CH305819A - Verfahren zur Herstellung eines Schaufelrotors einer Turbomaschine und nach diesem Verfahren hergestellter Schaufelrotor. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines Schaufelrotors einer Turbomaschine und nach-     diesem     Verfahren hergestellter     Schaufelrotor.       Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich auf  ein Verfahren zur Herstellung eines .Schaufel  rotors einer Turbomaschine sowie auf einen  nach diesem Verfahren hergestellten Schau  felrotor.  



  Es ist bekannt,     .Schaufeln    am Umfangs  rand eines     Turbinenrotors    oder     eines    axial  beaufschlagten Kompressorrotors mittels einer  Metall abgebenden Elektrode durch elek  trisches Lichtbogenschweissen zu befestigen.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist im       Gegensatz    dazu dadurch gekennzeichnet, dass  der Fuss jeder Schaufel mit einem Befesti  gungsrandteil des Rotorkörpers in lose Be  rührung gebracht wird, worauf die so mitein  ander in Berührung stehenden Teile mittels  durch diese Teile geleiteten elektrischen Stro  mes     auf    !Schweisstemperatur erhitzt und un  ter Anwendung von Druck zusammenge  schweisst werden.  



  Das Verfahren ermöglicht, die     ,Schaufeln     einzeln oder in kleinen Gruppen am Rotor  körper anzuschweissen, wobei für jede ein  zelne Schweissung lediglich örtliche Erwär  mung des Rotors erforderlich ist.  



  Der 'Schaufelfuss     kann    entweder     a)    an der  Umfangsfläche des Rotorkörperrandes unter  radial. einwärts gegen die Rotorachse gerich  tetem Druck, oder b) an eine Rotorkörper  randfläche unter peripherischem Druck, oder    auch c) an eine Rotorkörperrandfläche unter  axialem. Druck angeschweisst werden. Bei     An-          wendiuig    des unter a) genannten Schweiss  verfahrens ist die Schweissstelle bei Zentrifu  galbelastung der Schaufel einer Zugbelastung  ausgesetzt, während sie bei Anwendung. der  unter b)     und    c)     genannten    !Schweissverfahren  unter Schubbeanspruchung steht.  



  Es ist jedoch schwierig, die erforderliche  Festklemmung der Schaufel für das unter  radialem Druck erfolgende Schweissen zu er  zielen, während beim !Schweissen unter     peri-          pherischem    Druck Widerlager am Umfang  des Rotors vorhanden sein müssten, was zum  Beispiel dadurch bewerkstelligt werden  könnte, dass einige     Schaufeln    mit längeren  Füssen ausgebildet werden, die in entspre  chende Aussparungen am Rotorrand einge  setzt werden und dass dann die übrigen Schau  feln unter längs des Rotorumfanges erfolgen  dem Druck mit ihren Füssen an die erstge  nannten Schaufeln angeschweisst werden.  



  Diese Schwierigkeiten können beispiels  weise dadurch überwunden werden, dass eine       Abstufung    an einem oder an beiden der zu  verschweissenden Elemente vorgesehen wird,  so dass die Verschweissung zwischen     aneinan-          derstossenden    Flächen quer und zweckmässig       annähernd    im rechten Winkel zur     Rotorachse     stattfinden kann, wobei das Zusammen-      schweissen dieser Flächen zweckmässig unter  einem Druck mit einer axialen Komponente  erfolgt.  



  Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des  erfindungsgemässen Verfahrens sowie eines  danach hergestellten Rotors sollen an Hand  der beiliegenden     Zeichnung    erläutert werden.  



  Fig.1 zeigt schaltbildlich einen Randteil  eines scheibenförmigen Rotorkörpers einer  Axialturbine,  Fig.2 eine Anzahl an den Rotorkörper an  zusehweissender     Turbinenschaufeln    und  Fig.3 eine Schweisseinrichtung, in der ein       Turbinenrotor    eingespannt ist.  



  Der Umfang 2a des Rotorkörpers besitzt       Aussparungen    2b, welche sich nur über einen  Teil der Randbreite erstrecken. Der Boden  einer jeden     Aussparung    ist abgerundet. Der  untere Teil des Fusses     1a    einer jeden Schaufel  1. weist eine der Form der Aussparungen 2b       entsprechende    Form auf. Jeder -Schaufelfuss  ist - bis zur Tiefe der Aussparung 2b   zur Bildung einer     Abstufung    mit einer Seiten  fläche 1b ausgeschnitten. Die Fläche 1b ist  zum Anliegen an die     Seitenfläche    2c der       Aussparung    2b bestimmt.

