DE102007002326A1

DE102007002326A1 - Turbinenschaufel- und Leitkranzkonstruktion

Info

Publication number: DE102007002326A1
Application number: DE102007002326A
Authority: DE
Inventors: David Paul Blatchford; David John Nelmes; Brvan Vincent Coltar
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2007-10-18
Also published as: GB0605896D0; CN101059081A; GB2436597A; US7726938B2; JP2007263108A; JP5052908B2; CN101059081B; US20070224043A1

Abstract

Eine Axialturbinen-Schaufel- und Leitkranzkonstruktion weist einen Ring von Turbinenleitschaufeln 20 und einen inneren und einen äußeren Abstandsring 40, 42 mit Öffnungen 41, 43 auf, die so geformt sind, dass sie innere und äußere Plattenabschnitte 22, 23 der Schaufeln aufnehmen können, wobei die Plattenabschnitte und die Abstandsringe zusammen eine innere und eine äußere Kanalwand des Turbinenleitkranzes bilden. Ein besonderes Merkmal der Schaufeln ist, dass die inneren und äußeren Plattenabschnitte 22 und 23 gerade Seitenkanten 22B, 22C und 23B, 23C aufweisen, welche miteinander durch gekrümmte Vorderkanten 22D und 23D verbunden sind, die in der Draufsicht eine Form haben, welche der Kante der Eckenrundung 24 in dem Bereich der Vorderkante 26 des Schaufelblattes 21 folgt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Konstruktion für einen Ring von Leitschaufeln zur Verwendung in einer Axialturbine. Sie ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Leitkränze (Düsenringe) von Dampfturbinen von Bedeutung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft zwei bekannte Konstruktionstypen, die "Abstandsband" (Spacer Band) und "Platte" (Platform) genannt werden. Beim Abstandsband-Konstruktionstyp, der in 1A dargestellt ist, sind die Schaufelblätter 1 an radial inneren und äußeren Konstruktionselementen 2, 3 mittels innerer und äußerer ringförmiger "Bänder" 4, 5 befestigt, welche aus Bandstreifen gewalzt sind. In die Bänder 4, 5 sind Löcher 6 geschnitten (z.B. mittels Laser), die mit dem Querschnitt der Schaufelblattform übereinstimmen, wobei die Enden der Schaufelblätter dann in die Löcher eingefügt werden und durch Kehlnahtschweißen in ihrer Position fixiert werden. Die Bänder sind wiederum an die inneren und äußeren Elemente 2, 3 angeschweißt, so dass eine Dampfdurchlass-Wand oder so genannte "Kanalwand" (Port Wall) gebildet wird.
Ein Vorteil der Abstandsband-Konstruktion ist, dass sie mit einem relativ geringen Umfang an spanender Bearbeitung der Schaufeln verbunden ist, verglichen mit manchen anderen Konstruktionstypen, die in Dampfturbinen angewendet werden. Zum Beispiel bestehen bei dem so genannten "Platten"-Typ der Leitkranzkonstruktion, siehe 1B, die Enden der Schaufelblätter 7 aus einem Stück mit radial inneren und äußeren "Platten" 8, 9, wobei die Schaufelblätter und Platten durch spanende Bearbeitung aus massivem Material hergestellt sind. Ein vollständiger Ring von Leitschaufeln wird hergestellt, indem aufeinanderfolgende kombinierte Komponenten Schaufelblatt/Platte 10 zwischen einem inneren und einem äußeren Ring zusammengebaut werden und die Platten an die Ringe angeschweißt werden. Um den Montageprozess zu veranschaulichen, ist eine benachbarte Schaufelform mit gestrichelten Linien dargestellt. wenn der Zusammenbau beendet ist, bilden die innere und die äußere Platte 8, 9 die innere und die äußere Kanalwand des Leitkranzes.
Diese Konstruktionsform weist gegenüber dem Abstandsband-Typ Vorteile bezüglich der Leistungsfähigkeit auf, ist jedoch aufgrund des zusätzlichen Materials und der zusätzlichen maschinellen Bearbeitung, die bei der Herstellung kombinierter Komponenten Schaufelblatt/Platte erforderlich sind, mit wesentlich höheren Fertigungskosten verbunden. Für einige Anwendungsarten – insbesondere das Nachrüsten von existierenden Turbinen – bewirkt jedoch der Leistungsvorteil des Platten-Konstruktionstyps, dass dieser trotz der zusätzlichen Kosten die wirtschaftlichste Lösung ist. Dieser Leistungsvorteil resultiert aus der Tatsache, dass die Plattenkonstruktion einen aerodynamisch günstigen Übergangsradius 11 in der Ecke zwischen dem Schaufelblatt und der Kanalwand, eine glattere Kanalwand und eine bessere Beibehaltung der Kreisförmigkeit in der Kanalwand während des Betriebs der Turbine ermöglicht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Typ einer Leitkranzkonstruktion bereitzustellen, welcher die guten Leistungsmerkmale des obigen Platten-Konstruktionstyps aufweist und gleichzeitig wirtschaftlicher gefertigt werden kann.
DEFINITIONEN
Bestimmte Begriffe, die in dieser Patentbeschreibung verwendet werden, haben die nachfolgend angegebenen Bedeutungen.
Profilsehne:
Die Linie zwischen den Punkten, in denen das vordere und das hintere Ende eines zweidimensionalen Schaufelquerschnitts eine ebene Fläche berühren würden, wenn er mit der konvexen Seite nach oben auf die Fläche gelegt würde.
Eckenrundung:
Eine abgerundete Ecke, wo ein Schaufelblattabschnitt mit einem Plattenabschnitt zusammentrifft, um einen aerodynamisch glatten Übergang zwischen dem Schaufelblattabschnitt und dem Plattenabschnitt zu bilden.
Druckseite:
Die konkave Fläche des Schaufelblattabschnitts, welche dem höchsten Druck ausgesetzt ist.
Saugseite:
Die konvexe Fläche des Schaufelblattabschnitts, welche dem niedrigsten Druck ausgesetzt ist.
Vorderkante (Eintrittskante):
Das vordere Ende oder die Nase des Schaufelblattes oder Plattenabschnitts, welches zuerst auf das Arbeitsfluid trifft.
Hinterkante (Austrittskante):
Das hintere Ende des Schaufelblattes oder Plattenabschnitts, von dem aus das Arbeitsfluid austritt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Leitschaufel für eine Axialturbine auf:

