DE1257793B - Aus zusammengeschweissten Radscheiben bestehender Turbolaeufer - Google Patents

Description

• Aus zusammengeschweißten Radscheiben bestehender Turboläufer Die Erfindung betrifft einen aus mehreren an ihrem Außenumfang zusammengeschweißten Radscheiben bestehenden Turboläufer od. dgl., bei dem die Schweißnaht mit etwa V-förmigem Querschnitt in einem Teil des Materials verläuft und an ihrem Grund eine Entlastungskerbe aufweist.
• Bei Herstellung von Turboläufern durch Zusammensetzen aus einzelnen Radscheiben ist es notwendig, an den Verbindungsstellen Anordnungen zur genauen Zentrierung vorzusehen, um umfangreiche Nachbearbeitungen des fertigen Läufers zu vermeiden. Diese Zentrieranordnungen sind in der Regel nutfederartige oder ringschulterartige Ausbildungen in den zu verbindenden Stirnseiten der Radscheiben. Beim Zusammenschweißen verhindern diese Zentrieranordnungen jedoch das Durchschweißen der Verbindungsstelle über die gesamte Stärke des Materials. Durch das teilweise Verschweißen über die Stärke des Materials ergeben sich aber erhebliche Spannungen, die die Anordnung von Entlastungskerben notwendig machen. Durch diese Entlastungskerben besteht die Möglichkeit, die Formänderungen des Materials auf das Läufermaterial zwischen Schweißfläche und Kerbenwand zu beschränken, so daß Spannungen im tragenden Materialteil weitgehend vermieden werden.
• Es ist bekannt, derartige Entlastungskerben vorzusehen, die angrenzend an den Grund der Schweißflächen in die zu verbindenden Stirnflächen der Läuferteile angeordnet werden. Diese bekannten Entlastungskerben haben entweder Wandflächen, die parallel zur Oberfläche des Läufers, d. h. in Zylinderflächen, liegen oder sie sind durch im Querschnitt halbkreisförmige Ausnehmungen gebildet. Diese bekannten Anordnungen müssen eine relativ große Tiefe aufweisen, um eine entsprechend große Entspannung zu ermöglichen, da die Materialdicke von der Schweißfläche zur Nut sehr schnell bis zur vollen Materialstärke zunimmt, d. h. eine im Bereich der am äußeren Ende zwischen Schweißnahtfläche und Entlastungskerbe auftretende Verformung überträgt noch erhebliche Spannungskräfte in den Läufer selbst.
• Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige Entlastungskerbe zu schaffen, durch welche eine wesentlich stärkere Verformung unter dem Einfluß der Schweißspannungen ohne beachtliche übertragung von Spannungen auf das Läufermaterial möglich ist, als bei bekannten Anordnungen.
• Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die die Entlastungskerbe begrenzenden Flächen als unter einem spitzen Neigungswinkel zur Mittelebene der Schweißnaht in Richtung der zugeordneten Wandfläche der Schweißnaht liegende Mantelflächen von Kegeln ausgebildet sind, deren Achsen mit der Läuferachse zusammenfallen. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung liegen die unteren Bereiche der Schweißnahtfiächen an relativ langen schmalen Zungen, die sich unter dem Einfluß der auftretenden Spannungen leichter verformen können als die entsprechenden Materialabschnitte bei bekannten Anordnungen, so daß auch bei einer gegebenen Verformung wesentlich weniger Spannungen in das Läufermaterial selbst übertragen werden.
• Die bekannten Entlastungskerben mit zylindrischen oder halbkreisförmigen Flächen haben außerdem den Nachteil, daß sie die Anwendung üblicher Prüfungsmethoden von Haarrißbildung od. dgl. infolge der auftretenden Streuung der Ultraschallwellen oder der anderen Prüfmedien beeinträchtigen oder völlig unmöglich machen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Entlastungskerbe wird dieser Mangel praktisch völlig beseitigt.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Zwei Läuferteile 1 und 2 sind durch die Schweißnaht 3 verbunden. Unter der Schweißnaht ist die Entlastungskerbe 4 mit kegelförmigen oberen Flächen 5 angeordnet. Vor der Prüfung der Schweißnaht werden in der äußeren Rotorfläche 14 mit axialer Abmessung 15 keine Schaufelnuten geschnitten. Die größte Konzentration der Spannung findet in der Zone 6 statt, während der Nahtgrund 7 entlastet ist.
• Bei der an sich bekannten Kontrolle der Schweißnaht mit Hilfe schräger Sonden werden die Ultraschallwellen in den Richtungen 8, 9 und 10 ausgesandt, während der Empfang dieser Wellen in den Richtungen 13, 12 und 11 stattfindet. Neben der geschilderten Entlastung der Schweißnaht ermöglicht die Erfindung eine besonders genaue Bestimmung der Haarrisse in dem Nahtgrund 7, wenn sie in der Richtung 8 ausgestrahlt werden. Das Ultraschallsignal wird mittels schräger Sonden auf der Fläche 14 empfangen.
• Die erfindungsgemäße Anordnung der Entlastungskerben bei geschweißten Turboläufern bringt folgende Vorteile mit sich: Starke Abnahme der Spannungskonzentration in dem Nahtgrund und zugleich die an sich bekannte Möglichkeit der Entdeckung der zu der Läuferachse senkrecht verlaufenden--Haarrisse in dem ganzen Querschnitt des Läufers.
• Die erfindungsgemäße Anordnung der Entlastungskerben eignet sich besonders für geschweißte Läufer von Dampf- und Gasturbinen, aber auch für die Rotoren von Axialverdichtern und anderen Turbomaschinen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Aus mehreren an ihrem Außenumfang zusammengeschweißten Radscheiben bestehender Turboläufer od. dgl., bei dem die Schweißnaht mit etwa V-förmigem Querschnitt in einem Teil des Materials radial verläuft und an ihrem Grund eine Entlastungskerbe aufweist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die die Entlastungskerbe (4) begrenzenden Flächen als unter einem spitzen Neigungswinkel zur Mittelebene der Schweißnaht in Richtung der zugeordneten Wandfläche der Schweißnaht (3) liegende Mantelflächen von Kegeln ausgebildet sind, deren Achsen mit der Läuferachse zusammenfallen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 863 061, 918 326; Krautkrämer: »Werkstoffprüfung mit Ultraschall«, Verlag Springer, Berlin, 1961, S. 368 bis 392.