DE2324388C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen geschweißter Läufer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen geschweißter Läufer durch Zusammensetzen aus einzelnen scheibenförmigen Halbzeugen, die koaxial mit dicht aneinander anliegenden Auflageflächen aufgesetzt werden, und durch Verschweißen dieser Scheiben miteinander längs ihres Umfangs durch Wurzel- und Grundnähte während der gemeinsamen Drehung der Scheiben, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Eine derartige Technik bei der Herstellung geschweißter Läufer ist aus einem Aufsatz von Adolph Lüthy im

ίο »Welding Journal«, Juni 1968,Seiten461 ff.bekannt

Es geht dabei vorliegend in erster Linie um Hochleistungsturbinenläufer großer Abmessungen und großen Gewichts. Bei dem bekannten Verfahren werden die scheibenförmigen Halbzeuge nacheinander in senkrechter Lage des Läufers zusammengesetzt und bei erwärmten Scheibenstößen mittels dreier Schweißköpfe durch die Wurzelnähte miteinander verbunden. Der auf diese Weise zu einer Einheit verbundene Läufer wird danach ohne Abkühlung in die Waagerechtlage gekippt um die Grundnähte unter einem Flußmittel schweißen zu können.

Zur Durchführung dieses bekannten Herstellungsverfahrens sind zwei Vorrichtungen notwendig. In der ersten, zum Zusammensetzen und Heften des Läufers in senkrechter Lage dienenden Vorrichtung werden die scheibenförmigen Halbzeuge mit Werkstattshebe- und Förderzeugen in Position gebracht Diese dienen auch zum späteren Kippen des Läufers in die Waagerechtlage. Es ist ein Antrieb vorhanden, um den Läufer während des Legens der Wurzelnähte in Drehung zu versetzen.

Die zweite Vorrichtung zum Fertigschweißen des Läufers in waagerechter Lage durch Legen der Grundnähte besitzt je ein Auflager für die endständigen Läuferzapfen sowie ebenfalls einen Antrieb zur Drehung des Läufers während des Schweißens.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Herstellungstechnik, daß beim Legen der Wurzelnähte Deformationen der Läuferachse nicht beherrscht werden können. Da

•ίο keine Maßnahmen ergriffen werden und keine Vorrichtungen vorhanden sind, um die Läuferachse zu messen und zu korrigieren, können solche Deformationen schon bei dem Zusammenfügen der scheibenförmigen Halbzeuge auftreten. Aber auch beim Schweißen der Wurzelnähte können solche Deformationen auftreten. Da die Schweißgeschwindigkeit beim Legen der Wurzelnaht bedeutend geringer ist als beim Schweißen der Grundnä'ite (3 bis 4 m/sec im Vergleich zu 20 bis 25 m/sec), zieht sich dieser Schweißvorgang über

so beträchtliche Zeitspannen hin, innerhalb welcher die Betriebsbedingungen der Schweißköpfe untereinander uneinheitlich werden können.

Hinzu kommt, daß ein Ausgleich der Deformationen, die beim Anschweißen der ersten und aller folgenden Scheiben auftreten, nicht möglich ist, weil keine Möglichkeit gegeben ist, eine neu angesetzte Scheibe bezüglich des Scheibenpakets des bereits fertiggestellten Läuferabschnitts zu orientieren.
Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit, den gehefteten Läufer im warmen Zustand in die waagerechte Lage zu kippen. Um weiteren Schaden für die geometrische Genauigkeit des Läufers zu verhüten, müssen die Wurzelnähte bereits eine ausreichende Steifigkeit gewährleisten, weshalb ihr Querschnitt erheblich vergrößert ist. Die Tiefe der Wurzelnaht erreicht bei dem bekannten Verfahren fast ein Drittel . r gesamten Nahthöhe im fertigen Läufer. Dies macht die Schweißung an sich schon kompliziert und

langwierig, verringert aber darüber hinaus auch noch die Gesamtfestigkeit, weil die Wurzelnähte eine geringere Festigkeit aufweisen als die späteren Grundnähte.

