DE2442739A1 - Turborotor insbesondere fuer gasturbinen - Google Patents

Description

• Turborotor insbesondere für Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich auf einen turbomotor mit aufgeschweißten Axiallaufschaufeln, bei dem die- Spalte zwischen je zwei aneinanderstoßenden Schaufeln zur Vermeidung von-Eerbspannungsrissen im Bereich der Schweißnahtenden in Schaufelstoßrichtung ausgebohrt sind.
• Ein solches Ausbohren der Zwischenspalte zwischen den einzelnen Schaufeln dient dazu, eine glatte Oberfläche mit relativ großem Krümmungsradius zu schaffen, um so an diesen durch Fliehkräfte und Wärmespannungen besonders gefährdeten Stellen Rißbildung zu vermeiden. Dabei muß wegen der im Triebwerkbau für Turborotoren verwendeten Werkstoffe die Ausbohrung vor dem Schweißen ausgeführt werden, da aufgrund der ext-remen Härte dieser Werkstoffe eine Bearbeitung nach dem Schweißen zu aufwendig wäre.
• Bei konventioneller Schweißung mit Zusatz von Schweißwerkstoff ist ein solches Ausbohren vor der Schweißung auch sinnvoll, da durch MaterialanhäuSung von Schweißwerkstoff am Ende der Schweißnaht die Ausbildung von Kerben vermieden werden könnte.
• Aufgrund verschiedenartigster Vorteile, sowohl was den Herstellungsvorgang als auch die erzielbare Festigkeit anlangt, ist für die gattungsgemäßen Turborotoren die Anwendung des Elektronenstrahlschweißverfahrens bereits bekannt geworden (DU-OS 1 953 663). Dieses neuartige an sich viele Vorteile aufweisende Flektronenstrahlschweißverfahren und ähnliche Verfahren haben sich aber bisher für den gattungsgemäßen Anwendungsfall nicht durchsetzen können, da das Problem der Rißbildung aufgrund großer Kerbspannungen nicht bewältigt werden konnte. Da beim Elektronenstrahl- Laser- oder Preßschweißen kein Schweißwerkstoff zugegeben wird, bilden sich nämlich nach dem Schweißen am Ende der Schweißnaht zwischen den Schaufelstoßkanten Einbrandkerben aus, so daß eine vor der Schweißung eingebrachte Bohrung am Spalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln wirkungslos wird und somit der Vorteil höherer erzielbarer BestigEeitbei den hochwertigen Verfahren Elektronenstrahlschweißung-, Laser-, Preßschweißen durch die am Schweißnahtende auftretende Kerbspannuegswirkung wieder zunichte gemacht wird.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen gattungsgemäßen Turbomotor so auszubilden, daß Schweißverfahren ohne Materialzusatz wie z.B. die Elektronenstrahl-, Laser-, Preßschweissung oder ähnliche Verfahren ohne Inkaufnahme einer Verminderung -der damit erzielbaren Festigkeit durch Kerbspannungswirkung anwendbar wird.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß bei Anwendung eines solchen Schweißverfahrens in die Bohrungen der Scheibe Bolzen in Richtung der Schaufelstoßkanten eingesetzt sind, bis in deren Querschnitt die Schweißnaht jeweils hineingeführt ist.
• Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, für die Befestigung von Laufschaufeln und zwar einzeln oder in Gruppen auf Rotorscheiben die vorteilhaften Schweißverfahren (z.B. Laser-, Preßschweißen) ohne Materialzufuhr anzuwenden und gleichzeitig Kerbspannungswirkung dadurch zu vermeiden, daß im Bereich der Schweißnahtenden die Spalte zwischen zwei aneinanderstoßenden Schaufeln in Schaufelstoßrichtung ausgebohrt sein können. Der in die Bohrung eingesetzte Bolzen wird nämlich jeweils mit der Scheibe bzw. dem Schaufelfuß verschweißt, so daß jeweils zwei Kerben entstehen, nämlich eine zwischen der Scheibe und dem Bolzen, die zweite zwischen dem Schaufelfuß und dem Bolzen, d.h.
• beide Kerben in einem Bereich, der beim Betrieb des Turborotors praktisch keiner Belastung ausgesetzt ist. Dagegen wird eine Kerbe in der belasteten Zone der Schweißnaht zwischen dem Schaufelfuß und der Rotorscheibe nicht mehr gebildet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung eines Turborotors liegt in ihrer Einfachheit, die nicht nur geringste zusätzliche Herstellkosten verursacht, sondern auch die Gewichtszunahme des Rotors minimal hält.
• In weiterer Ausbildung eines erfindungsgemäßen Turborotors sollen bei einer Rotorscheibe aus einer riBempfindlichen Nickelgußlegierung mit Spurenelementen z.B. einer Ni-Co-Legierung die Bolzen aus Materialien bestehen, die mit den Spurenelementen zu Legierungsbildung neigen, wie z.B. aus Reineisen oder Reinnickel.
• Aufgrund einer solchen Werkstoffwahl kann erreicht werden, daß falls aufgrund der Schweißung Rißbildung auftritt, sich diese Risse in jedem Fall in den Bolzen hineinerstrecken, nicht aber in das Scheiben- oder Schaufelmaterial.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Turborotors schematisch dargestellt. Die Rotorscheibe ist dabei mit 1 bezeichnet, während die Laufschaufeln das Bezugszeichen 2 tragen. Die Spalte 3 zwischen je zwei aneinanderstoßenden Schaufeln 2 sind jeweils mit Bohrungen 4 versehen, in die der Schweißstoßspalt 5 zwischen dem Fuß der Schaufel 2 und der Scheibe 1 hineinläuft. Vor dem Schweißen wird in die Axialbohrungen 4 jeweils ein Bolzen 6 eingesetzt. Die Schweißung entlang dem Spalt 5 ist bis in den Querschnitt der Bolzen 6 hineingeführt. Der Bolzen 6 kann auch soweit in die Rotorscheibe 1 hineinverlegt sein, daß der Schweißstoßspalt 5 ihn etwa tangential trifft, wie es beim Spalt 3a gezeigt ist.

Claims (2)

Patentansprüche

1. Turbomotor mit aufgeschweißten Axiallaufschaufeln, bei dem die Spalte zwischen je zwei aneinanderstoßenden Schaufeln zur Vermeidung von Kerbspannungsrissen im Bereich der Schweißnahtenden in Axialrichtung ausgebohrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Elektronenstrahl- Laser-oder Preßschweißung oer dgl. in die Bohrungen (4) der Scheibe Bolzen (6) in Richtung der Schaufelstoßkanten eingesetztsind, bis in deren Querschnitt die Schweißnaht jeweils hineingeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Rotorscheibe aus einer rißempfindlichen Nickellegierung mit Spurenelementen z.B. einer Ni-Co-Legierung die Bolzen aus Materialien bestehen, die mit den Spurenelementen zu Legierungsbildung neigen, wie z.B. aus Reineisen oder Reinnickel.