DE102009033835A1 - Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor - Google Patents

Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor Download PDF

Info

Publication number
DE102009033835A1
DE102009033835A1 DE102009033835A DE102009033835A DE102009033835A1 DE 102009033835 A1 DE102009033835 A1 DE 102009033835A1 DE 102009033835 A DE102009033835 A DE 102009033835A DE 102009033835 A DE102009033835 A DE 102009033835A DE 102009033835 A1 DE102009033835 A1 DE 102009033835A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
blade
rotor body
base
neuschaufel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009033835A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102009033835B4 (de
Inventor
Marcus Klemm
Karl-Hermann Dr. Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Priority to DE102009033835A priority Critical patent/DE102009033835B4/de
Priority to EP10742714A priority patent/EP2307169A1/de
Priority to US13/384,508 priority patent/US9138834B2/en
Priority to PCT/DE2010/000793 priority patent/WO2011009431A1/de
Publication of DE102009033835A1 publication Critical patent/DE102009033835A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102009033835B4 publication Critical patent/DE102009033835B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/005Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only replacement pieces of a particular form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005Repairing methods or devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3061Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers by welding, brazing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/233Electron beam welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/234Laser welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/236Diffusion bonding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/30Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31Layer deposition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49336Blade making
    • Y10T29/49337Composite blade

