DE2519154A1 - TURBINE IMPELLER AND METHOD OF MANUFACTURING IT - Google Patents
TURBINE IMPELLER AND METHOD OF MANUFACTURING ITInfo
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Description
Turbinenlaufrad und Verfahren zu seiner HerstellungTurbine impeller and process for its manufacture
Die Erfindung bezieht sich auf ein Turbinenlaufrad mit einer Nabenscheibe und Schaufeln, die einstückig miteinander vergossen hergestellt sind.The invention relates to a turbine runner with a hub disk and blades that are integral with one another are made potted.
Gegossene Turbinenlaufräder werden üblicherweise nach dem Wachsausschmelzverfahren im Vakuum statisch vergossen. Da der Bereich der Nabenscheibe und der Schaufeln bei Betrieb der Gasturbine sehr unterschiedlich erwärmt, und der Schaufelfuß die höchsten Zug- und Biegebelastungen aufnehmen muß, wird als Werkstoff für das gegossene Turbinenlaufrad hochwarmfester, der Belastung der Turbinenschaufeln angepaßter Werkstoff verwandt. Derartige Laufräder erfüllen zwar die an sie gestellten technischen Anforderungen, sind jedoch sehr teuer, da für die Nabenscheibe ein Werkstoff benutzt wird, der thermisch überdimensioniert ist und bei niedrigen Temperaturen nicht die optimal mögliche Festigkeit hat, wobei davon ausgegangen werden muß, daß der Werkstoffpreis entsprechend der Warmfestigkeit ansteigt.Cast turbine runners are usually cast statically in a vacuum using the lost wax method. Because the area of the hub disk and the blades are very different when the gas turbine is in operation heated, and the blade root must absorb the highest tensile and bending loads, is used as the material for the cast turbine impeller of highly heat-resistant material adapted to the load on the turbine blades. Such impellers meet the technical requirements placed on them, but are very expensive because a material is used for the hub disk that is thermally oversized and at low temperatures does not have the optimal strength possible, whereby it must be assumed that the material price increases according to the high temperature strength.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beheben und ein Turbinenlaufrad zu schaffen, das alle mechanischen und thermischen Forderungen erfüllt und darüber hinaus preisgünstig in der Herstellung ist. Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung dadurch, daß der Schaufelbereich aus hochwarmfesten und der Bereich der Nabenscheibe aus einem anderen, bei niedrigen Temperaturen hochfestem Werkstoff besteht. Der Werkstoff für den Nabenbereich kann nunmehr so ausgewählt werden, daß er in dem für die Scheibe in Frage kommenden Temperaturbereich, der wesentlich niedriger liegt, als der Temperaturbereich für die dem heißen Gas ausgesetzten Schaufeln, hohe Festigkeit aufweist um die mechanischen Kräfte aufzunehmen, wobei hohe Festigkeit bei höheren Temperaturen nicht erforderlich ist. Im Gegensatz dazu ist der Schaufelbereich aus einem Werkstoff, der bei hohen Temperaturen noch hohe Festigkeit hat, hergestellt.The object of the present invention is to remedy these disadvantages and to create a turbine runner, that meets all mechanical and thermal requirements and is also inexpensive to manufacture is. This object of the invention is achieved in that the blade area is made of highly heat-resistant and the area the hub disc is made of a different material that is high-strength at low temperatures. The material for the hub area can now be selected so that it is in the temperature range in question for the disc, which is much lower than the temperature range for those exposed to the hot gas Blades, has high strength to absorb the mechanical forces, with high strength at higher Temperatures is not required. In contrast to this, the blade area is made of a material that is at high temperature still has high strength.
