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WO2008077374A1 - Verfahren zur herstellung einer blisk oder eines blings und damit hergestelltes bauteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer blisk oder eines blings und damit hergestelltes bauteil Download PDF

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Publication number
WO2008077374A1
WO2008077374A1 PCT/DE2007/002245 DE2007002245W WO2008077374A1 WO 2008077374 A1 WO2008077374 A1 WO 2008077374A1 DE 2007002245 W DE2007002245 W DE 2007002245W WO 2008077374 A1 WO2008077374 A1 WO 2008077374A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring
rotor
blade
blade ring
disk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2007/002245
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Knott
Albin Platz
Karl-Hermann Richter
Dieter Schneefeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Publication of WO2008077374A1 publication Critical patent/WO2008077374A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • F01D9/044—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators permanently, e.g. by welding, brazing, casting or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a blisk ("bladed disk”) or a bling ("bladed ring") of a gas turbine or a high or low pressure compressor.
  • the invention further relates to a component produced by the method.
  • Bladed (Bladed Disk) and Bling (Bladed Ring) designate rotor designs where blades are made integral with a load bearing disk or bearing ring
  • the advantage of these rotor designs is that the disks or ring shape are designed for low edge loads
  • compacting blisks made of titanium or nickel-based alloys are produced, in particular by milling, and occasionally by linear friction welding or electrochemical ablation
  • the disc and blade materials basically have to be different from each other, which means that turbine blisks can only be realized by means of joint technology, bearing in mind, however, that joining methods, such as linear friction welding, are necessary Compressive forces are not or are poorly suited to produce such turbine blisks. The same applies to bling.
  • the known production methods can only be used to a limited extent if different structural designs of blisks or blings are required.
  • the known methods are sometimes very complex and go hand in hand with a corresponding high cost. It is therefore an object of the present invention to provide a generic method for producing a blisk ("bladed disk”) or a bling ("bladed ring”), which is used both in the production of a blisk or bling a gas turbine or a high or low pressure compressor can be and a variety of structural designs of these components allows.
  • a erf ⁇ ndungsconcees method for producing a blisk ("bladed disk”) or a bling ("bladed ring") of a gas turbine or a high or low pressure compressor comprises the following steps: a) producing an annular blade ring and b) connecting the annular blade ring with a rotor disk or a rotor ring, such that the blade ring is arranged on the outer circumference of the rotor disk or the rotor ring.
  • the inventive method can be used both in the production of blisks or blings for a gas turbine o- but also for a high or low pressure compressor.
  • the separate production of the blade ring and the subsequent connection of the blade ring with the rotor disk or the rotor ring also allows a variety of structural Ges- tions of these components. For example, cooling ducts that pass through both the blades and the disk in a turbine blisk to direct cooling air outwardly from the air system through the blades can be readily manufactured.
  • the blade ring is produced by joining individual blades or blade segments produced by casting. It is possible that an annular element is equipped with the individual blades or individual blade segments are joined to form an annular blade ring.
  • a joining method a high-temperature soldering or a diffusion soldering can be used. But it is also possible that the blade ring is made in one piece by means of a casting or milling process.
  • connection of the annular blade ring with the rotor disk and the rotor ring takes place by means of a joining process.
  • the joining process can be carried out by means of an electron beam welding method, a rotary friction welding method, a diffusion soldering method or a diffusion welding method.
  • Other suitable joining processes are conceivable. It has been found in the use of the electron beam welding process that the quality of the connection can be significantly improved if, for example, metallic intermediate layers are used on the surface to be joined. The metallic interlayers are used because the blade material is generally not melt weldable. But it is also possible that the electron beam is deflected offset in the direction of a melt-weldable disc material.
  • a suitable solder is applied to one of the surfaces to be joined (for example with solder foil or a physical vapor deposition method) and then introduced locally in a vacuum furnace or with a locally, for example, annular inductor, the required heat energy.