Die bei der bekannten Herstellungstechnik notwendi- ■> gen Ausrüstungen sind schon wegen der Notwendigkeit zweier Bearbeitungsvorrichtungen und einer Anlage zum Kippen des Läufers aufwendig; auch erfordert das Legen einer hochwertigen Wurzelnaht bei senkrechte" Läuferachse eine aufwendigere Technik. Bei der Herstellung von über 10 m langen Läufern muß die den senkrecht aufgestellten Läufer aufnehmende Vorrichtung aufwendige Hebebühnen haben und in der Werkhalle müssen mindestens 30 bis 40 m hohe Kranbahnen vorhanden sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von geschweißten Läufern, wobei trotz einfachen Arbeitsablaufs und hoher Arbeitsproduktivität eine große Herstellungsgenauigkeit erzielbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß der Läufer in der Waagerechtlage zusammengesetzt und geschweißt, indem das Aufsetzen jeder folgenden, an der vorhergehenden anzubringenden Scheibe und das Verschweißen ihres Stoßes mittels einer Wurzelnaht einander abwechseln, wobei das Aufsetzen und das Schweißen mittels der Wurzelnaht unter der Wirkung einer Axialkraft erfolgt, und daß vor dem Aufsetzen die geometrischen Mittelpunkte der einander zugeordneten Stirnflächen der zu verbindenden Scheiben auf die zuvor festgelegte Achse des zu schweißenden Läufers eingestellt werden und diese Scheiben so zueinander gedreht werden, daß ihre Abschnitte mit maximalen, entgegengesetzt gerichteten Stirnschlägen zusammenfallen.

Bei einem solchen Vorgehen können alle möglicherweise auftretenden Deformationen dadurch kompensiert werden, daß nach jedem Anheften einer Scheibe der bereits geschweißte Abschnitt des Läufers wieder auf die als ideal festgelegte optische Achse eingestellt wird, wobei ohnehin beim Heften mittels der Wurzelnähte durch die während des Schweißens wirkenden erheblichen Axialkräfte von vornherein mögliche Deformationen sehr begrenzt sind. Auch dadurch, daß das Schweißen an der Stelle der maximalen Abweichung von der Läuferachse begonnen wird, werden eventuelle Deformationen zusätzlich klein gehalten.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung werden vor dem Zusammensetzen an den beiden Auflageflächen jeder Scheibe in der Zone der Wurzelnaht Ringnuten vorgesehen, die mit Metall gefüllt sind, welches bildsamer als das Scheibenmetall ist, wobei die Wurzelnähte im Bereich dieses bildsamen Metalls ausgeführt werden.

Bei einem solchen Vorgehen genügt eine Argonarcschweißung der Wurzelnähte auf eine Tiefe von 10 bis 15 mm ohne vorherige Erwärmung, was weiter zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens beiträgt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einem horizontalen Gestell mit einem feststehenden und einem axial verschiebbaren Auflager zum koaxialen Aufnehmen der endständigen Zapfen des Läufers, zwischen diesen Auflagern angeordneten, horizontal verschiebbaren Lünetten zum Unterstützen der Scheiben, einem Antrieb zum Drehen der Scheiben und einer senkrechten Druckplatte, die relativ verschiebbar mit dem verschiebbaren Auflager in Verbindung steht und mittels längsliegender antreibbarer Zugstangen mit dem feststehenden Auflager verbunden ist, die in weiterer Ausbildung der Erfindung gekennzeichnet ist durch einen Wagen, auf dem die Druckplatte mittels zweier waagerechter, zur Gestell-Längsachse rechtwinkliger Wellenstümpfe aufliegt und der mittels mit Spurkränzen versehenen Rollen auf Führungen des verschiebbaren Auflagers in der Gestell-Längsachse verfahrbar und in der Waagerechtebene begrenzt verdrehbar ist, durch eine auf eine der Lünetten aufgesetzte, abnehmbare Zentrier- und Einspanneinrichtung mit einem Kranz und auf dessen innenfläche angeordneten Zentrier- und Einspannelement und durch je ein selbst einstellbares ringförmiges Element in Form eines sphärischen Kugeldrucklagers zur axialen Druckübertragung des feststehenden Auflagers und der Druckplatte auf jeweils einen der Zapfen sowie der Zentriereinrichtung auf die jeweils einzusetzende Scheibe.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorschläge gelingt die Herstellung von geschweißten Hochleistungs-Dampfturbinenläufern mit größter Genauigkeit Ein Läufer für eine Turbine mit 500 000 kW Leistung, der aus 11 Scheiben besteht sowie eine Länge von 12 m und ein Gewicht von 200 t hat, hat nach der Herstellung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur einen Radialschlag von 0,35 mm und eine Außermittigkeit der Scheibe im Bereich von ±0,1 mm.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht der Vorrichtung zum waagerechten Zusammensetzen und Schweißen von Hochleistungsturbinenläufern großer Abmessungen, teilweise im Schnitt;

