DE102009023840A1 - Integral bladed rotor for fluid-flow machine i.e. gas turbine, has separate shrouding band that covers and protects outer edge of rotor base and/or shovel necks against hot gases, where base is made of ceramic fiber composite - Google Patents

Integral bladed rotor for fluid-flow machine i.e. gas turbine, has separate shrouding band that covers and protects outer edge of rotor base and/or shovel necks against hot gases, where base is made of ceramic fiber composite Download PDF

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Abstract

The rotor (10) has multiple blades (14) that are fastened to a rotor base (12) by friction welding. A separate shrouding band (16) covers and protects an outer edge of the rotor base and/or shovel necks against hot gases. The shrouding band has a radially outwardly pointing surface (38) that forms a part of a circular flow channel of a fluid-flow machine i.e. gas turbine. Two shrouding band parts (18, 20) are provided in the shrouding band and implemented in a self-supporting manner. The band is made of a rolled heat-resistant sheet. The base is made of ceramic fiber composite. An independent claim is also included for a method for producing a rotor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper und mehreren Schaufeln, die an dem Rotorgrundkörper befestigt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer Strömungsmaschine.The The invention relates to a rotor of a turbomachine, in particular a gas turbine, with a rotor body and a plurality of blades, the on the rotor body are fixed, and a method for producing a rotor a turbomachine.

Aus dem Stand der Technik sind Rotoren, bei denen die Schaufeln über Schaufelfüße auf dem Rotorgrundkörper formschlüssig befestigt sind, oder integral beschaufelte Rotoren für Strömungsmaschinen bekannt. Rotoren mit integraler Beschaufelung bezeichnet man abhängig davon, ob ein im Querschnitt scheibenförmiger oder ein im Querschnitt ringförmiger Rotor bzw. Rotorträger (im Folgenden Rotorgrundkörper genannt) vorhanden ist, als Blisk bzw. Bling. Blisk ist die Kurzform von Bladed Disk und Bling von Bladed Ring. Des weiteren sind Rotoren bekannt, bei denen die Schaufelhälse Fortsätze aufweisen, die zusammen ein Deckband bilden, welches mit seiner radial nach außen weisenden Fläche einen ringförmigen Strömungskanal der Strömungsmaschine begrenzt. Diese Deckbänder sind integrale Bestandteile der Schaufeln und werden bei der Herstellung der Schaufeln geformt oder nach dem Zusammenfügen von Rotorgrundkörper und Schaufeln durch Fräsen gebildet.Out In the prior art are rotors in which the blades on blade roots on the Rotor body form-fitting are fixed, or integrally bladed rotors for turbomachinery known. Rotors with integral blading are called depending on whether a cross-section disk-shaped or a cross-sectionally annular Rotor or rotor carrier (hereinafter rotor body) called) is present, as Blisk or Bling. Blisk is the short form from Bladed Disk and Bling from Bladed Ring. Furthermore rotors are known where the blade necks projections have, which together form a shroud, which with his radially outward one facing surface annular flow channel the turbomachine limited. These shrouds are integral parts of the blades and are used in the manufacture the blades formed or after joining rotor body and Shovels by milling educated.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotor einer Strömungsmaschine mit einem Deckband zu schaffen, der eine einfache und somit kostengünstige Bauweise aufweist, sowie ein einfaches Herstellungsverfahren für einen solchen Rotor.task The invention is a rotor of a turbomachine with a shroud to create, which has a simple and therefore inexpensive construction, as well a simple manufacturing method for such a rotor.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Rotor einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper und mehreren Schaufeln, die an dem Rotorgrundkörper befestigt sind, gelöst, wobei ein separates Deckband vorgesehen ist. Das separate Deckband deckt den Außenrand des Rotorgrundkörpers und/oder die Schaufelhälse ab und schützt diese insbesondere vor Heißgasen. Da das Deckband ein separates Bauteil ist oder aus mehreren separaten Bauteilen besteht, ist die Ausführung des Deckbands im Wesentlichen unabhängig von der Ausführung der Schaufeln. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe Flexibilität in der Gestaltung der Rotorbauteile, die eine Vielzahl von vorteilhaften Weiterbildungen ermöglicht. Weitere Vorteile dieser Bauweise sind die Möglichkeit einer uneingeschränkten Skalierung und eine einfache Bauweise für einen Rotor mit hoher Schaufelzahl, da die Schaufeln im Bereich des Schaufelhalses weniger Bauraum benötigen.The The object of the invention is achieved by a rotor of a turbomachine, in particular a gas turbine, with a rotor body and a plurality of blades, which are fixed to the rotor body, dissolved a separate shroud is provided. The separate shroud covers the outer edge of the rotor body and / or the blade necks off and protects these in particular before hot gases. Since the shroud is a separate component or from several separate Components is the execution the shroud substantially regardless of the execution of the Blades. In this way results in a high flexibility in the Design of the rotor components, which have a variety of advantageous Training possible. Other advantages of this design are the possibility of unrestricted scaling and a simple design for a rotor with a high number of blades, as the blades in the range of the blade neck require less space.

