DE102006061448B4 - Method for producing a blisk or bling of a gas turbine and component produced thereafter - Google Patents

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Abstract

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, wobei 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.A method for producing a blisk (“bladed disk”) or a bling (“bladed ring”) of a gas turbine or of a high or low pressure compressor, characterized in that the method comprises the following steps: a) production of an annular blade ring (12); and b) connecting the annular blade ring (12) to a rotor disk (16) or a rotor ring, such that the blade ring (12) is arranged on the outer circumference (18) of the rotor disk (16) or the rotor ring, wherein after connecting the annular Blade ring (12) with the rotor disk (16) or the rotor ring, recesses (20) are formed in the rotor disk (16) or the rotor ring, the recesses (20) between each two adjacent individual blades (14) of the blade ring (12) on the outer circumference (18) of the rotor disk (16) or the rotor ring are arranged circumferentially.

Description

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.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.

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 Scheiben- oder 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 konnen Turbinen-Blisks nur fügetechnisch 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.Bladed (Bladed Disk) and Bling (Bladed Ring) refer to rotor designs where blades are made integral with a supporting disk or bearing ring. The advantage of these rotor designs is that the disc or ring shape can be optimized for low marginal loads and overall leads to a lower weight of the corresponding components. In this case, compressor blisks made of titanium or nickel-based alloys are produced in particular by milling and occasionally by linear friction welding or electrochemical ablation. In compressor blisks, the disc and blade materials are generally identical. In contrast, in the turbine area, the disc and blade materials must basically be different from each other. As a result, turbine blisks can only be realized by joining technology. It should be noted, however, that joining methods, such as linear friction welding due to the required compression forces are not or are poorly suited to produce such turbine blisks. The same applies to bling. Due to the mentioned limitations, the known production methods can only be used to a limited extent if different structural designs of blisks or blings are required. In addition, the known methods are sometimes very complex and go hand in hand with a corresponding high cost.

Die DE 30 20 580 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenläufers. Die Nabenscheibe des Turbinenlaufers ist aus einem ersten Werkstoff hergestellt und die Schaufeln sind aus einem zweiten Werkstoff hergestellt.The DE 30 20 580 describes a method of manufacturing a turbine runner. The hub disc of the turbine rotor is made of a first material and the blades are made of a second material.

Die DE 28 24 369 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Hyprid-Turbinenrades. Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein isostatisches Heißpressen eines Schaufelkranzes und einer Tragscheibe stattfindet.The DE 28 24 369 C2 discloses a method of making a Hyprid turbine wheel. This invention is characterized in that a hot isostatic pressing of a blade ring and a support disk takes place.

Die DE 37 25 132 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorbaugruppe. Diese Offenlegungsschrift stellt ebenso darauf ab, dass eine Rotorscheibe mit einem Schaufelkranz mittels isostatischem Heißpressen verbunden wird.The DE 37 25 132 A1 discloses a method of manufacturing a rotor assembly. This publication also provides that a rotor disk is connected to a blade ring by means of hot isostatic pressing.

Die GB 2 109 274 A offenbart Ring und Scheibe eines Rotors, wobei vor dem Verbinden dieser Bauteile durch isostatisches Heißpressen ein sogenanntes „high melting point sealant” aufgetragen wird.The GB 2 109 274 A discloses the ring and disc of a rotor, wherein before joining these components by hot isostatic pressing a so-called "high melting point sealant" is applied.

Die Offenlegungsschrift DE 30 40 578 A1 offenbart ebenso ein Verfahren zur Herstellung von Turbinenrädern. Ein Ring wird dabei auf die Tragscheiben aufgeschrumpft.The publication DE 30 40 578 A1 also discloses a method of manufacturing turbine wheels. A ring is shrunk onto the carrier disks.

Die US 4,096,615 offenbart die Herstellung eines Turbinenrotors. Zur Herstellung des Turbinenrotors wird ein Unterstützungsring vorgesehen, in den die Schaufeln in Nuten eingebracht werden. Der Ring wird daraufhin mit der Scheibe verbunden.The U.S. 4,096,615 discloses the manufacture of a turbine rotor. For the preparation of the turbine rotor, a support ring is provided, in which the blades are introduced into grooves. The ring is then connected to the disc.

Die GB 1,064,399 beschreibt einen geschweißten Rotor. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass in Scheibe und Ring eine Umfangsnut vorgesehen ist, welche die Schweißflächen von einander trennt.The GB 1,064,399 describes a welded rotor. The invention is characterized in that in disc and ring, a circumferential groove is provided which separates the welding surfaces of each other.

