DE2947355A1

DE2947355A1 - Verfahren zum herstellen eines geteilten gehaeuses fuer ein gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE2947355A1
Application number: DE19792947355
Authority: DE
Inventors: Joseph Grzyb; Peter Edward Voyer; Francis John Wallace; Thomas Charles Walsh
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1978-11-27
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1980-06-04
Also published as: FR2442339A1; FR2442339B1; GB2035152B; SE7909696L; GB2035152A

Description

Verfahren zum Herstellen eines geteilten Gehäuses für ein Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines geteilten Gehäuses für ein Gasturbinentriebwerk.

Es ist bei bestimmten Strahltriebwerksmodellen vorteilhaft geworden, das Triebwerksgehäuse in zwei Hälften herzustellen, was nicht nur den Zusammenbau erleichtert, sondern auch die Wartung des Triebwerks, üblicherweise wird das geteilte Triebwerksgehäuse hergestellt, indem ein zylindrischer Rohling auf das erforderliche Maß spanabhebend bearbeitet und dann das Gehäuse geteilt wird, beispielsweise indem es axial durch die Mittelachse durchgesägt wird.

Die Erfinder haben einen zufriedenstellenderen Weg des Hersteilens eines geteilten Gehäuses gefunden, und zwar durch

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spanabhebendes Bearbeiten des Außenumfangs eines zylindrischen Rohlings, axiales Schneiden von zwei einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen ,Einführen von zwei zusammenpassenden Halbflanschen in jeden Schlitz und Abdrehen des Innenumfangs, um die inneren Ränder der Flansche freizulegen, wodurch das Gehäuse geteilt wird.

Bei manchen Triebwerksmodellen ist es erwünscht, Schienen vorzusehen, die sich radial und in Umfangsrichtung um den Außenumfang des Gehäuses erstrecken. Zusätzlich werden radiale Tragrippen auf dem Außenumfang des Gehäuses gebildet«. Wegen des Erfordernisses, die Flansche festzuschweißen, 'and wegen des gewählten Materials, Deispielsweise Titan oder eine Legierung desselben, hat das Elektronenstrahlschweißen dafür Bedeutung erlangt. Die Flansche und Schienen ergeben jedoch Schweiöprobleme, die durch die Erfindung gelöst werden.

Ein Merkmal dar Erfindung ist das geteilte Gehäuse für eine Turbinenkraftanlage und dessen Konstruktion, bei dem der Außenumfang eines zylindrischen Rohlings spanabhebend bearbeitet, mit einander diametral gegenüberliegenden, axialen Nuten versehen wird, zwei zusammenpassende Flansche in die Nuten eingepaßt werden und darin befestigt werden und der Innenumfang des Zylinders abgedreht wird, um ausreichend Material zu entfernen, damit die inneren Ränder der zusammenpassenden Flansche freigelegt werden. Der Außenumfang des Gehäuses kann entweder durch spanabhebende Bearbeitung bei dem ersten spanabhebenden Bearbeitungsschritt fertiggestellt oder teilweise spanabhebend bearbeitet und dann in einer späteren Stufe durch spanabhebende Bearbeitung fertiggestellt werden. Diese Konstruktion ist einfacher und billiger als bekannte Verfahren zum Herstellen eines geteilten Gehäuses.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die zusammenpassenden Flansche mittels Elektronenstrahl an das Gehäuse angeschweißt und jede Hälfte des Flansches ist mit einer Basis, einer ab-

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stehenden Rippe und einer Schiene versehen, die gestatten, dafl das Metall ständig dem Elektronenstrahl ausgesetzt ist, wenn dieser sich längs der Oberflächen bewegt. Di· im Querschnitt L-f örmigen Schienen neben dem Flansch werden weggeschnitten, um die SchwelBflache freizulegen und zu vermeiden, daβ der Elektronenstrahl in den vertikalen L-Schenkel eindringt. Der Schlitz oder die Nut wird hinterschnitten, so dafl die Flansche, die sich in die Nut erstrecken, unterhalb der Schnittfläche sitzen. Auf diese Weise werden der Innenumfang und der innere Rand des Flansches gleichzeitig abgedreht, um eine integrale und gleichmäßige Innenoberfläche des Zylinders zu gewährleisten.