Vorzugsweise ist der Rotor ein integral beschaufelter Rotor, bei dem die Schaufeln insbesondere durch Reibschweißen am Rotorgrundkörper oder einem Zwischenstück angebracht sind. Integral beschaufelte Rotoren sind gegenüber gebauten Rotoren durch ihr geringeres Gewicht vorteilhaft.Preferably For example, the rotor is an integrally bladed rotor in which the blades in particular by friction welding on the rotor body or an intermediate piece are attached. Integrally bladed rotors are built opposite Rotors advantageous by their lower weight.

Vorzugsweise bildet die radial nach außen weisende Fläche des Deckbands einen Teil des ringförmigen Strömungskanals für das die Strömungsmaschine durchströmende Gas. Auf diese Weise können die bisher vorgesehenen, integral mit den Schaufeln verbundenen, plattformartigen Vorsprünge zwischen Schaufelblatt und Schaufelhals, die zusammen ein Deckband bilden, eingespart werden.Preferably forms the radially outward facing area the shroud part of the annular flow channel for the flow machine flowing through Gas. That way you can the previously provided, integral with the blades, platform-like projections between The blade and the blade neck, which together form a shroud, be saved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen Deckband und Schaufeln keine Fillets vorgesehen. Da keine Fillets aus mechanischen Gründen zwischen Deckband und Schaufeln notwendig sind, können die Rotorbauteile optimal gestaltet werden, wodurch beispielsweise die Aerodynamik im Strömungskanal der Strömungsmaschine verbessert wird.According to one preferred embodiment no fillets are provided between shroud and blades. There no Fillets for mechanical reasons between shroud and blades are necessary, the Rotor components are optimally designed, whereby, for example, the Aerodynamics in the flow channel the turbomachine is improved.

Das Deckband kann mehrere Deckbandteile aufweisen, die zusammen das Deckband bilden. Dies kann die Montage des Deckbands vereinfachen.The Shroud can have several shroud parts, which together the Form shroud. This can simplify the assembly of the shroud.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Deckband durch wenigstens ein separates, in Axialrichtung vorderes Deckbandteil und wenigstens ein separates, in Axialrichtung hinteres Deckbandteil gebildet. Auf diese Weise wird eine Montage des Deckbands in Axialrichtung von zwei Seiten ermöglicht.According to one preferred embodiment the shroud by at least one separate, in the axial direction front Shroud part and at least one separate, rearward in the axial direction Shroud part formed. In this way, a mounting of the shroud allowed in the axial direction of two sides.

Vorzugsweise liegen die Deckbandteile auf Stoß aneinander. Die auf Stoß aneinanderliegenden Deckbandteile bilden somit ein zusammenhängendes Deckband.Preferably The shroud parts abut each other in abutment. The abutting shroud parts thus form a coherent Shroud.

Der Stoß der Deckbandteile liegt beispielsweise zwischen den in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Schaufeln. Die Länge des Stoßes wird auf diese Weise verkürzt.Of the Push the Shroud parts, for example, lies between those in the circumferential direction spaced apart blades. The length of the shock is shortened in this way.

Vorzugsweise liegt der Stoß der Deckbandteile auf Höhe der Engfläche zwischen umfangsmäßig beabstandeten Schaufeln. Dies ermöglicht eine minimale Länge des Stoßes und eine einfache Montage in axialer Richtung ohne Hinterschnitt in der Geometrie der Deckbandteile.Preferably is the shock of the Shroud parts at height the narrow area between circumferentially spaced Blades. this makes possible a minimum length of the push and easy mounting in the axial direction without undercut in the geometry of the shroud parts.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Deckbandteile einen Ringabschnitt in Strömungsrichtung des Gases vor oder hinter den Schaufeln sowie schräg in die Zwischenräume, zwischen den in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln, hinein verlaufende Zungen auf. Auf diese Weise können mehrere Zungen an einem Ringabschnitt angebracht sein.According to one preferred embodiment the shroud parts form a ring section in the flow direction of the gas or behind the blades as well as diagonally into the interstices, between the circumferentially spaced vanes extending therein Tongues open. That way you can several tongues attached to a ring section.

Die Deckbandteile können am Stoß miteinander verbunden sein. Die mechanische Struktur des Deckbands wird somit verstärkt.The Shroud parts can at the push with each other be connected. The mechanical structure of the shroud thus becomes strengthened.