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.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.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Bauteil bereitzustellen, welches kostengünstig in einer Vielzahl unterschiedlicher Gestaltungen herstellbar ist.It is a further object of the present invention to provide a generic component which is inexpensive to produce in a variety of different designs.

Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil gemaß den Merkmalen des Anspruchs 11.These objects are achieved by a method according to the features of claim 1 and a component according to the features of claim 11.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are described in the respective subclaims.

Ein erfindungsgemäßes 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 oder 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 Gestaltungen 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.A method according to the invention for producing a bladed disk or a 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 to 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. By initially producing the blade ring separately, it is advantageously possible to use a plurality of known methods for connecting the blade ring to the rotor disk or the rotor ring for producing the blisk or the bling. On the joining of individual blades on the corresponding rotor disk or the corresponding rotor ring - as in known manufacturing processes for Blisks or Blings performed becomes - can be waived. In addition, the inventive method can be used both in the production of blisks or blings for a gas turbine or even 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 designs 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.

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 ringformiges 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 moglich, dass der Schaufelkranz einstückig mittels eines Gieß- oder Frasverfahrens hergestellt wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, 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. As a joining method, a high-temperature soldering or a diffusion soldering can be used. But it is also possible that the blade ring is produced in one piece by means of a casting or milling process.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Verfahrens erfolgt die Verbindung des ringformigen Schaufelkranzes mit der Rotorscheibe und dem Rotorring mittels eines Fügeprozesses. Dabei kann der Fügeprozess mittels eines Elektronenstrahlschweißverfahrens, eines Rotationsreibschweißverfahrens, eines Diffusionslotverfahrens oder eines Diffusionsschweißverfahrens durchgeführt werden. Auch andere geeignete Fügeprozesse sind denkbar. Dabei hat sich bei der Verwendung des Elektronenstrahlschweißverfahrens 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 anschließend endbearbeitet werden. Insbesondere wird als Rotationsreibschweißverfahren ein Schwungrad-Reibschweißen verwendet. Schließlich ist bei der Verwendung des Diffusionsschweißverfahrens eine entsprechende Fügevorrichtung auszuwählen, die gewahrleistet, dass bei der entsprechenden Diffusionsschweißtemperatur die fügenden Komponenten zusammengepresst werden, so dass eine innige Verbindung zwischen dem Schaufelkranz und der Rotorscheibe bzw. dem Rotorring entsteht.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the connection of the annular blade ring with the rotor disk and the rotor ring takes place by means of a joining process. In this case, the joining process can be carried out by means of an electron beam welding process, a rotary friction welding process, a diffusion brazing process or a diffusion welding process. Other suitable joining processes are conceivable. It has been found in the use of the electron beam welding process that the connection quality 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. When using the diffusion soldering process, 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 locally with a ring-shaped inductor, for example, the required heat energy. When using 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. In this case, the rotor disk or the rotor ring in the axial direction on an allowance and can then be finished. In particular, flywheel friction welding is used as the rotary friction welding method. Finally, when using the diffusion 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.

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 gewahrleistet.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the positioning of the blade ring on the rotor disk and the rotor ring by means of shrinking takes place. To ensure this, 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.

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. ringformigen 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 elektrochemischen Abtragverfahrens und/oder durch Funkenerosion. Aber auch andere Verfahren wie zum Beispiel Bohr- oder Fräsverfahren können verwendet werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention 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. In this case, the shroud consists of the ring element or annular region of the blade ring. But it is also possible that after connecting the annular blade ring with the rotor disk or the rotor ring those portions of the blade ring, which lie between the individual blades are removed, such that only one foot section of the corresponding blade with the rotor disk and the Rotor ring is connected. This process step can be carried out with or without the formation of the abovementioned recesses in the rotor disk or the rotor ring. It can be seen that the method according to the invention provides a multitude of design options. The formation of said recesses or the removal of the intermediate regions of the blade ring takes place, for example, by means of an electrochemical removal method and / or by spark erosion. But other methods such as drilling or milling methods can be used.

Ein erfindungsgemaßes 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.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 an associated rotor disk or a 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.

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 kostengunstige Herstellung eines Blisk oder eines Blings mit Deckband.In an advantageous embodiment of the component according to the invention, 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. This advantageously results in a particularly cost-effective production of a blisk or bling with shroud.