  • a rotary friction welding process as a joining process for connecting the blade ring with the rotor disk or the rotor ring, the joining surface between turbine ring and disc can be made conical.
  • the rotor disk or the rotor ring has an oversize in the axial direction and can subsequently tungsd be finished.
  • flywheel friction welding is used as the rotary friction welding method.
  • a corresponding joining device is to be selected which ensures that the joining components are pressed together at the corresponding diffusion welding temperature, so that an intimate connection is created between the blade ring and the rotor disk or the rotor ring.
  • the positioning of the blade ring on the rotor disk and the rotor ring by means of shrinking takes place.
  • the blade ring, the rotor disk and the rotor ring have the necessary radii.
  • the shrinkage ensures an intimate connection between the individual elements of the blisk or the bling.
  • recesses are formed in the rotor disk and the rotor ring after connecting the annular blade ring with the rotor disk or the rotor ring, wherein the recesses between each two adjacent individual blades or blade segments of the blade ring on the outer circumference of the rotor disk or the rotor ring encircling are arranged.
  • Such a configuration advantageously forms a shroud for shielding the rotor disk or the rotor ring.
  • the shroud consists of the ring element or annular region of the blade ring.
  • An inventive component of a gas turbine or a high or low pressure compressor in particular a blisk ("bladed disk”) or a bling ("bladed ring”) consists of a separately manufactured annular blade ring and a rotor disk or rotor ring connected thereto, wherein the Blade ring is arranged in the outer circumference of the rotor disk or the rotor ring. Due to the two-part design of the component according to the invention whose cost-effective production of a variety of different designs is guaranteed. In this case, the blade ring may consist of a multiplicity of individual blades or blade segments joined to one another in segments.
  • this has a shroud for shielding the rotor disk or the rotor ring.
  • the shroud serves in particular for shielding the hot gas in the gas turbine.
  • the shroud can be formed, for example, by an annular region of the blade ring, wherein after connecting the annular blade ring with the rotor disk or the rotor ring recesses in the rotor disk or the rotor ring are formed, wherein the recesses between each two adjacent individual blades of the blade ring on the outer circumference the rotor disk or rotor ring are arranged circumferentially.
  • the components according to the invention are produced by one of the methods described above.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a blade ring as part of a component according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of an inventive joined component according to a first embodiment
  • Figure 3 is a schematic representation of an inventive joined component according to a second embodiment
  • Figure 4 is a schematic representation of an inventive joined component according to a third embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a joining process for connecting an annular blade ring with a rotor disk for producing a component according to the invention according to a first embodiment
  • Figure 6 is a schematic representation of a joining process for connecting an annular blade ring with a rotor disk for producing a component according to the invention according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a blade ring 12 as part of a blisk or a bling.
  • the blade ring 12 consists of a plurality of individual blades 14, which are arranged annularly on the outer circumference of an annular element 26 of the blade ring 12.
  • the annular element 26 is formed in the illustrated embodiment by a plurality of curved blade base elements 28 which are joined together, wherein first joining seams or points 30 arise.
  • the blades 14 are arranged centrally on the outer surface of the respective blade base element 28.
  • a root section 22 of the blade 14 is formed in the blade base 28.
  • the illustrated blade ring 12 is thereby produced by a segment-wise joining of the individual blades 14 or the blade base elements 28. In particular, this is a Hochtemperaturlöthabilit or Diffusion soldering used. But it is also possible that corresponding blade rings are produced in one piece by means of a casting or milling process.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a joined component 10, namely a blisk for a gas turbine.
  • the blade ring 12 is connected to a rotor disk 16 such that the blade ring 12 comes to rest on the outer periphery 18 of the rotor disk 16.
  • the rotor disk 16 and the blade ring 12 are connected by means of a joining process.
  • the joining process may be an electron beam welding process, a spin welding process, a diffusion soldering process or a diffusion welding process.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further embodiment of the component 10.
