KR20150083035A

KR20150083035A - 유압 기계용 프란시스형 러너의 제조 방법과 이 방법에 의해서 제조된 러너

Info

Publication number: KR20150083035A
Application number: KR1020150001787A
Authority: KR
Inventors: 조지스 아우구스떼 로씨; 길라움 루델; 에릭 바뗄레; 스테파네 메이니엘; 루이스 마티우
Original assignee: 알스톰 르네와블 테크놀로지즈
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2015-07-16
Also published as: IN2015DE00053A; EP2894327A1; BR102015000100A2; RU2014152255A; CA2876777A1; CN104763574A; RU2014152255A3; FR3016134A1; FR3016134B1; US20150192101A1; JP2015129515A

Abstract

본 발명은 유압 기계용 프란시스형 러너(1)의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:
- 러너 밴드(6)를 부분적으로 한정하는 적어도 2개의 요소들을 포함하는, 상기 러너 밴드(6),
- 러너 크라운(4)을 부분적으로 한정하는 적어도 2개의 요소들을 포함하는, 상기 러너 크라운(4), 및
- 상기 러너 크라운 및 상기 러너 밴드 사이로 연장되는 복수의 블레이드들(2)로서, 상기 러너 밴드(6)의 2개의 요소들 사이와 상기 러너 크라운(4)의 2개의 요소들 사이에 각각 끼워지는, 상기 복수의 블레이드들(2)을 포함한다.
상기 방법은:
- a) 상기 블레이드들(2), 상기 러너 밴드(6)의 요소들 및 상기 러너 크라운(4)의 요소들은 그때 개별적으로 제조되고, 그때
- b) 상기 러너 밴드(6)의 모든 상기 요소들은 전자 빔 용접 방법을 사용하여 상기 블레이드들(2)에 용접되고, 그때
- c) 상기 러너 크라운(4)의 모든 상기 요소들은 전자 빔 용접 방법을 사용하여 상기 블레이드들(2)에 용접되는,
연속적인 단계들을 포함한다.

Description

유압 기계용 프란시스형 러너의 제조 방법과 이 방법에 의해서 제조된 러너{METHOD FOR FABRICATING A FRANCIS-TYPE RUNNER FOR A HYDRAULIC MACHINE, AND RUNNER FABRICATED USING SUCH A METHOD}

본 발명은 유압 기계용 프란시스형 러너의 제조 방법과 이 방법에 의해서 제조된 러너에 관한 것이다.

본 발명의 취지에서, 유압 기계는 예를 들어 수력발전 스테이션에서 사용되는 터빈, 펌프 또는 펌프 터빈일 수 있다.

본 발명은 특히 물의 강제 유동이 통과하는 유압 기계용 프란시스형 러너에 관한 것이다. 이러한 유동은 기계가 터빈일 때 러너의 회전을 구동하는 효과를 가진다. 이러한 유동은 기계가 펌프 모드일 때 이러한 회전의 결과이다.

유압 기계의 배경에서, 러너 밴드, 러너 크라운 및 상기 러너 밴드와 상기 러너 크라운 사이로 연장되는 블레이드를 구비한 프란시스형 러너를 사용하는 것은 공지되어 있다.

러너는 대체로 주조되거나 또는 기계적으로 용접되는 단일 부재일 수 있다. 이러한 러너는 전체적인 치수들을 부여하고, 이의 제조 비용은 중요하지 않다. 더우기, 이러한 러너의 제조는 한편으로는 부족한 노하우의 증가가 요구되고, 다른 한편으로는 용접 및 연마 작업을 주의깊게 실행하기 위하여 작업자가 러너의 수로에 진입하게 할 필요성으로 인하여 건강 및 안전 문제점을 나타낸다.

FR-A-2 935 761호는 프란시스 터빈용 러너, 러너 크라운 및 2개의 연속 블레이드들 사이에 배열된 여러 요소들로 형성되는 러너 밴드를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 따라서, 블레이드는 2개의 연속 러너 크라운 및 러너 밴드 요소들 사이에 개재되고 블레이드의 에지는 러너 크라운 및 러너 밴드 요소들의 표면과 동일 높이로 높여진다. 따라서, 전자 빔 용접 방법은 러너 크라운 및 러너 밴드 요소들과 함께 블레이드를 조립하는데 사용될 수 있다. 다른 용접 방법은 전자 빔 용접 방법과 조합하여 사용될 수 있다.