Insbesondere werden die erfindungsgemäßen Bauteile nach einem der im Vorhergehenden beschriebenen Verfahren hergestellt.In particular, the components according to the invention are produced by one of the methods described above.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele. Dabei zeigenFurther advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of several illustrative embodiments. Show

1 eine schematische Darstellung eines Schaufelkranzes als Teil eines erfindungsgemäßen Bauteils; 1 a schematic representation of a blade ring as part of a component according to the invention;

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß gefügten Bauteils gemaß einer ersten Ausführungsform; 2 a schematic representation of an inventive joined component according to a first embodiment;

3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß gefügten Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform; 3 a schematic representation of an inventive joined component according to a second embodiment;

4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß gefügten Bauteils gemäß einer dritten Ausführungsform; 4 a schematic representation of an inventive joined component according to a third embodiment;

5 eine schematische Darstellung eines Fügeprozesses zur Verbindung eines ringförmigen Schaufelkranzes mit einer Rotorscheibe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils gemäß einer ersten Ausführungsform; und 5 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; and

6 eine schematische Darstellung eines Fügeprozesses zur Verbindung eines ringförmigen Schaufelkranzes mit einer Rotorscheibe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform. 6 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.

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 ringformig 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 gefugt sind, wobei erste Fügenähte bzw. -stellen 30 entstehen. Die Schaufeln 14 sind dabei mittig an der Außenflache 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. 1 shows a schematic representation of a blade ring 12 as part of a blisk or a bling. The scoop wreath 12 consists of a large number of individual blades 14 ring-shaped on the outer circumference of an annular element 26 of the scoop wreath 12 are arranged. The annular element 26 is in the illustrated embodiment by a plurality of curved blade base elements 28 formed grooved together, wherein first joining seams or points 30 arise. The shovels 14 are centered on the outer surface of the respective blade base element 28 arranged. In the extension of each blade 14 is in the blade base 28 a foot section 22 the shovel 14 educated. The illustrated blade ring 12 is doing this by a segment-wise joining of the individual blades 14 or the blade base elements 28 produced. In particular, a high-temperature soldering method or a diffusion soldering method is used for this purpose. But it is also possible that corresponding blade rings are produced in one piece by means of a casting or milling process.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines gefügten Bauteils 10, namlich 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 Elektronenstrahlschweißverfahren, ein Rotationsschweißverfahren, ein Diffusionslötverfahren oder ein Diffusionsschweißverfahren sein. Durch das Fügen der Rotorscheibe 16 mit dem Schaufelkranz 12 entsteht eine umlaufende zweite Fügenaht 32. 2 shows a schematic representation of a joined component 10 , namely a blisk for a gas turbine. It can be seen that the blade ring 12 with a rotor disk 16 is connected, such that the blade ring 12 on the outer circumference 18 the rotor disk 16 to come to rest. The rotor disk 16 and the paddle wheel 12 are connected by means of a joining process. The joining process can be an electron beam welding process, a rotational welding process, a diffusion soldering process or a diffusion welding process. By joining the rotor disc 16 with the shovel wreath 12 creates a circumferential second joint seam 32 ,

3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform 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. 3 shows a schematic representation of another embodiment of the component 10 , One recognizes that the component 10 again formed as a blisk. In the embodiment shown here, the blisk has a shroud 24 for shielding the rotor disk 16 on. This is the shroud 24 through the annular area 26 of the scoop wreath 12 educated. For this purpose, after connecting the annular blade ring 12 with the rotor disk 16 recesses 20 in the rotor disk 16 formed, wherein the recesses 20 between each two adjacent individual blades 14 of the scoop wreath 12 on the outer circumference 18 the rotor disk 16 are arranged circumferentially. 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.

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 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. 4 shows a schematic representation of a component 10 according to a third embodiment. Also in this embodiment, the component 10 a blisk. It can be seen that this blisk compared to the in 3 Blisk shown no shroud 24 having. In the illustrated component 10 were after connecting the annular blade ring 12 with the rotor disk 16 those areas of the blade ring 12 between the individual blades 14 or blade segments lie, removed, such that only in each case the foot section 22 the corresponding blade 14 with the rotor disk 16 connected is. Such a trained Blisk has only the second joining seams 32 on. The removal of the intermediate areas of the blade ring 12 can also be done by means of an electrochemical removal process and / or by spark erosion.

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 Fugeprozess handelt es sich um ein Reibschweißverfahren, insbesondere ein Schwungradreibschweißverfahren. Man erkennt, dass die Fügeflache 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. 5 shows a schematic representation of a joining process for connecting the annular blade ring 12 with the rotor disk 16 for the production of a component 10 namely a blisk. The jointing process shown 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 disc axis 34 is also shown schematically in this figure.