  • the component 10 is again designed as a blisk.
  • the blisk has a cover band 24 for shielding the rotor disk 16.
  • the shroud 24 is formed by the annular region 26 of the blade ring 12.
  • 16 recesses 20 are formed in the rotor disk 16 after connecting the annular blade ring 12 with the rotor disk, wherein the recesses 20 are arranged circumferentially between each two adjacent individual blades 14 of the blade ring 12 on the outer periphery 18 of the rotor disk 16.
  • the formation of the recesses 20 takes place by means of a precise electrochemical removal process and / or by spark erosion. Other erosive methods are conceivable.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a component 10 according to a third embodiment.
  • the component 10 is a blisk. It can be seen that this blisk has no shroud 24 in comparison to the blisk shown in FIG.
  • the illustrated component 10 after joining the annular blade ring 12 with the rotor disk 16 those portions of the blade ring 12, which lie between the individual blades 14 and blade segments removed, such that only each of the foot portion 22 of the corresponding blade 14 with the rotor disc 16 is connected.
  • Such a blisk has only the second joining seams 32.
  • the removal of the intermediate regions of the blade ring 12 can also take place by means of an electrochemical removal process and / or by spark erosion.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a joining process for connecting the annular blade ring 12 to the rotor disk 16 for producing a component 10, namely a blisk.
  • the illustrated joining process is a friction welding process, in particular a flywheel friction welding process. It can be seen that the joining surface between the blade ring 12 and the rotor disk 16 is conical. The same applies to the resulting second weld 32.
  • a disk axis 34 is also shown schematically in this figure.
  • a friction welding namely a Schwungradreibsch experience compiler. It can be seen that in this case too, a conical weld 32, in particular a friction weld seam 32, is formed when the blade ring 12 is connected to the rotor disk 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blisk ("Bladed Disk") oder eines Blings ("Bladed Ring") einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: (a) Herstellung eines ringförmigen Schaufelkranzes (12); und (b) Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit einer Rotorscheibe (16) oder einem Rotorring, derart, das der Schaufelkranz (12) am Außenumfang (18) der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters, insbesondere eine Blisk ("Bladed Disk") oder ein Bling ("Bladed Ring"). Erfindungsgemäß besteht das Bauteil (10) aus einem separat hergestellten ringförmigen Schaufelkranz (12) und einer damit verbundenen Rotorscheibe (16) oder einem damit verbundenen Rotorring, wobei der Schaufelkranz (12) am Außenumfang (18) der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings angeordnet ist.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Blisk oder eines Blings und damit hergestelltes Bauteil
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Blisk („Bladed Disk") oder eines Blings („Bladed Ring") einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters. Die Erfindung betrifft weiterhin ein mittels des Verfahrens hergestelltes Bauteil.