Vorzugsweise sind die Deckbandteile selbsttragend ausgeführt. Die Masse der selbsttragenden Deckbandteile trägt nicht zur Last des Rotorgrundkörpers bei laufendem Rotor bei.Preferably the shroud parts are self-supporting. The mass of self-supporting shroud parts does not carry to the load of the rotor body with the rotor running.

Das Deckband kann mit mindestens einer axialen Stirnfläche des Rotorgrundkörpers verbunden sein. Dies verstärkt die Struktur des Deckbands.The Shroud can with at least one axial end face of the Rotor base be connected. This is reinforced the structure of the shroud.

Das Deckband liegt vorzugsweise an mindestens einer axialen Stirnfläche des Rotorgrundkörpers an. Das Deckband umgibt mindestens eine umlaufende Kante des Rotorgrundkörpers, wodurch der Schutz des Rotorgrundkörpers verbessert wird.The The shroud is preferably located on at least one axial end face of the Rotor base at. The shroud surrounds at least one circumferential edge of the rotor base body, whereby the protection of the rotor body is improved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Deckband und Rotorgrundkörper ein Hohlraum ausgebildet. Ein solcher Hohlraum bildet eine thermische Isolierung zwischen Deckband und Rotorgrundkörper.According to one preferred embodiment formed between the shroud and rotor body a cavity. Such a cavity forms a thermal insulation between Shroud and rotor body.

Der Hohlraum kann ferner von Kühlfluid durchströmt werden. Auf diese Weise erfolgt eine effektive Kühlung des Rotorgrundkörpers, insbesondere im Bereich des Außenrandes.Of the Cavity can also be flowed through by cooling fluid. In this way, an effective cooling of the rotor base body, in particular in the area of the outer edge.

Vorzugsweise ist der Hohlraum abgedichtet, insbesondere gegenüber Heißgasen im Strömungskanal der Strömungsmaschine. Somit wird verhindert, dass Heißgase an den Rotorgrundkörper gelangen, wodurch die thermische Belastung des Rotorgrundkörpers vermindert wird.Preferably the cavity is sealed, especially against hot gases in the flow channel the turbomachine. This prevents hot gases to the rotor body arrive, whereby the thermal load of the rotor body is reduced becomes.

Deckband und Schaufeln können aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Dies ermöglicht eine Optimierung der verwendeten Materialien für die jeweiligen Aufgaben von Deckband und Schaufeln.shroud and shovels can be made of different materials. This allows a Optimization of the materials used for the respective tasks of Shroud and shovels.

Auch Deckband und Rotorgrundkörper können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.Also Shroud and rotor body can be made of different materials.

Vorzugsweise ist das Deckband aus gerolltem hitzebeständigem Blech gefertigt. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung des Deckbands und ein geringes Gewicht.Preferably the shroud is made of rolled heat-resistant sheet metal. This allows a simple production of the shroud and a low weight.

Der Rotorgrundkörper kann aus Keramik oder aus Verbundwerkstoffen, insbesondere aus keramischen Faserverbundwerkstoffen gefertigt sein.Of the Rotor body may be made of ceramic or of composite materials, in particular of ceramic Be manufactured fiber composites.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, umfasst folgende Verfahrensschritte: In einem ersten Schritt wird ein Rotorgrundkörper mit mehreren Schaufeln, die auf dem Rotorgrundkörper angeordnet sind, bereitgestellt. In einem zweiten Schritt wird ein separates Deckband bereitgestellt und auf dem Rotorgrundkörper montiert, sodass das Deckband den Außenrand des Rotorgrundkörpers und/oder die Schaufelhälse abdeckt. Auf diese Weise werden das Anbringen der Schaufeln auf dem Rotorgrundkörper und die Montage des Deckbands verfahrenstechnisch getrennt, wodurch beispielsweise mehr Bauraum bei der Beschaufelung des Rotorgrundkörpers zur Verfügung steht.One inventive method for producing a rotor of a turbomachine, in particular a gas turbine, comprises the following process steps: In one first step is a rotor body with several blades, the on the rotor body are arranged provided. In a second step, a provided separate cover tape and mounted on the rotor body, so that the shroud is the outer edge of the rotor body and / or the blade necks covers. In this way, the attachment of the blades on the rotor body and the assembly of the shroud procedurally separated, whereby, for example more space in the blading of the rotor body to disposal stands.