Landscapes

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

Abstract

Offenbart sind ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integraler Beschaufelung, wobei eine Neuschaufel an einen auf einer rotorgrundkörperseitigen Trennfläche errichteten Sockel gefügt wird, sowie ein nach diesem Verfahren reparierter bzw. instandgesetzter Rotor.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integraler Beschaufelung und einen Rotor mit einer derartig ausgetauschten Schaufel.
  • Rotoren mit integraler Beschaufelung haben entweder einen scheibenförmigen oder einen ringförmigen Rotorgrundkörper, an dessen Außenumfang die Beschaufelung integral angeordnet ist. Rotoren mit einem scheibenförmigen Rotorgrundkörper werden als Blisk (Bladed Disk) und Rotoren mit einem ringförmigen Rotorgrundkörper als Bling (Bladed Ring) bezeichnet.
  • Verfahren zur Herstellung von Rotoren mit integraler Beschaufelung sind in der Patentanmeldung WO 2005/024185 der Anmelderin beschrieben. Ein Verfahren sieht vor, die Rotoren mit ihrer Beschaufeln aus dem Vollen zu fräsen. Ein anderes Herstellungsverfahren sieht vor, die Beschaufelung getrennt von dem Rotorgrundkörper herzustellen und anschließend durch ein Fügeverfahren an dem Rotorgrundkörper anzuordnen. Beispiele für Fügeverfahren sind lineares Reibschweißen, induktives Pressschweißen oder Diffusionsschweißen. Bei dem letzteren Herstellungsverfahren besteht die Beschaufelung aus Schmiedeteilen, die bereits an die Sollform der Schaufeln derart angepasst sind, dass nach dem Anfügen an dem Rotorgrundkörper nur noch eine Feinbearbeitung zu erfolgen hat. Allerdings kann die Beschaufelung auch aus einer Vielzahl von Schaufelrohlingen bestehen, die aus einem Pressprofil herausgetrennt werden und erst nach dem Anfügen an dem Rotorgrundkörper zu ihrer Sollform bearbeitet werden.
  • Die internationale Patentanmeldung WO 2008/046388 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit integraler Beschaufelung, bei dem zumindest Abschnitte des Rotors nach einem generativen Verfahren hergestellt werden. Die WO 2008/046388 schlägt insbesondere vor, die Beschaufelung oder den gesamten Rotor einschließlich der Beschaufelung generativ herzustellen.
  • Aufgrund der integralen Anordnung der Beschaufelung an dem Rotorgrundkörper ist jedoch der Austausch einer Altschaufel, beispielsweise eine beschädigte Schaufel oder eine Schaufel, die ihre maximale Lebensdauer erreicht hat, im Vergleich zu herkömmlich hergestellten Rotoren mit am Rotorgrundkörper eingesetzten Schaufeln verhältnismäßig aufwendig.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Austauschen einer beschädigten Schaufel eines Rotors mit integraler Beschaufelung ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 033 625 A1 der Anmelderin offenbart. Nach diesem Verfahren wird die beschädigte Schaufel abgetrennt und durch eine Neuschaufel, die durch ein pulvermetallurgisches Spritzgießverfahren hergestellt wird, ersetzt. Der DE 10 2005 033 625 A1 ist jedoch nicht zu entnehmen, ob die Neuschaufel unmittelbar am Außenumfang des Rotorgrundkörpers angeordnet wird oder ob sie an einem rotorgrundkörperseitigen Stumpf der zuvor abgetrennten beschädigten Schaufel angefügt wird.
  • Die DE 39 09 733 A1 schlägt ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel vor, bei dem die Neuschaufel an einem rotorgrundkörperseitigen Stumpf angeschweißt wird. Die beschädigte Schaufel wird in einem definierten Abstand von dem Rotorgrundkörper abgetrennt, so dass ein Stumpf stehen bleibt, dessen Radialfläche eine Schaufelanschlussfläche für die Neuschaufel darstellt. Zur Stabilisierung des Stumpfes beim Fügen der Neuschaufel wird der Stumpf umfangsseitig durch eine mehrteilige metallische Einfassung stabilisiert, die mit dem Stumpf und der Neuschaufel eine metallurgische Verbindung eingeht. Die Höhe der Einfassung entspricht der radialen Länge des Stumpfes, so dass der Stumpf und die Einfassung die Schaufelanschlussfläche für die Neuschaufel schaffen. Nach dem Fügen wird überschüssiges Material beispielsweise der Einfassung entfernt und die Verbindung Stumpf-Neuschaufel auf Sollmaß endbearbeitet.
  • Die EP 1 535 692 B1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel, bei dem ein rotorgrundkörperseitiger Stumpf einer zuvor abgetrennten beschädigten Schaufel beim Fügen der Neuschaufel stabilisiert wird. Es wird um den Stumpf herum eine Einrahmung errichtet, in die ein Metallpulver eingefüllt wird. Die Neuschaufel wird durch Reibschweißen an einer radialen Schaufelanschlussfläche des Stumpfes befestigt, wobei das Metallpulver eine stabilisierende Beschichtung für den Stumpf bildet. Nach dem Fügen der Neuschaufel wird die Verbindung Stumpf-Neuschaufel auf Sollmaß endbearbeitet.