Auch bei dem in 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.Also at the in 6 The joining process shown is a friction welding process, namely a flywheel friction welding process. It can be seen that in this case too a conical weld 32 , in particular a friction weld 32 at the connection of the blade ring 12 with the rotor disk 16 arises.

Claims (11)

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, wobei 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.Method for producing a bladed disk or a bladed ring of a gas turbine or a high or low pressure compressor, characterized in that the method comprises the following steps: a) production of an annular blade ring ( 12 ); and b) connecting the annular blade ring ( 12 ) with a rotor disk ( 16 ) or a rotor ring, such that the blade ring ( 12 ) on the outer circumference ( 18 ) of the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring is arranged, wherein after connecting the annular blade ring ( 12 ) with the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring recesses ( 20 ) in the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring are formed, wherein the recesses ( 20 ) between each two adjacent individual blades ( 14 ) of the blade ring ( 12 ) on the outer circumference ( 18 ) of the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring are arranged circumferentially. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (12) durch ein segmentweises Fügen von gießtechnisch hergestellten Einzelschaufeln (14) oder Schaufelsegmenten hergestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that the blade ring ( 12 ) by a segment-wise joining of individual castings produced by casting ( 14 ) or blade segments is produced. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeverfahren ein Hochtemperaturlötverfahren oder ein Diffusionslötverfahren ist.A method according to claim 2, characterized in that the joining method is a high-temperature soldering method or a diffusion soldering method. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (12) einstuckig mittels eines Gieß- oder Fräsverfahrens hergestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that the blade ring ( 12 ) is produced einstuckig by means of a casting or milling process. 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the connection of the annular blade ring ( 12 ) with the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring by means of a joining process. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fugeprozess ein Elektronenstrahlschweißverfahren, ein Rotationsreibschweißverfahren, ein Diffusionslotverfahren oder ein Diffusionsschweißverfahren ist.A method according to claim 5, characterized in that the jointing process is an electron beam welding process, a rotational friction welding process, a diffusion brazing process or a diffusion welding process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positionierung des Schaufelkranzes (12) auf der Rotorscheibe (16) oder dem Rotorring mittels Schrumpfen erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a positioning of the blade ring ( 12 ) on the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring by means of shrinkage. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbinden des ringförmigen Schaufelkranzes (12) mit der Rotorscheibe (16) oder 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.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after connecting the annular blade ring ( 12 ) with the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring those portions of the blade ring ( 12 ) between the individual blades ( 14 ) are removed, so that only one foot section ( 22 ) of the corresponding blade ( 14 ) with the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring is connected. Verfahren nach Anspruch 1, 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.A method according to claim 1, characterized in that the formation of the recesses ( 20 ) or the removal of the intermediate regions of the blade ring ( 12 ) takes place by means of an electrochemical removal process and / or by spark erosion. Bauteil (10) einer Gasturbine oder eines Hoch- oder Niederdruckverdichters, insbesondere eine Blisk („Bladed Disk”) oder ein Bling („Bladed Ring”), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüchen 1 bis 9, 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, wobei das Bauteil (10) ein Deckband (24) zur Abschirmung der Rotorscheibe (16) oder des Rotorrings umfasst, und dass das Deckband (24) durch einen ringförmigen Bereich (26) des Schaufelkranzes (12) gebildet wird und nach dem Verbinden des ringformigen 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. Component ( 10 ) of a gas turbine or of a high or low pressure compressor, in particular a blisk ("bladed disk") or a bling ("bladed ring"), produced by a method according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the component ( 10 ) from a separately manufactured annular blade ring ( 12 ) and an associated rotor disk ( 16 ) or an associated rotor ring, wherein the blade ring ( 12 ) on the outer circumference ( 18 ) of the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring is arranged, wherein the component ( 10 ) a shroud ( 24 ) for shielding the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring, and that the shroud ( 24 ) through an annular region ( 26 ) of the blade ring ( 12 ) is formed and after connecting the annular blade ring ( 12 ) with the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring recesses ( 20 ) in the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring are formed, wherein the recesses ( 20 ) between each two adjacent individual blades ( 14 ) of the blade ring ( 12 ) on the outer circumference ( 18 ) of the rotor disk ( 16 ) or the rotor ring are arranged circumferentially. Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (12) aus einer Vielzahl von segmentweise miteinander gefugten Einzelschaufeln (14) oder Schaufelsegmenten besteht.Component according to claim 10, characterized in that the blade ring ( 12 ) of a plurality of segmented individual blades ( 14 ) or vane segments.
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