Vorzugsweise werden die Schaufeln durch Reibschweißen, insbesondere lineares Reibschweißen, oder integrales Hochfrequenzpressschweißen (IHFP) mit dem Rotorgrundkörper oder einem Zwischenteil integral verbunden. Bei der Herstellung von integral beschaufelten Rotoren im ersten Verfahrensschritt ist ein Gewinn an Bauraum im Bereich der Schaufelhälse besonders vorteilhaft.Preferably be the blades by friction welding, in particular linear friction welding, or integral high-frequency pressure welding (IHFP) with the rotor main body or an intermediate part integrally connected. In the production of integral Bladed rotors in the first step is a win at installation space in the area of the blade necks particularly advantageous.

Gemäß einer Verfahrensvariante umfasst das Deckband zwei Deckbandteile, wobei ein axial vorderes Deckbandteil von vorne und ein axial hinteres Deckbandteil von hinten in axialer Strömungsrichtung auf den Rotorgrundkörper montiert werden. Dies ermöglicht eine einfache Montage mit wenigen Deckbandteilen.According to one Process variant, the shroud comprises two shroud parts, wherein an axially front shroud part from the front and an axially rear Shroud part mounted from the rear in the axial flow direction on the rotor body become. this makes possible a simple installation with few shroud parts.

Vorzugsweise wird das Deckband in axialer Richtung mit einer gleichzeitigen, leichten Drehbewegung auf den Rotorgrundkörper montiert, wobei schräg verlaufende Zungen in die Zwischenräume zwischen den in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln aufgenommen werden. Auf diese Weise kann das Deckband optimal in den Zwischenräumen zwischen den Schaufeln montiert werden.Preferably is the shroud in the axial direction with a simultaneous, Slight rotational movement mounted on the rotor body, with sloping Tongues in the spaces between are received in the circumferentially spaced blades. In this way, the shroud can be optimally placed in the spaces between be mounted on the blades.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description and from the drawings, to which reference is made. In the drawings show:

1 eine perspektivische Ansicht eines Segments eines erfindungsgemäßen. Rotors; und 1 a perspective view of a segment of an inventive. rotor; and

2 einen Axialschnitt durch den Rotor gemäß 1. 2 an axial section through the rotor according to 1 ,

Ein erfindungsgemäßer Rotor 10 wird im Folgenden am Beispiel einer Ausführungsform als integral beschaufelter Rotor 10 beschrieben. Die Erfindung lässt sich aber auch auf gebaute Rotoren anwenden, bei denen separate Schaufeln mit Schaufelfüßen am Rotorgrundkörper befestigt sind.An inventive rotor 10 will be described below using the example of an embodiment as integrally bladed rotor 10 described. However, the invention can also be applied to built rotors in which separate blades are fastened with blade roots on the rotor body.

Der Rotor 10 ist für eine Gasturbine ausgelegt, wobei er im Turbinenabschnitt oder im Verdichterabschnitt angeordnet sein kann. Die Erfindung lässt sich natürlich auch auf Rotoren anderer Strömungsmaschinen anwenden.The rotor 10 is designed for a gas turbine, wherein it may be arranged in the turbine section or in the compressor section. The invention can of course also on rotors other Strö apply machines.

Der Rotor 10 gemäß den 1 und 2 weist einen Rotorgrundkörper 12 insbesondere in Blisk-Bauweise auf, an dem mehrere Schaufeln 14 befestigt sind. Die Schaufeln 14 sind in der gezeigten Ausführungsform integral mit dem Rotorgrundkörper 12 verbunden. Es ist auch möglich, dass die Schaufeln 14 nicht direkt am Rotorgrundkörper 12 befestigt sind, sondern über Zwischenstücke, die beispielsweise einen Schaufelhals 15 bilden können.The rotor 10 according to the 1 and 2 has a rotor body 12 especially in Blisk construction on which several blades 14 are attached. The shovels 14 are integral with the rotor body in the embodiment shown 12 connected. It is also possible that the blades 14 not directly on the rotor body 12 are attached, but via spacers, for example, a blade neck 15 can form.

Bei Verwendung von Zwischenstücken wird üblicherweise jedes Schaufelblatt an seinem Zwischenstück angeschweißt, und anschließend werden diese auf den Rotorgrundkörper 12 geschweißt.When using spacers usually each blade is welded to its intermediate piece, and then these are on the rotor body 12 welded.

Die axiale Stromrichtung durch den Rotor in der Strömungsmaschine ist durch den Pfeil 22 angedeutet.The axial flow direction through the rotor in the turbomachine is indicated by the arrow 22 indicated.

Ein Deckband 16 besteht aus einem separaten, in Axialrichtung vorderen Deckbandteil 18 und einem separaten, in Axialrichtung hinteren Deckbandteil 20. Die beiden Deckbandteile 18, 20 sind jeweils aus gerolltem, hitzebeständigen Blech gefertigt.A shroud 16 consists of a separate, in the axial direction front shroud part 18 and a separate axially rear shroud portion 20 , The two shroud parts 18 . 20 are each made of rolled, heat-resistant sheet metal.