a) einen Schaufelblattabschnitt mit einer Vorderkante, einer Hinterkante, einer Druckseite, einer Saugseite und einer Profilsehne;
b) einen radial inneren und einen radial äußeren Plattenabschnitt, die mit dem Schaufelblattab schnitt aus einem Stück bestehen;
c) eine Eckenrundung, wo der Schaufelblattabschnitt mit dem jeweiligen Plattenabschnitt zusammentrifft, um einen glatten Übergang zwischen dem Schaufelblattabschnitt und dem jeweiligen Plattenabschnitt zu bilden;
d) wobei jeder Plattenabschnitt in der Draufsicht aufweist: i) eine Hinterkante, die so ausgebildet ist, dass sie sich in Umfangsrichtung bezüglich der Turbinenachse erstreckt, ii) jeweils eine gerade Seitenkante auf der Druckseite und auf der Saugseite des Schaufelblattes, iii) eine gekrümmte Vorderkante, welche die Seitenkanten miteinander verbindet und welche in der Draufsicht eine Form hat, welche dem Rand der Eckenrundung im Bereich der Vorderkante des Schaufelblattabschnitts folgt.

Zum einfachen Einbau der Schaufeln in den Leitkranz beim Zusammenbau sind die Seitenkanten jedes Plattenabschnitts im Wesentlichen parallel zueinander und zu der Profilsehne des Schaufelblattabschnitts. Die maßgebliche Profilsehne kann die mittlere Profilsehne des Schaufelblattabschnitts sein, ist jedoch vorzugsweise die Profilsehne des Schaufelblattabschnitts an der Stelle, wo dieser mit dem jeweiligen Plattenabschnitt zusammentrifft.
Um die Menge an Material in den Plattenabschnitten auf ein Minimum zu begrenzen, ist die Seitenkante jedes Plattenabschnitts auf der Druckseite des Schaufelblattabschnitts tangential zu der Eckenrundung an der Vorder- und der Hinterkante des Schaufelblattabschnitts, d.h., in der Draufsicht betrachtet, sollte die Seitenkante des Plattenabschnitts auf der Druck seite des Schaufelblattabschnitts von der Profilsehne nur einen Abstand haben, welcher der Breite der Eckerrundung entspricht.
In ähnlicher Weise ist auf der Saugseite des Schaufelblattabschnitts vorzugsweise die Seitenkante wenigstens des inneren Plattenabschnitts tangential zu der Eckenrundung. Ferner hat vorzugsweise die gekrümmte Vorderkante des Plattenabschnitts eine Form, welche dem Rand der Eckenrundung zwischen der Vorderkante des Schaufelblattes und dem Punkt, in welchem die Seitenkante des Plattenabschnitts auf der Saugseite des Schaufelblattes tangential zu der Eckenrundung ist, folgt. In der Praxis kann es erforderlich sein, dass die Seitenkante und die gekrümmte Vorderkante des äußeren Plattenabschnitts auf der Saugseite der Schaufel einen Abstand von der Eckenrundung aufweisen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht eine Axialturbinen-Leitkranzkonstruktion vor, die eine ringförmige Anordnung oder einen Ring der obigen Turbinenleitschaufeln und einen inneren und einen äußeren Abstandsring mit in ihnen angebrachten Öffnungen, die so geformt sind, dass sie die inneren bzw. äußeren Plattenabschnitte aufnehmen können, aufweist, wobei die Plattenabschnitte und die Abstandsringe zusammen eine innere und eine äußere Kanalwand des Turbinenleitkranzes bilden.
Wie weiter unten beschrieben ist, sind die inneren und äußeren Plattenabschnitte in die passenden Öffnungen geschweißt, die in dem inneren und dem äußeren Abstandsring vorgesehen sind.
Ein dritter Aspekt der Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung der obigen Axialturbinen-Leitkranzkonstruktion vor, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Einbauen der Leitschaufeln in den Leitkranz durch Einschieben der Plattenabschnitte in die Öffnungen in den Abstandsringer,
b) Anbringen jeweils einer ringförmigen Abdeckplatte über dem Ring aus Turbinenleitschaufeln auf jeder Seite desselben, wobei die Abdeckplatten so bemessen sind, dass die inneren und äußeren Kanten der Abdeckplatten teilweise die Vorder- und Hinterkanten der inneren und äußeren Plattenabschnitte überlappen,
c) Anschweißen der inneren und äußeren Kante jeder Abdeckplatte an die Vorder- und Hinterkanten der inneren und äußeren Plattenabschnitte und an dazwischenliegende Abschnitte des inneren und des äußeren Abstandsrings,
d) Einarbeiten von Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzen in den Leitkranz um die innere und die äußere Kante jeder Abdeckplatte herum, derart, dass die Vorder- und Hinterkanten der inneren und äußeren Plattenabschnitte und eventuelle dazwischenliegende Abschnitte des inneren und des äußeren Abstandsrings unterschnitten werden,
e) Durchführen eines Schweißprozesses in den Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzen, um sie zu füllen und die inneren und äußeren Plattenabschnitte an dem inneren und äußeren Abstandsring zu befestigen, und
f) spanendes Bearbeiten der inneren und äußeren Kanten der Abdeckplatten, um sie aus dem Leitkranz zu entfernen.

Das Obige ist eine verallgemeinerte Verfahrensweise, und detaillierter werden die Schritte b) und c) zweckmäßig in einer Arbeitsgangfolge durchgeführt, welche umfasst:

(i) Anbringen einer ersten ringförmigen Abdeckplatte über dem Ring von Turbinenleitschaufeln auf einer ersten Seite desselben und Durchführen der Schweißarbeit für die erste ringförmige Abdeckplatte; und
(ii) Anbringen einer zweiten ringförmigen Abdeckplatte über dem Ring von Turbinenleitschaufeln auf einer zweiten Seite desselben und Durchführen der Schweißarbeit für die zweite ringförmige Abdeckplatte.