  • Aus der EP 0 376 874 B1 ist es jedoch auch bekannt, anstatt den rotorgrundkörperseitigen Stumpf zu stabilisieren, die Neuschaufel im Bereich ihrer Fügefläche mit einem Kragen zu versehen, der beim Fügen eine einheitliche Erwärmung ermöglichen und eine Deformation verhindern soll. Das Abtrennen der beschädigten Schaufel kann mittels des Electrical Discharge Machining (EDM-Verfahren) erfolgen. Nach dem Fügen der Neuschaufel wird der Kragen sowie überschüssiges Material entfernt und die Verbindung Stumpf-Neuschaufel auf Sollmaß endbearbeitet.
  • Das US-Patent US 6,095,402 zeigt ein Verfahren zum Austauschen eines Rotors mit integraler Beschaufelung, bei dem ebenfalls eine Neuschaufel an einem rotorgrundkörperseitigen Stumpf einer zuvor abgetrennten beschädigten Schaufel angeordnet wird. Dabei ist der Gegenstand dieses US-Patents auf die besondere geometrische Ausbildung der Schaufelanschlussfläche des Stumpfes gerichtet, so dass auch bei nicht ebener Schaufelanschlussfläche die Neuschaufel mittels linearen Reibschweißens gefügt werden kann.
  • Den vorgenannten bekannten Verfahren ist gleich, dass die radiale Schaufelanschlussfläche des Stumpfes beim Abtrennen der beschädigten Schaufel gebildet wird. Eine beim Abtrennen der beschädigten Schaufel an dem Stumpf entstehende Trennfläche dient als Schaufelanschlussfläche für eine Neuschaufel. Die Trennfläche wird zur Fügevorbereitung lediglich entsprechend gereinigt. Dies hat den Nachteil, dass das Abtrennen der beschädigten Schaufel in einem definierten Abstand vom Außenumfang des Rotorgrundkörpers und zusätzlich sehr genau zu erfolgen hat, um ein passgenaues Fügen der Neuschaufel zu ermöglichen. Entsprechend technisch anspruchsvolle Trennverfahren sind anzuwenden. Ebenso ist nachteilig, dass entweder der Stumpf beim Fügen aufwendig stabilisiert werden muss oder die Neuschaufel besondere gestalterische Merkmale aufzuweisen hat, da die endbearbeitete Form des Stumpfes den beim Fügen auftretenden Belastungen nicht standhält.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integraler Beschaufelung, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und ein einfaches passgenaue Fügen einer Neuschaufel ermöglicht, sowie einen Rotor mit einer derart ausgetauschten Schaufel zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integraler Beschaufelung mit den Schritten des Anspruchs 1 und durch einen Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • In einem ersten Schritt wird die Altschaufel von dem Rotorgrundkörper abgetrennt. Hierbei entsteht an dem Rotorgrundkörper eine Trennfläche, auf der erfindungsgemäß in einem folgenden Schritt ein Sockel errichtet wird. Sobald der Sockel seine radiale Solllänge bzw. Höhe erreicht hat, wird an seiner von dem Rotorgrundkörper abgewandten Radialfläche die Schaufelanschlussfläche für eine Neuschaufel ausgebildet. Dann wird die Neuschaufel an die Schaufelanschlussfläche gefügt.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Schaufelanschlussfläche neu gebildet wird und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, identisch mit der beim Abtrennen der Altschaufel rotorgrundkörperseitig entstehenden Trennfläche ist. Somit kann die Altschaufel durch technisch einfache Trennverfahren von dem Rotorgrundkörper entfernt werden. Ferner ist vorteilhaft, dass die Altschaufel nicht zu nah über dem Außenumfang des Rotorgrundkörpers abgetrennt werden kann, da die Neuschaufel nicht unmittelbar an dem verbleibenden Stumpf gefügt wird, sondern ein Sockel errichtet wird, dessen radiale Länge frei wählbar ist. Weiterhin ist eine aufwendige Stabilisierung des Sockels beim Fügen nicht notwendig, da seine Gestalt beim Errichten bzw. Aufbauen flexibel gewählt werden kann. Der Sockel kann von seiner Gestalt so aufbereitet werden, dass das Fügen und Endbearbeiten der Neuschaufel dem Anordnen einer Schaufel in der Neuteilfertigung entspricht.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Altschaufel derart vom Rotorgrundkörper abgetrennt, dass die Trennfläche an einem rotorgrundkörperseitigen Stumpf ausgebildet wird.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Altschaufel derart von dem Rotorgrundkörper entfernt, dass die Trennfläche bündig zum Außenumfang des Rotorgrundkörpers verläuft.