F i g. 2 den Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1;

F i g. 3 die Einzelheit A aus F i g. 1;

F i g. 4 die Ansicht in Richtung des Pfeils B aus F i g. 1; F i g. 5 die Ansicht in Richtung des Pfeils Caus Fig. 1; F i g. 6 den Schnitt nach Linie VI-VI der F i g. 4;

F i g. 7 die Lage der Läuferscheiben vor dem Zusammensetzen;

F i g. 8 die Lage der bereits zusammengesetzten Läuferscheiben;

F i g. 9 die Einzelheit Daus F i g. 8.

Die betrachtete Vorrichtung besitzt ein Gestell 1, auf dem ein feststehendes Auflager 2 und ein verschiebbares Auflager 3 mit Rollenlünetten 4 aufgesetzt sind, wobei die Auflager zum koaxialen Aufnehmen der endständigen Zapfen 5 und 5' des in der Waagerechtlage längs der Vorrichtungsachse 7 zusammenzusetzenden Läufers 6 bestimmt sind.

Auf der Seite des feststehenden Auflagers 2 sitzt auf dem Gestell 1 ein Antrieb 8, welcher zur Drehung des jeweils bereits fertiggehefteten Läuferteils während des Schweißens dient. Dieser Drehantrieb erfolgt über eine Planscheibe 45 mit schwimmendem Mitnehmer 46 und greift an der Stirnfläche des Zapfens 5 an.

Das verschiebbare Auflager 3 ist derart auf das Gestell 1 aufgesetzt, daß es längs de/ Vorrichtungsachse 7 in Führungen 9 (Fig. 2) des Gestells 1 eine Hin- und Herbewegung ausführen kann.

Zwischen den Auflagern 2 und 3 sind zwei Lünetten 10 und 11 so montiert, daß sie sich längs der gleichen Führungen 9 und des Gestells 1 vorschieben können. Diese Lünetten sind zum Auflegen der scheibenförmigen Halbzeuge 12 bestimmt, aus denen der Läufer 6 zusammengesetzt wird.

Auf dem verschiebbaren Auflager 3 sind der Längsachse 7 der Vorrichtung entlang Führungen 13 befestigt, auf denen sich die Rollen 14 eines Wagens 15 verschieben. Diese Rollen 14 besitzen Spurkränze 16, welche die Führungen 13 mit Spiel umfassen, so daß eine gewissen Drehung des Wagens 15 nach beiden Seiten hin in der Waagerechtebene möglich ist.

Im Wagen 15 und im verschiebbaren Auflager 3 sind Aussparungen 17 vorgesehen, in denen eine Druckplatte 18 angeordnet ist. Diese hat eine dreieckige Form und ist vertikal, rechtwinklig zur Vorrichtungsachse 7 orientiert. Sie liegt mittels zweier Wellenstümpfe 19 auf dem Wagen 15 auf, welche rechtwinklig zur Achse 7 verlaufen. Die Wellenstümpfe sützen sich auf Lager 20. Auf diese Weise kann sich die Druckplatte 18 in der Senkrechtebene drehen, welche durch die Achse 7 geht, sowie zusammen mit dem Wagen 15 um ihre Senkrechtachse drehen.