Ferner können die Schritte d) und e) in einer Arbeitsgangfolge durchgeführt werden, welche umfasst:

(i) Einarbeiten eines ersten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um eine der Kanten, die innere oder die äußere, einer ersten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem ersten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz;
(ii) Einarbeiten eines zweiten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um die andere der Kanten, die innere oder die äußere, der ersten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem zweiten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz;
(iii) Einarbeiten eines dritten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um eine der Kanten, die innere oder die äußere, einer zweiten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem dritten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz; und
(iv) Einarbeiten eines vierten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um die andere der Kanten, die innere oder die äußere, der zweiten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem vierten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1A den bekannten Abstandsband-Typ einer Turbinenkonstruktion zeigt;
1B eine Leitschaufel mit integrierten Platten zur Verwendung bei dem Platten-Konstruktionstyp, wie bereits bekannt, zeigt;
2 eine einzelne Leitschaufel gemäß der Erfindung zeigt;
3A bis 3D die Schaufel von 2 aus verschiedenen Blickwinkeln zeigen;
4 den Zusammenbau eines Dampfturbinen-Leitkranzes gemäß der Erfindung zeigt;
5A und 5B Prozesse vor einem Haupt-Schweißarbeitsgang zeigen, durch welchen die Schaufeln und die Abstandsringe aneinander befestigt werden, wobei 5B eine Vergrößerung des Ausschnitts von 5A in dem gestrichelten Rechteck ist;
6 des Ergebnis eines Bearbeitungsvorgangs vor dem Haupt-Schweißarbeitsgang zeigt; und
7 eine Gruppe der Schaufeln in dem Leitkranz nach der Ausführung des Haupt-Schweißarbeitsganges zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
2 zeigt eine Leitschaufel 20 zur Verwendung in einer Leitkranzkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung. Sie weist einen Schaufelblattabschnitt 21 auf, der dem Schaufelblatt 7 der Leitschaufel 10 in 1B ähnlich ist. Obwohl sie jedoch den inneren und den äußeren mit ihr aus einem Stück bestehenden Plattenabschnitt 22 bzw. 23 aufweist, sind diese viel kleiner als die entsprechenden Plattenabschnitte 8, 9 der Schaufel 10. Tatsächlich verlaufen die einander gegenüberliegenden Seitenkanten 22A, 22B und 23A, 23B der Plattenabschnitte 22, 23 im Wesentlichen parallel zueinander und zu der Profilsehne des Schaufelblattabschnitts, und wenigstens für die innere Platte 22 ist der Abstand zwischen den Seitenkanten nur gerade ausreichend, um den Querschnitt des Schaufelblattabschnitts zusammen mit seinen Eckenrundungen 24 zu umschließen.