Die diskrete Gestalt aer zusammenpassenden Flansche erlaubt einen ständigen und gleichmäßigen Kontakt des Elektronenstrahls, der die Flächen zwischen dem Zylinder und den Flanschhälften verschweißt· Wenn Im Querschnitt L-förmige Schienen auf dem Zylinder vorgesehen sind, werden diese ausreichend weit von dem Flansch weg zurückgeschnitten, um die unbehinderte Bewegung do3 Elektronenstrahls zu, gestatten, wenn dieser sich über die SchweiBflache bewegt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 . perspektivisch die vier Schritte A, B,

C und D zum Herstellen einss geteilten Turbinentriebwerksgehäusea nach der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Hälf

te des geteilten Gehäuses,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht, die

eine weitere Ausführungsform eines geteilten Gehäuses eines Gasturbinentrieb-

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werks vor dem Schritt des Teilens des Gehäuses zeigt, und

Fig. 4 in auseinandergezogener perspektivi

scher Darstellung die Einzelheiten des Flansches und des Zylinders von Fig. 3.

Die Erfindung wird am besten unter Bezugnahme auf die in Fig. 1 gezeigten Schritte A, B, C und D verständlich, die den zylindrischen Rohling 10 als ersten Schritt, in dem Verfahren zeigen. Der Zylinder kann entweder ein abbrenngeschweißtes Schmiede- oder Walztafelstück aus geeignetem hochtemperaturbeständigen Material, wie Titan, sein. Der Außenumfang wird spanabhebend bearbeitet, wie es der Schritt B zeigt, um für den Festigkeitsverband radiale Umfangsrippen 12 zu schaffen.

In dem Schritt C wird der Außenumfang an diametral gegenüberliegenden Stellen genutet, um einen Kanal 14 längs der axialen Ausdehnung des Gehäuses zu schaffen, und zwei zusammenpassende Flansche oder ebene Platten 16 und 18 werden in Längsrichtung angebracht und festgeschweißt. Mehrere, axiaien Abstand aufweisende Löcher 20 werden in sie gebohrt und Paßschrauben 22 werden in ihnen befestigt, um die Einheit :.n dem nächsten Arbeitsgang zusammenzuhalten.

In dem nächsten Herstellungsschritt wird der Innenumfang des Gehäuses ¹O abgedreht, um ausreichend Material zu entfernen, damit die inneren Ränder der Platten 16 und 18 freigelegt werden. Aus vorstehenden Darlegungen geht hervor, daß das Gt. häusa dadurch geteilt wird, und, nach Entfernen der PaBschrauben 22 ist jede Hälfte des Gehäuses entfernbar, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Es kann vorzuziehen sein, das äußere Gehäuse in dieser Stufe des Verfahrens spanabhebend fertigzubearbeiten.

Gemäß den Fig. 3 und 4 wird das zylindrische Gehäuse 110 entweder durch Schmieden oder Biegen von ebenen Platten aus ge-

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eigneten¹. Metall, wie Titan oder einer Legierung desselben, und Stumpfschweißen der Ränder (die Schweißung ist nicht gezeigt) hergestellt. Die äußeren Rippen 112 werden aus Festigkeitsgründen hergestellt und die im Querschnitt L-förmigen Schienen werden auf dem Außenumfang oder Außenc.urchmesser des Zylinders 110 spanabhebend bearbeitet. Entsprechende Rippen 112a und im Querschnitt L-förmige Schienen 114a werden ebenso wie die äußere Oberfläche oder Stirnfläche des Flansches 116 spanabhebend bearbeitet bzw. hergestellt.Dor Flansch 116 wird in zwei komplementären Hälften hergestellt, die mehrere zusammenpassende Löcher zur Aufnahme von Paßschrauben 118 tragen, mittels welchen die beiden Hälften miteinander verschraubt werden. Auf den inneren oder Paßrändern 120 und 120a sind die Rippen- oder Flanschflächen 122 und 122a angeordnet, die diskreten Abstand von der Schweißgrenzfläche 124 haben. Nacn dem Aneinanderbefestigen der beiden Hälften des Flansches 116 wird der Flansch in den axialen Schlitz 130 eingeführt, der in dem Zylinder 110 gebildet ist. Gemäß Fig. 3 werden die Schienen 114 neben den entsprechenden Schienen 114a spanabhebend etwas abgetragen oder verkürzt, damit sie den Elektronenfluß bei dem Einschweißen des Flansches in den Schlitz 130 mittels Elektronenstrahl nicht behindern.

