Aus Einzelteilen durch Schmelzverbindung hergestelltes Laufrad für
Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft ein aus Einzelteilen durch Schmelzverbindung
hergestelltes Laufrad mit Deckscheibe für Strömungsmaschinen mit wenigstens annähernd
radialer Durchströmrichtung, bei dem die vorgefertigten Schaufeln durch Vermittlung
von an ihren Seitenflächen befestigten Blechleisten mit Winkelprofil mit der Radscheibe
verbunden sind.Impeller for
Fluid flow machines The invention relates to a component made of individual parts by a fusion connection
Manufactured impeller with cover plate for turbo machines with at least approximately
radial flow direction, in which the prefabricated blades through mediation
of sheet metal strips with angled profile attached to their side surfaces with the wheel disc
are connected.
Bei einem bekannten Laufrad dieser Bauart werden die Schaufeln aus
je zwei Blechstücken zusammengesetzt und durch Punktschweißung miteinander bzw.
mittels Winkelleisten mit der Naben- und der Deckscheibe verbunden. Die Winkelleisten
haben dabei im wesentlichen die gleiche Blechstärke wie das Schaufelmaterial, um
dem Läufer eine hohe Steifheit zu verleihen. Für diese Fertigung erscheint aber
die Punktschweißung ungeeignet, da sie eine sehr große Anzahl von Schweißstellen
ergibt, die die Wandoberfläche durch leichte Eindruckstellen (Dellen) zerklüften
und somit den hydraulischen Wirkungsgrad der Strömungsmaschine verringern. Außerdem
dürfte die Vielzahl von Punktschweißungen den durch das Pressen oder Stanzen der
Einzelteile erzielbaren Zeitgewinn wieder ausgleichen; ferner ergeben sich besonders
bei Rädern mit Deckscheibe Schwierigkeiten hinsichtlich der Zugänglichkeit zu den
Schweißstellen.In a known impeller of this type, the blades are off
Put two pieces of sheet metal together and spot weld them together or
connected to the hub and cover washer by means of angle strips. The angle bars
have essentially the same sheet metal thickness as the blade material
to give the runner a high degree of rigidity. For this production, however, appears
spot welding is unsuitable because it involves a very large number of welds
results, which fissured the wall surface through slight indentations (dents)
and thus reduce the hydraulic efficiency of the turbomachine. aside from that
The large number of spot welds produced by pressing or stamping the
Compensate for the time savings that can be achieved by individual parts; furthermore arise particularly
Difficulties in accessibility to the wheels with a cover disk
Welds.
Gemäß vorliegender Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden,
daß die zur Verbindung von Schaufeln und Naben- bzw. Deckscheiben vorgesehenen Blechleisten
als elastische Kehlleisten mit im Vergleich zur Schaufel wesentlich geringerer Blechstärke
ausgebildet sind und daß die Schmelzverbindung durch Lötung in einer Schutzgasatmosphäre
unter Verwendung von zwischen die zu verbindenden Einzelteile und die Kehlleisten
eingelegten Lotstreifen hergestellt ist.According to the present invention, these disadvantages are avoided by
that the sheet metal strips provided for connecting blades and hub or cover disks
as elastic fillet strips with a significantly smaller sheet thickness compared to the shovel
are formed and that the fusion connection by soldering in a protective gas atmosphere
using between the individual parts to be connected and the fillet strips
inserted solder strip is made.
Das Löten von aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten Läufern
für Strömungsmaschinen ist an sich bekannt und ist daher für sich allein nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung. Die Güte der Lötverbindung hängt aber im besonderen
Maße davon ab, daß die Lötmittelschicht zwischen den verbundenen Teilen möglichst
dünn und gleichmäßig ausfällt. Leider konnte diese Voraussetzung für eine gute Haltbarkeit
bei einem vielteiligen Zellenverband, wie es z. B. ein Gebläselaufrad mit den vielen
normal ausgebildeten Stößen an den einzelnen Verbindungsstellen darstellt, bisher
nicht verwirklicht werden. Sie ist aber notwendig, um bei der Betriebsverformung
der Verbindungsstellen von Rad- und Deckscheibe über die Schaufeln eine radialsymmetrische
Verformung mit möglichst gleichmäßiger Belastung längs des Gebläseradumfanges einzustellen,
was erfindungsgemäß mit der Anordnung elastischer Kehlleisten erreicht wird. Nur
auf diese Weise ist es möglich, örtliche Spannungsspitzen zu vermeiden oder Unwuchten
im Laufkörper auszuschalten. Die dünnen, elastischen Kehlleisten lassen sich auch
leicht an die räumlichen Konturen der Schaufelkanalecken anpassen. Um günstige Strömungsverhältnisse
sicherzustellen, gehen die Leistenschenkel mit großem Krümmungsradius ineinander
über. Darüber hinaus kann man die Breite der Kehlleisten den örtlichen Beanspruchungen
der Anschlußstelle anpassen.The soldering of rotors assembled from several individual parts
for fluid flow machines is known per se and is therefore not in itself the subject matter
of the present invention. The quality of the soldered connection depends on the particular
Dimensions depend on that the solder layer between the connected parts as possible
turns out thin and even. Unfortunately, this could not be a requirement for a good shelf life
in a multi-part cell structure, as it is, for. B. a fan impeller with the many
represents normally formed joints at the individual connection points, so far
cannot be realized. But it is necessary in order to deform during operation
the connection points of the wheel and cover disks over the blades are radially symmetrical
Adjust the deformation with the most even load possible along the circumference of the fan wheel,
what is achieved according to the invention with the arrangement of elastic fillet strips. Just
in this way it is possible to avoid local voltage peaks or imbalances
off in the running body. The thin, elastic fillet strips can also be
easily adapt to the spatial contours of the blade channel corners. About favorable flow conditions
ensure that the inguinal legs go into one another with a large radius of curvature
above. In addition, one can adjust the width of the valley strips to the local stresses
adapt to the connection point.