Es wird auf 3 Bezug genommen; 3A und 3B sind Draufsichten der Plattenabschnitte. 3A ist eine Ansicht mit Blickrichtung radial nach innen auf den radial inneren Plattenabschnitt 22, wobei der Querschnitt des Schaufelblattes 21 als der schraffierte Bereich dargestellt ist und der Umfang der Eckenrundung 24 des Schaufelblattes als die äußere gestrichelte Linie dargestellt ist. 3B ist eine Ansicht mit Blickrichtung radial nach außen auf die radial äußere Platte 23, welche ebenfalls den Querschnitt des Schaufelblattes 21 und den Umfang der Eckenrundung 24 des Schaufelblattes zeigt. Insbesondere ist anzumerken, dass an der und in der Nähe der Vorderkante 26 des Schaufelblattes 21 die Vorderkanten 22D, 23D der Plattenabschnitte genau der Form des Schaufelblattes folgen, einschließlich der Eckenrundungen. Die Gestaltung der Plattenabschnitte, um den Eckenrundungen 24 Rechnung zu tragen, ist ebenfalls aus 3C und 3D ersichtlich, welche isometrische Darstellungen mit Blickrichtung auf entgegengesetzte Seiten der Schaufel 20 sind.
Aus einer Betrachtung der Zeichnungen wird klar, dass jeder Plattenabschnitt 22, 23 aufweist: eine Hinterkante 22A, 23A, die so ausgebildet ist, dass sie sich in Umfangsrichtung bezüglich der Turbinenachse erstreckt; eine längere gerade Seitenkante 22B, 23B auf der Druckseite des Schaufelblattes, eine kürzere gerade Seitenkante 22C, 23C auf der Saugseite des Schaufelblattes; und eine gekrümmte Vorderkante 22D, 23D, welche die Seitenkanten miteinander verbindet und welche in der Draufsicht eine Form hat, welche dem Rand der Eckenrundung 24 folgt, wenigstens im Bereich der Vorderkante 26 des Schaufelblattes 21. Sowohl bei dem inneren als auch bei dem äußeren Plattenabschnitt ist die Seitenkante 22B, 23B des jeweiligen Plattenabschnitts auf der Druckseite des Schaufelblattabschnitts tangential zu der Eckenrundung 24 sowohl an der Vorderkante 26 des Schaufelblattes als auch an seiner Hinterkante 27. Nur bei dem inneren Plattenabschnitt 22 verläuft dessen kürzere Seitenkante 22C auf der Saugseite des Schaufelblattes tangential zu der Eckenrundung 24, und seine gekrümmte Vorderkante 22D hat eine Form, welche dem Rand der Eckenrundung zwischen der Vorderkante 26 des Schaufelblattes und dem Punkt 28, in welchem die kürzere Seitenkante 22C des Plattenabschnitts auf der Saugseite des Schaufelblattes tangential zu der Eckenrundung 24 ist, folgt. Um die Materialmenge in dem äußeren Plattenabschnitt 23 auf ein Minimum zu begrenzen, wäre es vorzuziehen, wenn er dieselbe Konfiguration auf der Saugseite der Schaufel hätte wie der innere Plattenabschnitt 22. Aufgrund der Formgestaltung des Schaufelblattes und der Tatsache, dass der äußere Plattenabschnitt 23 einen größeren Durchmesser aufweist als der innere Plattenabschnitt 22, ist es erforderlich dass die Seitenkante 23C und die gekrümmte Vorderkante 23D des äußeren Plattenabschnitts auf der Saugseite der Schaufel in einem ge ringfügigen Abstand von der Eckenrundung angeordnet sind.
Bei einem Vergleich mit der in 1B dargestellten "Plattenkonstruktion" ist für den Fachmann klar, dass, da die Schaufeln gemäß der Erfindung sich über eine wesentlich kleinere Strecke in der Umfangsrichtung erstrecken, die praktische Realisierung der Erfindung:

