DE102008051933A1 - Holding device for holding at least one rotor blade and method for mounting a blade ring - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung (10) zum Halten wenigstens einer Rotorschaufel (12) für einen Schaufelkranz (14) eines Rotors, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Strömungsmaschine, wobei die Haltevorrichtung (10) einen Grundkörper (16) und zumindest ein am Grundkörper (16) angeordnetes Halteelement (18a, 18b) umfasst, mittels welchem die wenigstens eine Rotorschaufel (12) lösbar am Grundkörper (16) festlegbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines mehrere Rotorschaufeln (12) umfassenden Schaufelkranzes (14) für einen Rotor, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Strömungsmaschine, bei welchem wenigstens eine Rotorschaufel (12) des Schaufelkranzes (14) an einer Haltevorrichtung (10) festgelegt und die wenigstens eine Rotorschaufel (12) durch Bewegen der Haltevorrichtung (10) in einer vorbestimmten Aufbauposition des Schaufelkranzes (14) angeordnet wird.The invention relates to a holding device (10) for holding at least one rotor blade (12) for a blade ring (14) of a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbomachine, wherein the holding device (10) has a base body (16) and at least one Main body (16) arranged holding element (18a, 18b), by means of which the at least one rotor blade (12) releasably on the base body (16) can be fixed. The invention further relates to a method for mounting a blade ring (14) comprising a plurality of rotor blades (12) for a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbomachine, in which at least one rotor blade (12) of the blade ring (14) on a holding device (14). 10) and the at least one rotor blade (12) is arranged by moving the holding device (10) in a predetermined assembly position of the blade ring (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum Halten wenigstens einer Rotorschaufel für einen Schaufelkranz eines Rotors sowie ein Verfahren zum Montieren eines mehrere Rotorschaufeln umfassenden Schaufelkranzes.The The invention relates to a holding device for holding at least one Rotor blade for a blade ring of a rotor and a method for mounting a blade ring comprising several rotor blades.

Schaufelkränze für Rotoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein derartiger Schaufelkranz umfasst üblicherweise mehrere Rotorschaufeln und kann beispielsweise als Turbinenscheibe (Blisk) oder Turbinenring (Bling) für eine Strömungsmaschine ausgebildet sein. Dabei ist es bei der Montage und Reparatur des Schaufelkranzes häufig gewünscht, die Rotorschaufeln mit einer Vorspannung (Pre-Twist) zu versehen, damit diese bei einem Hochlaufen des Rotors – beispielsweise in einer Turbine – nicht aneinander schlagen. Die Rotorschaufeln sind zudem häufig mit einer Funktionsschicht beschichtet.Blade rings for rotors are known from the prior art. Such a blade ring usually includes several rotor blades and can be used, for example, as a turbine disk (blisk) or turbine ring (bling) for a turbomachine be educated. It is in the assembly and repair of Paddle wheel often desired to provide the rotor blades with a pre-twist so that these at a run-up of the rotor - for example, in a turbine - not to beat each other. The rotor blades are also often with coated a functional layer.

Ein Hauptproblem besteht jedoch darin, dass eine Beschädigung der Rotorschaufeln bzw. der Funktionsschicht während der Montage oder Reparatur bislang nicht zuverlässig ausgeschlossen werden kann, wodurch erhebliche Mehrkosten entstehen.One The main problem, however, is that damage to the Rotor blades or the functional layer during assembly or repair so far not reliable can be excluded, resulting in significant additional costs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Montage oder Reparatur eines derartigen Schaufelkranzes zu ermöglichen, wobei eine Beschädigung der Rotorschaufeln zuverlässig verhindert wird.task The present invention is therefore an assembly or repair to allow such a blade ring, wherein damage to the Rotor blades reliable is prevented.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Haltevorrichtung zum Halten wenigstens einer Rotorschaufel für einen Schaufelkranz eines Rotors gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Montieren eines mehrere Rotorschaufeln umfassenden Schaufelkranzes gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Haltevorrichtung – soweit anwendbar – als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.The The object is achieved by a Holding device for holding at least one rotor blade for a Blade ring of a rotor according to claim 1 and a method for mounting a plurality of rotor blades comprehensive blade ring according to claim 11 solved. Advantageous embodiments of the invention are in the respective dependent claims indicated, wherein advantageous embodiments of the holding device - so far applicable - as advantageous embodiments of the method and vice versa are to be considered.

Eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung zum Halten wenigstens einer Rotorschaufel für einen Schaufelkranz eines Rotors umfasst einen Grundkörper und zumindest ein am Grundkörper angeordnetes Halteelement, mittels welchem die wenigstens eine Rotorschaufel lösbar am Grundkörper festlegbar ist. Mit Hilfe der Haltevorrichtung ist im Gegensatz zum Stand der Tech nik möglich, die wenigstens eine Rotorschaufel lösbar festzulegen, so dass ein Verrutschen der Rotorschaufel und damit verbundene Beschädigungen verunmöglicht sind. Zudem wird auch ein Abplatzen, Einkerben, Verkratzen und dergleichen einer eventuell vorhandenen Funktionsschicht zuverlässig verhindert. Mit Hilfe der Haltevorrichtung ist es zudem möglich, beim Anordnen der Rotorschaufel in einer vorbestimmten Aufbauposition des Schaufelkranzes oder beim Nachrichten der Rotorschaufel zum Einstellen des Rundlaufs des Schaufelkranzes nur die Haltevorrichtung mit einer entsprechenden Stellkraft zu beaufschlagen, so dass keine relevante Krafteinleitung in die Rotorschaufel erfolgt. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung zum Halten von zwei oder mehreren Rotorschaufeln ausgebildet ist.A Inventive holding device for Holding at least one rotor blade for a blade ring of a Rotor comprises a main body and at least one on the main body arranged holding element, by means of which the at least one rotor blade solvable at the base body is determinable. With the help of the holding device is in contrast to State of the art technology possible, the at least one rotor blade detachably set so that a Slippage of the rotor blade and associated damage impossible are. In addition, also spalling, scoring, scratching and the like reliably prevents any existing functional layer. With the help of the holding device, it is also possible when arranging the rotor blade in a predetermined mounting position of the blade ring or at News of the rotor blade for adjusting the concentricity of the blade ring only the holding device with a corresponding force to apply so that no relevant force is introduced into the rotor blade he follows. It can basically be provided that the holding device for holding two or is formed a plurality of rotor blades.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Halteelement einen Spannschuh umfasst. Hierdurch kann die Rotorschaufel besonders einfach an der Haltevorrichtung eingespannt werden und ist dadurch gegen Verrutschen und dergleichen gesichert.In an advantageous embodiment of the invention is provided the at least one retaining element comprises a tensioning shoe. As a result, the rotor blade is particularly easy on the holding device be clamped and is thereby against slippage and the like secured.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem das wenigstens eine Halteelement wenigstens zwei Teilhalteelemente umfasst. Dies ermöglicht eine verbesserte Festlegung der Rotorschaufel sowie eine zusätzlich verbesserte Anpassbarkeit an unterschiedliche Rotorschaufeltypen.Further Advantages arise by the at least one retaining element at least comprises two partial holding elements. This allows for improved definition the rotor blade and an additional improved adaptability to different rotor blade types.

In weiterer Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn dem Halteelement zumindest ein Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraube, zugeordnet ist, mittels welchem das wenigstens eine Halteelement lösbar am Grundkörper festlegbar ist und/oder mittels welchem die Teilhalteelemente relativ zueinander festlegbar sind. Dies stellt eine einfache, kostengünstige und prozesssichere Maßnahme zur Bereitstellung der betreffenden Funktionalität dar.In Further embodiment, it has proved to be advantageous if the retaining element at least one fastening means, in particular a screw, is assigned, by means of which the at least one retaining element solvable at the base body can be fixed and / or by means of which the partial holding elements relative can be fixed to each other. This represents a simple, inexpensive and process-safe measure for Providing the functionality in question.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Halteelement zumindest im Kontaktbereich mit der Rotorschaufel korrespondierend mit einem Außenwandbereich der Rotorschaufel ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine mechanisch besonders stabile Festlegung bei gleichzeitig gleichmäßiger Kraftverteilung über den Kontaktbereich zwischen Halteelement und Rotorschaufel gegeben, wodurch Beschädigungen der Rotorschaufel besonders zuverlässig verhindert werden.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the at least one retaining element at least in the contact area with the rotor blade corresponding to an outer wall portion the rotor blade is formed. This way is a mechanical one particularly stable fixing with simultaneous even force distribution over the Contact area between holding element and rotor blade given, causing damage the rotor blade can be prevented particularly reliable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Halteelement korrespondierend mit einem Au ßendeckbandprofil und/oder einem Schaufelfußprofil der Rotorschaufel ausgebildet ist. Dies erlaubt eine Festlegung und Lagefixierung der Rotorschaufel über ihre mechanisch stabilen und vergleichsweise unempfindlichen Bereiche.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the at least one retaining element corresponding to a Au end-cover strip profile and / or a Schaufelfußprofil the Rotor blade is formed. This allows a determination and Position fixation of the rotor blade over their mechanically stable and relatively insensitive areas.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Haltevorrichtung ausgebildet ist, eine Vorspannung in der Rotorschaufel zu erzeugen. Die Haltevorrichtung ermöglicht mit anderen Worten vorteilhaft sowohl ein Festlegen als auch ein Erzeugen der Vorspannung in der Rotorschaufel, wodurch die Montage oder Reparatur des Schaufelkranzes erheblich erleichtert, beschleunigt und verbilligt wird.Further advantages arise when the holding device is formed, a bias in to produce the rotor blade. In other words, the holding device advantageously enables both setting and generating the prestressing in the rotor blade, whereby the assembly or repair of the blade ring is considerably facilitated, accelerated and cheapened.

Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Haltevorrichtung ausgebildet ist, die Rotorschaufel um einen Winkel zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 1° und 3°, zu tordieren. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, die gewünschte Vorspannung (Pre-Twist) in Abhängigkeit der jeweiligen konstruktiven Anforderungen an den Schaufelkranz zu erzeugen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Halteelement geometrisch derart ausgelegt ist, dass sich die Vorspannung beim Festlegen der Rotorschaufel am Grundkörper ergibt.there it has been shown in a further embodiment to be advantageous if the holding device is formed, the rotor blade around a Angle between 0.5 ° and 5 °, in particular between 1 ° and 3 °, to twist. This is an easy way the desired Preload (pre-twist) dependent on the respective design requirements for the blade ring to create. It can be provided that the at least one Holding element is geometrically designed such that the bias when setting the rotor blade on the base body results.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper und/oder das wenigstens eine Halteelement zumindest im Kontaktbereich mit der Rotorschaufel mit einer Schutzschicht versehen ist. Hierdurch wird eine Beschädigung der Rotorschaufel bzw. der Funktionsschicht der Rotorschaufel beim Festlegen an der Haltevorrichtung besonders zuverlässig verhindert. Die Schutzschicht kann beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt sein.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the main body and / or the at least one retaining element at least in the contact area with the rotor blade is provided with a protective layer. hereby will be a damage the rotor blade or the functional layer of the rotor blade during Fixing on the holding device particularly reliably prevented. The protective layer may be made of a suitable plastic, for example be made.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Haltevorrichtung wenigstens zwei Halteelemente umfasst, zwischen welchen die wenigstens eine Rotorschaufel einspannbar ist. Dies erlaubt ein schnelles und mechanisch besonders zuverlässiges Einspannen der Rotorschaufel.Further Benefits arise when the holding device at least two Holding elements comprises, between which the at least one rotor blade is clamped. This allows a fast and mechanically special reliable Clamping the rotor blade.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines mehrere Rotorschaufeln umfassenden Schaufelkranzes für einen Rotor, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Strömungsmaschine, bei welchem wenigstens eine Rotorschaufel des Schaufelkranzes an einer Haltevorrichtung festgelegt und die wenigstens eine Rotorschaufel durch Bewegen der Haltevorrichtung in einer vorbestimmten Aufbauposition des Schaufelkranzes angeordnet wird. Durch Verwenden der Haltevorrichtung ist es im Gegensatz zum Stand der Technik möglich, die wenigstens eine Rotorschaufel gegen unerwünschtes Verrutschen und damit verbundene Beschädigungen zu sichern. Zudem wird auch ein Abplatzen, Einkerben, Verkratzen und dergleichen einer eventuell vorhandenen Funktionsschicht zuverlässig verhindert. Durch Festlegen der wenigstens einen Rotorschaufel an der Haltevorrichtung ist es möglich, beim Anordnen der Rotorschaufel in einer vorbestimmten Aufbauposition des Schaufelkranzes oder beim Nachrichten der Rotorschaufel zum Einstellen des Rundlaufs des Schaufelkranzes nur die Haltevorrichtung mit einer entsprechenden Stellkraft zu beaufschlagen, so dass keine relevante Krafteinleitung in die Rotorschaufel erfolgt. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass eine Haltevorrichtung verwendet wird, die zum Halten von zwei oder mehreren Rotorschaufeln ausgebildet ist.One Another aspect of the invention relates to a method of mounting a blade ring comprising a plurality of rotor blades for a rotor, especially for a turbine disk or a turbine ring of a turbomachine, in which at least one rotor blade of the blade ring on fixed a holding device and the at least one rotor blade by moving the holding device in a predetermined assembly position of the blade ring is arranged. By using the holding device It is possible in contrast to the prior art, the at least one Rotor blade against unwanted To prevent slippage and related damage. moreover also spalling, scoring, scratching and the like is one possibly existing functional layer reliably prevented. By setting it is the at least one rotor blade on the holding device possible, when arranging the rotor blade in a predetermined assembly position of the vane ring or while notifying the rotor blade to Adjusting the concentricity of the blade ring only the holding device with to apply a corresponding force, so that no relevant force is introduced into the rotor blade. It can in principle be provided that a holding device is used, the is designed for holding two or more rotor blades.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn eine Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele verwendet wird. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den entsprechenden Beschreibungen zu entnehmen.Further Benefits arise when a holding device according to one of previous embodiments is used. The resulting benefits are the corresponding descriptions refer to.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Anordnen der Rotorschaufel, insbesondere beim Festlegen der Rotorschaufel an der Haltevorrichtung, eine Vorspannung in der wenigstens einen Rotorschaufel erzeugt wird. Dies stellt eine einfache, schnelle und kostengünstige Möglichkeit dar, ein späteres Aneinanderschlagen der Rotorschaufeln des Schaufelkranzes insbesondere bei einem Hochlaufen des Rotors – beispielsweise in einer Turbine – zu verhindern.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that before arranging the rotor blade, in particular when setting the Rotor blade on the holding device, a bias in the at least a rotor blade is generated. This represents a simple, fast and cost-effective possibility a later one Collision of the rotor blades of the blade ring in particular during a run-up of the rotor - to prevent - for example, in a turbine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotorschaufel durch Beaufschlagen der Haltevorrichtung mit einer Stellkraft in die vorbestimmte Aufbauposition bewegt wird. Dies erlaubt einerseits ein präzises Positionieren der Rotorschaufel, verhindert aber andererseits zuverlässig eine Beschädigung der Rotorschaufel, da diese keiner direkten Krafteinwirkung ausgesetzt ist.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the rotor blade by applying the holding device is moved with a force in the predetermined construction position. This allows a precise one hand Positioning the rotor blade, but on the other hand reliably prevents a damage the rotor blade, since this is exposed to no direct force.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotorschaufeln des Schaufelkranzes nach dem Anordnen im Bereich ihrer Schaufelfüße gefügt, insbesondere verschweißt, werden. Hierdurch werden die einzelnen Rotorschaufeln mechanisch stabil miteinander verbunden. Zum Fügen kann beispielsweise ein Elektronenstrahl-Schweißverfahren und/oder ein Laserstrahl-Schweißverfahren verwendet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass zunächst im Bereich von Schaufelfüßen der Rotorschaufeln angeordnete Adaptern mit den Rotorschaufeln verschweißt werden, wobei vorteilhafterweise zumindest im Wesentlichen radiale Schweißnähte mit vorbestimmten Einschweißtiefen erzeugt werden. Anschließend kann dann gegebe nenfalls eine Rotorscheibe oder ein Rotorring am Schaufelkranz angeordnet und die Rotorscheibe oder der Rotorring mit den Adaptern der Rotorschaufeln verschweißt werden, wobei vorteilhaft wenigstens eine weitere Schweißnaht erzeugt wird.In Another embodiment of the invention is provided that the rotor blades of the blade ring after placement in the region of their blade feet joined, in particular welded, become. As a result, the individual rotor blades become mechanical stable connected. For joining, for example, a Electron beam welding process and / or a laser beam welding process be used. It can be provided that initially in Range of shovel feet of Rotor blades arranged adapters are welded to the rotor blades, wherein advantageously at least substantially radial welds with predetermined welding depths be generated. Subsequently If necessary, then a rotor disk or a rotor ring on Blade ring arranged and the rotor disk or the rotor ring be welded to the adapters of the rotor blades, and advantageous at least one more weld is produced.

Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn mittels des Verschweißens der Rotorschaufeln eine Vorspannung in wenigstens einer Rotorschaufel erzeugt wird. Auch hierdurch kann auf eine einfache, schnelle und kostengünstige Möglichkeit ein späteres Aneinanderschlagen der Rotorschaufeln des Schaufelkranzes insbesondere bei einem Hochlaufen des Rotors – beispielsweise in einer Turbine – verhindert werden. Die Vorspannung wird dabei vorzugsweise mit Hilfe der Haltevorrichtung erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Vorspannung beim Fügen – beispielsweise durch ein Schrumpfen der Schweißnähte – erzeugt wird.It has been found in a further embodiment of the invention to be advantageous if by means of the welding of the rotor blades a bias voltage is generated in at least one rotor blade. This also makes it possible to prevent the rotor blades of the blade ring from hitting each other later, in particular during run-up of the rotor, for example in a turbine, in a simple, rapid and cost-effective manner. The bias voltage is preferably generated by means of the holding device. Alternatively or additionally, it may be provided that the prestressing during joining - for example, by a shrinkage of the welds - is generated.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:Further Advantages, features and details of the invention will be apparent from the following description of exemplary embodiments and by reference the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals. Showing:

1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Haltevorrichtung, an welcher eine Rotorschaufel festgelegt ist; 1 a schematic side view of an embodiment of a holding device to which a rotor blade is fixed;

2 eine vergrößerte Ansicht des in 1 gezeigten Details II; 2 an enlarged view of the in 1 shown details II ;

3 eine schematische Perspektivansicht eines Schaufelkranzes; 3 a schematic perspective view of a blade ring;

4 eine vergrößerte Ansicht des in 3 gezeigten Details IV, wobei mehrere Schweißnähte erkennbar sind; und 4 an enlarged view of the in 3 shown details IV , where several welds are visible; and

5 eine vergrößerte und teilgeschnittene Perspektivansicht des in 3 gezeigten Details IV. 5 an enlarged and partially cutaway perspective view of the in 3 shown details IV ,