Die Deckbandteile 18, 20 erstrecken sich ringförmig, vorzugsweise geschlossen ringförmig, um den gesamten Umfang des Rotorgrundkörpers 12 und weisen einen Ringabschnitt 24 vor bzw. hinter den Schaufeln 14 sowie schräg in die Zwischenräume zwischen den in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln 14 verlaufende Zungen 26 auf. Der Ringabschnitt 24 und die schräg verlaufenden Zungen 26 sind in 1 durch die punktierte Linie getrennt gezeigt.The shroud parts 18 . 20 extend annularly, preferably closed annular, around the entire circumference of the rotor body 12 and have a ring section 24 in front of or behind the blades 14 and obliquely into the spaces between the circumferentially spaced vanes 14 running tongues 26 on. The ring section 24 and the oblique tongues 26 are in 1 shown separated by the dotted line.

Die beiden Deckbandteile 18, 20 liegen auf Höhe der Engfläche zwischen den benachbarten Schaufeln 14 auf Stoß. Dabei treffen sich die Zungen 26 der beiden Deckbandteile 18, 20 am Stoß und sind insbesondere miteinander verbunden. Das Deckband 16 und die beiden Deckbandteile 20, 18 sind durch ihre Ringform selbsttragend ausgeführt, sodass ihre Masse nicht zur Last des Rotorgrundkörpers 12 bei Rotation des Rotors beiträgt.The two shroud parts 18 . 20 lie at the level of the narrow area between the adjacent blades 14 On impact. At the same time the tongues meet 26 the two shroud parts 18 . 20 at the push and are in particular connected with each other. The shroud 16 and the two shroud parts 20 . 18 are self-supporting due to their ring shape, so that their mass does not contribute to the load of the rotor body 12 contributes during rotation of the rotor.

Das Deckband 16 umgibt den Außenrand 32 des Rotorgrundkörpers 12 vollständig und schützt somit den Rotorgrundkörper 12 vor Heißgasen. Zwischen dem Rotorgrundkörper 12 und dem Deckband 16 ist ein Hohlraum 30 ausgebildet. Der Hohlraum 30 ist gegenüber dem Strömungskanal der Strömungsmaschine abgedichtet. Diese Abdichtung ist zum einen zwischen den Deckbandteilen 18, 20 am Stoß 28 ausgebildet und zum anderen zwischen dem Deckband 16 und den Schaufeln 14 sowie den axialen Stirnflächen 34 des Rotorgrundkörpers 12. Das Deckband 16 kann auch mit einer oder beiden axialen Stirnflächen 34 fest verbunden sein.The shroud 16 surrounds the outer edge 32 of the rotor body 12 completely and thus protects the rotor body 12 before hot gases. Between the rotor body 12 and the shroud 16 is a cavity 30 educated. The cavity 30 is sealed off from the flow channel of the turbomachine. This seal is on the one hand between the shroud parts 18 . 20 at the push 28 trained and the other between the shroud 16 and the blades 14 as well as the axial end faces 34 of the rotor body 12 , The shroud 16 can also be with one or both axial faces 34 be firmly connected.

In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der Hohlraum 30 sowohl über den Außenrand 32 des Rotorgrundkörpers 12 als auch teilweise über die axialen Stirnflächen 34 des Rotorgrundkörpers 12. Der Hohlraum 30 wird von Kühlfluid durchströmt, wodurch der Rotorgrundkörper 12 effektiv gekühlt wird.In the embodiment shown, the cavity extends 30 both over the outer edge 32 of the rotor body 12 as well as partially over the axial end faces 34 of the rotor body 12 , The cavity 30 is traversed by cooling fluid, whereby the rotor body 12 is effectively cooled.

Es ist auch möglich, dass sich der Hohlraum 30 nur an dem Außenrand 32 des Rotorgrundkörpers 12 bzw. nur den axialen Stirnflächen 34 des Rotorgrundkörpers 12 erstreckt oder dass mehrere Hohlräume 30 vorgesehen sind.It is also possible that the cavity 30 only on the outer edge 32 of the rotor body 12 or only the axial end faces 34 of the rotor body 12 extends or that multiple cavities 30 are provided.

Es ist insbesondere auch möglich, dass das Deckband 16 auf den beiden axialen Stirnflächen 34 des Rotorgrundkörpers 12 nicht symmetrisch ausgebildet sind.In particular, it is also possible that the shroud 16 on the two axial faces 34 of the rotor body 12 are not symmetrical.