– ermöglicht, dass die Schaufeln aus einer Bramme oder Platte aus Legierung hergestellt werden, anstelle von speziellen Stangengrößen, was die Materialbestellung und die Lageranforderungen vereinfacht;
– die Menge des Materials verringert, das durch spanende Bearbeitung entfernt werden muss;
– die Bearbeitungszeit verkürzt.

Es wir nun auf 4 Bezug genommen, welche den zu Beginn durchgeführten Prozess des Zusammenbaus des Leitkranzes zeigt; es ist ersichtlich, dass der radial innere und der radial äußere Abstandsring 40, 42 mit Schlitzen 41 bzw. 43 versehen sind. Die Schlitze 41, 43 werden in die Abstandsringe als übereinstimmende aufnehmende Formen für die einzuführenden Formen der Platten eingearbeitet, derart, dass die Plattenabschnitte von verringerter Größe 22, 23 fest, jedoch mit einem Gleitsitz in den Schlitzen sitzen. Der innere und der äußere Abstandsring 40, 42 werden in einer Spannvorrichtung (nicht dargestellt) konzentrisch zueinander gehalten, und der innere und der äußere Plattenabschnitt 22, 23 werden wie dargestellt in ihre passenden Schlitze 41, 43 eingeschoben. Es ist anzumerken, dass, während die Schlitze 41, 43 an einem Ende 45, 47 offen sind, um die Plattenabschnitte aufzunehmen, sie an ihren anderen Enden 49, 51 geschlossen oder wenigstens verengt sind, um für eine formschlüssige Befestigung mit Endanschlag für die Plattenabschnitte in den Abstandsringen zu sorgen. Wie bereits erwähnt, nähert sich die Form der Platten an der und in der Nähe der Vorderkante 26 des Schaufelblattes der Form des Schaufelblattes 21, so dass die entsprechenden Enden 49, 51 der Schlitze ebenso geformt sind.
Beim Einbau der Schaufeln 20 in die Abstandsringe 40, 42 werden glatte Kanalwände hergestellt, da während der spanenden Bearbeitung der Schlitze und Plattenabschnitte darauf geachtet wird, dass sichergestellt ist, dass sie von übereinstimmender radialer Dicke sind. Folglich bestehen die Kanalwände aus den Plattenabschnitten 22, 23 und "Füllabschnitten" 44, 46 der Abstandsringe zwischen den Schlitzen 41, 43.
Nachdem alle Schaufeln 20 in die Abstandsringe 40, 42 eingebaut worden sind, müssen sie durch Schweißen in ihrer Position fixiert werden. Um dies ohne das Risiko einer Beschädigung der Schaufelblätter zu bewerkstelligen, wird eine provisorische Abdeckplatte 48 verwendet, wie in 5A dargestellt. Diese ist so bemessen, dass sie auf den Kanten der inneren und der äußeren Kanalwand angebracht werden kann und diese teilweise überlappt, und wird konzentrisch mit dem Leitkranz gehalten. Die radial äußere und die radial innere Kante der Abdeckplatte 48 werden dann an den Vorderkanten-Seiten 22D, 23D der Plattenabschnitte 22, 23 und den dazwischenliegenden Füllabschnitten 44, 46 der Abstandsringe 40, 42 durch Kehlnähte 50, 52 verbunden. Die Kehlnaht 52 ist in 5B detaillierter dargestellt. Eine ähnliche Abdeckplatte (nicht dargestellt) wird auch an die andere Seite des Leitkranzes in derselben Position angeschweißt. Diese fixiert und stützt die Plattenabschnitte und Füllsegmente für die anschließende spanende Bearbeitung, welche notwendig ist, um ein sicheres Anschweißen der Plattenabschnitte an den inneren und den äußeren Abstandsring zu ermöglichen.
