DE2240558A1

DE2240558A1 - Bauteile eines geschweissten laeufers

Info

Publication number: DE2240558A1
Application number: DE2240558A
Authority: DE
Inventors: Andre Coulon
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1971-08-27
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1973-03-15
Also published as: JPS4831151A; BE787539A; US3869777A; IT964253B; FR2151468A5; CH553325A; GB1396966A

Description

Dlpl.-lng. DIpI. oec. puW. DIETRICH LEWINSKY OO/ncco

PATENTANWALT Z £ H U O O O

Mönchen 21 - Gotthardttr. 81
Telefon 56 17 62

F 42 137-223

SOCI^TE GENERALE DE CONSTRUCTIONS EEFCTEIQTJTf-S ET MECAwIQUES

(ALSTHOM)

38, Av. Kleber, 75 PARIS (16) (Frankreich)

BAUTEILE EINES GESCffiSKISSTKs LÄUFERS

Der Bau vox* Läufern, "beispielsweise für Turbinen, aus geschweissten Teilen "bietet mechanische und wärmetechnische sowie technologische Vorteile. Doch diese Bauweise bedingt Schmiedeeisenteile, deren Abmessungen geringer als diejenigen von Läufern aus einem StUck und leichter herstellbar sind und deren Eontrolle einfacher und genauer ist und bei denen die Homogenität des Metalls besser gewährleistet ist. Die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge sind aufgrund der geringeren Abmessungen einfacher, und die Toleranzwerte sind leichter einzuhalten.

Die Bauteile eines Läufers bestehen aus Scheiben oder Ringen, die in Axialrichtung eine ringförmige Überhöhung aufweisen, deren Aussendurchmesser kleiner als derjenige der Scheibe bzw. des Ringes ist, dem sie zugeordnet ist und gegen deren Axialfläche die Axialfläche der Uber-

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höhung der benachbarten Scheibe bzw. des benachbarten Hinge geschweißt wird·

Ziel der Erfindung ist es, die nechaniachen und thermischen Beanspruchungen in den verschweißten Bereichen herabzusetzen und bei einer optimalen Ausführungsart diese Bereiche den Einfluß von Zentrifugalspannungen, die in bezug -auf die Scheiben bzw· Hinge auftreten, volletändig zu entziehen.

Erfindungsgemäß wird hierzu die überhöhung mit der zugehörigen Scheibe bzw. den zugehörigen Ring verbunden, und zwar zwischen einerseits einer ringförmigen Nute, die im radialen Aussenteil der Überhöhung vorgesehen ist, und andererseits einem ringförmigen Vorsprung der Überhöhung in der zentralen Aussparung letzterer.

Der ringförmige Vorsprung ermöglicht es, die radiale Dicke der Verbindung beizubehalten» die mindestens gleich der radialen Stärke der verschweißten Fläche ist, und durch die ringförmige Nute wird zumindest teilweise die Schweißzone den Zentrifugalspannungen, die auf die Scheibe bzw. den Ring ausgeübt werden, entzogen und gleichzeitig der Wärmefluß in Axialrichtung begrenzt·

Aus Gründen der Starrheit der Welle muß die Tiefe der Hingnute weniger als die Hälfte der Radialstärke der verschweißten Fläche betragen oder gleich dieser sein.

Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die

Schweißzone vollständig den Zentrifugalspannungen in bezug auf die Scheiben bzw. Ringe entzogen v/ird. Hierfür ist crfindungsgemäß vorgesehen, daß die Tiefe der rincförni£jen Nute mindestens gleich den Differenzwert zwischen der /

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radialen Dicke der Schweißfläche und der axialen Dicke der Überhöhung ist.

Die axiale Dicke der Überhöhung wird durch die Abmessungen des Schweißgeräts bestimmt, das zwischen zwei nebeneinander liegenden Scheiben bzw. Ringen vorzusehen ist· Wenn jedoch infolge der so bestimmten axialen Dicke in Übereinstimmung mit dem oben Gesagten eine Ringnut entieie auftritt, die größer als die Hälfte der radialen Dicke der Schweißfläche beträgt, so kann eine größere axiale Dicke gewählt werden als die, welche lediglich aufgrund der Sch\reißbedingungen erforderlich ist·

Die radiale Dicke der Schweißflache ist abhängig von der gewünschten Starrheit der Welle, dem zulässigen Ernüdungswert der abwechselnden Biegebeanspruchungen, während der Drehbewegung und dem zu übertragenden Moment·

Die Frfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben·

Fig. 1 ist ein Teilschnitt eines Bauteils eines Läufers einer Turbine»

Fig, 2 zeigt im vergößerten Maßstab den Umriß des Querschnitts der in diesem Bauteil ausgesparten ringförmigen Nute,