1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Haltevorrichtung 10, an welcher eine Rotorschaufel 12 für einen Schaufelkranz 14 (s. 3) eines Rotors festgelegt ist. 1 wird im Folgenden in Zusammenschau mit 2 erläutert werden, welche eine vergrößerte Ansicht des in 1 gezeigten Details II zeigt. Die Haltevorrichtung 10 umfasst einen Grundkörper 16 und zwei am Grundkörper 16 angeordnete Halteelemente 18a, 18b, mittels welchen die Rotorschaufel 12 lös bar am Grundkörper 16 festgelegt und eingespannt ist. Das Halteelement 18a ist dabei als Spannschuh und korrespondierend mit dem Profil eines Adapters 22 an der Rotorschaufel 12 ausgebildet, während das Halteelement 18b korrespondierend mit einem Außendeckbandprofil 20b (Z-Profil) der Rotorschaufel 12 ausgebildet ist, so dass bereichsweise ein Formschluss erzielt wird. Weiterhin umfasst das Halteelement 18b zwei Teilhalteelemente 18b', 18b'', wobei das Teilhalteelement 18b' zudem als Spannschuh ausgebildet ist. Am Schaufelfuß der Rotorschaufel 12 ist ein Adapter 22 angeordnet, dessen Funktion im Folgenden näher erläutert werden wird. Die Halteelemente 18a, 18b sind ihrerseits mit als Schrauben ausgebildeten Befestigungsmitteln 24 lösbar am Grundkörper 16 festgelegt. Die Halteelemente 18a, 18b sind weiterhin im Kontaktbereich mit der Rotorschaufel 12 mit einer Schutzschicht 26 versehen, um ein Verkratzen oder dergleichen der Rotorschaufel 12 zuverlässig zu vermeiden. 1 shows a schematic side view of an embodiment of a holding device 10 at which a rotor blade 12 for a shovel wreath 14 (S. 3 ) of a rotor is fixed. 1 is described below in synopsis with 2 which is an enlarged view of the in 1 shown details II shows. The holding device 10 includes a main body 16 and two at the base 16 arranged holding elements 18a . 18b , by means of which the rotor blade 12 Soluble bar on the body 16 fixed and clamped. The holding element 18a is here as a tension shoe and corresponding to the profile of an adapter 22 on the rotor blade 12 formed while the holding element 18b Corresponding to an outer shroud profile 20b (Z-profile) of the rotor blade 12 is formed so that in some areas a positive connection is achieved. Furthermore, the holding element comprises 18b two partial holding elements 18b ' . 18b ' , wherein the partial holding element 18b ' also designed as a tension shoe. At the blade root of the rotor blade 12 is an adapter 22 whose function will be explained in more detail below. The holding elements 18a . 18b are themselves with fasteners designed as screws 24 detachable on the base body 16 established. The holding elements 18a . 18b are still in contact with the rotor blade 12 with a protective layer 26 provided to scratch or the like of the rotor blade 12 reliably avoid.

Zum Festlegen der Rotorschaufel 12 an der Haltevorrichtung 10 wird vorzugsweise zunächst das als Spannschuh ausgebildete Teilhalteelement 18b' formschlüssig an einem am Außendeckbandprofil 20b der Rotorschaufel 12 vorgesehenen Dichtfin 28 (Fin-Dichtlippe, Dichtsteg) befestigt. Danach wird die Rotorschaufel 12 gegenüber der Haltevorrichtung 10 positioniert und durch Verschrauben der Teilhalteelemente 18b', 18b'' festgelegt. Anschließend wird die Rotorschaufel 12 mit Hilfe des am Adapter 22 angeordneten und festgeschraubten Halteelements 18a eingespannt. Ein Nachrichten der Rotorschaufel 12 in radialer Richtung des Schaufelkranzes 14 kann – beispielsweise durch leichte Schläge – zur Sicherstellung des Rundlaufs gemäß den Pfeilen Ia, Ib über den Adapter 22 oder die Halteelemente 18a, 18b erfolgen. Da keine direkte Krafteinwirkung auf die festgelegte Rotorschaufel 12 erfolgt, wird die Rotorschaufel 12 über die Haltevorrichtung 10 bewegt, wobei ein Verrutschen, Beschädigen oder Abplatzen einer eventuell vorhandenen Funktionsschicht der Rotorschaufel 12 zuverlässig verhindert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Rotorschaufeln 12 zum Aufbau des gesamten Schaufelkranzes 14 auf einer entsprechend ausgebildeten Montagevorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet werden und die Haltevorrichtung 10 bzw. ihr Grundkörper 16 entlang einer korrespondierenden Schiebeführung der Montagevorrichtung bewegbar ist.To fix the rotor blade 12 on the holding device 10 is preferably first formed as a tension shoe part holding member 18b ' a form-fitting on one on the outer shroud profile 20b the rotor blade 12 provided Dichtfin 28 (Fin sealing lip, sealing bar) attached. After that, the rotor blade 12 opposite the holding device 10 positioned and by screwing the partial holding elements 18b ' . 18b ' established. Subsequently, the rotor blade 12 with the help of the adapter 22 arranged and screwed holding element 18a clamped. A news of the rotor blade 12 in the radial direction of the blade ring 14 can - for example, by light blows - to ensure the concentricity according to the arrows Ia . ib over the adapter 22 or the retaining elements 18a . 18b respectively. Because no direct force on the fixed rotor blade 12 takes place, the rotor blade is 12 over the holding device 10 moved, with a slipping, damaging or flaking off a possibly existing functional layer of the rotor blade 12 reliably prevented. It can be provided that the rotor blades 12 to build up the entire blade ring 14 be arranged on a correspondingly formed mounting device (not shown) and the holding device 10 or their basic body 16 along a corresponding sliding guide of the mounting device is movable.