Zur Sicherung einer eindeutigen gegenseitigen Festlegung der zu verbindenden
Bauteile ist es nun zweckmäßig, diese vor dem eigentlichen Lötvorgang im Schutzgasofen
in bekannter Weise durch örtliches Widerstandsschweißen oder mittels einzelner Lötpunkte
formschlüssig miteinander zu verbinden.To ensure a clear mutual definition of the to be connected
Components, it is now advisable to place them in a protective gas furnace before the actual soldering process
in a known manner by local resistance welding or by means of individual solder points
to connect positively with each other.
Das gleichzeitige Zusammenlöten aller Verbindungsstellen im Schutzgasofen
mit einem passenden Lötmittel mäßiger Erweichungsteinperatur ergibt gegenüber der
Schweißverbindung den Vorteil, daß der nur durch entsprechendes Vergüten auf die
verlangte hohe Festigkeit gebrachte Scheibenbaustoff beim Lötvorgang thermisch nicht
mehr wesentlich beeinträchtigt wird und daß auch ein nachträgliches Vergüten durch
Abschrecken, das an sich wegen der unterschiedlichen Wandstärken des Baukörpers
bedenklich ist, vermieden werden kann. Außerdem entfällt das beim Schweißen unbedingt
erforderliche Entspannungsglühen, weil beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
alle Lötnähte gleichzeitig entstehen. Da die Festigkeitserhöhung der Scheibenbaustoffe
zum Teil auf Kosten der Dehnung erfolgen
muß, an den Anschlußstellen
der Schaufeln an die Radscheiben aber beachtliche Dehnungsunterschiede ausgeglichen
werden müssen, kann diesem Umstand durch die Verwendung besonders zähelastischer
Werkstoffe bzw. durch Größe und Form -der Anschlüsse für die Kehlleisten. Rechnung
getragen werden.The simultaneous soldering of all connection points in the inert gas furnace
with a suitable solder of moderate softening stone temperature gives over
Welded connection has the advantage that the only by appropriate tempering on the
Required high strength brought panel building material during the soldering process not thermally
more is significantly impaired and that also a subsequent compensation by
Quenching, because of the different wall thicknesses of the building
is questionable, can be avoided. In addition, this is absolutely not necessary when welding
Stress-relieving annealing required, because in the manufacturing process according to the invention
all solder seams are created at the same time. Because the strength increase of the panel building materials
partly at the expense of stretching
must, at the connection points
of the blades on the wheel disks but compensates for considerable differences in expansion
must be, this fact can be made through the use of particularly tough elastic
Materials or by size and shape of the connections for the fillet strips. invoice
be worn.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnungen
zeigen in Fig. 1 einen Axialschnitt durch die obere Hälfte eines Gebläselaufrades,
Fig.2 eine Draufsicht auf eine Verbindungsstelle nach der Schnittlinie 11-II der
Fig. 1 in größerem Maßstabe und Fig. 3 einen Schnitt durch eine einzelne Verbindungsstelle
-in - abgewandelter Form in größerem Maßstabe.The invention is explained using an exemplary embodiment. The painting
show in Fig. 1 an axial section through the upper half of a fan impeller,
2 shows a plan view of a connection point along the section line 11-II of
1 on a larger scale and FIG. 3 shows a section through a single connection point
-in - modified form on a larger scale.
Das Gebläselaufrad der Fig: 1 besteht in bekannter Weise aus der Radscheibe
1, den Laufschaufeln 2 und der Deckscheibe 3. Am Laufradeintritt sind die ebenfalls
bekannten und zum Zwecke eines stoßfreien Einströmens des Arbeitsmittels angekrümmten
Vorschaufeln 4 angeordnet. Die gegenseitige Verbindung der einzelnen Bauteile erfolgt
unter Verwendung der elastischen Kehlleisten 5, deren Schenkel eine wesentlich geringere
Dicke aufweisen als die Schaufeln. Unter die Schenkel der Kehlleisten ist das Lötmittel
in Bandform eingelegt. In der Fig. 2 erkennt man eine derartige. Verbindung zwischen
Radscheibe 1, Deckscheibe 3 und einer dazwischen eingesetzten Laufschaufel 2. Die
Fig. 3 zeigt in größerem Maßstabe eine besondere Ausbildung einer einzelnen Verbindungsstelle
zwischen einer Laufschaufel 2 und dem Deckscheibenkörper 3, um abgerundete Strömungskanalecken
im Radialrad zu erhalten und damit die Energieumsetzung in diesem zu verbessern.
Zwischen den beiden winkelförmigen Kehlleisten 5 befindet sich in gleichmäßiger
Schichtstärke das Lötmittel 6.The fan impeller of FIG. 1 consists in a known manner of the wheel disk
1, the rotor blades 2 and the cover disk 3. They are also at the impeller inlet
known and curved for the purpose of a smooth inflow of the working medium
Pre-blades 4 arranged. The mutual connection of the individual components takes place
using the elastic fillet strips 5, the legs of which are much smaller
Than the blades. The solder is under the legs of the fillet
inserted in ribbon form. In Fig. 2 one recognizes such a. connection between
Wheel disk 1, cover disk 3 and a rotor blade 2 inserted between them
Fig. 3 shows on a larger scale a special design of a single connection point
between a rotor blade 2 and the cover disk body 3, around rounded flow channel corners
in the radial wheel and thus to improve the energy conversion in this.
Between the two angular fillet strips 5 is located in a uniform
Layer thickness the solder 6.