본 발명의 목적은 러너의 품질 안전 수준을 보장할 수 있고 용이하게 산업화될 수 있는 개선된 제조 방법을 제안하는 것이다.

이를 위해, 본 발명의 한 주제는 유압 기계용 프란시스형 러너의 제조 방법이고, 상기 방법은:

- 상기 러너의 중심축 둘레로 회전 대칭을 갖는 러너 밴드로서, 상기 러너 밴드를 부분적으로 한정하는 적어도 2개의 요소들을 포함하는, 상기 러너 밴드,

- 상기 중심축 둘레로 회전 대칭을 갖는 러너 크라운으로서, 상기 러너 크라운을 부분적으로 한정하는 적어도 2개의 요소들을 포함하는, 상기 러너 크라운, 및

- 상기 러너 크라운 및 상기 러너 밴드 사이로 연장되는 복수의 블레이드들로서, 상기 러너 밴드의 2개의 요소들 사이와 상기 러너 크라운의 2개의 요소들 사이에 각각 끼워지는, 상기 복수의 블레이드들을 포함한다.

상기 방법은:

- a) 상기 블레이드들, 상기 러너 밴드의 요소들 및 상기 러너 크라운 의 요소들은 그때 개별적으로 제조되고, 그때

- b) 상기 러너 밴드의 모든 상기 요소들은 전자 빔 용접 방법을 사용 하여 상기 블레이드들에 용접되고, 그때

- c) 상기 러너 크라운의 모든 상기 요소들은 전자 빔 용접 방법을 사 용하여 상기 블레이드들에 용접되는,

연속적인 단계들을 포함한다.

본 발명에 따른 러너의 제조 방법에 의해서, 품질, 제조 기간 및 비용과 관련된 문제들이 모두 개선된다.

본 발명에 따른 러너의 다른 유리한 형태에 따라서, 격리 또는 임의의 기술적으로 허용가능한 조합들이 고려된다:

- 상기 블레이드들은 상기 러너 밴드의 그리고 상기 러너 크라운의 외부 표면들과 동일 높이로 놓여진다.

- 단계 b) 중에 그리고/또는 단계 c) 중에, 상기 전자 빔은 상기 러너의 외부에 인가된다.

- 단계 b) 중에, 특히 TIG 또는 MIG 유형의 충전재 재료가 부가된 용접 방법은 또한 상기 블레이드들에 상기 러너 밴드의 요소들을 용접하기 위해 사용된다.

- 단계 c) 중에, 충전재 재료가 부가된 용접 방법은 또한 상기 블레이드들에 상기 러너 크라운의 요소들을 용접하기 위해 사용된다.

- 단계 b) 중에 그리고/또는 단계 c) 중에, 충전재 재료가 부가된 상기 용접은 접자 빔 용접에 선행한다.

- 충전재 재료가 부가된 상기 용접으로부터 발생되는 제 1 용접 시임은 상기 러너의 내부에 위치하고, 상기 전자 빔 용접으로부터 발생되는 제 2 용접 시임은 상기 러너의 외부에 위치한다.

- 충전재 재료의 부가를 포함하는 용접부들과 상기 전자 빔 용접부들은 서로 침투한다.

- 상기 전자 빔 용접부들은 완전 결합 침투 용접부들이다.

본 발명은 또한 그러한 방법을 사용하여 제조되는 유압 기계용 프란시스 터빈 러너에 관한 것이다.

본 발명은 프란시스형 터빈 러너와 이를 제조하는 방법의 하기 설명을 판독할 때 더욱 잘 이해할 수 있고, 이러한 설명은 단지 첨부된 도면을 참조하여 비제한성 예를 통해서 주어진다.

도 1은 본 발명에 따른 러너에 따른 축방향 단면도.
도 2는 밑에서 본 도 1의 러너의 도면.
도 3 내지 도 8은 도 2의 라인 Ⅲ-Ⅲ에서 도 1 및 도 2의 러너의 확대 부분 단면도로서, 러너는 제조 과정에 있다.