Im feststehenden Auflager 2 sind drei waagerechtliegende Hydraulikzylinder 21 befestigt, die gleichmäßig auf einem Umfang um die Achse 7 verteilt sind, wobei einer von ihnen unten im Auflager 2 auf dem senkrechten Durchmesser liegt

Die Kolbenstangen 22 dieser Hydraulikzylinder 21 sind durch lösbare Gelenkverbindungen mit den Enden von längsliegenden Zugstangen 23 verbunden, welche die Druckplatte 18 mit dem feststehenden Auflager 2 verbinden. Zu diesem Zweck befinden sich in den Ecken der Druckplatte 18 durchgehende senkrechte Nuten 24, durch welche die Zugstangen 23 geführt sind, die mit der Druckplatte 18 durch lösbare Verschlüsse mit Feststellbolzen 25 verbunden sind. Letztere werden in koaxialen kalibrierten Bohrungen 26 und 27 eingesetzt, die in den Wänden dieser Nuten 24 beziehungsweise in den Zugstangen 23 ausgeführt sind.

Die Bohrungen 27 sind in den Zugstangen 23 über ihre gesamte Länge in bestimmten Abständen voneinander ausgeführt.

Der Feststellbolzen 25, welcher die Druckplatte 18 mit der unteren Zugstange 23 verbindet, ist lose durch ein ovales Langloch 28 im verschiebbaren Auflager 3 geführt. Die Druckplatte 18 kann sich zusammen mit dem Wagen 15, soweit die Länge dieses Langlochs 28 es erlaubt, auf den Führungen 13 längs dem verschiebbaren Auflager 3 verschieben.

Das verschiebbare Auflager 3 kann durch einen lösbaren Feststellbolzen 29 mit der unteren Zugstange 23 verbunden werden.

Die Enden der oberen Zugstangen 23 liegen auf Tragrollen 30 auf, die an Kragarmen 31 und 32 des Gestells 1 beziehungsweise des feststehenden Auflagers

2 gelagert sind.

Das Ende der unteren Zugstange 23 liegt auf einer Tragrolle 33 auf, die unmittelbar am Gestell gelagert ist.

In den beiden Auflagern 2 und 3 befinden sich selbsteinstellende ringförmige Elemente 34 in Form von sphärischen Kugeldrucklagern, weiche die Zapfen 5 und 5' des zusammenzusetzenden Läufers 6 umfassen und mit deren äußeren Stirnseiten 35 zusammenwirken.

Jedes dieser Lager 34 besitzt Ringe 36 und 37 mit flachen Laufbahnen. Die Ringe sind in einem Gehäuse 38 eingebaut und werden dauernd durch Federn 39 aneinander gepreßt.

Im Gehäuse 38 befindet sich auch ein Druckring 40. der mit der Stirnfläche des Auflagers 2 beziehungsweise

3 zusammenwirkt

Auf die RoIIenlünette 10 ist lose eine abnehmbare Zentriereinrichtung 41 aufgesetzt, die zum Einspannen

und Zentrieren jeder anzubringenden Scheibe 12 bestimmt ist Die Einrichtung 41 ist entbehrlich, wenn der Läufer 6 aus Scheiben 12 besteht, welche eine unveränderliche Stellung auf die RoIIenlünette bei Waagerechtlage ihrer Achse einnehmen können.

Diese Einrichtung 41 (F i g. 4 und 6) besteht aus einem Kranz 42, dessen Außenfläche hochgenau bearbeitet ist und auf dessen Innenfläche Zentrierelemente 43, welche die anzubringende Scheibe 12 in bezug auf die Außenfläche des Kranzes 42 zentrieren, sowie Einspannelemente 44, welche die Scheibe 12 im Kranz einspannen, angeordnet sind. Die Innenfläche des Kranzes 42 ist stufenförmig ausgeführt und mit der Stirnfläche der einen Stufe steht das in den Kranz 42 eingesetzte selbsteinstellende Element in Wechselwirkung, welches ebenfalls in Form eines sphärischen Kugeidruckiagers 34 ausgeführt ist.