Die Halteelemente 18a, 18b sind dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass beim Festlegen der Rotorschaufel 12 am Grundkörper 16 eine Vorspannung (Pre-Twist) in der Rotorschaufel 12 erzeugt wird, indem die Rotorschaufel um einen Winkel zwischen 0,5° und 5°, beispielsweise zwischen 1° und 3°, tordiert wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Halteelemente 18a, 18b geometrisch derart ausgelegt sind, dass sich die Vorspannung beim Festlegen der Rotorschaufel 12 am Grundkörper 16 ergibt. Durch Austausch bzw. Variieren der Halteelemente 18a, 18b kann der gewünschte Pre-Twist daher in Abhängigkeit der jeweiligen konstruktiven Anforderungen an den Schaufelkranz 14 variabel erzeugt werden.The holding elements 18a . 18b are in the present embodiment designed such that when setting the rotor blade 12 at the base body 16 a bias (pre-twist) in the rotor blade 12 is generated by the rotor blade by an angle between 0.5 ° and 5 °, for example, between 1 ° and 3 °, twisted. It is provided that the holding elements 18a . 18b geometrically designed so that the bias voltage when fixing the rotor blade 12 at the base body 16 results. By replacing or varying the holding elements 18a . 18b Therefore, the desired pre-twist depending on the particular design requirements for the blade ring 14 can be generated variably.

3 zeigt eine schematische Perspektivansicht des Schaufelkranzes 14, welcher durch Bewegen von insgesamt 99 Rotorschaufeln 12 in ihre jeweils vorbestimmten Aufbaupositionen ausgebildet ist. Der gesamte Aufbaudurchmesser des Schaufelkranzes 14 kann beispielsweise mit Hilfe einer Messuhr geprüft und gegebenenfalls nachgerichtet werden, um den Rundlauf sicherzustellen. Mit Pfeil IIIa ist dabei der Pre-Twist zwischen dem Adapter 22 und dem Außendeckbandprofil 20b (Z-Profil) der Rotorschaufel 12 gekennzeichnet. Da die Rotorschaufeln 12 durch das Verschweißen nur im Bereich ihrer Adapter 22 schrumpfen, ihre Außendeckprofile 20b jedoch keiner Schrumpfung unterliegen, entsteht die gewünschte Vorspannung. Diese Vorspannung kann gezielt durch Vorhalten der Keildicke der Adapter 22 eingestellt werden, wodurch der mit Hilfe der Haltevorrichtung 10 erzeugte Pre-Twist grundsätzlich entfallen oder reduziert werden kann. Die Erzeugung der Vorspannung durch Schweißschrumpf bietet grundsätzlich den Vorteil, dass sie gemeinsam in allen Rotorschaufeln 12 erzeugt werden kann. Die Pfeile IIIb kennzeichnen zur Verdeutlichung einen Schrumpf des Schaufelkranzes 14 von vorliegend etwa 2 mm. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass das Außenkonturprofil 20b der Rotorschaufeln 12 derart ausgebildet bzw. angepasst wird, dass das Erzeugen der Vorspannung entsprechend gefördert wird. 3 shows a schematic perspective view of the blade ring 14 , which by moving a total of 99 rotor blades 12 is formed in their respective predetermined construction positions. The overall construction diameter of the blade ring 14 can be checked, for example with the aid of a dial gauge, and readjusted if necessary to ensure concentricity. With arrow IIIa is while the pre-twist between the adapter 22 and the outer shroud profile 20b (Z-profile) of the rotor blade 12 characterized. Because the rotor blades 12 by welding only in the area of their adapters 22 shrink, their outer deck profiles 20b However, subject to any shrinkage, the desired bias arises. This bias can be targeted by maintaining the wedge thickness of the adapter 22 be adjusted, which by means of the holding device 10 generated pre-twist can basically be eliminated or reduced. The generation of the prestress by welding shrinkage basically offers the advantage that they are common in all rotor blades 12 can be generated. The arrows IIIb indicate for clarity a shrinkage of the blade ring 14 from here about 2 mm. It can basically be provided that the outer contour profile 20b the rotor blades 12 is formed or adapted so that the generation of the bias voltage is promoted accordingly.