도 1 및 도 2는 러너(1)의 중심축인 수직축(X-X) 둘레로 회전하는 프란시스형 터빈 러너(1)를 도시한다. 도시되지 않은, 파이프로부터의 유동(E)은 도시되지 않은 흡출 튜브(draft tube)의 방향으로 러너(1)를 통과하도록 의도된다. 러너(1)는 러너 크라운(4)과 러너 밴드(6) 사이로 연장되는 블레이드들(2)을 포함한다. 이들 2개의 몸체들(4,6)은 축(X-X) 둘레로 선회 대칭을 가진다. 블레이드들(2)은 축(X-X) 둘레로 균일하게 분배된다.

러너(1)는 러너(1)를 터빈의 도시되지 않은 샤프트에 결합하기 위한 플레이트(8)를 포함한다. 플레이트(8)는 시트 금속 또는 케이싱으로서 제조될 수 있다. 플레이트(8)는 그때 러너를 구성하는 다른 요소들에 용접될 수 있다. 러너(1)의 다른 요소들은 시트 금속 또는 단조 금속 또는 케이싱으로서 제조된다.

블레이드들(2)은 러너 크라운(4)과 러너 밴드(6)에 고정되고 굴곡된다. 블레이드들(2)은 러너(1)의 방사상 방향으로 러너(1)의 외부를 향하는 선단 에지(21)와, 축(X-X)을 향하는 후미 에지(22)를 각각 형성한다.

이 설명에서, 용어 "상부"와 "하부"는 러너 크라운(4)이 상단에 위치하고 러너 밴드(6)가 하단에 위치하는 도 1의 축(X-X)의 방위에 대해서 규정된다. 이 방위는 러너(1)가 작용할 때의 방위와 대응한다.

용어 "내부" 및 "외부"은 2개의 블레이드들(2), 러너 크라운(4) 및 러너 밴드(6) 사이에 각각 제한된 수로(C)에 대해서 규정된다. 따라서, 내부 요소는 수로(C)의 내부를 향하는 즉 유동(E)이 통과하는 빈 체적부를 향하고, 외부 요소는 수로(C)의 외부를 향한다.

각 블레이드(2)는 2개의 굴곡 횡방향 면(25,26)을 포함하고, 이들 중 하나(25)는 오목하고 다른 하나(26)는 볼록하다. 횡방향 면(25,26)은 선단 에지(21)와 후미 에지(22) 사이에서 길이방향으로 연장되고 수로(C)의 한 측부를 각각 제한한다. 횡방향 면(25,26)은 각각 상향 및 하향하는, 러너(1)의 외부를 향하는 상부면(27)과 하부면(28)에 의해서 함께 결합된다.

도 2와 더욱 구체적으로 도시된 바와 같이, 러너 밴드(6)는 본 예에서 9개의 불연속 요소(61 내지 69)를 포함하고, 상기 불연속 요소들은 러너 밴드(6)를 부분적으로 형성하고 블레이드(2)에 의해서 각 인접 요소로부터 각각 분리된다. 더욱 구체적으로, 각 요소(61 내지 69)는 2개의 연속 블레이드(2)의 하부 에지(24.1) 및 내부 에지(24.2)에 의해서 2개의 인접 요소들로부터 분리된다. 에지(24.1,24.2)는 블레이드(2)의 횡방향 면(25,26)의 일부를 각각 형성하고 블레이드(2)의 하부면(28)과 인접한다.

다시 말해서, 러너 밴드(6)는 연속 블레이드(2)의 하부 에지(24.1) 및 내부 에지(24.2) 사이에 각각 배열된 9개의 요소들(61 내지 69)로 구성된다. 블레이드(2)의 에지(24.1,24.2)는 러너 밴드(6)를 형성하는 요소들(61 내지 69) 사이에 자체적으로 결합된다.

러너 밴드(6)와 유사한 방식으로, 러너 크라운(4)은 9개의 불연속 요소들(41 내지 49)을 포함하고, 상기 불연속 요소들은 러너 크라운(4)을 부분적으로 형성하고 블레이드(2)에 의해서 각 인접 요소로부터 각각 분리된다. 더욱 구체적으로, 각 요소(41 내지 49)는 2개의 연속 블레이드(2)의 상부 에지(23.1) 및 내부 에지(23.2)에 의해서 2개의 인접 요소들로부터 분리된다. 에지들(23.1,23.2)은 블레이드(2)의 횡방향 면(25,26)의 일부를 각각 형성하고 블레이드(2)의 상부면(27)과 인접한다.