Die Herstellung eines Läufers auf der beschriebenen Vorrichtung verläuft folgendermaßen:

Auf den beiden Zapfen 5 und 5' des Läufers 6 werden, wie dies aus Fig.7 ersichtlich ist, die Kugeldrucklager 34 befestigt. Der eine Zapfen 5 wird von oben her über die Aussparung im feststehenden Auflager 2 auf dessen Rollenlünetten 4 aufgesetzt. Mit ihrer Hilfe wird die Achse des Zapfens 5 auf die Waagerechtachse des Drehantriebs 8 eingestellt. Diese Achse fällt mit der Vorrichtungsachse 7 zusammen.

Dann wird die Achse dieses Zapfens 5 mit Hilfe eines geeigneten Meßgeräts festgelegt und als ideale geometrische Läuferachse betrachtet.

Der andere Zapfen 5' wird über die Aussparung in der Druckplatte 18 auf die Rollenlünetten 4 des verschiebbaren Auflagers 3 aufgelegt und auf die zuvor festgelegte Achse 7 eingestellt.

Der in das feststehende Auflager 2 eingesetzte Zapfen 5 wird mit dem Drehantrieb 8 verbunden.

Die Lünette 10 mit der auf ihr angeordneten Zentriereinrichtung 41 wird so eingestellt daß deren Achse mit der Vorrichtungsachse 7 zusammenfällt.

Dann wird die Einrichtung 41 abgenommen und außerhalb der Vorrichtung die anzubringende Scheibe 12 in sie eingesetzt Danach wird die Scheibe in bezug auf die Außenfläche des Kranzes 42 zentriert und in dieser Lage eingespannt.

Hiernach wird die Einrichtung 41 mit Hilfe eines Krans auf die Lünette 10 aufgesetzt welche mit dem verschiebbaren Auflager 3 verbunden ist und zusammen mit ihm längs den Führungen 9 des Gestells verschoben wird.

Das verschiebbare Auflager 3 wird mit Hilfe des Feststellboizens 29 mit der unteren Zugstange 23 verbunden und der untere Hydraulikzylinder 21 so druckbeaufschlagt daß sich seine Kolbenstange 22 zusammen mit der Zugstange 23 um die Länge des Kolbenhubs nach links verschiebt Dabei werden die Lünette 10 mit der Zentriereinrichtung 41 und das verschiebbare Auflager 3 mit dem Zapfen 5' mitgenommen.

Dann wird der Feststellbolzen 29 herausgenommen und die Verbindung zwischen der unteren Zugstange 23 und dem verschiebbaren Auflager 3 gelöst sowie die Kolbenstange 22 des unteren Hydraulikzylinders 21 zusammen mit dieser Zugstange 23 durch entsprechende Beaufschlagung wieder nach rechts geschoben. Hiemach wird der Feststellbolzen 29 wieder eingeführt und der untere Hydraulikzylinder 21 abermals im Sinne des Einfahrens druckbeaufschlagt Die Lünette 10 und das Auflager 3 werden dadurch um eine weitere

Kolbenhublänge des Hydraulikzylinders 21 nach links geschoben.

Diese Verschiebungen des verschiebbaren Auflagers 3 nach links werden fortgesetzt, bis die auf die Lünette 10 aufgesetzte Scheibe 12 dicht, mit maximal zulässigem Spiel, an den Zapfen S herankommt

Hiernach wird mit Hilfe von Meßgeräten der Schlag der aneinander anliegenden Auflageflächen 49 des Zapfens 5 und der anzubringenden Scheibe 12 bestimmt und der Zapfen 5 mit Hilfe des Antriebs 8 so lange um seine Achse gedreht bis der Abschnitt seiner Auflagefläche 49 mit maximalem Schlag gegenüber dem Abschnitt der Auflagefläche 49 der Scheibe 12 zu stehen kommt, der einen maximalen, aber entgegengesetzt gerichteten Schlag aufweist

Die Scheiben 12 werden miteinander und mit den Zapfen S und 5' längs Sitzbunden 47 (Fig.7) und entsprechenden Offnungen 48 verbunden, die in den Stirnflächen der Scheiben 12 sowie der Zapfen 5 und 5' ausgeführt sind.

