Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 20. 17 maj 1947 - Keramiska turbinskovlar, av T Ödman - Automatisk ångpannereglering, av Wll
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
3(444
TEKNISK TIDSKRIFT
Keramiska turbinskovlar. Vid gasturbiner har alltid
drifttemperaturen stort inflytande på
totalverkningsgraden. Övriga inverkande faktorer såsom arbetstryck,
tryckförhållande, återvinning av värme från avloppsgaserna,
verkningsgraden hos kompressor och turbin är givetvis
betydelsefulla men en hög drifttemperatur är alltid
nödvändig för erhållande av hög totalverkningsgrad. För
temperaturen gäller också att den teoretiskt sett kan höjas
avsevärt med ty åtföljande kraftig stegring av
verkningsgraden. I praktiken är det dock huvudsakligen materialet
i turbinskovlarna, som sätter gränsen för
drifttemperaturen och därmed för totalverkningsgraden.
De för skoveländamål komponerade stållegeringar, som
var kända under kriget, medgav en drifttemperatur av
högst ca 800°C. Tyskland led mot slutet av kriget stor
brist på sådana legeringar och en omfattande
forsknings-och försöksverksamhet bedrevs därför för att få fram en
ersättning. Vissa resultat härifrån är numera kända bl.a.
genom engelska rapporter, utgivna av Combined
Intelli-gence Objectives Sub-Committee. En gren av denna
verksamhet koncentrerades på icke metalliska material, såsom
keramiska produkter, glas, kvarts m.m.
Dessa material lider emellertid av de gemensamma
svagheterna, att de är spröda och i vissa fall känsliga för
kraftiga temperaturändringar. Bland fördelarna märkes
okänslighet för oxidation och för vissa typer större
hållfasthet vid höga temperaturer än som hittills uppnåtts hos
stållegeringar. Då någon möjlighet att höja
slaghållfastheten ej ansågs ligga inom rimligt räckhåll koncentrerades
arbetena på att minska känsligheten mot
temperaturväxlingar och öka hållfastheten över lag.
Med avseende på hållfastheten har intet keramiskt
material blivit framställt, som kan mäta sig med bränd A1203.
Draghållfastheten är vid rumstemperatur 2 650 kp/cm2 och
minskas obetydligt upp till 1 000°C. Vid 1 200°C är den
ännu 1 400 kp/cm2 och tryckhållfastheten så hög som 5 000
kp/cm2. Då specifika vikten i runt tal är hälften mot för stål,
blir skovelpåkänningarna på grund av centrifugalkraften
även i runt tal hälften och t.ex. för en 7—8 cm hög skovel
i ett gravitationsfält på 10 000 g ca 300 kp/cm2 vid roten.
Enär materialet saknar förmåga till elastisk
formförändring är ett av huvudproblemen att fästa skovlarna vid
turbinskivan så att påkänningarna blir jämnt fördelade.
Den mot stål avvikande värmeutvidgningskoefficienten gör
ej heller detta problem lättare. Bland alla de metoder, som
provades, syntes den av Siemens utarbetade ha givit gott
resultat. Skovelroten försilvrades och upphettades till
800°C för att få silvret att fästa. Utanpå silvret lades
därefter ett 1 mm tjockt kopparskikt. Skoveln fästes därefter
till turbinskivan med runda stålstift, placerade så att de
grep in i motsvarande halvrunda fördjupningar i
skovel-rotens sida. Det relativt tjocka kopparlagret åstadkom en
jämn fördelning av dragpåkänningarna från
keramiksko-veln till turbinskivan. En så utförd rotor med 80 cm
diameter lär ha körts upp till 30 000 r/m innan skovelbrott
inträffade! Skovlarna var i detta fall utförda av A1203.
Professor Schmidt vid Hermann Göring
Luftfahrtfor-schungsanstalt kringgick i viss mån
infästningssvårigheterna i ett av sina gasturbinprojekt genom att göra "statorn"
roterande och "rotorn" fast. De keramiska skovlarna i den
yttre trumrotorn blev härigenom tryckpåkända av
centrifugalkraften och materialets högre tryckhållfasthet kunde
alltså därjämte utnyttjas. Den inre statorn var försedd med
vattenkylda ledskovlar av stål.
Känsligheten för temperaturvariationer är stor hos
material med stor värmeutvidgningskoefficient och liten
värmeledningsförmåga. A1203 visade sig dåligt kunna motstå
sådana temperaturändringar, som förekommer i gasturbiner
för flyg. Man inriktade sig därför på att finna andra
lämpligare material med uppoffrande av viss mekanisk
hållfasthet.