Die radial nach außen weisende Fläche 38 des Deckbands 16 bildet einen Teil des ringförmigen Strömungskanals der Strömungsmaschine, durch den das Gas der Strömungsmaschine strömt. Der Übergang zwischen der Fläche 38 und den Schaufeln 14 benötigt aufgrund des separaten Deckbands 16 kein Fillet und ist strömungstechnisch optimiert. Die Verbindungsstelle der Schaufeln 14 mit dem Rotorgrundkörper 12 weist dagegen Fillets 36 auf, die zur mechanischen Stabilität der Schaufeln 14 beitragen.The radially outwardly facing surface 38 of the shroud 16 forms a part of the annular flow channel of the turbomachine, through which the gas of the turbomachine flows. The transition between the area 38 and the blades 14 needed due to the separate shroud 16 no fillet and optimized for flow. The junction of the blades 14 with the rotor body 12 has fillets 36 on the mechanical stability of the blades 14 contribute.

Der Rotorgrundkörper 12 ist aus Keramik oder aus Verbundwerkstoffen, insbesondere aus keramischen Faserverbundwerkstoffen, gefertigt. Es sind natürlich auch andere Werkstoffe für den Rotorgrundkörper 12 möglich. Aufgrund der separaten Bauweise des Deckbands 16 ist es insbesondere möglich, dass Deckband 16 und Rotorgrundkörper 12 oder Deckband 16 und Schaufeln 14 aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.The rotor body 12 is made of ceramic or of composite materials, in particular of ceramic fiber composite materials. Of course, there are other materials for the rotor body 12 possible. Due to the separate construction of the shroud 16 In particular, it is possible that shroud 16 and rotor body 12 or shroud 16 and shovels 14 made of different materials.

Der Rotor 10 wird durch ein im Folgenden beschriebenes Verfahren hergestellt. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Rotorgrundkörper 12 mit mehreren Schaufeln 14 bereitgestellt, indem die Schaufeln 14 durch Reibschweißen, insbesondere lineares Reibschweißen, mit dem Rotorgrundkörper 12 oder einem Zwischenteil integral verbunden werden.The rotor 10 is prepared by a method described below. In a first process step, a rotor base body 12 with several blades 14 provided by the blades 14 by friction welding, in particular linear friction welding, with the rotor body 12 or an intermediate part are integrally connected.

Die Schaufeln 14 des Rotors 10 sind aus Materialien gefertigt, die keine Anwendung von Schmelzschweißverfahren erlauben, beispielsweise einkristalline Materialien. Die Schaufeln 14 werden daher beispielsweise mit Linearreibschweißverfahren, induktiven Hochfrequenz-Pressschweißverfahren oder über Zwischenstücke am Rotorgrundkörper 12 befestigt. Der Rotorgrundkörper 12 ist insbesondere ein polykristalliner Körper.The shovels 14 of the rotor 10 are made of materials that do not allow the use of fusion welding processes, for example monocrystalline materials. The shovels 14 Therefore, for example, with Linearreibschweißverfahren, inductive high-frequency pressure welding processes or spacers on the rotor body 12 attached. The rotor body 12 is in particular a polycrystalline body.

Der Rotorgrundkörper 12 kann aber auch auf andere Weise beschaufelt sein, es kann u. a. auch ein Rotorgrundkörper mit mehreren Schaufeln, die über Schaufelfüße formschlüssig auf dem Rotorgrundkörper befestigt sind, verwendet werden.The rotor body 12 but can also be bladed in other ways, it may inter alia, a rotor body with multiple blades, which are secured via blade roots positively on the rotor body, are used.

In einem zweiten Verfahrensschritt werden zwei ringförmige Deckbandteile 18, 20 bereitgestellt. Das axial vordere Deckbandteil 18 wird von vorne und das axial hintere Deckbandteil 20 von hinten in axialer Richtung auf den Rotorgrundkörper 12 montiert.In a second process step, two annular shroud parts 18 . 20 provided. The axially front shroud part 18 is from the front and the axially rear shroud part 20 from behind in the axial direction on the rotor body 12 assembled.

Die Montage erfolgt mit einer Axial- und gleichzeitigen leichten Drehbewegung, wobei die schräg verlaufenden Zungen 26 in den Zwischenräumen zwischen dem in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln 14 aufgenommen werden. Die beiden Deckbandteile 18, 20 liegen nun mit ihren Zungen 26 auf Höhe der Engfläche zwischen den Schaufeln 14 auf Stoß aneinander und werden am Stoß 28 miteinander verbunden. Es ist auch möglich, das Deckband 16 mit den axialen Stirnflächen 34 des Rotorgrundkörpers 12 auf einer oder beiden Seiten zu verbinden.The assembly takes place with an axial and simultaneous slight rotational movement, wherein the oblique tongues 26 in the spaces between the circumferentially spaced vanes 14 be recorded. The two shroud parts 18 . 20 lie now with their tongues 26 at the height of the narrow space between the blades 14 on each other and be on the push 28 connected with each other. It is also possible the shroud 16 with the axial end faces 34 of the rotor body 12 connect on one or both sides.