Der Schlitz 130 ist tiefer als normalerweise erforderlich in den Zylinder 110 eingeschnitten, so daß durch den Schritt des spanabhebenden Bearbeitens des Innenumfangs des Zylinders v3ss Gehäuse geteilt wird. Der innere Rand des Flansches 116 wird in diesem Arbeitsgang ebenfalls aufgebohrt, um ihn in eine Linie mit dem Innenumfang des Zylinders zu bringen. Durch Abtragen dieser Metallmenge von dem Innenumfang des Zylinders 110 wird offenbar das Gehäuse längs der Teilungsebene geteilt, die durch die zusammenpassenden Flächen beider Hälften jedes Flansches festgelegt ist.

Der Zwischenraum, der durch spanabhebendes Abtragen der im Querschnitt L-förmigen Schienen 114 geschaffen wird, kann verschweißt werden, beispielsweise durch Wolf ram inert gas -schweißen.

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Es ist zwar ein in zwei Hälften geteiltes Gehäuse als bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, es kann jedoch erwünscht sein, das Gehäuse in mehr als zwei Teile zu teilen, was im Rahmen der Erfindung liegt.

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Claims

P a t e η t a nsprüche ;

\ Verfahren zum Herstellen eines geteilten Gehäuses für ein Gasturbinentriebwerk, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Herstellen eines Zylinders;

Schneiden von wenigstens zwei sich axial erstreckenden Schlitzen in den Außenumfang des Zylinders; Einführen von zwei zusammenpassenden Teilen in die Schlitze., so daß jedes Paar zusammenpassender Teile sich radial von dem Außendurchmesser des Zylinders aus erstreckt; Verschweißen jedes der zusammenpassenden Teile mit dem Zylinder und

Schneiden durch Abdrehen des Innenumfangs des Zylinders zumindest bis zu dem inneren Rand der zusammenpassenden Teile, so daß der Zylinder an der Paßfläche jedes Paares der zusammenpassenden Teile in zwei Hälften geteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder aus einer geschmiedeten oder ebenen Platte herge-

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stellt und an den aneinanderstoßenden Rändern stumpfverschweißt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt des Schneidens des Außenumfangs des Zylinders durch Abdrehen vor dem Schneiden der Schlitze/ um abstehende, sich in Umfangsrichtung erstreckende und gegenseitigen axialen Abstand aufweisende rippenartige Teile zu schaffen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Herstellen eines Zylinders mit mehreren sich in Umfangsrichtung erstreckenden und gegenseitigen axialen Abstand aufweisenden Rippen und im Querschnitt L-förmigen Schienen, spanabhebendes Bearbeiten der Außenfläche der zusammenpassenden Teile, um sich radial erstreckende Rippen und im Querschnitt L-förmige Schienen entsprechend den Rippen und im Querschnitt L-förmigen Schienen des Zylinders herzustellen, und

Anschweißen der zusammenpassenden Teile an den Zylinder an der Grenzfläche der Wand des Schlitzes mittels Elektronenstrahl, indem der Strom von Elektronen axial längs der Schweißfläche bewegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt des spanabhebenden Abtragens eines Randteils der im Querschnitt L-förmigen Schiene an der Stelle neben der Schweißfläche.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch den Schritt des Bohrens von mehreren, gegenseitigen axialen Abstand aufweisenden Löchern in die zusammenpassenden Teile und Aneinanderbefestigen der zusammenpassenden Teile, um jeweils Paare derselben zu bilden, vor dem Schritt des Schweißens.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder aus Titan oder einer Legie-

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rung desselben hergestellt wird,

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