   Die zusammen  stossenden Seitenflächen     1b    und '2c sind senk  recht zur Rotorachse angebracht, was jedoch  nicht der Fall zu sein braucht. Der !Schaufel  fuss 1a wird von einer Rotorkörperseite her  in die Aussparung 2b getrieben, bis die beiden  Seitenflächen 1b und 2e aneinander anliegen,  worauf sie durch elektrisches Stumpfschwei  ssen miteinander verbunden werden. Dies er  folgt derart, dass, während beide Teile nur in  loser Berührung miteinander stehen, ein star  ker elektrischer Strom bei niedriger Spannung  durch beide Flächen geschickt wird.

   Wenn  dann beide Flächen durch den Strom genü  gend erhitzt sind, wird der für das Ver  schweissen benötigte Druck auf das Aussen  ende des     Schaufelfusses        la    ausgeübt, um den  abgestuften Schaufelfuss fest in die Ausspa  rung     2b        hineinzupressen.    Die nächste \Schaufel       wird    hierauf in die anschliessende Ausspa  rung auf der andern 'Seite des Rotorkörpers  eingefügt, während die dritte Schaufel wieder    von derselben Seite wie die erste eingefügt  wird usw.  



  Wie dargestellt, kann der Rotorkörper ''  aus zwei separaten, identischen, über die ganze  Breite ausgesparten Scheiben angefertigt wer  den. Es können auch durch beide Rotorschei  ben gleichzeitig Aussparungen durchgefräst  und die Scheiben dann um eine halbe Aus  sparimgsteilung versetzt zusammengeschweisst       werden.     



  Zum Anbringen der Schaufeln wird der  ganze Rotorkörper um seine Achse drehbar  auf einen Dorn 10 (Fig. 3,) in einer Wider  standsschweissmaschine aufgebracht.  



  Die Schweissmaschine ist ein gebräuch  licher     Typ,    bestehend aus einem Bett 3, einen,  am Bett befestigten Schweisskopf 4, einem  weiteren, am Bett     verschiebbaren,Schweiss-          kopf    5, einer ,Schubstange 6 zur Betä  tigung des Kopfes 5, einem Betätigungs  hebel 7 für die     Schubstange,6,    der an einem.

         Bettvorsprung        3'a    bei 8 drehbar gelagert ist,  einer hydraulischen Schubstange 9 für den  Hebel 7, einem Niederspannungstransformator  17 zur Lieferung von hohen     Stromstärken    und  der üblichen Zeitbestimmungs- und     Kontroll-          vorrichtungen.    Der Dorn     1i0,    wird in den La  gern 1'1 und 12 gehalten, welche durch die  Handgriffe     13a        -und    13b gehoben und     gesenkt     sowie gegen den feststehenden Schweisskopf 4  hin- und von diesem     zurückgeführt    werden  können.

   An dem verschiebbaren Schweisskopf  5 ist eine Einspannvorrichtung 14 anmon  tiert, die einen ausgesparten Teil besitzt, in  welchen der oberhalb des Fusses gelegene Teil  der     'Turbinenschaufel    seiner Länge nach     hin-          einpasst,und    einen abgestuften Widerlager  teil 14a, der gegen den (Schaufelfuss 1a drückt;  ferner ist an der genannten     Einspannvorrich-          tung    eine Klammer 1!5 vorgesehen, um die  Schaufel fest gegen den     Widerlagerteil        14a    zu  halten. Die 'Turbinenschaufel ist somit fest  in der     Einspannvorrichtung    gehalten.

      Wenn die Schaufel 1 und der     Rotorkörper     so eingespannt bzw. montiert sind, wird  der Rotor durch das Handrad     13c    gehoben      und an dem Dorn 1<B>0</B> gedreht, bis ein Schlitz  gegenüber einer Schaufel zu liegen kommt;  dann wird der Kopf 5 herangeführt, um die  Schaufel in den Schlitz einzufügen. Ein. Wi  derlager 16 ist an dem feststehenden Kopf  14 angebracht und der Rotor kann vermittels  des Handrades 13b fest gegen dieses Läger  gepresst werden. Die Stromzufuhr erfolgt von  dem Transformator 1'7 aus zu den Wider  lagern     14c    und 16, wobei ein oder beide Lager  von dem Bett 3 elektrisch isoliert sein können.  