Blisk („Bladed Disk) und Bling („Bladed Ring") bezeichnen Rotor-Konstruktionen, bei denen Schaufeln integral mit einer tragenden Scheibe oder einem tragenden Ring hergestellt werden. Der Vorteil dieser Rotor-Konstruktionen besteht darin, dass die Scheibenoder Ringform für geringe Randlasten optimiert werden kann und insgesamt zu einem geringeren Gewicht der entsprechenden Bauteile führt. Dabei werden Verdichter-Blisks aus Titan- oder Nickelbasislegierungen insbesondere durch Fräsen sowie vereinzelt durch lineares Reibschweißen oder elektrochemisches Abtragen hergestellt. Bei Verdichter-Blisks sind im Allgemeinen der Scheiben- und der Schaufelwerkstoff identisch. Dagegen müssen im Turbinenbereich die Scheiben- und Schaufelwerkstoffe grundsätzlich voneinander verschieden sein. Dadurch können Turbinen-Blisks nur fugetechnisch realisiert werden. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass Fügeverfahren, wie zum Beispiel das lineare Reibschweißen aufgrund der erforderlichen Stauchkräfte nicht oder wenig geeignet sind, um derartige Turbinen-Blisks herzustellen. Entsprechendes gilt für Blings. Aufgrund der genannten Einschränkungen sind die bekannten Herstellverfahren nur eingeschränkt verwendbar, wenn unterschiedliche konstruktive Gestaltungen von Blisks oder Blings gefordert sind. Zudem sind die bekannten Verfahren zum Teil sehr aufwändig und gehen mit einem entsprechenden hohen Kostenaufwand einher. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Blisk („Bladed Disk") oder eines Blings („Bladed Ring") bereitzustellen, welches sowohl bei der Herstellung einer Blisk oder einer Bling einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters verwendet werden kann und eine Vielzahl konstruktiver Gestaltungen dieser Bauteile ermöglicht.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Bauteil bereitzustellen, welches kostengünstig in einer Vielzahl unterschiedlicher Gestaltungen herstellbar ist.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfϊndungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Blisk („Bladed Disk") oder eines Blings („Bladed Ring") einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters umfasst folgende Schritte: a) Herstellung eines ringförmigen Schaufelkranzes und b) Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes mit einer Rotorscheibe oder einem Rotorring, derart, dass der Schaufelkranz am Außenumfang der Rotorscheibe oder des Rotorrings angeordnet ist. Durch die zunächst separate Herstellung des Schaufelkranzes ist es vorteilhafterweise möglich, eine Vielzahl von bekannten Verfahren zum Verbinden des Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe oder dem Rotorring zur Herstellung der Blisk oder des Blings zu verwenden. Auf das Fügen einzelner Schaufeln auf die entsprechende Rotorscheibe oder den entsprechenden Rotorring - wie dies bei bekannten Herstellungsverfahren für Blisks oder Blings durchgeführt wird - kann verzichtet werden. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl bei der Herstellung von Blisks oder Blings für eine Gasturbine o- der aber auch für einen Hoch- oder Niederdruckverdichter verwendet werden. Die separate Herstellung des Schaufelkranzes und das anschließende Verbinden des Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe oder dem Rotorring erlaubt zudem eine Vielzahl konstruktiver Ges- taltungen dieser Bauteile. So können zum Beispiel Kühlkanäle, die bei einer Turbinenblisk sowohl die Schaufeln und die Scheibe durchziehen um Kühlluft aus dem Luftsystem im Inneren durch die Schaufeln nach außen zu leiten, ohne Weiteres hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schaufelkranz durch Fügen von gießtechnisch hergestellten Einzelschaufeln oder Schaufelsegmenten hergestellt. Dabei ist es möglich, dass ein ringförmiges Element mit den Einzelschaufeln bestückt wird oder einzelne Schaufelsegmente zu einem ringförmigen Schaufelkranz gefügt werden. Als Fügeverfahren kann dabei ein Hochtemperatur-Löten oder ein Diffusionslöten eingesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass der Schaufelkranz einstückig mittels eines Gieß- oder Fräsverfahrens hergestellt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Verbindung des ringförmigen Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe und dem Rotorring mittels eines Fügeprozesses. Dabei kann der Fügeprozess mittels eines Elektronenstrahl- schweißverfahrens, eines Rotationsreibschweißverfahrens, eines Diffusionslötverfahrens oder eines Diffusionsschweißverfahrens durchgeführt werden. Auch andere geeignete Fügeprozesse sind denkbar. Dabei hat sich bei der Verwendung des Elektronenstralilschweiß- verfahrens herausgestellt, dass die Verbindungsqualität erheblich verbessert werden kann, wenn zum Beispiel metallische Zwischenschichten