Zur Herstellung eines solchen Turbinenlaufrades wird vorgeschlagen, daß eine vorzugsweise nach dem Wachsaus-To produce such a turbine runner suggested that a preferably after the wax
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Klöckner-Humboldt-Deutz AG ÄIVHU -j 5 4 1975Klöckner-Humboldt-Deutz AG ÄIVHU -j 5 4 1975
schmelzverfahren rotationssymmetrisch hergestellte Form, die koaxial zur Turbinenlaufradachse, vorzugweise um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, ggf. im Vakuum in Drehung versetzt wird und daß durch einen koaxial zur Drehachse angeordneten Eingußtrichter nacheinander erschmolzenes Material aus hochwarmfestern und anschließend hochfestem Werkstoff vergossen wird. Das nunmehr zuerst in die Form einfließende Material wird aufgrund der Zentrifugalkraft in die für die Schaufeln bzw. den Schaufelbereich vorgesehenen Hohlräume gedrückt und verbleibt dort bis zur Erstarrung. Ist eine hinreichende Menge hochwarmfesten Werkstoffes eingeführt, so wird anschließend, Je nach Werkstoff auch mit einer zeitlichen Verzögerung, erschmolzenes Material, das bei niedrigen Temperaturen hochfest ist, nachgegossen, so daß sich dieses an den Werkstoff des Schaufelbereichs anschließt. Je nach Erstarrungszustand des zuerst eingefüllten Werkstoffes bildet sich zwischen der Nabenscheibe und dem Schaufelbereich eine Miechzonei die eine gute Verbindung zwischen den beiden Werkstoffen herstellt. Um die Festigkeit derMelting process rotationally symmetrical shape, which is coaxial to the turbine runner axis, preferably is rotatably mounted about a vertical axis, is possibly set in rotation in a vacuum and that through a pouring funnel arranged coaxially to the axis of rotation from successively melted material high-temperature and then high-strength material is shed. The material that flows into the mold first is due to the centrifugal force pressed into the cavities provided for the blades or the blade area and remains there until to freeze. If a sufficient amount of highly heat-resistant material has been introduced, then, depending on Material also with a time lag, molten material that is at low temperatures is high strength, cast so that this connects to the material of the blade area. Depending on the state of solidification of the material filled in first forms between the hub disk and the blade area a Miechzonei that creates a good connection between the two materials. To the strength of the
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Klöckner-Humboldt-Deutz AG mI%HU 16. A. 1975Klöckner-Humboldt-Deutz AG with% HU 16. A. 1975
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beiden Werkstoffe zu beeinflussen, kann während des Gießvorganges die Drehzahl der Gießform geändert und damit die Fliehkraft variiert werden.To influence both materials, the speed of the casting mold can be changed during the casting process and so that the centrifugal force can be varied.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an exemplary embodiment the invention is shown in simplified form. Show it:
Fig. 1 eine Ansicht mit einem Teilschnitt durch ein Turbinenlaufrad, bei dem die Nabenscheibe aus einem anderen Werkstoff als der Schaufelbereich gegossen 1st.Fig. 1 is a view with a partial section through a turbine runner, in which the hub disk from is cast in a different material than the blade area.
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Gießform, mittels der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.2 shows a section through a casting mold by means of which the method according to the invention is carried out can be.
Das Turbinenlaufrad gemäß Fig. 1 weist einen mit 1 bezeichneten Schaufelbereich auf, der Schaufeln 2 und einen Ring 3 im Bereich der Schaufelfüße hat. Die Schaufeln und der Ring sind einstückig gegossen und bestehen aus einemThe turbine runner according to FIG. 1 has a blade area denoted by 1, the blades 2 and one Has ring 3 in the area of the blade roots. The blades and the ring are cast in one piece and consist of one
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Klöckner-Humboldt-Deutz AG />Λ I%H U 16.4.1975Klöckner-Humboldt-Deutz AG /> Λ I% H U April 16, 1975
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Material, das auch bei hohen Temperaturen eine große Festigkeit aufweist. Innerhalb des Ringes 3 schließt sich eine Nabenscheibe 4 an, die sich zu einer Nabe verdickt und mit dieser an einer nicht dargestellten Welle befestigt ist. Die Nabenscheibe 4 ist ebenfalls gegossen und aus einem Werkstoff hergestellt, der insbesondere bei niedrigen Temperaturen eine hohe Festigkeit hat. Im Bereich niedrigerer Temperaturen ist die Festigkeit des Materials der Nabenscheibe höher als die des Werkstoffs des Schaufelbereichs. Zwischen dem Ring und der Nabenscheibe 4 befindet sich ein mit 5 bezeichneter, ringförmiger Mischzonenbereich, dessen Entstehung der Beschreibung des Herstellverfahrens gemäß Fig. 2 entnommen werden kann.Material that has great strength even at high temperatures. Within the ring 3 closes a hub disk 4, which thickens to form a hub and with this on a not shown Shaft is attached. The hub disk 4 is also cast and made of a material that in particular has high strength at low temperatures. In the area of lower temperatures is the Strength of the material of the hub disk higher than that of the material of the blade area. Between the ring and the hub disk 4 is an annular mixing zone area, denoted by 5, its creation the description of the manufacturing process according to FIG. 2 can be found.