  Wenn der Apparat normalerweise in Be  trieb ist, so     wird    so lange Strom zugeführt,  als die Schaufeln nur lose mit dem Rotorkör  per in Berührung stehen. Nach einer gewissen  Zeit, nach welcher die einander berührenden  Teile auf 'Schweisstemperatur erhitzt sind,  werden durch die Schubstange 9 über den  Hebel 7     und    die Schubstange (6 die beiden  Teile so gegeneinandergedrückt, dass sie mit  einander verschweissen.  



  Wenn die Schaufel freigegeben     und        _    auch  die Klammer 15 entfernt ist, kann der Rotor  vom Widerlager 16 gelöst und um eine dop  pelte Schaufelteilung gedreht werden, um  den nächsten Schlitz     mit    einer andern, in die  Klemmvorrichtung eingefügten Schaufel in  Flucht zu bringen. Dieses Verfahren wird  wiederholt, bis alle ungeraden 'Schaufeln von  einer Seite der Rotorscheibe aus angeschweisst  sind. Der Rotor wird dann aus dem Schweiss  apparat genommen, abgekühlt und hernach  wieder seitlich um 180 'Grad verdreht in den  Apparat eingesetzt, so dass die geradzahligen  Schaufeln einzeln an die andere :Scheiben  seite angeschweisst werden können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung eines Schaufel rotors einer Turbomaschine, dadurch gekenn zeichnet, dass der Fuss jeder 'Schaufel mit einem Befestigungsrandteil des Rotorkörpers in lose Berührung gebracht wird, worauf die so miteinander in Berührung stehenden Teile mittels durch diese Teile geleiteten elektri schen Stromes auf Schweisstemperatur erhitzt und unter Anwendung von Druck zusammen geschweisst werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zuerst eine -Ab stufung am Schaufelfuss und eine entspre chende Abstufung am Rotorkörper geformt wird, um an beiden einander gegenüberlie gende, quer zur Richtung der Rotorachse ver laufende Flächen zu bilden, zwecks -Schaffung von miteinander zu verschweissenden Flächen, wobei der genannte Druck mindestens eine Komponente in der Richtung der Rotorachse aufweist. 2. Verfahren nach Unteranspruch 1; da durcli gekennzeichnet, dass die genannte Ab stufung am Rotorkörper durch eine Ausspa rung an einer Randfläche des Rotorkörpers, die sich bis zur Umfangsfläche des Rotorkör pers erstreckt, gebildet wird. 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet; dass gleiche Aussparun gen an beiden Seiten des Rotorkörpers geformt werden, wobei die Aussparungen an einer Seitenfläche mit jenen an der andern abwech seln, und dass die Schaufeln abwechselnd an entgegengesetzten Seiten des Rotorkörpers an geschweisst werden. 4. Verfahren nach Unteranspruch '3, da durch gekennzeichnet, dass zuerst zwei Metall scheiben am Umfang mit in gleichen Abstän den voneinander angeordneten Aussparungen versehen werden, worauf beide Scheiben so zur Deckung gebracht und miteinander ver bunden werden, dass die Aussparungen der einen Scheibe je zwischen zwei aufeinander folgende Aussparungen der andern Scheibe zu liegen kommen.

   PATENTANSPRUCH II: Schaufelrotor, hergestellt nach dem Ver fahren gemäss Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaufelfüsse abgestuft sind und in entsprechend abgestuften Rotor körperrandteilen sitzen und dass sie an quer zur Rotorachse verlaufenden, durch die ge nannten Abstufungen gebildeten Flächen am. Rotorkörper angeschweisst sind. UNTERANSPRUCH: 5.

   Rotor nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten abgestuf ten Schaufelfüsse in Aussparungen der Rotor- endflächen sitzen, wobei die Schaufeln. ab- wechselnd mit ihren Füssen in Aussparungen an entgegengesetzten Seiten des Rotorkörpers eingefügt sind.