다시 말해서, 러너 크라운(4)은 2개의 연속 블레이드(2)의 상부 에지(23.1) 및 내부 에지(23.2) 사이에 각각 배열된 9개의 요소들(41 내지 49)로 구성된다. 블레이드(2)의 에지(23.1,23.2)는 러너 크라운(4)을 형성하는 요소들(41 내지 49) 사이에서 자체적으로 결합된다.

블레이드(2)의 각각의 상부면(27)은 러너 크라운(4)의 외부면과 동일 높이로 놓이고, 상기 외부면은 요소들(41 내지 49)의 각각의 상부면(40)에 의해서 형성된다. 마찬가지로, 블레이드(2)의 각각의 하부면(28)은 러너 밴드(6)의 외부면과 동일 높이로 놓이고, 상기 외부면은 요소들(61 내지 69)의 각각의 외부면(60)에 의해서 형성된다.

러너(1)의 조립 방법은 도면에 도시되지 않은 사전 단계 a)를 포함하고, 여기서 블레이드(2), 러너 크라운 요소들(41 내지 49) 및 러너 밴드 요소들(61 내지 69)은 개별적으로 제조된다. 사전 단계에서, 상기 요소들은 그때 예를 들어, 상기 요소들을 붙잡고 함께 견고하게 가압할 수 있는 공구를 사용함으로써, 용접을 목적으로 조립된다.

도 3 내지 도 5에 도시되고 사전 단계에 후속하는 제 1 용접 단계 b)에서, 러너 밴드(6)의 모든 요소들(61 내지 69)은 다른 용접 방법과 조합될 수 있는 전자 빔 용접 방법을 사용하여 블레이드(2)에 용접된다.

도 6 내지 도 8에 도시되고 제 1 용접 단계 b)에 후속하는 제 2 용접 단계 c)에서, 러너 크라운(4)의 모든 요소들(41 내지 49)은 다른 용접 방법과 조합될 수 있는 전자 빔 용접 방법을 사용하여 블레이드(2)에 용접된다.

제 2 용접 단계 c)에 후속하는 조립 단계 d)에서, 러너(1)를 구성하는 최종 요소들 즉, 도시되지 않은 커플링 플레이트(8) 및 러너 원추형체, 밀봉부가 조립된다.

단계 a) 내지 d)는 연속적으로 즉, 단계 a)에서 단계 d)로 순차대로 발생한다. 또한, 단계들은 연이어 진행된다. 다시 말해서, 한 단계가 진행될 때, 진행 중인 단계가 완료될 때까지 다음 단계는 개시되지 않는다.

사전 단계 a)의 제 1 하위단계 a1)에서, 블레이드(2), 러너 크라운 요소들(41 내지 49)과 러너 밴드 요소들(61 내지 69) 및 커플링 플레이트(8) 및 러너(1)용 밀봉부와 러너 원추형체가 단조 또는 주조에 의해서 금속 시트를 예를 들어 절삭 및 형성함으로써 제조된다.

러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)은 러너(1)의 다른 부분들에 요소들(61 내지 69)의 차후 용접에 의해서 발생된 수축을 보상하도록 크기설정된다.

사전 단계 a)의 제 2 하위단계 a2)에서, 러너 크라운(4)의 각 요소(41 내지 49)의 그리고 러너 밴드(6)의 각 요소(61 내지 69)의 2개의 에지 모서리들 상에는 모따기부(401,601)가 제조되고, 상기 에지 모서리는 블레이드(2)의 에지(23.1,23.2,24.1,24.2)에 대해서 그리고 수로(C)의 내부에 배치되도록 계획된다. 모따기부(401,601)는 각 요소(41 내지 49 및 61 내지 69)의 내면(403,404,603,604)을 블레이드(2)의 에지(23.1,23.2,24.1,24.2)에 용접되도록 계획된 상기 요소의 면(402 또는 602)에 연결한다.

내면(403,404,603,604)은 수로(C)의 내부를 향하고 외면(40 또는 60)으로부터 대향 측부에 있다.