Ein weiterer Vorteil des separaten Deckbands 16 liegt in der Reparatur, da hierbei das beschädigte Bauteil separat von den anderen Bauteilen des Rotors 10 ausgetauscht werden kann.Another advantage of the separate shroud 16 is in the repair, since this is the damaged component separately from the other components of the rotor 10 can be exchanged.

1010
Rotorrotor
1212
RotorgrundkörperRotor body
1414
Schaufelshovel
1515
Schaufelhalsscoop-neck
1616
Deckbandshroud
1818
vorderes Deckbandteilfront Shroud part
2020
hinteres Deckbandteilrear Shroud part
2222
Pfeilarrow
2424
Ringabschnittring section
2626
Zungentongues
2828
Stoßshock
3030
Hohlraumcavity
3232
Außenrandouter edge
3434
axiale Stirnflächeaxial face
3636
Filletfillet
3838
Flächearea

Claims (26)

Rotor (10) einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper (12) und mehreren Schaufeln (14), die an dem Rotorgrundkörper (12) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein separates Deckband (16) vorgesehen ist, welches den Außenrand (32) des Rotorgrundkörpers (12) und/oder die Schaufelhälse (15) abdeckt und insbesondere vor Heißgasen schützt.Rotor ( 10 ) of a turbomachine, in particular a gas turbine, with a rotor main body ( 12 ) and several blades ( 14 ), which on the rotor body ( 12 ), characterized in that a separate shroud ( 16 ) is provided, which the outer edge ( 32 ) of the rotor body ( 12 ) and / or the blade necks ( 15 ) and in particular protects against hot gases. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (10) ein integral beschaufelter Rotor (10) ist, bei dem die Schaufeln (14) insbesondere durch Reibschweißen oder integrales Hochfrequenzpressschweißen am Rotorgrundkörper (12) oder einem Zwischenstück angebracht sind.Rotor according to claim 1, characterized in that the rotor ( 10 ) an integrally bladed rotor ( 10 ), in which the blades ( 14 ) in particular by friction welding or integral high frequency pressure welding on the rotor main body ( 12 ) or an intermediate piece are attached. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial nach außen weisende Fläche (38) des Deckbands (16) einen Teil eines ringförmigen Strömungskanals der Strömungsmaschine bildet.Rotor according to claim 1 or 2, characterized in that a radially outwardly facing surface ( 38 ) of the shroud ( 16 ) forms part of an annular flow channel of the turbomachine. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckband (16) und Schaufeln (14) keine Fillets vorgesehen sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that between shroud ( 16 ) and paddles ( 14 ) no fillets are provided. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) aus mehreren Deckbandteilen (18, 20) zusammengesetzt ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shroud ( 16 ) of several shroud parts ( 18 . 20 ) is composed. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) durch wenigstens ein separates, in Axialrichtung vorderes Deckbandteil (18) und wenigstens ein separates, in Axialrichtung hinteres Deckbandteil (20) gebildet ist.Rotor according to claim 5, characterized in that the shroud ( 16 ) by at least one separate, in the axial direction front shroud part ( 18 ) and at least one separate, axially rear shroud part ( 20 ) is formed. Rotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbandteile (18, 20) auf Stoß (28) aneinanderliegen.Rotor according to claim 5 or 6, characterized in that the shroud parts ( 18 . 20 ) On impact ( 28 ) abut each other. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoß (28) der Deckbandteile (18, 20) zwischen den in Umfangsrichtung von einander beabstandeten Schaufeln (14) liegt.Rotor according to claim 7, characterized in that the impact ( 28 ) of the shroud parts ( 18 . 20 ) between the circumferentially spaced blades (FIG. 14 ) lies. Rotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoß (28) der Deckbandteile (18, 20) auf Höhe der Engfläche zwischen umfangsmäßig benachbarten Schaufeln (14) liegt.Rotor according to claim 7 or 8, characterized in that the impact ( 28 ) of the shroud parts ( 18 . 20 ) at the level of the narrow area between circumferentially adjacent blades ( 14 ) lies. Rotor nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbandteile (18, 20) einen Ringabschnitt (24) vor oder hinter den Schaufeln (14) und schräg in die Zwischenräume zwischen den in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln (14) verlaufende Zungen (26) aufweisen.Rotor according to one of claims 5 to 9, characterized in that the shroud parts ( 18 . 20 ) a ring section ( 24 ) in front of or behind the blades ( 14 ) and obliquely in the spaces between the circumferentially spaced blades ( 14 ) running tongues ( 26 ) exhibit. Rotor nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbandteile (18, 20) am Stoß (28) miteinander verbunden sind.Rotor according to one of claims 5 to 10, characterized in that the shroud parts ( 18 . 20 ) at the push ( 28 ) are interconnected. Rotor nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckbandteile (18, 20) selbsttragend ausgeführt sind.Rotor according to one of claims 5 to 11, characterized in that the shroud parts ( 18 . 