198317. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gőzturbina nagynyomású forgórészéhez szabályozókerék előállítására és ilyen szabályozókerék
1 2 A találmány tárgya eljárás gőzturbina nagynyomású forgórészéhez szabályozókerék előállítására, és ilyen eljárással előállított szabályozókerék. A technika állása szerint ismert olyan megoldás, hogy a részleges beömlésű gőzturbináknál a jobb részterhelés-tűrés végett gyakran egy egyennyomású fokozatot kapcsolnak előre szabályozófokozat gyanánt. Az egyennyomású fokozat alacsonyabb reakciófoka mellett részleges gőzbeömléssel is működtethető. A szabályozófokozat részleges beömlése miatt a gőzáramot a turbina s annak teljesítménye - szabályozza. A következő reakció fokozatok ezzel szemben minden terhelésnél teljes beömléssel működnek. A szabályozófokozat általában fúvókákból és a forgórészt tartalmazó futókerékből áll. A futókereket egy előregyártott szabályozókeréknek a megfelelő forgórészre való felhegesztésével állítják elő. A szabályozókerék maga ugyancsak hegesztett szerkezet. A mechanikai kötések közül ugyanis a hegesztés biztosítja a legerősebb és leghomogénebb kapcsolatot. A hegesztett kötés magas hőmérséklet esetén is ellen tud állni a centrifugális erő okozta statikus és az ismétlődő gőzlökések okozta dinamikus igénybevételnek. Az előzőekben említett futókerékhez ismert olyan e'őállítási eljárás, amelynek során a szabályozókerék 1 pátjait profiljukkal, talplemezükkel és fedőlemezük- 1. el együtt megfelelő rúdanyagból marják ki. Az egyes lapátokat talplemezüknél és fedőlemezüknél összehegesztik egy komplett gyűrűvé. Ezt a gyűrűt fedőpor alatti védőgázos hegesztéssel egy nagy tulipánvarrat mentén a forgórészre felhegesztik. Lehűlés után az egész futókereket esztergálással leszabályozzák és a tulipánvarrat repedésre hajlamos gyökét eltávolítják. Énnél az eljárásnál a fedőlemezeket csoportonként hegesztik össze, tekintettel a fúvókákból kilépő gőz rezgést keltő hatására. Ezek a csoportok három, négy vagy több egyedi lapátból állnak. Ezek fedőszalagjaik mentén egymással nincsenek összekötve. Hogy zárt gyűrűt kapjanak, az egyes lapátokat Hl. lapátcsoportokat a lábrészen kell egymással összekötni. Emiatt a talplemezek sugárirányú mérete lényegesen nagyobb a fedőlemezekénél. A hegesztési varratok nem nyúlnak a talplemez áramlást határoló faláig. A tárcsa kerületén kialakított furatokkal a lapátok talpain a varratgyököket eltávolítják, ezáltal kialakul a hegesztett szabályozókerék sajátos külseje. A felhasznált szerkezeti anyagok például X22Cr- MoV121 nehezen hegeszthetők. Ennek ellenére az alapanyag mechanikai szilárdságával egyenértékű hegesztett kötést kell készíteni. Ezért a hegesztett darabot nemesítik. A felhasznált nagy szén tartalmú hegesztőanyag azonban nem kétfázisú, így a gyengén ötvözött acélokkal szemben nem rendelkezik azzal a tulajdonsággal, hogy kb. 300 °C hőmérsékletnél lassan átalakul, hanem ausztenites marad és csak hűtéssel alakítható át. Az eddigi megoldásoknál tehát az ősz szehegesztétt szabályozókereket lehűtik, miáltal az átalakulás megindul. Az így kialakuló rideg martenzitet ezt követően izzftással lágyítják és szívóssá teszik. Eme megoldásnak jelentős hátránya, hogy a lehűtés közben a hegesztési varratoknál repedési veszély lép fel. Noha erősebb hűtéskor az átalakulást és a megeresztést követően a szívósság növekedése fokozódik, ugyanakkor a repedésképződés veszélye nagyon jelentős. Ezen okból nem volt eddig lehetséges a fedölemezeket zárt gyűrűvé összehegeszteni. További hátrányt jelent, hogy a talplemezeken a hegesztési varratgyökök ellenőrizhetetlenek, és így biztonsági okokból legalább a repedésre hajlamos gyököket ki kellett fúrni. A találmány célja a szabályozókerék előállítására olyan eljárás kidolgozása, amelynél a repedésképződés veszélye minimalizálható, és amellyel az előállított szabályozókerék egyrészt a gőzlökések és a centrifugális erő különösen nagy igénybevétele szempontjából, másrészt a lapátgeometria és lapátszám tekintetében optimalizálható. A találmány tehát egyrészt eljárás gőzturbina nagynyomású forgórészéhez szabályozókerék előállítására, amelynél nagyszilárdságú anyagból - előnyösen hőálló, erősen ötvözött CrMoV acélból — kimunkált lapátokat gyűrűvé állítunk össze és azokat fedőlemezükön, valamint talplemezükön egymással összehegesztjük, majd a gyűrűt hőkezelés, mechanikai megmunkálás és ellenőrzés után egy forgórész megfelelő tárcsájára felhegesztjük. A találmányt az jellemzi, hogy minden egyes lapátot a vele szomszédos lapáttal a talplemezén és fedőlemezén egy zárt gyűrűvé hegesztünk össze, a gyűrűt összehegesztése után lehűtés nélkül lágyulási hőmérsékletre hevítjük, majd mechanikai megmunkálás és ellenőrzés után a gyűrűt nemesítjük. A találmány másrészt szabályozókerék gőzturbina nagynyomású forgórészéhez, amely fedőlemezeiken és talplemezeiken hegesztő horonnyal ellátott egyes lapátokból összeállított gyűrűből áll, ahol a hegesztési varrat részére a fedőlemezeken V vagy U alakú horony van kialakítva, amely közvetlen a fedőlemez lapátfej felőli oldalán lévő illesztési hézagot képező hegesztő fejben végződik, és a találmány szerint az jellemzi, hogy a hegesztési varrat részére a talplemezeken szintén V vagy U alakú horony van kialakítva, amely közvetlen a talplemez lapátfej felőli oldalán lévő illesztési hézagot képező hegesztő fejben végződik, továbbá minden egyes lapát csoportosítás nélkül mind a szomszédos lapát fedőlemezével, mind pedig talplemezével össze van hegesztve. A találmány szerint előállított szabályozókerék nagy előnye, hogy á lapátok talpánál lévő hegesztések a vizsgálat számára hozzáférhetők. A találmányt az alábbiakban célszerű példaképpen! kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra egy négy lapátból álló gyűrű szegmens távlati képe, a , 2. ábra egy első hegesztési variáns eíölnézete, a 3. ábra egy hegesztésre előkészített gyűrű részlete, 4. ábra egy a forgórészre felhegesztett gyűrű részlete, az 5. ábra készremunkált futókerék részlete, a 6. ábra egy második hegesztési variáns eíölnézete* és a 7. ábra egy harmadik hegesztési variánssal készített gyűrű részlete. Az ábrákon, melyeken azonos alkatrészeket azonos hivatkozási számok jelölnek, csak a találmány megértése Mtempontjából lényeges alkatrészeket tüntettük fel. így például a gőzturbina nagynyomású forgórésze összességében nincs ábrázolva. Az 1. ábrán csupán részben ábrázolt szabályozókerék egy lapátokkal összeállított, minden oldalról zárt gyűrűből all. Az egyes lapátokat, amelyek 1 lapátfej-98,31 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