Dann wird die anzubringende Scheibe 12 mit der Lünette 10 und dem Auflager 3 durch Beaufschlagung des unteren Hydraulikzylinders 21 nach links geschoben, und ihr Sitzbund 47 tritt in die entsprechende öffnung 48 des Zapfens ein, bis sich ihre Auflageflächen 49 (F i g. 9) berühren. Hiernach wird die Verbindung des Feststellbolzens 29 mit der unteren Zugstange 23 gelöst Die Druckplatte 18 wird mit Hilfe der Feststellbolzen 25 mit allen drei Zugstangen 23 verbunden und in die kolbenstangenseitigen Räume der Hydraulikzylinder 21 wird Druckflüssigkeit geleitet Dadurch werden die Zugstangen 23 nach links geschoben und drücken über die Druckplatte 18 und den rechten Zapfen 5' auf die anzubringende Scheibe 12, wobei sie an den linken Zapfen gepreßt wird.

Als Folge hiervon werden die Zapfen S und die Scheibe 12, welche miteinander zu verbinden sind, in axialer Richtung mit einer Kraft P (Fig.8) in der Größenordnung von 300 Mp zusammengepreßt Dabei bilden das feststehende Auflager 2 und die Druckplatte 18 zusammen mit den Zugstangen 23, den Kugeldrucklagern 34 und den Halbzeugen eine geschlossene Einheit weiche alle Axialkräfte aufnimmt so daß diese nicht auf das Gestell 1 und den Drehantrieb 8 fibertragen werden.

Eine eventuelle Unparallelität der Auflageflächen 49 der Scheiben 12, die bei deren spanabhebenden Bearbeitung entsteht hat ein ungleichmäßig großes Spier zwischen den Auflageflächen 49 dieser Scheiben 12 beim Zusammensetzen derselben in der Waagerechtlage zur Folge. Beim darauffotgenden Schweißen der Wurzelnaht 50 könnte hierdurch eine Naht mit niederiger Qualität entstehen. Bei dem beschriebenen Vorgehen wird ein solcher möglicher Fehler durch die Äxiaikraft F kompensiert bis die Scheiben einander am ganzen Umfang berühren. Möglich wird dies durch das Anlenken der Druckplatte 18 am Wagen IS, dnrch das mögliche Drehen derselben in der Waagerechtebene zusammen mit dem Wagen 15 und auch durch die Wechselwirkung der anzubringenden Scheibe 12 mit dem sphärischen selbsteinstellenden Kugeldrucklager 34.

Hiernach wird die Verbindung zwischen der anzubringenden Scheibe 12 sowie den Einspannelementen 44 und den Zentriereiementen 43 gelöst so daß diese Scheibe 12 nur noch durch ihre äußere Stirnfläche mit der Einrichtung 41 in Wechselwirkung steht und sich selbständig in bezug auf den Zapfen 5 einstellen kann.

Während des Einsetzens wird die anzubringende

Scheibe 12 am Zapfen 5 durch Reibung gehalten, welche durch die über die Druckplatte 18 übertragene Axialkraft Perzeugt wird. Nach dem Einsetzen wird der Radialschlag der zum Schweißen vorbereiteten Nahtflanke an der Stelle, an der die anzubringende Scheibe 12 und der Zapfen 5 zusammenstoßen, geprüft um den Anfangspunkt beim Schweißen der Wurzelnaht SO festzulegen. Mit dem Schweißen wird an der Stelle mit dem größten Schlag

ίο begonnen.

Hierzu wird der Drehantrieb 8 eingeschaltet und der Zapfen 5 zusammen mit der an ihm angepreßten Scheibe 12 beginnt sich mit der vorgegebenen Geschwindigkeit zu drehen, wobei die Wurzelnaht nach einem der bekannten Verfahren geschweißt wird.

Jede Wurzelnaht 50 wird während der Einwirkung der Druckkraft P geschweißt welche nicht nur das anzubringende Halbfabrikat in der Schweißlage hält, sondern auch eine gleichmäßige Verformung der zu verschweißenden Halbzeuge gewährleistet sowie auch Druckspannungen erzeugt welche den durch Schwinden hervorgerufenen Zugspannungen entgegenwirken und sie in einem gewissen Grad kompensieren. Das Lösen der Verbindung zwischen jedem ange brachten Halbzeug 12 und der Einrichtung 41 vor dem Einsetzen des Halbzeugs und dem Schweißen der Wurzelnaht 50 beseitigt auch jedweden Einfluß der verschiedenen gerichteten Radialschläge der zylindrischen Auflageflächen des Zapfens und der anzubringen- den Scheibe 12, die beim Rotieren der Halbzeuge entstehen, auf die Schweißbedingungen.