사전 단계 a)의 제 3 하위단계 a3)에서, 용접 결합부(J) 즉, 요소들이 용접 시임을 사용하여 조립되도록 의도된, 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)의 그리고 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)의 면(402,602)과 블레이드(2)의 면(23.1,23.2,24.1,24.2)은 재료에서 임의의 잠재 불연속성들을 검출하기 위하여 염료 침투 검사를 받는다.

사전 단계 a)의 제 4 하위단계 a4)에서, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49), 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69) 및 블레이드(2)는 러너(1)의 기하학적 형태를 얻기 위하여 상기 요소들이 서로에 대해서 배치될 수 있게 하는 공구 고정구에 모든 설치된 보스들과 같은 제거가능한 수단과 커플링 스터드를 사용하여 조립된다.

사전 단계 a)의 선택적인 제 5 하위단계 a5)에서, 도면에 도시되지 않은 심(shim)은 재료의 잠재적 부족을 보충하기 위하여, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 블레이드(2)들 사이에서 그리고 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 블레이드(2) 사이에서 용접 결합부(J)에 끼워진다. 양호하게는, 심은 용접될 요소들과 동일 등급의 금속 합금으로 제조된 테입들로 구성된다.

재료의 부족은 충전재 와이어 형태로 재료를 공급함으로써 용접 중에 보상될 수 있다.

사전 단계 a)의 선택적인 제 6 하위단계 a6)에서, 도면에 도시되지 않은 스페이서 부재는 블레이드(2)를 제위치에서 유지하기 위하여 러너 크라운(4) 인근에서 블레이드(2)들 사이에 배치된다.

사전 단계 a)의 선택적인 제 7 하위단계 a7)에서, 도면에 도시되지 않은 후프들은 제조 시에 차후 단계들 중에 블레이드를 제위치에 유지하기 위하여 상부면(27)을 향하여 블레이드(2)에 끼워진다.

사전 단계 a)의 선택적인 제 8 하위단계 a8)에서, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)은 분해된다.

사전 단계 a)의 선택적인 제 9 하위단계 a9)에서, 러너(1)의 수로(C)는 예를 들어, 레이저 추적기, 템플레이트 또는 3D 스캔을 사용하여 치수 검사를 시행한다.

사전 단계 a)의 끝에서, 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 블레이드(2)에 의해서 형성된 조립체는 함께 용접될 준비가 된다.

하위단계 a1) 내지 a8)는 연속적이다. 즉, 하위단계 a1)에서 a8)까지 순차적으로 실행된다. 또한, 하위단계들은 연이어 진행된다. 다시 말해서, 하위단계들이 진행될 때, 진행중인 하위단계가 종료할 때까지 다음 하위단계는 개시되지 않는다.

제 1 용접 단계 b)는 도 3에 도시된 제 1 하위단계 b1)를 포함하고, 예를 들어 TIG 또는 MIG 유형[ISO 4063에서 국제 수치 등급에 따른 방법 131,132,133,141]의 재료의 부가와 관련되는, 종래의 용접 방법은 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)을 블레이드(2)에 용접하는데 사용된다. 따라서, 제 1 용접 시임(3)은 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 블레이드(2)들 사이에 생성된다. 제 1 용접 시임(3)은 요소들(61 내지 69)의 모따기부(601)에 대해서 그리고 블레이드(2)의 하부 및 내부 에지(24.1,24.2)에 대해서 배치된다.

제 1 용접 단계 b)의 제 2 하위단계 b2)에서, 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 블레이드(2)가 함께 결합되는 충전재 반경부들이 광택처리된다. 다시 말해서, 일부 재료는 둥근 형상으로 상기 표면들을 제공하기 위하여 제 1 용접 시임(3)의 자유 표면으로부터 제거된다.

이 광택처리 후에, 이들 용접 시임(3)은 비파괴 시험을 받을 것이다.

제 1 용접 단계 b)의 제 3 하위단계 b3)에서, 블레이드(2)는 전자 빔 용접을 사용하여 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 조립된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전자 빔(F)은 러너 밴드(6)의 외부에 즉, 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)의 외면(6)에 인가되거나 또는 다시 말해서 수로(C)의 외부에 인가되므로, 용접 결합부(J)의 접근성과 관련된 억제부를 제거한다.