4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 3 gezeigten Details IV. Dabei sind mehrere Rotorschaufeln 12 und Adapter 22 des in 3 gezeigten Schaufelkranzes 14 erkennbar, die mit Hilfe eines Elektronenstrahlschweißverfahrens unter Ausbildung mehrerer Schweißnähte 30a, 30b verschweißt werden. Dabei ist mit IVa ein Bereich ohne Verunreinigungen durch mechanische Bearbeitung, Reinigungsmittelrückstände oder dergleichen gekennzeichnet. Die Pfeile IVb markieren demgegenüber Bereiche, die derartige Verunreinigungen aufweisen und dadurch zur Ausbildung eines Restspaltes führen können. Insbesondere bei Verwendung von hochtemperaturfähigen Materialien – beispielsweise Inconel 718 – für die Rotorschaufeln 12 bzw. die Adapter 22 ist eine Bearbeitung des Schaufelkranzes 14 ohne Kühlschmierstoffe (trocken) sehr problematisch. Daher werden zunächst die Adapter 22 aneinandergeheftet, indem radiale Schweißnähte 30a erzeugt werde, die eine Tiefe von wenigstens 60% einer Oberraupenbreite der axialen Schweißnaht 30b aufweisen. Die radialen Schweißnähte 30a werden dabei gleichmäßig über einen Innenumfang des Schaufelkranzes 14 ver teilt erzeugt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dabei eine Einschweißtiefe von etwa 5–6 mm erzeugt. Durch eine tiefere Einschweißung als notwendig wird verhindert, dass ein zu tiefes Eindringen eventuell vorhandener Kühlschmierstoffe bei der mechanischen Bearbeitung in den Restspalt erfolgen kann. Dabei kann – wie zuvor erwähnt – vorgesehen sein, dass ein größerer Schweißschrumpf akzeptiert wird, um einen gezielten Pre-Twist in den Rotorschaufeln 12 zu erzeugen. 4 shows an enlarged view of the in 3 shown details IV , There are several rotor blades 12 and adapters 22 of in 3 shown blade ring 14 recognizable by means of an electron beam welding process to form multiple welds 30a . 30b be welded. It is with IVa an area without contamination by mechanical processing, detergent residues or the like. The arrows IVb In contrast, mark areas that have such impurities and thereby can lead to the formation of a residual gap. Especially when using high temperature materials - for example Inconel 718 - for the rotor blades 12 or the adapters 22 is a machining of the blade ring 14 without cooling lubricants (dry) very problematic. Therefore, first the adapters 22 tacked together by radial welds 30a which has a depth of at least 60% of an upper bead width of the axial weld 30b exhibit. The radial welds 30a Be evenly over an inner circumference of the blade ring 14 ver shares generated. In the present embodiment, a welding depth of about 5-6 mm is generated. A deeper weld than necessary prevents a too deep penetration of any existing cooling lubricants during mechanical processing into the remaining gap. It can be provided, as mentioned above, that a larger welding shrinkage is accepted in order to achieve a targeted pre-twist in the rotor blades 12 to create.

Anschließend wird eine Rotorscheibe 32 am Schaufelkranz 14 angeordnet und mit den Adaptern 22 verschweißt, um einen als Turbinenscheibe (Blisk) ausgebildeten Rotor herzustellen. Hierzu werden die radialen Schweißnähte 30a gemäß Pfeil IVc überschweißt und die axiale Schweißnaht 30b erzeugt. Die axiale Schweißnaht 30b, die kreisförmig bezüglich einer Drehachse des Schaufelkranzes 14 bzw. des Rotors und entlang eines Kontaktbereichs zwischen den Adaptern 22 und der Rotorscheibe 32 verläuft, kommt auf diese Weise im mit Pfeil IVd markierten Bereich nicht mit den eventuell vorhandenen Verunreinigungen in Berührung, wodurch eine Poren- oder Fehlstellenbildung ausgeschlossen und eine entsprechende hohe Fügequalität sichergestellt ist. Zum Verschweißen wird dabei jeweils ein Elektronenstrahl-Schweißverfahren verwendet, wobei grundsätzlich auch Laserstrahl-Schweißverfahren oder dergleichen vorgesehen sein können.Subsequently, a rotor disk 32 on the blade ring 14 arranged and with the adapters 22 welded to produce a turbine disk (Blisk) designed rotor. For this purpose, the radial welds 30a according to arrow IVc welded over and the axial weld 30b generated. The axial weld 30b that is circular with respect to a rotation axis of the blade ring 14 or the rotor and along a contact area between the adapters 22 and the rotor disk 32 runs, comes in this way with an arrow IVd marked area is not in contact with the possibly present impurities, whereby a pore or defect formation is excluded and a corresponding high joint quality is ensured. For welding, in each case an electron beam welding method is used, wherein basically also laser beam welding method or the like can be provided.

Zum besseren Verständnis zeigt 5 eine vergrößerte und teilgeschnittene Perspektivansicht des in 3 gezeigten Details IV. Dabei sind insbesondere die radialen Schweißnähte 30a zwischen den Adaptern 22 und die axiale Schweißnaht 30b zwischen den Adaptern 22 und der Rotorscheibe 32 erkennbar. Die genannten Verfahrensschritte können grundsätzlich natürlich nicht nur bei der Herstellung, sondern auch bei einer Reparatur des Schaufelkranzes 14 bzw. des Rotors angewendet werden.For a better understanding shows 5 an enlarged and partially cutaway perspective view of the in 3 shown details IV , In particular, the radial welds are 30a between the adapters 22 and the axial weld 30b between the adapters 22 and the rotor disk 32 recognizable. Of course, the method steps mentioned can, of course, not only in the production, but also in a repair of the blade ring 14 or the rotor can be applied.

Claims (16)