Nachdem die Abdeckplatten in ihren Positionen festgeschweißt worden sind, werden durch Arbeitsgänge der spanenden Bearbeitung (zum Beispiel) die äußeren Plattenabschnitte 23 und die Füllabschnitte 46 am Außenumfang der Abdeckplatte 48, auf der Dampfaustrittsseite des Leitkranzes, unterschnitten. Der resultierende Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz 56 ist in 6 dargestellt. Nachdem die Einarbeitung des Schlitzes 56 beendet ist, wird in ihm eine Unterpulver-Schweißarbeit ausgeführt, welche ihn füllt und die äußeren Platten 23 an den äußeren Abstandsringen 42 befestigt. Es ist anzumerken, dass die Abdeckplatte auch eine Bewegung der unterschnittenen Füllabschnitte der Abstandsringe während des Schweißprozesses verhindert. Anschließend wird ein ähnlicher Schlitz 54 am Innenumfang der Abdeckplatte eingearbeitet, und der Schweißarbeitsgang wird wiederholt, um die inneren Platten 22 an dem inneren Abstandsring 40 zu befestigen. Schließlich werden dieselben Bearbeitungs- und Schweißprozesse auf der anderen Seite (Dampfeinlass) des Leitkranzes durchgeführt. Die Abdeckplatten können anschließend durch einen Bearbeitungsvorgang an ihren Kanten entfernt werden, und der Leitkranz ist dann fertiggestellt, wie in 7 dargestellt, mit Ausnahme von eventuellen Elementen wie etwa Flanschen, welche in die Abstandsringe für den Einbau in die Turbine eingearbeitet werden müssen.
Die vorliegende Erfindung wurde oben ausschließlich anhand eines Beispiels beschrieben, und es können innerhalb des beanspruchten Schutzumfangs der Erfindung Änderungen vorgenommen werden. Die Erfindung besteht außerdem in beliebigen einzelnen Merkmalen, die hier beschrieben wurden oder stillschweigend inbegriffen sind oder in der Zeichnungen dargestellt oder stillschweigend inbegriffen sind, oder in einer beliebigen Kombination beliebiger solcher Merkmale oder einer beliebigen Verallgemeinerung beliebiger solcher Merkmale oder Kombinationen, was sich auch auf Äquivalente derselben erstreckt. Folglich dürfen die Breite und der Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht durch irgend eine der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt werden. Jedes Merkmal, das in der Patentbeschreibung, einschließlich der Ansprüche und Zeichnungen, offenbart wurde, kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die denselben, äquivalenten oder ähnlichen Zwecken dienen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Eine Erörterung des Standes der Technik an irgendeiner Stelle der Patentbeschreibung bedeutet nicht, dass angenommen wird, dass dieser Stand der Technik weit bekannt ist oder einen Teil der üblichen allgemeinen Kenntnis auf diesem Gebiet darstellt.
Sofern der Kontext nicht klar etwas Anderes erfordert, sind überall in der Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter "weist auf", "aufweisend" und Ähnliches in einem einschließenden und nicht in einem ausschließenden oder erschöpfenden Sinne auszulegen, das heißt im Sinne von "enthaltend, doch nicht beschränkt auf".