  • Der Sockel kann sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung mit Übermaß versehen werden.
  • In Abhängigkeit von dem Übermaß des Sockels, der Fügeverbindung an sich und der Gestalt der Neuschaufel kann eine Endbearbeitung auf Sollmaß durchgeführt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Errichten des Sockels mittels eines generativen Herstellungsverfahrens, beispielsweise durch Laserauftragsschweißen.
  • Das Fügen der Neuschaufel an der Schaufelanschlussfläche wird bei einem Ausführungsbeispiel mittels eines Schweißverfahrens ausgeführt. Beispiele sind Elektronenstrahlschweißen, lineares Reibschweißen, induktives Hochfrequenz-Pressschweißen oder Diffusionsschweißen.
  • Ein erfindungsgemäßer Rotor mit integraler Beschaufelung sieht einen Rotorgrundkörper vor, an dem eine Vielzahl von Schaufeln angeordnet ist, wobei zumindest eine Altschaufel durch eine Neuschaufel ersetzt ist. Erfindungsgemäß ist die Neuschaufel an einer Schaufelanschlussfläche eines Sockels angeordnet, der auf einer rotorgrundkörperseitigen Trennfläche der zuvor abgetrennten Altschaufel errichtet ist.
  • Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand stark vereinfachter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen
  • 1 einen Querschnitt durch einen Rotor in der Neuteilfertigung mit integraler Beschaufelung im Bereich einer gefügten Schaufel,
  • 2 den Querschnitt nach 1 nach einer Endbearbeitung der Fügeverbindung,
  • 3 einen Querschnitt durch einen Rotor mit integraler Beschaufelung im Bereich einer abgetrennten Altschaufel,
  • 4 den Querschnitt nach 3 vor dem Fügen einer Neuschaufel,
  • 5 den Querschnitt nach 4 nach dem Fügen der Neuschaufel, und
  • 6 den Querschnitt nach 5 nach dem Endbearbeiten der Fügeverbindung.
  • 1 zeigt vereinfacht die Neufertigung eines Rotors 2 einer Gasturbine, insbesondere eines Flugzeugtriebwerks, mit integraler Beschaufelung. Der Rotor 2 weist einen scheibenförmigen Rotorgrundkörper 4 mit einer Vielzahl von radialen Vorsprüngen 6, 8, 10 auf, an denen jeweils eine Schaufel 12 der integralen Beschaufelung direkt gefügt ist bzw. noch gefügt wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird im Folgenden beispielhaft für jeden Vorsprung 6, 8, 10 und für jede Schaufel 12 lediglich der in der 1 dargestellte mittlere Vorsprung 8 mit der Schaufel 12 betrachtet.
  • Der Vorsprung 8 weist eine radiale Schaufelanschlussfläche 14 auf und ist mit einem in 2 gestichelt angedeuteten Übermaß versehen.
  • Die Schaufel 12 hat einen Fußabschnitt 16 und einen von dem Fußabschnitt 16 entfernt liegenden Kopfabschnitt 18, der hier mit einem Deckband versehen ist. Der Fußabschnitt 16 weist eine dem Rotorgrundkörper 4 zugewandte Fügefläche 20 auf und ist entsprechend dem radialen Vorsprung 8 mit einem in 2 gestrichelt dargestellten Übermaß versehen. Die Fügefläche 20 ist komplementär zur Schaufelanschlussfläche 14 des radialen Vorsprungs 8.
  • Beim Fügen der Schaufel 12 an dem Rotorgrundkörper 4 wird diese mit ihrer Fügefläche 20 in Anlage mit der Schaufelanschlussfläche 14 des Vorsprungs 8 gebracht und durch ein geeignetes Verfahren metallurgisch mit dem Vorsprung 8 verbunden. Geeignete Fügeverfahren sind zum Beispiel Elektronenstrahlschweißen (Electrical Beam Welding, EB-Schweißen), lineares Reibschweißen, das induktive Hochfrequenz-Pressschweißen (Inductiv High Frequency Pressure Welding, IHFP) oder das Diffusionsschweißen.
  • Gemäß 2 werden nach dem Fügen der Vorsprung 8 und der Fußabschnitt 16 der Schaufel 12 durch eine Endbearbeitung auf Endmaß gebracht. Hierbei werden die gestrichelt angedeuteten Übermaße des Vorsprungs 8 und des Fußabschnitts 16 sowie beim Fügen entstehende Materialanhäufungen entfernt. Beispielhafte Verfahren zur Endbearbeitung sind elektrochemisches Bearbeiten (Electrical Chemical Machining, ECM) und Fräsen.
  • Kommt es im Betriebsfall zu einer Schädigung der Schaufel 12, oder hat die Schaufel 12 ihre maximale Lebensdauer erreicht, ist sie durch eine in 5 gezeigte Neuschaufel 22 auszutauschen. Ein erfindungsgemäßer Austausch der bisherigen Schaufel bzw. Altschaufel 12 gegen die Neuschaufel 22 wird in den folgenden 3 bis 6 beschrieben.
  • 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Rotor 2 mit integraler Beschaufelung. Es ist ein Rotorgrundkörper 4 mit zwei nicht beschädigten Schaufeln 24, 26 gezeigt, zwischen denen eine in 2 gezeigte Altschaufel 12 angeordnet war. Das Fügen der Schaufeln 24, 26 sowie das Fügen der in der 3 nicht dargestellten Altschaufel 12 erfolgte im Rahmen der Neuteilfertigung wie vorstehend in den 1 und 2 erläutert.