전자 빔(F)은 블레이드(2)와 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)이 만들어지는 재료의 표면 융합을 유도하여서, 용융 재료가 냉각될 때, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 요소들을 함께 견고하게 결합시키는 제 2 용접 시임(5)을 형성하도록 경화된다.

제 2 용접 시임(5)은 제 1 용접 시임(3)과 후면 대 후면으로 놓인다. 제 1 용접 시임(3)은 수로(C)의 내부에 위치하고, 제 2 용접 시임(5)은 외부에 위치한다. 이들 용접 시임(3,5)은 서로 침투하거나 또는 다시 말해서, 제 2 용접 시임(5)의 상부 단부는 제 1 용접 시임(3)의 재료 내에서 종결된다. 다시 말해서, 제 3 하위단계 b3) 중에, 전자 빔(F)은 제 1 용접 시임(3)을 구성하는 재료가 용융되게 한다.

제 1 용접 단계 b)의 제 4 하위단계 b4)에서, 용접 시임(3,5)은 연마에 의해서 마무리된다.

제 1 용접 단계 b)의 제 5 하위단계 b5)에서, 용접 시임(3,5)은 특히 초음파 검사를 사용하여 비파괴 검사를 받는다. 염료 침투 검사가 시행된다.

제 1 용접 단계 b)의 제 6 하위단계 b6)에서, 오븐에서의 열처리는 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 블레이드(2)에 의해서 형성된 조립체에 시행된다. 제 1 용접 단계 b)의 제 7 하위단계 b7)에서, 용접 시임(3,5)은 특히 초음파 검사와 염료 침투 검사를 사용하여 비파괴 검사를 받는다.

제 1 용접 단계 b)의 종료 시에, 러너 밴드(6)의 모든 요소들(61 내지 69)을 갖는 블레이드(2)의 조립이 완료된다.

하위단계 b1) 내지 b7)는 하위단계 b1)에서 하위단계 b7)로 순차적으로 시행된다. 또한, 하위단계들은 연이어 시행된다. 다시 말해서, 하위단계가 진행될 때, 진행중인 하위단계가 종료할 때까지 다음 하위단계가 개시되지 않는다.

제 2 용접 단계 c)는 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)이 그 위치로 복귀하는 제 1 하위단계 c1)를 포함하고, 그때 블레이드(2)를 제위치에서 유지하기 위하여 미리 끼워진 스페이서 부재와 후프들은 제거된다. 제 2 용접 단계 c)의 제 2 하위단계 c2)에서, 예를 들어 레이저 추적기, 템플레이트 또는 3D 스캔을 사용하여 러너(1)의 수로에서 치수 검사가 시행된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 3 하위단계 c3)에서, 용접 결합부(J) 즉, 블레이드(2)의 표면들(23.1,23.2)이 광택처리된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 4 하위단계 c4)에서, 용접 결합부(J)는 염료 침투 검사를 받는다.

제 2 용접 단계 c)의 제 5 하위단계 c5)에서, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)은 블레이드(2)의 각 측부에 배치된다. 필요하다면, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 블레이드(2) 사이에 심들이 개재된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 6 하위단계 c6)에서, 블레이드(2)와 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)은 러너(1)의 기하학적 형태를 얻기 위하여 상기 요소들이 서로에 대해서 배치될 수 있게 하는 공구 고정구에 모든 설치된, 예를 들어 보스들과 커플링 스터드를 사용하여 제거가능한 방식으로 기계적으로 고정된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 7 하위단계 c7)에서, TIG 또는 MIG 유형의 충전재 재료가 부가된 종래 용접 방법은 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)을 블레이드(2)에 용접하는데 사용된다. 따라서, 제 3 용접 시임(7)은 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 블레이드(2)의 상부 및 내부 에지(23.1,23.2) 사이에 만들어진다. 용접 시임(7)은 요소들(41 내지 49)의 모따기부(401)에 대해서 배열된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 8 하위단계 c8)에서, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)을 갖는 블레이드(2)의 조립체는 전자 빔 용접된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전자 빔(F)은 러너 크라운(4)의 외부에 즉, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)의 외부면(40)과 동일 측부에 인가되거나 또는 다시 말해서 수로(C)의 외부에 인가된다. 제 4 용접 시임(9)은 그에 따라 형성된다.