Nach dem Schweißen der Wurzelnaht 50 wird die Verbindung zwischen der Druckplatte 18 und den Zugstangen 23 gelöst sowie das verschiebbare Auflager

3. mit Hilfe des Feststellbolzens 29 mit der unteren Zugstange 23 verbunden.

Dann wird die Lünette 10 unter die Zentriereinrichtung 41 geführt und die Scheibe 12gelöst. Hiernach wird in den der Kolbenstange gegenüberlie genden Raum des unteren Hydraulikzylinders 21 Druckflüssigkeit geleitet so daß das verschiebbare Auflager 3 und die Lünette 10 mit der Zentriereinrichtung 41 nach rechts geschoben werden, wobei sie Platz für die folgende anzubringende Scheibe 12 machen, während die Lünette 11 unter die schon angeschweißte Scheibe 12 geführt wird.

Die Zentriereinrichtung 41 wird abgenommen, in ihr wird die folgende Scheibe 12 eingespannt wonach sie wieder auf die Lünette 10 aufgesetzt wird.

so Der geometrische Mittelpunkt 0 der Stirnseite der schon angeschweißten Scheibe 12 weicht infolge des Verziehens beim Schweißen von der festgelegten Vorrichtungsachse 7 ab, weshalb mit Hilfe der Lünette 11 die Lage dieser Scheibe 12 reguliert und ihr Mittelpunkt Q auf die Vorrichtungsachse 7 eingestellt werden muß.

Auf diese Weise wird das Arbeitsspiel beim Zusammensetzen der beiden aneinander anliegenden Halbzeuge und beim Schweißen ihrer Wurzelnaht 50

ω beendet

Auf analoge Weise werden alle folgenden Halbzeuge zusammengesetzt und verschweißt.

In dem Maße, in dem das aus Scheiben 12 bestehende Paket angestückt wird, wird die es unterstützende Lünette 11 längs des Pakets so verschoben, daß die Verformung des schon geschweißten Teils des Läufers 6 minimal ist Beim Drehen der zusammengesetzten Pakete wäh-

rend des Schweißens der Wurzelnähte stützen die Lünette 4 den Zapfen 5 und die Lünette 11 die Scheibe 12, wie dies aus F i g. 8 ersichtlich ist.

Während des Drehens des zusammengesetzten Läufers 6 werden die Krümmung seiner Achse 7 und die Verziehungen der Auflageflächen 49 der Zapfen 5 und 5' durch die selbsteinstellenden Kugellager 34 aufgenommen, wobei die Verziehungen der Auflageflächen 49 und die Krümmung der Achse 7 des zusammengesetzten Pakets durch eine Schwenkung der sphärischen Abschnitte der Ringe 36 und 37 dieser Lager und die relative Radialverschiebung der erwähnten Ringe 36 und 37 längs ihren flachen Laufbahnen kompensiert werden.

Die Änderung der linearen Abmessungen des zusammengesetzten Pakets des Läufers 6 während des Schwindens der Wurzelnähte wird durch die Beweglichkeit der Druckplatte 18 in Achsrichtung kompensiert, während das ungleichmäßige Schwinden dieser Nähte längs des Umfangs in der Senkrechtebene durch die Anlenkung der Druckplatte 18 am Wagen 15 und in der Waagerechtebene dadurch, daß der Wagen 15 auf den Rollen 14 aufgesetzt ist, ausgeglichen wird.

Die Wurzelnähte 50 werden ohne Vorwärmung geschweißt, da in den Stirnseiten 49 der Halbzeuge bzw. der Zapfen in der Schweißzone der Wurzelnaht 50 Ringnuten 51 ausgeführt sind, welche mit einem Metall ausgefüllt sind, das bildsamer als das Metall der Scheiben 12 ist.