  • Zu Beginn des Austausches der Altschaufel 12 wird eine Trennebene 28 bestimmt, in der die Altschaufel 12 von dem Rotorgrundkörper 4 abgetrennt werden soll. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verlauf der Trennebene 28 derart gewählt, dass ein Stumpf 30 des in 1 dargestellten radialen Vorsprungs 8, an dem die Altschaufel 12 angeordnet war, rotorgrundkörperseitig stehen bleibt. Das Entfernen der Altschaufel 12 von dem Rotorgrundkörper 4 erfolgte beispielsweise durch Funkenerosion (Electrical Discharge Machining, EDM).
  • Der Stumpf 30 weist eine in der Trennebene 28 liegende radiale Trennfläche 32 auf, auf der gemäß 4 ein radialer Sockel 34 zur Aufnahme der Neuschaufel 22 errichtet wird. Dabei ist der Stumpf 30 kleiner als der ursprüngliche Vorsprung 6 ausgebildet. Seine Höhe bzw. radiale Länge lässt sich jedoch beliebig einstellen. Zur verbesserten Haftung des Sockels 34 auf der Trennfläche 32 wird diese vor dem Errichten des Sockels 34 entsprechend gereinigt. Das Errichten des Sockels 34 erfolgt mittels eines generativen Herstellungsverfahrens, beispielsweise durch Laserstrahl- bzw. Laserauftragsschweißen. Bei dem Errichten geht der Sockel 34 mit dem Rotorgrundkörper 4 eine metallurgische Verbindung ein.
  • Der Sockel 34 erstreckt sich folglich über die Trennebene 28 hinaus und bildet eine radiale Schaufelanschlussfläche 14 zum Anordnen der Neuschaufel 22. Seine radiale Länge bzw. Höhe hso richtet sich nach der radialen Länge bzw. Höhe hst des Stumpfes 30 und nach der Gestalt eines in 5 gezeigten Fußabschnitts 16 der Neuschaufel 22, da die Summe der Höhen hso und hst den radialen Abstand a der Schaufelanschlussfläche 14 vom Außenumfang 36 des Rotorgrundkörpers 4 ergibt. Der Sockel 34 wird mit in 6 gestrichelt angedeuteten Übermaßen errichtet. Diese können sich sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung des Rotorgrundkörpers 4 erstrecken. Wenn der Fußabschnitt 16 der Neuschaufel 22 die selbe Gestalt wie die Altschaufel 12 bei der Neuteilfertigung aufweist, entsprechen die Gestalt des Sockels 34 mit dem Stumpf 30 einschließlich der Übermaße und insbesondere der Abstand a der Schaufelanschlussfläche 14 von dem Außenumfang 36 des Rotorgrundkörpers 4 dem in 1 gezeigten radialen Vorsprung 8 und seiner radialen Länge l gemessen vom Außenumfang 36 des Rotorgrundkörpers 4.
  • Sobald die Schaufelanschlussfläche 14 ausgebildet ist, wird gemäß 5 die Neuschaufel 22 mit ihrem Fußabschnitt 16 bzw. ihrer zur Schaufelanschlussfläche 14 komplementären Fügefläche 20 an dem Sockel 34 bzw. der Schaufelanschlussfläche 14 positioniert und an dem Rotorgrundkörper 4 angefügt. Das Fügen erfolgt bevorzugterweise nach einem der in 1 genannten direkten Fügeverfahren.
  • Nach dem Fügen der Neuschaufel 22 werden, wie in 6 gezeigt, der Sockel 34 und der Fußabschnitt 16 der Neuschaufel 22 sowie die Fügeverbindung endbearbeitet. D. h., die gestrichelt angedeuteten Übermaße und sonstige beim Fügen entstehenden Materialanhäufungen werden wie bei der Neuteilfertigung nach 2 entfernt.
  • Nach dem Endbearbeiten der Fügeverbindung ist somit ein Rotor 2 mit integraler Beschaufelung geschaffen, der eine Neuschaufel 22 aufweist, die an einer Schaufelanschlussfläche 14 eines Sockels 34 ausgebildet ist, der auf einer rotorgrundkörperseitigen Trennfläche 32 einer zuvor abgetrennten Altschaufel 12 errichtet ist und quasi einem radialen Vorsprung 8 des Rotorgrundkörpers 4 entspricht, an dem in der Neuteilfertigung die ursprünglich neuwertige Altschaufel 12 angeordnet wurde.
  • Es sei erwähnt, dass die Trennebene 28 auch derart gewählt werden kann, dass kein Stumpf 34 am Rotorgrundkörper 4 stehen bleibt, sondern die Trennfläche 32 bündig in den Außenumfang 36 der Rotorgrundkörpers 4 übergeht und der Sockel 34 unmittelbar auf dem Außenumfang 36 errichtet wird.
  • Ebenso sei erwähnt dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf scheibenförmige Rotoren 2 mit integraler Beschaufelung beschränkt ist, sondern das es sich auch auf ringförmige Rotoren mit integraler Beschaufelung und auf Rotoren für Verdichter erstreckt.
  • Des Weiteren sei erwähnt, dass eine Neuschaufel im Sinne der Erfindung auch eine aufbereite bzw. reparierte Altschaufel sein kann.
  • Weiterhin ist es ebenfalls vorstellbar, dass beim Erreichen der maximalen Lebensdauer des Rotorgrundträgers 4 sämtliche Altschaufeln 12 von dem Rotorgrundkörper 4 abgetrennt werden, ihre Fügeflächen 20 für eine Verwendung an einer neuem Rotorgrundkörper bearbeitet und die derart vorbereiteten Altschaufeln 12 an den neuen Rotorgrundkörper angeordnet werden.