용접 시임(7)은 용접 시임(9)과 후면 대 후면으로 놓인다. 이들 용접 시임(7,9)은 서로 침투된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 9 하위단계 c9)에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 용접 시임(7,9)은 마무리되고 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 블레이드(2)가 만나는 충전재 반경부들이 광택처리된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 10 하위단계 c10)에서, 용접 시임(7,9)은 특히 초음파를 사용하여 비파괴검사를 받고, 용접 시임(7,9)은 염료 침투 검사를 받는다.

제 2 용접 단계 c)의 제 11 하위단계 c11)에서, 블레이드(2), 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)과 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)에 의해서 형성된 조립체에서 오븐으로 열처리된다.

제 2 용접 단계 c)의 제 12 하위단계 c12)에서, 용접 시임(7,9)은 특히 초음파와 염료 침투 검사를 사용하여 추가 비파괴 검사를 받는다.

제 2 용접 단계 c)의 완료 시에, 러너 크라운(4)의 모든 요소들(41 내지 49)과 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)을 갖는 블레이드(2)의 조립체는 완료된다.

하위단계 c1) 내지 c12)는 연속적으로 즉, 하위단계 c1)에서 하위단계 c12)로 순차적으로 시행된다. 또한, 하위단계들은 연이어 시행되거나 또는 다시 말해서, 하위단계가 진행될 때, 진행중인 하위단계가 종료할 때까지 다음 하위단계가 개시되지 않는다.

조립 단계 d)는 블레이드(2), 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)에 의해서 형성된 조립체에 치수 검사가 시행되는 제 1 하위단계 d1)를 포함한다.

조립 단계 d)의 제 2 하위단계 d2)에서, 상부 밀봉부, 하부 밀봉부, 커플링 플레이트(8) 및 러너 원추형체 위치부들이 가공된다.

조립 단계 d)의 제 3 하위단계 d3)에서, 밀봉부, 커플링 플레이트(8) 및 러너 원추형체는 예를 들어 전자 빔 용접 방법 또는 임의의 다른 종래 용접 방법을 사용하여 블레이드(2), 러너 크라운(4) 및 러너 밴드(6)에 의해서 형성된 조립체와 함께 조립된다.

조립 단계 d)의 제 4 하위단계 d4)에서, 이들 용접부들은 특히 초음파를 사용하여 비파괴 시험을 받고, 얻어진 용접 시임들은 염료 침투 검사를 받는다.

조립 단계 d)의 제 5 하위단계 d5)에서, 블레이드(2), 러너 크라운(4), 러너 밴드(6), 밀봉부들, 커플링 플레이트(8) 및 러너 원추형체에 의해서 형성된 조립체는 오븐에서 열처리된다.

조립 단계 d)의 제 6 하위단계 d6)에서, 이 조립체의 치수는 일단 특히 초음파에 의해서 비파괴 검사된다.

조립 단계 d)의 완료 시에, 러너(1)의 제조가 완료된다.

하위단계 d1) 내지 d6)는 연속적으로 즉, 하위단계 d1)에서 하위단계 d6)로 순차적으로 시행된다. 또한, 하위단계들은 연이어 시행되거나 또는 다시 말해서, 하위단계가 진행될 때, 진행중인 하위단계가 종료할 때까지 다음 하위단계가 개시되지 않는다.

공지된 제조 방법과는 완전히 다른 본 발명의 방법에 따른, 블레이드(2)는 먼저 러너 밴드 요소들(61 내지 69)과 함께 그리고 그후 러너 크라운 요소들(41 내지 49)과 함께 조립되어서, 제조 품질을 더욱 의존성으로 만든다. 이는 러너 밴드(6)가 일반적으로 러너 크라운(4)보다 기울어지기 때문에, 러너 밴드(6)를 접근하기 더욱 어렵게 만든다. 우선, 블레이드(2)를 러너 밴드 요소들(61 내지 69)에 용접함으로써, 러너(1)를 조립하는 작업자는 러너(1)의 내부에 대한 더욱 용이한 접근성을 가진다.

또한, 최대 기계 응력은 러너 밴드(6)에 위치한다. 먼저, 블레이드(2)를 러너 밴드(6)에 용접함으로써, 블레이드(2)와 러너 밴드(6) 사이이 용접 품질은 보장된다.

