SE519781C2 - Förfarande för framställning av en stator-eller rotorkomponent - Google Patents

Description

Ü 20 25 30 519 781 2 Bladen utformas ihàliga i syfte att optimera komponentens vikt.

TIDIGARE TEKNIK Sammanfogningen av det ihàliga bladet med ringelementet har enligt tidigare känd teknik utförts med hjälp av svetsning. Ringelementet framställs dä först med i radiell riktning utskjutande partier med samma tvärsnittsform och storlek som bladen. Sádana utskjutande partier benämns ofta ”stubbar”. Vart och ett av' bladen svetsas därefter fast vid ett sàdant utskjutande parti via en stumfog. De i radiell riktning utskjutande partierna fräses vanligtvis fram ur en ring. Detta är en tids- och kostnadskrävande operation.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att àstadkomma ett förfarande för framställning av en stator- eller rotorkomponent som medför en i förhållande till tidigare känd förenklad tids- och skall teknik och därmed kotnadseffektiv framställning. Vidare man med förfarandet ge en höghállfast förbindning mellan blad och ringelement för att ge komponenten en läng livslängd.

Detta syfte uppnàs genom att bladets väggkanter lasersvetsas fast pà nämnda ringelement frán en i radiell riktning motsatt sida av detsamma i förhållande till bladet pà sàdant sätt att de sammanfogade partierna av bladväggarna och ringelementet bildar en T-formig fog. Med bladets väggkant avses den yta som förbinder bladets inre och. yttre sidoyta. Vid lämpligt val av = ~ » . , , W U 20 25 30 .- .-.. = n u u :I f v t» ~. . 1 x; ~ . v- v f , .. . _ f ~ ~ v - = - , . , .l y. » . . . » . . | -- w . - . . e, »f .. .. 3 material- och svetsparametrar kan man erhàlla en T- formig fog med rundade hörn, eller àtminstone en relativt jämn övergàng, mellan bladet och ringelementet.

Detta medför en höghállfast konstruktion och därmed en förlängd livslängd. Alternativt kan en konstruktion med tunnare väggtjocklekar och därmed viktminskning erhállas.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen sammanfogas ett flertal av nämnda blad med ringelementet pá inbördes avstånd i. dess omkretsled. Exempelvis kan ringelementet bilda en i. omkretsled kontinuerlig ring.

Man kan härvid till exempel bilda ett fläkthjul, en turbin, en kompressor eller en statordel.

Ytterligare föredragna utföringsformer av och fördelar med uppfinningen framgår av de ytterligare underkraven samt den följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med som visas pà de hänvisning till de utföringsformer bifogade ritningarna, varvid FIG 1. visar en del av stator- eller rotork^¶pone1ten enligt en första utföringsform i en perspektivvy, FIG 2 visar en förstorad snittvy av en svetsfog i komponenten enligt figur l, och eller rotorkomponenten FIG 3, 4 och 5 visar stator- enligt en andra, tredje och fjärde utföringsform . _ 1 4- 1 perspektivvyer.

W U 20 25 30 519 781 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I Fig 1 visas en del av en stator- eller rotorkomponent 1. Närmare bestämt visas ett ringelement 2 och ett med ringelementet sammanfogat, ihàligt blad 3. Bladet 3 skjuter ut frán ringelementet i radiell riktning inàt och är sammanfogat med ringelementet 2 via ett svetsförband 4. Ett flertal sàdana ringelement 2 avses förbindas med. varandra. i omkretsled. för att bilda en se streckade ringformig stator- eller rotorkomponent, markeringar. Bladet 3 är vidare vid sin motsatt ringelementet 2 belägna ände förbundet med en centrumdel, exempelvis i form av en ring (ej visat) Svetsförbandet 4 visas i en förstorad snittvy i figur 2.

Vid sammanfogning av bladet 3 med ringelementet 2 placeras bladet i kontakt med ringelementets 2 inre yta 15. Därefter lasersvetsas bladets 3 väggkanter fast pà nämnda ringelement 2 från en i radiell riktning motsatt sida 5 av detsamma i förhållande till bladet 3. Detta utförs pà sádant sätt att de sammanfogade partierna av bladets 3 vägg 6 och ringelementet 2 bildar en T-formig Med andra ord är bladet 3 dolt av fog 4, se figur 2. ringelementet 2 sett frän ringelementets 2 övre yta 5 under svetsningen.

Med T-fog 4 avses närmare bestämt att ett parti av ringelementet 2 bildar den överliggande delen av Tzet och ett parti av bladväggen 6 bildar den upprättstàende delen av Tzet som ansluter till den överliggande delen. a . . , _ i W ß 20 25 30 519 781 5 De material som utnyttjas för bladväggen 6 och ringelementet 2 utgörs av svetsbara material, sásom rostfria stàl, exempelvis av typen 347 eller A286.

Alternativt kan nickelbaslegeringar, sásom tex INCO600, INCO625, INCO7l8 och Hastaloy x, utnyttjas. Enligt kan koboltbaslegeringar, 230, varianter HAYNES ytterligare exempelvis av typen 188 och HAYNES utnyttjas. Vidare kan titanlegeringar, sásom Ti6-4, och olika typer av aluminiumlegeringar, utnyttjas.

Kombinationer av olika material är också möjliga.

Vid lasersvetsningen utnyttjas företrädesvis en Nd:YAG- laser, men även andra typer av svetsarrangemang, till exempel en C02-laser, kan utnyttjas enligt uppfinningen.