Haltevorrichtung (10) zum Halten wenigstens einer Rotorschaufel (12) für einen Schaufelkranz (14) eines Rotors, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Strömungsmaschine, mit einem Grundkörper (16) und zumindest einem am Grundkörper (16) angeordneten Halteelement (18a, 18b), mittels welchem die wenigstens eine Rotorschaufel (12) lösbar am Grundkörper (16) festlegbar ist.Holding device ( 10 ) for holding at least one rotor blade ( 12 ) for a blade ring ( 14 ) of a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbomachine, with a basic body ( 16 ) and at least one on the main body ( 16 ) arranged holding element ( 18a . 18b ), by means of which the at least one rotor blade ( 12 ) detachable on the base body ( 16 ) is determinable. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Halteelement (18a, 18b) einen Spannschuh (18a, 18b') umfasst.Holding device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the at least one retaining element ( 18a . 18b ) a tension shoe ( 18a . 18b ' ). Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Halteelement (18b) wenigstens zwei Teilhalteelemente (18b', 18b'') umfasst.Holding device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one retaining element ( 18b ) at least two partial holding elements ( 18b ' . 18b ' ). Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Halteelement (10) zumindest ein Befestigungsmittel (24), insbesondere eine Schraube, zugeordnet ist, mittels welchem das wenigstens eine Halteelement (18a, 18b) lösbar am Grundkörper (16) festlegbar ist und/oder mittels welchem die Teilhalteelemente (18b', 18b'') relativ zueinander festlegbar sind.Holding device ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the holding element ( 10 ) at least one fastening means ( 24 ), in particular a screw, is assigned, by means of which the at least one retaining element ( 18a . 18b ) detachable on the base body ( 16 ) and / or by means of which the partial holding elements ( 18b ' . 18b ' ) can be fixed relative to each other. Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Halteelement (18a, 18b) zumindest im Kontaktbereich mit der Rotorschaufel (12) korrespondierend mit einem Außenwandbereich (20b) der Rotorschaufel (12) ausgebildet ist.Holding device ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one retaining element ( 18a . 18b ) at least in the Contact area with the rotor blade ( 12 ) corresponding to an outer wall area ( 20b ) the rotor blade ( 12 ) is trained. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Halteelement (18a, 18b) korrespondierend mit einem Außendeckbandprofil (20b) und/oder dem Profil eines Adapters (22) an der Rotorschaufel (12) ausgebildet ist.Holding device ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the at least one retaining element ( 18a . 18b ) corresponding to an outer shroud profile ( 20b ) and / or the profile of an adapter ( 22 ) on the rotor blade ( 12 ) is trained. Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese ausgebildet ist, eine Vorspannung in der Rotorschaufel (12) zu erzeugen.Holding device ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is designed, a bias in the rotor blade ( 12 ) to create. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese ausgebildet ist, die Rotorschaufel (12) um einen Winkel zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 1° und 3°, zu tordieren.Holding device ( 10 ) according to claim 7, characterized in that it is formed, the rotor blade ( 12 ) to twist at an angle between 0.5 ° and 5 °, in particular between 1 ° and 3 °. Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) und/oder das wenigstens eine Halteelement (18a, 18b) zumindest im Kontaktbereich mit der Rotorschaufel (12) mit einer Schutzschicht (26) versehen ist.Holding device ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the basic body ( 16 ) and / or the at least one retaining element ( 18a . 18b ) at least in the contact area with the rotor blade ( 12 ) with a protective layer ( 26 ) is provided. Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens zwei Halteelemente (18a, 18b) umfasst, zwischen welchen die wenigstens eine Rotorschaufel (12) einspannbar ist.Holding device ( 10 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises at least two retaining elements ( 18a . 18b ) between which the at least one rotor blade ( 12 ) is clamped. Verfahren zum Montieren eines mehrere Rotorschaufeln (12) umfassenden Schaufelkranzes (14) für einen Rotor, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Strömungsmaschine, bei welchem wenigstens eine Rotorschaufel (12) des Schaufelkranzes (14) an einer Haltevorrichtung (10) festgelegt und die wenigstens eine Rotorschaufel (12) durch Bewegen der Haltevorrichtung (10) in einer vorbestimmten Aufbauposition des Schaufelkranzes (14) angeordnet wird.Method of mounting a plurality of rotor blades ( 12 ) comprehensive blade ring ( 14 ) for a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbomachine, in which at least one rotor blade ( 12 ) of the blade ring ( 14 ) on a holding device ( 10 ) and the at least one rotor blade ( 12 ) by moving the holding device ( 10 ) in a predetermined mounting position of the blade ring ( 14 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.Method according to claim 11, characterized in that a holding device ( 10 ) according to one of claims 1 to 10 is used. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anordnen der Rotorschaufel (12), insbesondere beim Festlegen der Rotorschaufel (12) an der Haltevorrichtung (10), eine Vorspannung in der wenigstens einen Rotorschaufel (12) erzeugt wird.A method according to claim 11 or 12, characterized in that prior to arranging the rotor blade ( 12 ), in particular when fixing the rotor blade ( 12 ) on the holding device ( 10 ), a bias in the at least one rotor blade ( 12 ) is produced. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorschaufel (12) durch Beaufschlagen der Haltevorrichtung (10) mit einer Stellkraft in die vorbestimmte Aufbauposition bewegt wird.Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the rotor blade ( 12 ) by applying the holding device ( 10 ) is moved with a force in the predetermined construction position. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorschaufeln (12) des Schaufelkranzes (14) nach dem Anordnen im Bereich ihrer Schaufelfüße gefügt, insbesondere verschweißt, werden.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the rotor blades ( 12 ) of the blade ring ( 14 ) are joined after arranging in the region of their blade feet, in particular welded, are. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verschweißens der Rotorschaufeln (12) eine Vorspannung in wenigstens einer Rotorschaufel (12) erzeugt wird.A method according to claim 15, characterized in that by means of the welding of the rotor blades ( 12 ) a bias in at least one rotor blade ( 12 ) is produced.
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