auf der zu fügenden Fläche verwendet werden. Die metallischen Zwischenschichten werden verwendet, da der Schaufelwerkstoff im Allgemeinen nicht schmelzschweißbar ist. Es ist aber auch möglich, dass der Elektronenstrahl in Richtung eines schmelzschweißbaren Scheibenwerkstoffs versetzt gelenkt wird. Bei der Anwendung des Diffusionslötverfahrens wird auf einer der zu fügenden Flächen ein geeignetes Lot aufgebracht (zum Beispiel mit Lotfolie oder einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren) und anschließend in einem Vakuumofen integral oder mit einem zum Beispiel ringförmigen Induktor lokal die erforderliche Wärmeenergie eingebracht. Bei der Verwendung eines Rotationsreibschweißverfahrens als Fügeprozess zur Verbindung des Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe oder dem Rotorring kann die Fügefläche zwischen Turbinenkranz und Scheibe konisch gestaltet werden. Dabei weist die Rotorscheibe oder der Rotorring in axialer Richtung ein Aufmaß auf und kann anschlie- ßend endbearbeitet werden. Insbesondere wird als Rotationsreibschweißverfahren ein Schwungrad-Reibschweißen verwendet. Schließlich ist bei der Verwendung des Diffusionsschweißverfahrens eine entsprechende Fügevorrichtung auszuwählen, die gewährleistet, dass bei der entsprechenden Diffusionsschweißtemperatur die fügenden Komponenten zu- sammengepresst werden, so dass eine innige Verbindung zwischen dem Schaufelkranz und der Rotorscheibe bzw. dem Rotorring entsteht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Positionierung des Schaufelkranzes auf der Rotorscheibe und dem Rotorring mittels Schrumpfen. Um dies zu gewährleisten weisen der Schaufelkranz, die Rotorscheibe und der Rotorring die notwendigen Radien auf. Durch das Schrumpfen wird eine innige Verbindung zwischen den Einzelelementen der Blisk oder des Blings gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe oder dem Rotorring Ausnehmungen in der Rotorscheibe und dem Rotorring ausgebildet, wobei die Ausnehmungen zwischen jeweils zwei benachbarten Einzelschaufeln oder Schaufelsegmenten des Schaufelkranzes am Außenumfang der Rotorscheibe oder des Rotorrings umlaufend angeordnet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung wird vorteilhafterweise ein Deckband zur Abschirmung der Rotorscheibe oder des Rotorrings ausgebildet. Dabei besteht das Deckband aus dem Ringelement bzw. ringförmigen Bereich des Schaufelkranzes. Es ist aber auch möglich, dass nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe oder dem Rotorring diejenigen Bereiche des Schaufelkranzes, die zwischen den einzelnen Schaufeln liegen, entfernt werden, derart, dass nur noch jeweils ein Fußabschnitt der entsprechenden Schaufel mit der Rotorscheibe und dem Rotorring verbunden ist. Dieser Verfahrensschritt ist dabei mit oder ohne der Ausbildung der oben genannten Ausnehmungen in der Rotorscheibe oder dem Rotorring durchführbar. Man erkennt, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine Vielzahl konstruktiver Gestaltungsmöglichkeiten bereitstellt. Die Ausbildung der genannten Ausnehmungen oder das Entfernen der Zwischenbereiche des Schaufelkranzes erfolgt zum Beispiel mittels eines elektroche- mischen Abtragverfahrens und/oder durch Funkenerosion. Aber auch andere Verfahren wie zum Beispiel Bohr- oder Fräsverfahren können verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters, insbesondere einer Blisk („Bladed Disk") oder eines Bling („Bladed Ring") besteht aus einem separat hergestellten ringförmigen Schaufelkranz und einer damit verbundenen Rotorscheibe oder einem damit verbundenen Rotorring, wobei der Schaufelkranz im Außenumfang der Rotorscheibe oder des Rotorrings angeordnet ist. Durch die zweiteilige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils ist dessen kostengünstige Herstellung einer Vielzahl unterschiedlicher Gestaltungen gewährleistet. Dabei kann der Schaufelkranz aus einer Vielzahl von segmentweise miteinander gefügten Einzelschaufeln oder Schaufelsegmenten bestehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils weist dieses ein Deckband zur Abschirmung der Rotorscheibe oder des Rotorrings auf. Das Deckband dient dabei insbesondere zur Abschirmung des Heißgases in der Gasturbine. Das Deckband kann dabei zum Beispiel durch einen ringförmigen Bereich des Schaufelkranzes gebildet werden, wobei nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe oder dem Rotorring Ausnehmungen in der Rotorscheibe oder dem Rotorring ausgebildet werden, wobei die Ausnehmungen zwischen jeweils zwei benachbarten Einzelschaufeln des Schaufelkranzes am Außenumfang der Rotorscheibe oder Rotorrings umlaufend angeordnet sind. Daraus ergibt sich vorteilhafterweise eine besonders kostengünstige Herstellung eines Blisk oder eines Blings mit Deckband.