In Fig. 2 ist mit 6 eine schusseiförmige Gießform bezeichnet, die zentral an einer Welle 7 befestigt ist. Die Welle 7 ist um eine vertikale Achse drehbar gelagert. Die schüsseiförmige Gießform 6 ist mit Füllmaterial 8 ausgefüllt und enthält zentral, koaxial zur Drehachse der Welle 7 angeordnet, einen durch ein Wachsmodell her-In Fig. 2, 6 denotes a weft-shaped casting mold, which is attached centrally to a shaft 7. The shaft 7 is rotatably mounted about a vertical axis. the bowl-shaped casting mold 6 is filled with filling material 8 and contains central, coaxial to the axis of rotation Shaft 7 arranged, one produced by a wax model
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Kiöckner-Humboldt-Deutz AG Ζ/λ\ r%n W^ -JA /^ 1975Kiöckner-Humboldt-Deutz AG Ζ / λ \ r% n W ^ -JA / ^ 1975
gestellten Hohlraum, der der äußeren Form eines gewünschten Turbinenlaufrades entspricht. Das Wachsmodell hatte einen Überzug, der nach Schmelzen des Wachses die Innenwandung 9 der Gießform bildet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Welle -ist zentral ein Eingußtrichter 10 eingearbeitet, durch den das Gießmaterial zugeführt werden kann. Die gesamte Gießform gemäß Fig. 2 ist während des Gießens vorzugsweise in einer Vakuumkammer untergebracht.Provided cavity, which corresponds to the outer shape of a desired turbine runner. The wax model had a coating which forms the inner wall 9 of the casting mold after the wax has melted. On the opposite On the side of the shaft, a pouring funnel 10 is centrally incorporated through which the casting material can be fed. The entire mold according to FIG. 2 is preferably in during casting housed in a vacuum chamber.
Vor Beginn des Gießvorganges wird die schüsseiförmige Gießform 6 mit Inhalt auf eine bestimmte Drehzahl gebracht, die auf die Dichte des zuerst zu vergießenden Materials abgestimmt ist. Ist diese Drehzahl erreicht, so wird durch den Eingußtrichter Material eingegossen, welches nach Erkalten bei hohen Temperaturen hochwarmfest ist. Dieses Material füllt den Schaufelbereich 1 aus und wird durch die Zentrifugalkraft in diesem Bereich festgehalten. Je nach Materialauswahl läßt man die Gießform einige Zeit rotieren, um eine teilweise Erstarrung des Schaufelbereichs zu erreichen*Before the start of the casting process, the bowl-shaped casting mold 6 with its contents is set to a certain speed brought, which is matched to the density of the material to be poured first. If this speed is reached, material is poured in through the pouring funnel, which after cooling at high temperatures is highly heat resistant. This material fills the blade area 1 and is in recorded in this area. Depending on the choice of material, the mold can be rotated for a while, by one to achieve partial solidification of the blade area *
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Dies kann Je nach Dichte des zu vergießenden Materials wichtig sein, da sonst das nachfolgende Gießmaterial in den Schaufelfeereich eindringen könnte. Anschließend wird durch den Eingußtrichter 10 flüssiges Material nachgegossen, welches den Raum der Nabenscheibe 4 ausfüllt. Das letztgenannte Material ist ein metallischer Werkstoff, der im Bereich niedriger Temperatur eineThis can depend on the density of the material to be potted be important, as otherwise the subsequent casting material could penetrate into the shovel area. Afterward liquid material is poured through the pouring funnel 10, which the space of the hub disk 4 fills out. The latter material is a metallic material, which in the low temperature range a
höhere Festigkeit hat, als der zuerst vergossene Werkstoff. Der zwischen dem Schaufelbereich 1 und der Nabenscheibe 4 entstehende Mischbereich 5 bildet sich dadurch, daß der zuerst vergossene Werkstoff noch nicht vollständig erkaltet ist, wenn der Werkstoff der Nabenscheibe auf diesen auftrifft. Diese Mischzone ist von Vorteil, da dadurch eine gute Verzahnung und Verbindung zwischen den beiden vergossenen Werkstücken gewährleistet wird.has higher strength than the first cast material. The one between the blade area 1 and the hub disk 4 resulting mixing area 5 is formed by the fact that the first cast material is not yet is completely cold when the material of the hub disc hits it. This mixing zone is This is an advantage, as this ensures good interlocking and connection between the two cast workpieces will.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1586394A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas- or Dieselturbine with a heavily loded component |
DE102017220541A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Planet carrier made of cast composite |
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Families Citing this family (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1586394A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas- or Dieselturbine with a heavily loded component |
DE102017220541A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Planet carrier made of cast composite |
EP3708275A1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-16 | General Electric Company | Multiple materials and microstructures in cast alloys |
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