본 발명의 대안 형태에서, 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)을 갖는 블레이드(2)의 조립하기 위한 용접 방법은 전자 빔(F)을 사용한다. 이 경우에, 용접부는 완전 결합 침투 용접부들이다. 즉, 용접 시임(5,9)은 용접 결합부(J)의 다른 측부에 직각으로 침투한다.

본 발명의 배경에서, 만들어지는 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)과 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)의 수는 변화될 수 있고, 러너(1)는 적어도 2개의 러너 크라운 요소(4)와 러너 밴드 요소(6)를 포함한다.

본 발명은 터빈 러너(1)의 경우에 대해서 기술되었고 러너(1)는 또한 펌프 또는 펌프 터빈에 대해서 사용될 수 있다. 펌프 또는 펌프 터빈에 대한 러너의 경우에, 유동(E)의 방향은 펌프 모드에서 반대된다.

또한, 본 발명에서, 기술된 대안 형태들은 서로 조합될 수 있다.

Claims

유압 기계용 프란시스형 러너(1)의 제조 방법으로서,
- 상기 러너의 중심축(X-X) 둘레로 선회 대칭을 갖는 러너 밴드(6)로서, 상기 러너 밴드(6)를 부분적으로 한정하는 적어도 2개의 요소들(61 내지 69)을 포함하는, 상기 러너 밴드(6),
- 상기 중심축(X-X) 둘레로 선회 대칭을 갖는 러너 크라운(4)으로서, 상기 러너 크라운(4)을 부분적으로 한정하는 적어도 2개의 요소들(41 내지 49)을 포함하는, 상기 러너 크라운(4), 및
- 상기 러너 크라운 및 상기 러너 밴드 사이로 연장되는 복수의 블레이드들(2)로서, 상기 러너 밴드(6)의 2개의 요소들(61 내지 69) 사이와 상기 러너 크라운(4)의 2개의 요소들(41 내지 49) 사이에 각각 끼워지는, 상기 복수의 블레이드들(2)을 포함하고,
상기 방법은:
- a) 상기 블레이드들(2), 상기 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69) 및 상기 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)은 개별적으로 제 조되고, 다음에
- b) 상기 러너 밴드(6)의 모든 상기 요소들(61 내지 69)은 전자 빔(F) 용접 방법을 사용하여 상기 블레이드들(2)에 용접되고, 다음에
- c) 상기 러너 크라운(4)의 모든 상기 요소들(41 내지 49)은 전자 빔(F) 용접 방법을 사용하여 상기 블레이드들(2)에 용접되는,
연속적인 단계들을 포함하는, 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드들(2)은 상기 러너 밴드(6)의 그리고 상기 러너 크라운(4)의 외부 표면들(40,60)과 동일 높이로 놓여지는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
단계 b) 중에 그리고/또는 단계 c) 중에, 상기 전자 빔(F)은 상기 러너(1)의 외부에 인가되는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 중에, 특히 TIG 또는 MIG 유형의 충전재 재료가 부가된 용접 방법이 또한 상기 블레이드들(2)에 상기 러너 밴드(6)의 요소들(61 내지 69)을 용접하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 c) 중에, 충전재 재료가 부가된 용접 방법은 또한 상기 블레이드들(2)에 상기 러너 크라운(4)의 요소들(41 내지 49)을 용접하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
단계 b) 중에 그리고/또는 단계 c) 중에, 충전재 재료가 부가된 상기 용접은 접자 빔 용접에 선행하는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
충전재 재료가 부가된 상기 용접으로부터 발생되는 제 1 용접 시임(3,7)은 상기 러너(1)의 내부에 위치하고, 상기 전자 빔(F) 용접으로부터 발생되는 제 2 용접 시임(5,9)은 상기 러너(1)의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
충전재 재료의 부가를 포함하는 용접부들과 상기 전자 빔 용접부들은 서로 침투하는 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 빔 용접부들은 완전 결합 침투 용접부들인 것을 특징으로 하는 프란시스형 러너(1)의 제조 방법.
유압 기계용 프란시스 터빈 러너(1)에 있어서,
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 프란시스 터빈 러너(1).