Insbesondere werden die erfindungsgemäßen Bauteile nach einem der im Vorhergehenden beschriebenen Verfahren hergestellt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer zeichnerisch dargestellter Ausfuhrungsbeispiele. Dabei zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines Schaufelkranzes als Teil eines erfindungsgemäßen Bauteils;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß gefügten Bauteils gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß gefügten Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß gefügten Bauteils gemäß einer dritten Ausfuhrungsform;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines Fügeprozesses zur Verbindung eines ringförmigen Schaufelkranzes mit einer Rotorscheibe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Fügeprozesses zur Verbindung eines ringförmigen Schaufelkranzes mit einer Rotorscheibe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaufelkranzes 12 als Teil einer Blisk oder eines Bling. Der Schaufelkranz 12 besteht dabei aus einer Vielzahl von Einzelschaufeln 14, die ringförmig am Außenumfang eines ringförmigen Elementes 26 des Schaufelkranzes 12 angeordnet sind. Das ringförmige Element 26 wird dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Vielzahl von gekrümmten Schaufelbasiselementen 28 gebildet, die miteinander gefügt sind, wobei erste Fügenähte bzw. -stellen 30 entstehen. Die Schaufeln 14 sind dabei mittig an der Außenfläche des jeweiligen Schaufelbasiselements 28 angeordnet. In der Verlängerung der jeweiligen Schaufel 14 ist in der Schaufelbasis 28 ein Fußabschnitt 22 der Schaufel 14 ausgebildet. Der dargestellte Schaufelkranz 12 wird dabei durch ein segmentweises Fügen der Einzelschaufeln 14 bzw. der Schaufelbasiselemente 28 hergestellt. Insbesondere wird hierzu ein Hochtemperaturlötverfahren oder ein Diffusionslötverfahren verwendet. Es ist aber auch möglich, dass entsprechende Schaufelkränze einstückig mittels eines Gieß- oder Fräsverfahrens hergestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines gefügten Bauteils 10, nämlich einer Blisk für eine Gasturbine. Man erkennt, dass der Schaufelkranz 12 mit einer Rotorscheibe 16 verbunden ist, derart, dass der Schaufelkranz 12 am Außenumfang 18 der Rotorscheibe 16 zu liegen kommt. Die Rotorscheibe 16 und der Schaufelkranz 12 werden dabei mittels eines Fügeprozesses verbunden. Der Fügeprozess kann dabei ein Elektronenstrahlschweiß- verfahren, ein Rotationsschweißverfahren, ein Diffusionslötverfahren oder ein Diffusionsschweißverfahren sein. Durch das Fügen der Rotorscheibe 16 mit dem Schaufelkranz 12 entsteht eine umlaufende zweite Fügenaht 32.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfuhrungsform des Bauteils 10. Man erkennt, dass das Bauteil 10 wiederum als Blisk ausgebildet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Blisk ein Deckband 24 zur Abschirmung der Rotorscheibe 16 auf. Dabei wird das Deckband 24 durch den ringförmigen Bereich 26 des Schaufelkranzes 12 gebildet. Hierfür werden nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes 12 mit der Rotorscheibe 16 Ausnehmungen 20 in der Rotorscheibe 16 ausgebildet, wobei die Ausnehmungen 20 zwischen jeweils zwei benachbarten Einzelschaufeln 14 des Schaufelkranzes 12 am Außenumfang 18 der Rotorscheibe 16 umlaufend angeordnet sind. Die Ausbildung der Ausnehmungen 20 erfolgt dabei mittels eines präzisen elektrochemischen Abtragverfahrens und/oder durch Funkenerosion. Auch andere abtragende Verfahren sind denkbar.