennzeichnet durch einen sich radial erstreckenden Schlitz ■ (3) zwischen wenigstens einigen benachbarten Paaren von Turbinen schaufeln (2).

2. Turbinenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (3) an seinem radialen Innenende in einer erweiterten Öffnung (4) endet, um jede weitere radiale Ausdehnung des Schlitzes während des Betriebs der Turbinenscheibe nach innen zu verhindern.

3. Turbinenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede erweiterte Öffnung (4) mit einem Stopfen oder Niet (6) gefüllt ist, der so bearbeitet ist, daß er mit der Oberfläche der beiden Seiten der Turbinenscheibe bündig ist.

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