Firman Hescho experimenterade med sina kompositioner
benämnda Calit, Sicalite, Ardostan m.fl., av vilka den
sistnämnda uppgavs äga en utvidgningskoefficient av
endast 1,1 • 10—’7°C. Hållfastheten vid 1 000°C är ca 450
kp/cm2, vilket är i lägsta laget. Sicalite kan upphettas till
rödvärme och kylas i vatten utan sprickbildning.
Berlin Porcelain experimenterade med kiselkarbid (SiC)
uppblandad med A12Ö3, Si02, Kaolin, Calit m.m. och
lyckades framställa produkter relativt okänsliga för starka
temperaturväxlingar men dock med relativt låg hållfasthet, ca
400 kp/cm2.
Siemens, Osram och Stemag framställde keramiska
produkter uppblandade med järnpulver. Inblandningen
av-järn torde ha legat mellan 30 och 50 viktprocent. En
50-procentig blandning, sintrad vid 1 600°C, upptog under
10 h vid 1 000°C endast 0,2 \% 02. Dessa produkter tål
snabba temperaturväxlingar. Ett provstycke tillverkat av
järnpulver och AL,03 kunde upphettas till 800°C och kylas
med kall luftstråle 40 gånger utan att brista. Enligt vissa
uppgifter skulle hållfastheten i övrigt vara låg, enligt
andra skulle den uppgå till omkring hälften av A1203,
vilket är relativt tillfredsställande.
Degussa framställde skövlar av ren väl sintrad AL^ och
ansåg detta material vara det bästa hittills kända.
Undersökningar hade sålunda visat, att känsligheten för snabba
temperaturväxlingar minskar vid högre temperaturer
beroende på att materialet i någon mån blir plastiskt. Vid
1 400°C kan det deformeras. En kombination av AljA,
och SiC förmodades vara lösningen.
MAN hade under sex år sökt finna ett lämpligt material
för 800°C. SiC hade befunnits ge gynnsamma resultat vid
höga temperaturer men kunde ej framställas i färdig form
och efterföljande slipning visade sig vara oerhört
tidsödande på grund av materialets hårdhet.
övriga undersökta material var bl.a. porslin, steatit och
kvarts. De båda förstnämnda uppvisar vid t.ex. 900°C en
hållfasthet av endast 200—300 kp/cm2. Även kvarts torde
vara omöjligt att använda på grund av dess tendens att
krypa och då en omkristallisering därjämte äger rum vid
högre temperatur, som gör materialet sprött. Icke förty
hade för MANs räkning tillverkats en hel turbinrotor av
kvarts, inklusive skövlar, med en diameter av ca 200 mm.
Dess förmåga att tåla snabba temperaturväxlingar befanns
ej vara tillfredsställande för flygändamål.
Då man i allmänhet även måste räkna med uppkomsten
av vibrationer hos en turbinrotor synes intet av de
behandlade produkterna uppfylla de svåra krav, som måste
ställas på ett turbinskovelmaterial. Emellertid torde med
vissa av produkterna ett relativt tillfredsställande resultat
kunna förväntas om skovlarna belastas med tryck.
Huruvida ett fullgott material för dragpåkänningar kan
komponeras får dock framtiden utvisa. T ödman
Automatisk ångpannereglering diskuterades vid en
nyligen hållen kongress i Paris, varvid bl.a. följande
synpunkter framkom. Tendensen i modern pannbyggnad att höja
ångbelastningen i förhållande till pannans vatteninnehåll
har gjort att matarvattenregleringen måste arbeta snabbt
och noggrant. Härvid låter man ofta både vattenståndet i
domen och ångflödet från pannan vara impulsgivare,
varvid ångflödet vanligen representeras av tryckfallet i
överhettaren. En ännu noggrannare reglering får man, om även
matarvattenflödet inkopplas som impulsgivare. Den
automatiska eldningsregleringen syftar till att hålla konstant
ångtryck, konstant drag i eldstaden samt optimala
förbränningsförhållanden. Regleringsimpuls erhålles vanligen
av trycket på en lämplig punkt i anläggningen. Vid
kolpulvereldning får man en samtidig reglering av
bränslematning och fläktar. Vid stokereldade pannor regleras först
rökgasfläkten, varpå stokerhastighet och luftfläkt ställes
om genom en sekundär regleringsprocess. Draget i
eldstaden inställes genom efterjustering av fläktarna. Genom
den automatiska eldningsregleringen inställes sålunda
bränslematning och lufttillförsel efter pannbelastningen
(Iron Coal Trades Rev. 22 nov. 1946). Wll
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