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Bauteils 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Bauteil 10 eine Blisk. Man erkennt, dass diese Blisk im Vergleich zu der in Fig. 3 dargestellten Blisk kein Deckband 24 aufweist. Bei dem dargestellten Bauteil 10 wurden nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes 12 mit der Rotorscheibe 16 diejenigen Bereiche des Schaufelkranzes 12, die zwischen den Einzelschaufeln 14 bzw. Schaufelsegmenten liegen, entfernt, derart, dass nur noch jeweils der Fußabschnitt 22 der entsprechenden Schaufel 14 mit der Rotorscheibe 16 verbunden ist. Eine derart ausgebildete Blisk weist nur noch die zweiten Fügenähte 32 auf. Das Entfernen der Zwischenbereiche des Schaufelkranzes 12 kann dabei ebenfalls mittels eines elektrochemischen Abtragverfahrens und/oder durch Funkenerosion erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fügeprozesses zur Verbindung des ringförmigen Schaufelkranzes 12 mit der Rotorscheibe 16 zur Herstellung eines Bauteils 10, nämlich einer Blisk. Bei dem dargestellten Fügeprozess handelt es sich um ein Reibschweißverfahren, insbesondere ein Schwungradreibschweißverfahren. Man erkennt, dass die Fügefläche zwischen dem Schaufelkranz 12 und der Rotorscheibe 16 konisch gestaltet ist. Entsprechendes gilt für die entstehende zweite Schweißnaht 32. Eine Scheibenachse 34 ist in dieser Figur ebenfalls schematisch dargestellt.
Auch bei dem in Fig. 6 dargestellten Fügeprozess handelt es sich um ein Reibschweißverfahren, nämlich um ein Schwungradreibschweißverfahren. Man erkennt, dass auch in diesem Fall eine konische Schweißnaht 32, insbesondere eine Reibschweißnaht 32 bei der Verbindung des Schaufelkranzes 12 mit der Rotorscheibe 16 entsteht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Blisk („Bladed Disk") oder eines Blings („Bladed Ring") einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Herstellung eines ringförmigen Schaufelkranzes (12); und b) Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit einer Rotorscheibe (16) oder einem Rotorring, derart, das der Schaufelkranz (12) am Außenumfang (18) der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (12) durch ein segmentweises Fügen von gießtechnisch hergestellten Einzelschaufeln (14) oder Schau- felsegmenten hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeverfahren ein Hoch- temperaturlötverfahren oder ein Diffusionslötverfahren ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (12) einstückig mittels eines Gieß- oder Fräsverfahrens hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring mittels eines Fügeprozesses erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeprozess ein Elektro- nenstrahlschweißverfahren, ein Rotationsreibschweißverfahren, ein Diffusionslötverfahren oder ein Diffusionsschweißverfahren ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionierung des Schaufelkranzes (12) auf der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring mittels Schrumpfen erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit der Rotorscheibe (16) o- der dem Rotorring Ausnehmungen (20) in der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring ausgebildet werden, wobei die Ausnehmungen (20) zwischen jeweils zwei benachbarten Ein- zelschaufeln (14) des Schaufelkranzes (12) am Außenumfang (18) der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings umlaufend angeordnet sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit der Rotorscheibe (16) o- der dem Rotorring diejenigen Bereiche des Schaufelkranzes (12), die zwischen den Einzelschaufeln (14) liegen, entfernt werden, derart, dass nur noch jeweils ein Fußabschnitt (22) der entsprechenden Schaufel (14) mit der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring verbunden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der Ausnehmungen (20) oder das Entfernen der Zwischenbereiche des Schaufelkranzes (12) mittels eines elektrochemischen Abtragverfahrens und/oder durch Funkenerosion erfolgt.