Das Bauteil besteht aus einer Scheibe 1, an der nicht gezeigte Schaufeln befestigt sind, und aus einer ringförmigen Überhöhung, deren Aussendurchmesser 3 geringer als der Aucrscndurchmesser 4 der Scheibe 1 ist. Diese kann ein Profil gleichen Widerstands aufweisen, und keine kon-

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stante Axialdicke wie dargestellt·

In der Schweißzone hat die Überhöhung 2 eine radiale Dicke 5» die von zu übertragenden Moment, den zentrifugalen Beanspruchungen aufgrund der Eigennasse der überhöhung und den abwechselnden Dreh-Biegebeanspruchungen bestimmt wird· Die axiale Dicke 6 ist ausreichend, un die Einführung eines Schweißjeräts zwischen zwei aneinandergrenzende Scheiben 1 zu ermöglichen·

Die Überhöhunh 2 ist nit der Scheibe 1 in einen in Radialrichtung zum Innern des Läufern hin versetzten Bereich verbunden, und zwar aufgrund einer Ringnute 7_f die in in Radialrichtung aussenliegenden Bereich der überhöhung liegt, und eines ringfömigen Vorsprunge 8 an Bereich, der in Radialrichtung auf der Innenseite der überhöhung liegt.

Auf den Boden der Nute 7 ist eine Abrundung 9 geschaffen, deren Radius 10 gleich der Hälfte der axialen Breite 11 der Nute ist· Diese ist mindestens gleich der halben Höhe 12 der Nute und selbst so gewählt, daß die Nute 7 nit einer Geraden 13 tangiert, die ausgehend von der Basis 14 der Schweißstelle nit einer Neigung von 45 Grad in bezug auf die Läuferachse verläuft· Diese Abmessungen der Nute 7, die in der Regel für Läufer von Turbinen nit nachgebenden Fluid bestimmt sind und als optimal angesehen werden, sind jedoch nicht obligatorisch; die Nute 7 sollte jedoch eine Tangente oder Sekante nit der Geraden 13 bilden, un in der Schv/eißzone mechanische Beanspruchungen möglichst zu verringern. Diese Bedingung gilt allerdings nicht mehr, wenn die radiale Dicke 5 geringer als die axiale Dicke 6 ist; die Nute 7 wird trotzdem vorgesehen, da

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sie die Wärnieabfuhr in Axialrichtung begrenzt.

Auf diese Weise unterliegt die Überhöhung 2 keinen weiteren zentrifugalen Beanspruchungen als denen ihrer eigenen Masse und ihrer abwechselnden Biegebeanspruchung bei einer Drehung·

Die Überhöhung 2 hat einen konstanten Innendurcnnesser 15 über etwa die halbe axiale Dicke 6'j eine Ab~ rundung 16 begrenzt den ringförmigen Vorsprung 8_? so daß die radiale Dicke 17 zwischen den Boden der Nute 7 und der Abrundung 16 nindestens gleich der radialen Dicke 5 ist«

Wie in übrigen erfindungsgenäß vorgeschlagen wird, kann in Basisbereich. 14 ein ringförmiger Wulst nit trapezförmigen Querschnitt und mit in Winkel von 45 Grad geneigten Seiten, der in den Fig. nicht gezeigt ist und in Radialrichtung vorspringt, vorgesehen werden, un Auswirkungen von ggf. in diesen Bereich entstehende Schweißstellen-· lücken zu verringern·

Patentansprüche -

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Claims

224055^

Patentansprüche

Bauteile eines geschweißten Läufers, bestehend aus Scheiben oder Ringen, die in Axialdichtung eine ringförmige Überhöhung aufweisen, deren Aussendurchnesser geringer als derjenige der Scheibe bzw. des Ringes ist, der bzw. den sie zugeordnet ist und an deren axiale Fläche die axiale Fläche der Überhöhung einer benachbarten Scheibe bzw· eines benachbarten Ringes geschweißt wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Überhöhung (2) mit der ihr zugeordneten Scheibe bzw. nit ihr zugeordneten Ring verbunden ist, und zwar zwischen einerseits einer ringförnigen Nute (7)_f die in radialen Aussenteil der Überhöhung vorgesehen ist, und andererseits einen ringförnigen Vorsprung (θ) der Überhöhung in der zentralen Aussparung letzterer·
2. Bauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß die Tiefe (12) der ringförnigen Nute weniger als die Hälfte der Dicke (5) in Radialriohtung der geschweißten AxiuJ.f liehe - beträgt oder gleich dieser ist·
3.Bauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe (127 der ringförnigen Nute mindestens gleich der Differenz zwischen der Radialdircke (5) der geschweißten Fläche und der Axialdicke (6) der Überhöhung ist·

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