20 ) are carried out self-supporting. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) mit mindestens einer axialen Stirnfläche (34) des Rotorgrundkörpers (12) verbunden ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the deck tape ( 16 ) having at least one axial end face ( 34 ) of the rotor body ( 12 ) connected is. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) an mindestens einer axialen Stirnfläche (34) des Rotorgrundkörpers (12) anliegt.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shroud ( 16 ) on at least one axial end face ( 34 ) of the rotor body ( 12 ) is present. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Deckband (16) und Rotorgrundkörper (12) ein Hohlraum (30) gebildet ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that between shroud ( 16 ) and rotor body ( 12 ) a cavity ( 30 ) is formed. Rotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (30) von Kühlfluid durchströmt wird.Rotor according to claim 15, characterized in that the cavity ( 30 ) is flowed through by cooling fluid. Rotor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (30) abgedichtet ist, insbesondere gegenüber Heißgasen im Strömungskanal der Strömungsmaschine.Rotor according to claim 15 or 16, characterized in that the cavity ( 30 ) is sealed, in particular to hot gases in the flow channel of the turbomachine. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckband (16) und Schaufeln (14) aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that shroud ( 16 ) and paddles ( 14 ) are made of different materials. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckband (16) und Rotorgrundkörper (12) aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that shroud ( 16 ) and rotor body ( 12 ) are made of different materials. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) aus gerolltem, hitzebeständigen Blech gefertigt ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the shroud ( 16 ) is made of rolled, heat-resistant sheet metal. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkörper (12) aus Keramik gefertigt ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor body ( 12 ) is made of ceramic. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgrundkörper (12) aus Verbund-Werkstoffen gefertigt ist, insbesondere aus keramischen Faserverbundwerkstoffen.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor body ( 12 ) is made of composite materials, in particular of ceramic fiber composites. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (10) einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – ein Rotorgrundkörper (12) mit mehreren Schaufeln (14), die auf dem Rotorgrundkörper (12) angeordnet sind, wird bereitgestellt, und – ein separates Deckband (16) wird bereitgestellt und auf dem Rotorgrundkörper (12) montiert, so dass das Deckband (16) den Außenrand (32) des Rotorgrundkörpers (12) und/oder die Schaufelhälse (15) abdeckt.Method for producing a rotor ( 10 ) of a turbomachine, in particular a gas turbine, characterized by the following method steps: - a rotor body ( 12 ) with several blades ( 14 ), which on the rotor body ( 12 ) are provided, and - a separate shroud ( 16 ) is provided and on the rotor body ( 12 ), so that the shroud ( 16 ) the outer edge ( 32 ) of the rotor body ( 12 ) and / or the blade necks ( 15 ) covers. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (14) durch Reibschweißen, insbesondere lineares Reibschweißen, mit dem Rotorgrundkörper (12) oder einem Zwischenstück integral verbunden werden.Method according to claim 23, characterized in that the blades ( 14 ) by friction welding, in particular linear friction welding, with the rotor main body ( 12 ) or an intermediate piece are integrally connected. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) zwei Deckbandteile (18, 20) umfasst, wobei ein axial vorderes Deckbandteil (18) von vorne und ein axial hinteres Deckbandteil (20) von hinten in axialer Richtung auf den Rotorgrundkörper (12) montiert werden.Method according to one of claims 23 or 24, characterized in that the shroud ( 16 ) two shroud parts ( 18 . 20 ), wherein an axially front shroud part ( 18 ) from the front and an axially rear shroud part ( 20 ) from behind in the axial direction on the rotor body ( 12 ) to be assembled. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckband (16) in axialer Richtung mit einer zusätzlichen Drehbewegung auf den Rotorgrundkörper (12) montiert wird, wobei schräg verlaufende Zungen (26) des Deckbandes (16) in den Zwischenräumen zwischen den in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln (14) aufgenommen werden.Method according to claim 25, characterized in that the shroud ( 16 ) in the axial direction with an additional rotational movement on the rotor body ( 12 ), wherein obliquely extending tongues ( 26 ) of the shroud ( 16 ) in the spaces between the circumferentially spaced vanes (US Pat. 14 ).
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