11. Bauteil einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters, insbesondere eine Blisk („Bladed Disk") oder ein Bling („Bladed Ring"), dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) aus einem separat hergestellten ringförmigen Schaufelkranz (12) und einer damit verbundenen Rotorscheibe (16) oder einem damit verbundenen Rotorring besteht, wobei der Schaufelkranz (12) am Außenumfang (18) der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings angeordnet ist.
12. Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (12) aus einer Vielzahl von segmentweise miteinander gefügten Einzelschaufeln (14) oder Schaufelsegmenten besteht.
13. Bauteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) ein Deckband (24) zur Abschirmung der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings umfasst.
14. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (24) durch einen ringförmigen Bereich (26) des Schaufelkranzes (12) gebildet wird und nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring Ausnehmungen (20) in der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring ausgebildet werden, wobei die Ausnehmungen (20) zwischen jeweils zwei benachbarten Einzelschaufeln (14) des Schaufelkranzes (12) am Außenumfang (18) der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings umlaufend angeordnet sind.
15. Bauteil nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2653653A1 (de) * 2007-03-07 2013-10-23 Honeywell International Inc. Turbinenrotoren aus mehreren Legierungen und Verfahren zur Herstellung der Rotoren

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010048732B3 (de) 2010-10-16 2012-03-15 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines integral beschaufelten Rotors
DE102018200832A1 (de) 2018-01-19 2019-07-25 MTU Aero Engines AG Rotor, insbesondere Blisk einer Gasturbine, mit aufgelöstem Rim und Verfahren zum Herstellen desselben

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2922619A (en) * 1954-03-15 1960-01-26 Chrysler Corp Turbine wheel assembly
GB2052645A (en) * 1979-06-06 1981-01-28 Gen Motors Corp Manufacture of composite turbine rotors
US20030223873A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Carrier Charles William Inertia welding of blades to rotors
EP1526252A2 (de) * 2003-10-21 2005-04-27 General Electric Company Turbinenrotor mit dreifachen Eigenschaften und dessen Herstellungsweise

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1064399A (en) * 1964-12-30 1967-04-05 Rover Co Ltd Welded turbine or compressor rotor
US4096615A (en) * 1977-05-31 1978-06-27 General Motors Corporation Turbine rotor fabrication
US4152816A (en) * 1977-06-06 1979-05-08 General Motors Corporation Method of manufacturing a hybrid turbine rotor
GB2063721A (en) * 1979-11-23 1981-06-10 Gen Motors Corp Method of bonding composite turbine wheels
GB2109274A (en) * 1981-11-13 1983-06-02 Rolls Royce Gas turbine engine rotor assembly
GB2193125B (en) * 1986-08-01 1990-07-18 Rolls Royce Plc Gas turbine engine rotor assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2922619A (en) * 1954-03-15 1960-01-26 Chrysler Corp Turbine wheel assembly
GB2052645A (en) * 1979-06-06 1981-01-28 Gen Motors Corp Manufacture of composite turbine rotors
US20030223873A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Carrier Charles William Inertia welding of blades to rotors
EP1526252A2 (de) * 2003-10-21 2005-04-27 General Electric Company Turbinenrotor mit dreifachen Eigenschaften und dessen Herstellungsweise

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2653653A1 (de) * 2007-03-07 2013-10-23 Honeywell International Inc. Turbinenrotoren aus mehreren Legierungen und Verfahren zur Herstellung der Rotoren

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