  • Der Rotorgrundkörper 4 kann aus dem Vollen gefräst oder zum Beispiel mittels eines generativen Herstellungsverfahrens hergestellt sein. Ebenso können die Schaufeln generativ hergestellt sein oder beispielsweise Schmiedteile, Frästeile oder Pressprofile sein.
  • Ferner ist es ebenfalls vorstellbar, den Sockel 34 nicht durch Laserauftragsschweißen, sondern durch ein anderes generatives Herstellungsverfahren zu errichten.
  • Offenbart sind ein Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integraler Beschaufelung, wobei eine Neuschaufel an einen auf einer rotorgrundkörperseitigen Trennfläche errichteten Sockel gefügt wird, sowie ein nach diesem Verfahren reparierter bzw. instandgesetzter Rotor.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Rotor
    4
    Rotorgrundkörper
    6
    radialer Vorsprung
    8
    radialer Vorsprung
    10
    radialer Vorsprung
    12
    Schaufel/Altschaufel
    14
    Schaufelanschlussfläche
    16
    Fußabschnitt
    18
    Kopfabschnitt
    20
    Fügefläche
    22
    Neuschaufel
    24
    Schaufel
    26
    Schaufel
    28
    Trennebene
    30
    Stumpf
    32
    Trennfläche
    34
    Sockel
    36
    Außenumfang
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2005/024185 [0003]
    • - WO 2008/046388 [0004, 0004]
    • - DE 102005033625 A1 [0006, 0006]
    • - DE 3909733 A1 [0007]
    • - EP 1535692 B1 [0008]
    • - EP 0376874 B1 [0009]
    • - US 6095402 [0010]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Austauschen einer Schaufel (12) eines Rotors (2) mit einem Rotorgrundkörper (4), an dem eine integrale Beschaufelung angeordnet ist, mit den Schritten: – Abtrennen der Altschaufel (12), wobei an dem Rotorgrundkörper (4) eine Trennfläche (28) gebildet wird, – Errichten eines Sockels (34) auf der Trennfläche (28), – Ausbilden einer Schaufelanschlussfläche (14) an dem Sockel (34), und – Fügen einer Neuschaufel (22) an die Schaufelanschlussfläche (14),
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trennfläche (28) an einem rotorgrundkörperseitigen Stumpf (30) der Altschaufel (12) gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Altschaufel (12) bündig am Außenumfang (36) des Rotorgrundkörpers (4) abgetrennt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Sockel (34) mit einem Übermaß in Umfangsrichtung versehen wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sockel (34) mit einem Übermaß in Axialrichtung versehen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Sockel (34) und die Fügeverbindung mit der Neuschaufel (22) endbearbeitet werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sockel (34) mittels eines generativen Herstellungsverfahrens errichtet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Sockel (34) durch Laserauftragsschweißen errichtet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fügen der Neuschaufel (22) durch Elektronenstrahlschweißen, lineares Reibschweißen, induktives Hochfrequenz-Pressschweißen oder Diffusionsschweißen erfolgt.
  10. Rotor mit integraler Beschaufelung, der einen Rotorgrundkörper (4) aufweist, an dem zumindest eine Neuschaufel (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Neuschaufel (22) an einer Schaufelanschlussfläche (14) eines Sockels (34) gefügt ist, der auf einer rotorgrundkörperseitigen Trennfläche (32) einer abgetrennten Altschaufel (12) errichtet ist.
DE102009033835A 2009-07-18 2009-07-18 Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor Expired - Fee Related DE102009033835B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009033835A DE102009033835B4 (de) 2009-07-18 2009-07-18 Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor
EP10742714A EP2307169A1 (de) 2009-07-18 2010-07-08 Verfahren zum austauschen einer schaufel eines rotors mit integrierter beschaufelung und ein derartiger rotor
US13/384,508 US9138834B2 (en) 2009-07-18 2010-07-08 Method for replacing a blade of a rotor having integrated blades and such a rotor
PCT/DE2010/000793 WO2011009431A1 (de) 2009-07-18 2010-07-08 Verfahren zum austauschen einer schaufel eines rotors mit integrierter beschaufelung und ein derartiger rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009033835A DE102009033835B4 (de) 2009-07-18 2009-07-18 Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009033835A1 true DE102009033835A1 (de) 2011-01-20
DE102009033835B4 DE102009033835B4 (de) 2012-01-19