Genom en noggrann avstämning av svetsförfarandet, materialval och dimensioner pá bladväggar och ringelement erhàlls med lasersvetsningen T-formen vid respektive fog samt en mjukt rundad form 7 pà de inre hörnen mellan bladväggen 6 och ringelementet 2.

Svetsningen utförs lämpligtvis via en kontinuerlig svets. Den rundade formen '7 pà svetsfogarna medför en höghàllfast konstruktion och därmed läng livslängd för komponenten. Denna typ av sammanfogning skapar förutsättningar för en komplett smältning av svetsfogen samt fina övergångar mellan delarna.

För att svetsfogen skall hamna pà exakt rätt position kan man utnyttja en sedan tidigare känd fogföljnings- teknik. 10 15 20 25 30 519 781 6 Bladets 3 yttre kontur bildar i ett tvärsnitt formen av en airfoil.

Ringelementet 2 har formen av en nàgot krökt platta. Med plattform avses att ringelementet har tvà parallella sidoytor pà ett relativt kort avstánd från varandra. Vid sammanfogning av ett flertal sådana ringelement i omkretsled bildas en ring. Med ring avses en kringgàende, bandformig, företrädesvis cirkelformig, del som utbreder sig likt en platta i axiell riktning.

I figur 3 illustreras en andra utföringsform av en stator- eller rotorkomponent 8. Komponenten 8 innefattar ett i radiell riktning yttre ringelement 9 och ett i radiell riktning inre ringelement 10. De tvà ringelementen 9,10 är' kontinuerliga i omkretsled. Ett flertal ihàliga blad 3 är anordnade med inbördes avstånd i omkretsled och sträcker sig mellan de tvà ringelementen 9,10. Bladen 3 är förbundna med àtminstone ett av ringelementen 9,10 med hjälp av den ovan beskrivna svetsfogen.

I figur 4 illustreras en tredje utföringsform av en stator- eller rotorkomponent 11. Komponenten 11 innefattar ett i omkretsled kontinuerligt ringelement 12 med ett antal ihåliga blad 3 utskjutande i radiell riktning utát. Bladen 3 är förbundna med ringelementet 12 med hjälp av den ovan beskrivna svetsfogen. Denna utföringsform lämpar sig i första hand för rotorer.

I figur 5 illustreras en fjärde utföringsform av en stator- eller rotorkomponent 14. Komponenten 14 10 U 20 25 519 781 -~ 7 innefattar ett i omkretsled kontinuerligt ringelement 13 med ett antal ihåliga blad 3 utskjutande i radiell riktning inåt. Bladen 3 är förbundna med ringelementet 13 med, hjälp av' den ovan. beskrivna svetsfogen. Denna utföringsform lämpar sig i första hand för statorer.

Som alternativ till de i figur 3-5 visade utföringsformerna kan man bilda ringen via ett flertal ringelement på sådant sätt som beskrivs ovan och visas i figur 1. Med den i beskrivningen ovan utnyttjade termen ringelement avses alltså ett kontinuerligt ringformigt organ, ett i omkretsled avbrutet, huvudsakligen ringformigt organ, eller en del som tillsammans med andra liknande delar avses bilda ett ringformigt organ.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de ovan. beskrivna 'utföringsexemplen, utan. en rad ytter- ligare varianter och modifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.

Exempelvis behöver inte de ihåliga bladen vara genomgående ihåliga, utan bladen kan tänkas vara slutna i en ände. Vidare kan förstärkningselement vara anordnade inuti bladen. Sådana förstärkningselement sträcker sig då mellan de motsatta bladväggarna och är förbundna med dessa. --»-

Claims (7)

10 U 20 25 30 a; u. a u m 1- .. v v- .1 ~ a e. | " " I ~« 1 >ø u | . v , »= ~., . . u a » n v , ; n a n , 1. 1 u - E . . m PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av en stator- eller rotorkomponent (l,8,ll,l4), blad (3) varvid åtminstone ett ihàligt sammanfogas med átminstone ett ringelement (2,9,12,l3), k ä n n e t e c k n a t av, att bladets (3) (2,9,l2,l3) motsatt sida av detsamma i förhàllande till bladet pá väggkanter lasersvetsas fast pá nämnda ringelement fràn en i radiell riktning sätt att de sammanfogade partierna av sådant bladväggarna och ringelementet förbinds av en T-formig svetsfog (4).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att ett flertal av nämnda blad (3) sammanfogas med ringelementet (9,l2) pà inbördes avstánd i dess omkretsled.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att ett flertal av nämnda ringelement (4) sammanfogas med varandra i ^mkretsled för att bilda en ring.

4. Förfarande enligt nágot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda ringelement (4,10,l2) bildar en inre ring, och att bladen (3) sammanfogas med ringelementet via nämnda lasersvetsning pà sádant sätt att de skjuter ut i ringelementet. radiell riktning utàt fràn 10 15 519 781¿§,;-;-¿P,- 9

5. Förfarande enligt nàgot av de föregàende kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda ringelement (4,9,l3) bildar en yttre ring, och att bladen (3) sammanfogas med ringelementet via nämnda lasersvetsning pà sàdant sätt att de skjuter ut i radiell riktning inàt frán ringelementet.

6. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att stator- eller rotorkomponenten (l,8,ll) är avsedd för en gasturbin.

7. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att stator- eller rotorkomponenten (l,8,ll) är avsedd för en jetmotor.