Claims

Leitschaufel (20) für eine Axialturbine, welche aufweist: a) einen Schaufelblattabschnitt (21) mit einer Vorderkante (26), einer Hinterkante (27), einer Druckseite, einer Saugseite und einer Profilsehne; b) einen radial inneren und einen radial äußeren Plattenabschnitt (22, 23), die mit dem Schaufelblattabschnitt (21) aus einem Stück bestehen; c) eine Eckenrundung (24), wo der Schaufelblattabschnitt (21) mit dem jeweiligen Plattenabschnitt (22, 23) zusammentrifft, um einen glatten Übergang zwischen dem Schaufelblattabschnitt und dem jeweiligen Plattenabschnitt zu bilden; d) wobei jeder Plattenabschnitt (22, 23) aufweist: i) eine Hinterkante (22A, 23A), ii) jeweils eine Seitenkante (22B, 23B, 22C, 23C) auf der Druckseite und der Saugseite des Schaufelblattes, iii) eine Vorderkante (22D, 23D), welche die Seitenkanten (22B, 23B, 22C, 23C) miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Draufsicht jedes Plattenabschnitts die Hinterkante (22A, 23A) so ausgebildet ist, dass sie sich in Umfangsrichtung bezüglich der Turbinenachse erstreckt, die Seitenkanten (22B, 23B, 22C, 23C) gerade sind und die Vorderkante (22D, 23D) eine gekrümmte Form hat, welche dem Rand der Eckenrundung (24) im Be reich der Vorderkante (26) des Schaufelblattabschnitts folgt.
Leitschaufel nach Anspruch 1, bei welcher die Seitenkanten (22B, 23B, 22C, 23C) jedes Plattenabschnitts (22, 23) im Wesentlichen parallel zueinander und zu der Profilsehne des Schaufelblattabschnitts (21) sind.
Leitschaufel nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Seitenkante (22B, 23B) jedes Plattenabschnitts (22, 23) auf der Druckseite des Schaufelblattabschnitts (21) tangential zu der Eckenrundung (24) an der Vorder- und der Hinterkante (26, 27) des Schaufelblattabschnitts ist.
Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Seitenkante (22C) wenigstens des inneren Plattenabschnitts (22) tangential zu der Eckenrundung (24) auf der Saugseite des Schaufelblattabschnitts (21) ist.
Leitschaufel nach Anspruch 4, bei welcher die gekrümmte Vorderkante (22D) des Plattenabschnitts (22) eine Form hat, welche dem Rand der Eckenrundung (24) zwischen der Vorderkante (26) des Schaufelblattes (21) und dem Punkt (28), in welchem die Seitenkante (22C) des Plattenabschnitts auf der Saugseite des Schaufelblattes tangential zu der Eckenrundung ist, folgt.
Leitschaufel nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Plattenabschnitt der innere Plattenabschnitt (22) ist.
Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die Seitenkante (23C) und die gekrümmte Vorderkante (23D) des äußeren Plattenabschnitts (23) auf der Saugseite der Schaufel einen Abstand von der Eckenrundung (24) aufweisen.
Axialturbinen-Leitkranzkonstruktion (4), die einen Ring von Turbinenleitschaufeln (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist und ferner gekennzeichnet ist durch einen inneren und einen äußeren Abstandsring (40, 42) mit in ihnen angebrachten Öffnungen (41, 43), die so geformt sind, dass sie die inneren bzw. äußeren Plattenabschnitte (22, 23) aufnehmen können, wobei die Plattenabschnitte und die Abstandsringe zusammen eine innere und eine äußere Kanalwand des Turbinenleitkranzes bilden.
Verfahren zur Herstellung der Axialturbinen-Leitkranzkonstruktion nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Einbauen der Leitschaufeln (2C) in den Leitkranz durch Einschieben der Plattenabschnitte (22, 23) in die Öffnungen (41, 43) in den Abstandsringen (40, 42), b) Anbringen jeweils einer ringförmigen Abdeckplatte (48) über dem Ring aus Turbinenleitschaufeln (20) auf jeder Seite desselben, wobei die Abdeckplatten so bemessen sind, dass die inneren und äußeren Kanten der Abdeckplatten teilweise die Vorder- und Hinterkanten (22D, 22A, 23D, 23A) der inneren und äußeren Plattenabschnitte (22, 23) überlappen, c) Anschweißen der inneren und äußeren Kante jeder Abdeckplatte (48) an die Vorder- und Hinterkanten (22D, 22A, 23D, 23A) der inneren und äußeren Plattenabschnitte (22, 23) und an dazwischenliegende Abschnitte (44, 46) des inneren und des äußeren Abstandsrings (40, 42), d) Einarbeiten von Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzen (54, 56) in den Leitkranz um die innere und die äußere Kante jeder Abdeckplatte (48) herum, derart, dass die Vorder- und Hinterkanten (22D, 22A, 23D, 23A) der inneren und äußeren Plattenabschnitte (22, 23) und eventuelle dazwischenliegende Abschnitte (44, 46) des inneren und des äußeren Abstandsrings (40, 42) unterschnitten werden, e) Durchführen eines Schweißprozesses in den Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzen (54, 56), um sie zu füllen und die inneren und äußeren Plattenabschnitte (22, 23) an dem inneren und äußeren Abstandsring (40, 42) zu befestigen, und f) spanendes Bearbeiten der inneren und äußeren Kanten der Abdeckplatten (48), um sie aus dem Leitkranz zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Schritte b) und c) in einer Arbeitsgangfolge durchgeführt werden, welche umfasst: i) Anbringen einer ersten ringförmigen Abdeckplatte über dem Ring von Turbinenleitschaufeln auf einer ersten Seite desselben und Durchführen der Schweißarbeit für die erste ringförmige Abdeckplatte; und ii) Anbringen einer zweiten ringförmigen Abdeckplatte über dem Ring von Turbinenleitschaufeln auf einer zweiten Seite desselben und Durchführen der Schweißarbeit für die zweite ringförmige Abdeckplatte.
Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei welchem die Schritte d) und e) in einer Arbeitsgangfolge durchgeführt werden, welche umfasst: i) Einarbeiten eines ersten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um eine der Kanten, die innere oder die äußere, einer ersten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem ersten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz; ii) Einarbeiten eines zweiten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um die andere der Kanten, die innere oder die äußere, der ersten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem zweiten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz; iii) Einarbeiten eines dritten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um eine der Kanten, die innere oder die äußere, einer zweiten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem dritten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz; und iv) Einarbeiten eines vierten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitzes in den Leitkranz um die andere der Kanten, die innere oder die äußere, der zweiten Abdeckplatte herum und Ausführen der Schweißarbeit in dem vierten Schweißnahtvorbereitungs-Schlitz.