Family

ID=42697483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009033835A Expired - Fee Related DE102009033835B4 (de) 2009-07-18 2009-07-18 Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9138834B2 (de)
EP (1) EP2307169A1 (de)
DE (1) DE102009033835B4 (de)
WO (1) WO2011009431A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016075391A1 (fr) * 2014-11-14 2016-05-19 Snecma Procédé de soudage par friction avec rechargement d'une pale sur une aube de turbomachine

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8613138B2 (en) * 2009-12-16 2013-12-24 United Technologies Corporation Repair of integrally bladed rotors
US8479391B2 (en) * 2009-12-16 2013-07-09 United Technologies Corporation Consumable collar for linear friction welding of blade replacement for damaged integrally bladed rotors
DE102010034337A1 (de) * 2010-08-14 2012-02-16 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Verbinden einer Turbinenschaufel mit einer Turbinenscheibe oder einem Turbinenring
US9694440B2 (en) * 2010-10-22 2017-07-04 United Technologies Corporation Support collar geometry for linear friction welding
DE102013226221A1 (de) * 2013-12-17 2015-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Fügeverfahren
EP2998060B1 (de) * 2014-09-16 2019-01-02 Rolls-Royce plc Verfahren zum austauschen beschädigter schaufel
EP3034228A3 (de) * 2014-12-17 2016-07-27 Rolls-Royce plc Verfahren zur herstellung eines integral beschaufelten rotors für eine turbomaschine
EP3238868A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-01 MTU Aero Engines GmbH Verfahren zum herstellen einer schaufel für eine strömungsmaschine
GB2560001B (en) * 2017-02-24 2019-07-17 Rolls Royce Plc A weld stub arrangement and a method of using the arrangement to make an article

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3909733A1 (de) 1988-03-28 1989-10-12 Gen Electric Verfahren und vorrichtung zum verbinden von zwei gegenstaenden
EP0376874B1 (de) 1988-12-27 1993-07-28 United Technologies Corporation Herstellungs- oder Reparaturverfahren für einen integrierten Schaufelrotoraufbau
DE19831736A1 (de) * 1998-07-15 2000-02-17 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur Reparatur und Herstellung eines integral beschaufelten Rotors für eine Strömungsmaschine
US6095402A (en) 1997-06-25 2000-08-01 Rolls Royce Plc Method for the manufacture or repair of a blisk by linear friction welding
WO2005024185A1 (de) 2003-09-03 2005-03-17 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur herstellung von gasturbinenrotoren mit integraler beschaufelung
DE102004032461A1 (de) * 2004-06-30 2006-02-02 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Reparatur-Schaufelteil zur BLISK-Reparatur oder zur Neuherstellung von BLISKs
DE102005033625A1 (de) 2005-07-19 2007-02-01 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung und /oder Reparatur eines integral beschaufelten Rotors
EP1535692B1 (de) 2003-11-27 2007-07-25 Rolls-Royce PLC Verfahren zur Herstellung oder Reparatur einer Baugruppe
WO2007095902A1 (de) * 2006-02-25 2007-08-30 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur herstellung und reparatur eines integral beschaufelten rotors
DE102006028279A1 (de) * 2006-06-20 2007-12-27 Mtu Aero Engines Gmbh Reparaturverfahren
WO2008046388A1 (de) 2006-10-18 2008-04-24 Mtu Aero Engines Gmbh Hochdruckturbinen-rotor und verfahren zur herstellung eines hochdruckturbinen-rotors

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2700130B1 (fr) * 1993-01-06 1995-02-03 Snecma Procédé de fabrication d'un rotor monobloc à aubes creuses et rotor monobloc à aubes creuses.
DE102004032975A1 (de) * 2004-07-08 2006-02-09 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Verbinden von Schaufelblättern mit Schaufelfüßen oder Rotorscheiben bei der Herstellung und/oder Reparatur von Gasturbinenschaufeln oder integral beschaufelten Gasturbinenrotoren
DE102004043746B4 (de) * 2004-09-10 2008-09-25 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung eines mit Hohlschaufeln integral beschaufelten Gasturbinenrotors
DE102006012660A1 (de) * 2006-03-20 2007-09-27 Mtu Aero Engines Gmbh Bauteil und Verfahren zum Verbinden von metallischen Bauelementen
GB0701904D0 (en) 2007-02-01 2007-03-14 Rolls Royce Plc A method of manufacturing a component by consolidating powder material