Außerdem gewährleisten diese Einsätze aus bildsamem Metall die Elastizität des Läufers 6 längs seiner Achse 7 und verhüten das Auftreten von Ermüdungsrissen während seines Betriebseinsatzes.

ίο Nachdem der Reihe nach die Wurzelnähte 50 aller Halbzeuge geschweißt sind, werden die Feststellbolzen 25 aller lösbaren Verschlüsse, welche die beiden oberen Zugstangen 23 mit der Druckplatte 18 mit den Kolbenstangen 22 der Hydraulikzylinder 21 verbinden, herausgenommen und die Zugstangen 23 werden abgenommen, um ein ungehindertes Heranführen der (nicht abgebildeten) Anwärm- und Schweißausrüstung an den zusammengesetzten Läufer ermöglichen.

Der frei auf zwei Lünetten 4 aufliegende Läufer 6 wird angewärmt und die Hauptnähte 52 werden während des ununterbrochenen Drehens des Läufers 6 fertiggeschweißt, nachdem zuvor die Axialkraft beseitigt wurde.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen geschweißter Läufer durch Zusammensetzen derselben aus einzelnen scheibenförmigen Halbzeugen, die koaxial mit dicht aneinander anliegenden Auflageflächen aufgesetzt werden, und durch Verschweißen dieser Scheiben miteinander längs ihres Umfangs durch Wurzel- und Grundnähte während der gemeinsamen Drehung der Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (6) in der Waagerechtlage zusammengesetzt und geschweißt wird, indem das Aufsetzen jeder folgenden, an der vorhergehenden anzubringenden Scheibe (12) und das Verschweißen ihres Stoßes mittels einer Wurzelnaht (50) einander abwechseln, wobei das Aufsetzen und das Schweißen mittels der Wurzelnaht unter der Wiricung einer Axialkraft ^erfolgt, und daß vor dem Aufsetzen die geoinetrischen Mittelpunkte der einander zugeordneten Stirnflächen der zu verbindenden Scheiben auf die zuvor festgelegte Achse (7) des zu schweißenden Läufers (6) eingestellt werden und diese Scheiben so zueinander gedreht werden, daß ihre Abschnitte mit maximalen, entgegengesetzt gerichteten Stirnschlägen zusammenfallen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammensetzen an den beiden Auflageflächen jeder Scheibe (12) in der Zone der Wurzelnaht (50) Ringnuten (51) vorgesehen werden, die mit Metall gefüllt sind, welches bildsamer als das Schcibenmetall ist, und daß die Wurzelnähte (50) im Bereich dieses bildsamen Metalls ausgeführt werden.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2 mit einem horizontalen Gestell mit einem feststehenden und einem axial verschiebbaren Auflager zum koaxialen Aufnehmen der endständigen Zapfen des Läufers, zwischen diesen Auflagern angeordneten, horizontal verschiebbaren Lünetten zum Unterstützen der Scheiben, einem Antrieb zum Drehen de*· Scheiben und einer senkrechten Druckplatte, die relativ verschiebbar mit dem verschiebbaren Auflager in Verbindung steht und mittels längsliegender antreibbarer Zugstangen mit dem feststehenden Auflager verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Wagen (15), auf dem die Druckplatte (18) mittels zweier waagerechter, zur Gestell-Längsachse (7) rechtwinkliger Wellenstümpfe (19) aufliegt und der mittels mit Spurkränzen (16) versehenen Rollen (14) auf Führungen (13) des verschiebbaren Auflagers (3) in der Gestell-Längsachse (7) verfahrbar und in der Waagerechtebene begrenzt verdrehbar ist, durch eine auf eine der Lünetten (10) aufgesetzte, abnehmbare Zentrier- und Einspanneinrichtung mit einem Kranz (42) und auf dessen Innenfläche angeordneten Zentrier- und Einspannelement (41, 44) und durch je ein selbst einstellbares ringförmiges Element (34) in Form eines spährischen Kugeldrucklagers zur axialen Druckübertragung des feststehenden Auflagers (2) und der Druckplatte (18) auf jeweils einen der Zapfen sowie der Zentriereinrichtung (41) auf die jeweils einzusetzende Scheibe (12).