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3909733A1 (de) 1988-03-28 1989-10-12 Gen Electric Verfahren und vorrichtung zum verbinden von zwei gegenstaenden
EP0376874B1 (de) 1988-12-27 1993-07-28 United Technologies Corporation Herstellungs- oder Reparaturverfahren für einen integrierten Schaufelrotoraufbau
US6095402A (en) 1997-06-25 2000-08-01 Rolls Royce Plc Method for the manufacture or repair of a blisk by linear friction welding
DE19831736A1 (de) * 1998-07-15 2000-02-17 Mtu Muenchen Gmbh Verfahren zur Reparatur und Herstellung eines integral beschaufelten Rotors für eine Strömungsmaschine
WO2005024185A1 (de) 2003-09-03 2005-03-17 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur herstellung von gasturbinenrotoren mit integraler beschaufelung
EP1535692B1 (de) 2003-11-27 2007-07-25 Rolls-Royce PLC Verfahren zur Herstellung oder Reparatur einer Baugruppe
DE102004032461A1 (de) * 2004-06-30 2006-02-02 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Reparatur-Schaufelteil zur BLISK-Reparatur oder zur Neuherstellung von BLISKs
DE102005033625A1 (de) 2005-07-19 2007-02-01 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung und /oder Reparatur eines integral beschaufelten Rotors
WO2007095902A1 (de) * 2006-02-25 2007-08-30 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur herstellung und reparatur eines integral beschaufelten rotors
DE102006028279A1 (de) * 2006-06-20 2007-12-27 Mtu Aero Engines Gmbh Reparaturverfahren
WO2008046388A1 (de) 2006-10-18 2008-04-24 Mtu Aero Engines Gmbh Hochdruckturbinen-rotor und verfahren zur herstellung eines hochdruckturbinen-rotors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016075391A1 (fr) * 2014-11-14 2016-05-19 Snecma Procédé de soudage par friction avec rechargement d'une pale sur une aube de turbomachine
FR3028437A1 (fr) * 2014-11-14 2016-05-20 Snecma Procede de soudage par friction avec rechargement d'une pale sur une aube de turbomachine
US10689989B2 (en) 2014-11-14 2020-06-23 Safran Aircraft Engines Method for friction-welding a blade to a turbomachine vane, including a surfacing process

Also Published As

Publication number Publication date
US9138834B2 (en) 2015-09-22
EP2307169A1 (de) 2011-04-13
WO2011009431A1 (de) 2011-01-27
DE102009033835B4 (de) 2012-01-19
US20120148413A1 (en) 2012-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009033835B4 (de) Verfahren zum Austauschen einer Schaufel eines Rotors mit integrierter Beschaufelung und ein derartiger Rotor
EP2081731B1 (de) Verfahren zur reparatur von hochdruckturbinen-schaufeln
DE19858702B4 (de) Verfahren zum Verbinden von Schaufelteilen einer Gasturbine, sowie Schaufel und Rotor für eine Gasturbine
EP2198128A1 (de) Verfahren zur herstellung einer blisk oder eines blings, mittels eines angeschweissten schaufelfusses
DE10337866B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Bauteilen für Gasturbinen
EP2352615B1 (de) Verfahren zum herstellen oder reparieren von integral beschaufelten gasturbinenrotoren
DE102016205320A1 (de) Turbinenschaufel mit Kühlstruktur
EP2344298B1 (de) Verfahren zum austausch eines inneren scheibenelements einer integral beschaufelten scheibe
DE102004036066A1 (de) Verfahren zum Reparieren bzw. Fertigen eines Bauteils
WO2008131724A1 (de) Halbzeug zum erzeugen einer reparierten schaufel für eine gasturbine und reparaturverfahren für die reparatur einer schaufel für eine gasturbine
DE102004043746B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines mit Hohlschaufeln integral beschaufelten Gasturbinenrotors
WO2007095902A1 (de) Verfahren zur herstellung und reparatur eines integral beschaufelten rotors
DE102009013819A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes für eine Gasturbine sowie Leitschaufelkranz
DE102005019077A1 (de) Schaufel einer Strömungsmaschine und Verfahren zur Herstellung und/oder Reparatur derselben
EP2663422A1 (de) Verfahren zur reparatur von verdichter- oder turbinentrommeln
WO2006076884A1 (de) Verfahren zur reparatur von turbinenlaufschaufeln
DE102013216354B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes und Leitschaufelkranz
DE102006061448B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Blisk oder eines Blings einer Gasturbine und danach hergestelltes Bauteil
DE102011102251A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer integral beschaufelten Rotorscheibe, integral beschaufelte Rotorscheibe, Rotor und Strömungsmaschine
WO2012051978A2 (de) Bauteil und verfahren zum ausbilden, reparieren und/oder aufbauen eines derartigen bauteils
EP1704628A2 (de) Rotor für eine turbomaschine und verfahren zur herstellung eines solchen rotors
DE102021114068A1 (de) Schaufelreparaturverfahren für abschnittsweise hohl ausgeführte Fanschaufeln
DE10230745A1 (de) Kolben mit kurzer Kompressionshöhe
DE102018218017A1 (de) Reparatur einer Schaufelspitze mittels Coupon und Turbinenschaufel
DE102008058142A1 (de) Verfahren zum Herstellen und/oder Reparieren eines Rotors einer Strömungsmaschine und Rotor hierzu

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120420

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee