WO2010040339A1 - Method for assembling a blade ring for a rotor, and associated blade ring - Google Patents

Method for assembling a blade ring for a rotor, and associated blade ring Download PDF

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WO2010040339A1
WO2010040339A1 PCT/DE2009/001387 DE2009001387W WO2010040339A1 WO 2010040339 A1 WO2010040339 A1 WO 2010040339A1 DE 2009001387 W DE2009001387 W DE 2009001387W WO 2010040339 A1 WO2010040339 A1 WO 2010040339A1
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rotor
blade ring
rotor blades
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Robert Schmidt
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Mtu Aero Engines Gmbh
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins

Definitions

  • the invention relates to a method for mounting a blade ring for a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbine stage of a turbomachine, and a blade ring specified in the preamble of claim 13.
  • Blades for rotors are known from the prior art.
  • Such a blade ring usually comprises a plurality of individual rotor blades and may be formed, for example, as a turbine disk (blisk) or turbine ring (bling).
  • the rotor blades with a pre-tension (pre-twist) to each other so that they do not hit each other when the rotor is started up, for example in a turbine.
  • pre-twist a pre-tension
  • the individual rotor blades can not be arranged gap-free so far because of the pre-twist, since the last rotor blade can not be mounted.
  • An exact positioning of the rotor blades in the blade ring is also not possible, so that the blade ring can not be mounted or stretched over its entire o construction diameter.
  • a method for mounting a blade ring for a rotor at least the steps of arranging a plurality of rotor blades in the form of at least two blade ring segments on a holding device, wherein between the at least two blade ring segments at least two intermediate spaces are left open, generate a prestress in at least one Rotor blade, providing at least two Golfrotorschaufeln for each gap, wherein the space provided for each space Birotorschaufeln are each juxtaposed, generating a bias in at least one Golfrotorschaufel and forming the Schaufelkranzes by arranging the Gearrotorschaufeln performed in the associated spaces.
  • the blade ring can be mounted with prestressed rotor blades, wherein in addition an exact positioning of the individual rotor blades in the blade ring is ensured.
  • the blade ring can be joined together gap-free to form a defined construction diameter, which is necessary for further processing steps - for example, joining or
  • the bias voltage is generated in all rotor blades and / or in all Medrotorschaufeln. This ensures a particularly high rigidity of the blade ring and a correspondingly trouble-free start-up behavior.
  • the prestressing is produced by clamping the at least one rotor blade on the holding device and / or the at least one filler rotor blade on a carriage. This represents a particularly process-reliable and precise possibility for generating the desired bias of the rotor blade or the filler rotor blade.
  • the twisting can be performed, for example, by clamping the rotor or filler rotor blade at its inner and outer diameter and then twisting.
  • the rotor blades are arranged in the form of at least two blade ring segments with the same center angle and / or in the form of at least three, preferably at least four, 0 blade ring segments. This allows a reliable and easy to automate assembly of the blade ring, wherein the respective number of blade ring segments can be selected, for example, depending on the later blade ring diameter.
  • the filler rotor blade provided initially initially arranged next to each other on the carriage and the bias is generated by clamping the Greinerschaufeln on the carriage.
  • the carriage can thus be used advantageously as a clamping and positioning device, whereby a particularly fast, easy and inexpensive installation is possible.
  • the holding device used and the carriage 5 used are formed corresponding to each other.
  • the filler rotor blades are arranged by positioning the carriage on the holding device in its associated space. As a result, the filler rotor blades can be introduced quickly and automatically into their assigned intermediate space and precisely positioned.
  • the blade ring can be mounted particularly cost-effectively due to the reduced variety of parts. In addition, this makes it particularly easy to ensure a uniform mass distribution over the circumference of the blade ring.
  • the blade ring is joined after forming, in particular welded.
  • electron beam or laser welding methods can be used for welding.
  • a further aspect of the invention relates to a blade ring for a rotor, in particular a turbine disk or a turbine ring of a turbine stage of a fluid machine, with a plurality of rotor blades, wherein a bias of at least a portion of the rotor blades is made possible by the blade ring at least two spaced apart Blade rim segments comprises, between which at least two Rudrotorschaufeln are arranged. This also ensures accurate positioning of the individual rotor blades in the blade ring. Further advantages can be found in the previous descriptions.
  • the blade ring is mounted and / or manufactured by means of a method according to one of the preceding embodiments.
  • the features presented in connection with the method according to the invention and their advantages apply - as far as applicable - to the blade ring according to the invention. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals 5. Showing:
  • Figure 1 is a schematic perspective view of four arranged on a holding device blade ring segments, between which four spaces are left free. 0
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of a carriage with a removable positioning stop, with two filler rotor blades arranged side by side on the carriage;
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of the carriage shown in Fig. 2, with the locating stop removed;
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of a gap between two of the blade ring segments shown in Fig. 1 into which the carriage with the filler blades is moved;
  • Fig. 5 is a schematic perspective view of a blade ring formed by arranging the filler rotor blades in the spaces between the blade ring segments;
  • Fig. 6 is a schematic and fragmentary perspective view of a plurality of rotor blades of the blade ring shown in Fig. 5, which are welded together.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of four blade ring segments 12a-d of a blade ring 11 (see Fig. 5) arranged on a holding device 10, between which four spaces 14a-d are released.
  • the vane segments 12a-d having center angles ⁇ of about 80 ° each include a plurality of rotor blades 16, all of the rotor blades 16 being clamped at their respective inside and outside diameters to the fixture 10 and having a pre-twist of between 1 ° and 3 ° Be biased.
  • the fixture 10 includes positioning stops 18 so that the individual rotor blades 16 can be precisely positioned in the respective vane segment 12a-d. In principle, however, fewer or more than four blade ring segments 12 with a corresponding number of intermediate spaces 14 can be provided, for example in the case of blade rings 11 with differing diameters.
  • two filler rotor blades 20 are provided for each gap 14a-d.
  • the Golfrotorschaufeln 20 are first clamped side by side on a carriage 22 and biased analogously to the rotor blades 16 by generating a pre-twist of about l ° -3 °.
  • the carriage 22 also includes positioning stops 18, whereby the relative position of the Artrotorschaufeln 20 is precisely adjustable and the Greporschaufeln 20 are gap-free next to each other can be arranged.
  • the positioning stops 18 are designed to be removable in the present embodiment. In principle, it may be provided that 20 rotor blades 16 are used as filling rotor blades. Alternatively or additionally, it may be provided that, depending on the size of the intermediate space 14, three or more filling rotor blades 20 are arranged next to one another.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of the carriage 22 shown in FIG. 2 with the prestressed filler rotor blades 20.
  • Fig. 4 shows a schematic perspective view of the gap 14b between the blade ring segments 12b, 12c, in which the carriage 22 is moved with the Gearrotorschaufeln 20 according to arrow IV.
  • the holding device 10 and the slide 22 are to die- sem purpose corresponding to each other, so that the carriage 22 defined in a corresponding sliding guide of the holding device 10 can be inserted.
  • the blade ring 11 shown in schematic perspective view in FIG. 5 can be assembled gap-free to form a defined construction diameter and thus completely formed. Subsequently, if necessary, the concentricity of the blade ring 11 can be rectified.
  • FIG. 6 shows a schematic and partial perspective view of a plurality of rotor blades 16 of the blade ring 11 shown in FIG. 5, which are welded together by means of an electron beam welding method to form a plurality of weld seams 24a, 24b.
  • VIa is an area without contamination by mechanical processing, detergent residues or the like.
  • the arrows VIb mark areas which have such impurities and can thereby lead to the formation of a residual gap. Therefore, first radial welds 24a are generated having a depth of at least 60% of a top bead width of the axial weld 24b. In the present exemplary embodiment, a depth of approximately 5-6 mm is generated.
  • the radial welds 24a are welded over in accordance with arrow VIc and the axial weld 24b is produced.
  • the axial weld 24b comes in this way in the area marked with arrow VId not in contact with the possibly present impurities, which excludes a pore or defect formation and ensures a corresponding high joint quality.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for assembling a blade ring (11) for a rotor, in particular for a blisk or a bling of a turbine stage of a turbo engine. Said method comprises at least the following steps: a plurality of rotor blades (16) are arranged on a mounting device (10) in the form of at least two blade ring segments (12a-d), at least two interstices (14a-d) being left between the at least two blade ring segments (12a-d); at least one rotor blade (16) is pre-twisted; at least two filling rotor blades (20) are provided for each interstice (14a-d), the filling rotor blades (20) provided for each interstice being placed next to each other; at least one filling rotor blade (20) is pre-twisted; and the blade ring (11) is formed by arranging the filling rotor blades (20) in the associated interstices (14a-d). The invention further relates to a blade ring (11) for a rotor.

Description

Verfahren zum Montieren eines Schaufelkranzes für einen Rotor und Schaufelkranz hierzu Method for mounting a blade ring for a rotor and blade ring thereto
Beschreibungdescription
5 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Schaufelkranzes für einen Rotor, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Turbinenstufe einer Strömungsmaschine, sowie einen Schaufelkranz der im Oberbegriff des Patentanspruchs 13 angegebenen Art. 0 Schaufelkränze für Rotoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein derartiger Schaufelkranz umfasst üblicherweise mehrere einzelne Rotorschaufeln und kann beispielsweise als Turbinenscheibe (Blisk) oder Turbinenring (Bling) ausgebildet sein.The invention relates to a method for mounting a blade ring for a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbine stage of a turbomachine, and a blade ring specified in the preamble of claim 13. Art. Blades for rotors are known from the prior art. Such a blade ring usually comprises a plurality of individual rotor blades and may be formed, for example, as a turbine disk (blisk) or turbine ring (bling).
Dabei ist es jedoch gewünscht, die Rotorschaufeln mit einer Vorspannung (Pre-Twist) zu-5 einander zu versehen, damit diese bei einem Hochlaufen des Rotors - beispielsweise in einer Turbine - nicht aneinander schlagen. Die einzelnen Rotorschaufeln können jedoch bislang wegen des Pre-Twists nicht spaltfrei angeordnet werden, da die letzte Rotorschaufel nicht montiert werden kann. Eine genaue Positionierung der Rotorschaufeln im Schaufelkranz ist ebenfalls nicht möglich, so dass der Schaufelkranz nicht über seinen gesamten o Aufbaudurchmesser montiert oder gespannt werden kann.However, it is desirable to provide the rotor blades with a pre-tension (pre-twist) to each other so that they do not hit each other when the rotor is started up, for example in a turbine. However, the individual rotor blades can not be arranged gap-free so far because of the pre-twist, since the last rotor blade can not be mounted. An exact positioning of the rotor blades in the blade ring is also not possible, so that the blade ring can not be mounted or stretched over its entire o construction diameter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, welches eine Montage eines Schaufelkranzes mit vorgespannten Rotorschaufeln ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen entsprechenden Schaufelkranz hierzu bereitzustel- 5 len.Object of the present invention is therefore to provide a method which allows mounting of a blade ring with prestressed rotor blades. Another object of the invention is to provide a corresponding blade ring for this purpose.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch einen Schaufelkranz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei o vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens - soweit anwendbar - als vorteilhafte Ausgestaltungen des Schaufelkranzes und umgekehrt anzusehen sind. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Montieren eines Schaufelkranzes für einen Rotor werden zumindest die Schritte Anordnen einer Mehrzahl von Rotorschaufeln in Form von zumindest zwei Schaufelkranzsegmenten an einer Haltevorrichtung, wobei zwi- sehen den zumindest zwei Schaufelkranzsegmenten zumindest zwei Zwischenräume freigelassen werden, Erzeugen einer Vorspannung in zumindest einer Rotorschaufel, Bereitstellen von wenigstens zwei Füllrotorschaufeln für jeden Zwischenraum, wobei die für jeden Zwischenraum vorgesehenen Füllrotorschaufeln jeweils nebeneinander angeordnet werden, Erzeugen einer Vorspannung in zumindest einer Füllrotorschaufel und Ausbilden des Schaufelkranzes durch Anordnen der Füllrotorschaufeln in den zugeordneten Zwischenräumen durchgeführt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schaufelkranz mit vorgespannten Rotorschaufeln montiert werden, wobei zudem eine genaue Positionierung der einzelnen Rotorschaufeln im Schaufelkranz sichergestellt wird. Der Schaufelkranz kann darüber hinaus spaltfrei zu einem definierten Aufbaudurchmesser zusam- mengefugt werden, was für weitere Verarbeitungsschritte - beispielsweise Füge- bzw.The object is achieved by a method according to claim 1 and by a blade ring with the features of claim 13. Advantageous embodiments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein o advantageous embodiments of the method - if applicable - are to be regarded as advantageous embodiments of the blade ring and vice versa. In a method according to the invention for mounting a blade ring for a rotor, at least the steps of arranging a plurality of rotor blades in the form of at least two blade ring segments on a holding device, wherein between the at least two blade ring segments at least two intermediate spaces are left open, generate a prestress in at least one Rotor blade, providing at least two Füllrotorschaufeln for each gap, wherein the space provided for each space Füllrotorschaufeln are each juxtaposed, generating a bias in at least one Füllrotorschaufel and forming the Schaufelkranzes by arranging the Füllrotorschaufeln performed in the associated spaces. With the aid of the method according to the invention, the blade ring can be mounted with prestressed rotor blades, wherein in addition an exact positioning of the individual rotor blades in the blade ring is ensured. In addition, the blade ring can be joined together gap-free to form a defined construction diameter, which is necessary for further processing steps - for example, joining or
Schweißverfahren - und zur Sicherstellung des geforderten Rotordurchmessers erforderlich ist.Welding process - and to ensure the required rotor diameter is required.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorspannung in allen Rotorschaufeln und/oder in allen Füllrotorschaufeln erzeugt wird. Hierdurch werden eine besonders hohe Steifigkeit des Schaufelkranzes und ein entsprechend problemloses Anlaufverhalten sichergestellt.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the bias voltage is generated in all rotor blades and / or in all Füllrotorschaufeln. This ensures a particularly high rigidity of the blade ring and a correspondingly trouble-free start-up behavior.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Vorspannung durch Einspannen der zumindest einen Rotorschaufel an der Haltevorrichtung und/oder der zumindest einen Füllrotorschaufel an einem Schlitten erzeugt wird. Dies stellt eine besonders prozesssichere und präzise Möglichkeit zum Erzeugen der gewünschten Vorspannung der Rotorschaufel bzw. der Füllrotorschaufel dar.Further advantages result from the fact that the prestressing is produced by clamping the at least one rotor blade on the holding device and / or the at least one filler rotor blade on a carriage. This represents a particularly process-reliable and precise possibility for generating the desired bias of the rotor blade or the filler rotor blade.
Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigte, dass die zumindest eineIt has been shown in a further embodiment to be advantageous that the at least one
Rotorschaufel und/oder die zumindest eine Füllrotorschaufel um einen Winkel zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 1° und 3° tordiert wird, wodurch einerseits eine ausreichende Vorspannung erzeugt und andererseits eine Beschädigung der Rotor- bzw. Füllrotorschaufel zuverlässig vermieden wird. Das Tordieren kann beispielsweise durch Einspannen der Rotor- bzw. Füllrotorschaufel an ihrem Innen- und Außendurchmesser und 5 anschließendem Verdrehen durchgeführt werden.Rotor blade and / or the at least one filler rotor blade at an angle between 0.5 ° and 5 °, in particular between 1 ° and 3 ° twisted, which on the one hand produces sufficient bias and on the other hand damage to the rotor or filler rotor blade is reliably avoided. The twisting can be performed, for example, by clamping the rotor or filler rotor blade at its inner and outer diameter and then twisting.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotorschaufeln in Form von zumindest zwei Schaufelkranzsegmenten mit gleichen Mittelpunktswinkeln und/oder in Form von zumindest drei, vorzugsweise von zumindest vier,0 Schaufelkranzsegmenten angeordnet werden. Dies erlaubt eine prozesssichere und einfach automatisierbare Montage des Schaufelkranzes, wobei die jeweilige Anzahl der Schaufelkranzsegmente beispielsweise in Abhängigkeit des späteren Schaufelkranzdurchmessers gewählt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the rotor blades are arranged in the form of at least two blade ring segments with the same center angle and / or in the form of at least three, preferably at least four, 0 blade ring segments. This allows a reliable and easy to automate assembly of the blade ring, wherein the respective number of blade ring segments can be selected, for example, depending on the later blade ring diameter.
5 Eine besonders präzise Anordnung der Rotor- bzw. Füllrotorschaufeln ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch gewährleistet, dass eine Haltevorrichtung mit Positionierungsanschlägen für die Rotorschaufeln und/oder für die Füllrotorschaufel verwendet wird.5 A particularly precise arrangement of the rotor or Füllrotorschaufeln is ensured in a further embodiment of the invention in that a holding device is used with positioning stops for the rotor blades and / or for the Füllrotorschaufel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die bereit- o gestellten Füllrotorschaufel zunächst jeweils nebeneinander auf dem Schlitten angeordnet und die Vorspannung durch Einspannen der Füllrotorschaufeln am Schlitten erzeugt wird. Der Schlitten kann damit vorteilhaft als Spann- und Positionierungsvorrichtung verwendet werden, wodurch eine besonders schnelle, einfache und kostengünstige Montage ermöglicht ist. Idealerweise sind die verwendete Haltevorrichtung und der verwendete Schlitten 5 miteinander korrespondierend ausgebildet.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the filler rotor blade provided initially initially arranged next to each other on the carriage and the bias is generated by clamping the Füllrotorschaufeln on the carriage. The carriage can thus be used advantageously as a clamping and positioning device, whereby a particularly fast, easy and inexpensive installation is possible. Ideally, the holding device used and the carriage 5 used are formed corresponding to each other.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn ein Schlitten mit einem abnehmbaren Positionierungsanschlag für die Füllrotorschaufeln verwendet wird. Hierdurch können zunächst die Füllrotorschaufeln mittels des Positionierungsanschlags auf dem Schlitten positioniert und o der Positionierungsanschlag anschließend abgenommen werden, um eine verbesserteFurther advantages arise when using a carriage with a removable positioning stop for the filler rotor blades. As a result, the filler rotor blades can first be positioned on the carriage by means of the positioning stop and subsequently the positioning stop can be removed in order to obtain an improved position
Handhabbarkeit des Schlittens zu erzielen. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Füllrotorschaufeln durch Positionieren des Schlittens an der Haltevorrichtung in ihrem zugeordneten Zwischenraum angeordnet werden. Hierdurch können die Füllrotorschaufeln schnell und automatisierbar in ihren zu- geordneten Zwischenraum eingebracht und präzise positioniert werden.To achieve handling of the carriage. It has been found to be advantageous if the filler rotor blades are arranged by positioning the carriage on the holding device in its associated space. As a result, the filler rotor blades can be introduced quickly and automatically into their assigned intermediate space and precisely positioned.
Indem als Füllrotorschaufel eine Rotorschaufel verwendet wird, kann der Schaufelkranz aufgrund der reduzierten Teilevielfalt besonders kostengünstig montiert werden. Zudem kann hierdurch besonders einfach eine gleichmäßige Massenverteilung über den Umfang des Schaufelkranzes sichergestellt werden.By using a rotor blade as the filler rotor blade, the blade ring can be mounted particularly cost-effectively due to the reduced variety of parts. In addition, this makes it particularly easy to ensure a uniform mass distribution over the circumference of the blade ring.
hi einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaufelkranz nach dem Ausbilden gefügt, insbesondere verschweißt wird. Auf diese Weise können die Rotor- bzw. die Füllrotorschaufeln dauerhaft miteinander verbunden. Zum Ver- schweißen können beispielsweise Elektronenstrahl- oder Laserschweißverfahren verwendet werden.hi a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the blade ring is joined after forming, in particular welded. In this way, the rotor and the Füllrotorschaufeln permanently connected. For example, electron beam or laser welding methods can be used for welding.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Schaufelkranz für einen Rotor, insbesondere eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Turbinenstufe einer Strömungs- maschine, mit einer Mehrzahl von Rotorschaufeln, wobei eine Vorspannung zumindest eines Teils der Rotorschaufeln dadurch ermöglicht ist, dass der Schaufelkranz zumindest zwei voneinander beabstandete Schaufelkranzsegmente umfasst, zwischen welchen jeweils zumindest zwei Füllrotorschaufeln angeordnet sind. Hierdurch ist zudem eine genaue Positionierung der einzelnen Rotorschaufeln im Schaufelkranz sichergestellt. Weitere sich er- gebende Vorteile sind den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen.A further aspect of the invention relates to a blade ring for a rotor, in particular a turbine disk or a turbine ring of a turbine stage of a fluid machine, with a plurality of rotor blades, wherein a bias of at least a portion of the rotor blades is made possible by the blade ring at least two spaced apart Blade rim segments comprises, between which at least two Füllrotorschaufeln are arranged. This also ensures accurate positioning of the individual rotor blades in the blade ring. Further advantages can be found in the previous descriptions.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaufelkranz mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele montiert und/oder hergestellt ist. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten Merkmale und deren Vorteile gelten - soweit anwendbar - für den erfindungsgemäßen Schaufelkranz. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen 5 sind. Dabei zeigen:In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the blade ring is mounted and / or manufactured by means of a method according to one of the preceding embodiments. The features presented in connection with the method according to the invention and their advantages apply - as far as applicable - to the blade ring according to the invention. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals 5. Showing:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht von vier an einer Haltevorrichtung angeordneten Schaufelkranzsegmenten, zwischen welchen vier Zwischenräume freigelassen sind; 0Figure 1 is a schematic perspective view of four arranged on a holding device blade ring segments, between which four spaces are left free. 0
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht eines Schlittens mit einem abnehmbaren Positionierungsanschlag, wobei zwei Füllrotorschaufeln nebeneinander auf dem Schlitten angeordnet sind; 5 Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht des in Fig. 2 gezeigten Schlittens, wobei der Positionierungsanschlag abgenommen ist;Fig. 2 is a schematic perspective view of a carriage with a removable positioning stop, with two filler rotor blades arranged side by side on the carriage; Fig. 3 is a schematic perspective view of the carriage shown in Fig. 2, with the locating stop removed;
Fig. 4 eine schematische Perspektivansicht eines Zwischenraums zwischen zwei der in Fig. 1 gezeigten Schaufelkranzsegmenten, in welchen der Schlitten mit den o Füllrotorschaufeln bewegt wird;Fig. 4 is a schematic perspective view of a gap between two of the blade ring segments shown in Fig. 1 into which the carriage with the filler blades is moved;
Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht eines Schaufelkranzes, welcher durch Anordnen der Füllrotorschaufeln in den Zwischenräumen zwischen den Schaufelkranzsegmenten ausgebildet ist; und 5Fig. 5 is a schematic perspective view of a blade ring formed by arranging the filler rotor blades in the spaces between the blade ring segments; and 5
Fig. 6 eine schematische und ausschnittsweise Perspektivansicht von mehreren Rotorschaufeln des in Fig. 5 gezeigten Schaufelkranzes, die miteinander verschweißt werden.Fig. 6 is a schematic and fragmentary perspective view of a plurality of rotor blades of the blade ring shown in Fig. 5, which are welded together.
o Fig. 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht von vier an einer Haltevorrichtung 10 angeordneten Schaufelkranzsegmenten 12a-d eines Schaufelkranzes 11 (s. Fig. 5), zwischen welchen vier Zwischenräume 14a-d freigelassen sind. Die Schaufelkranzsegmente 12a-d, welche Mittelpunktswinkel α von etwa 80° besitzen, umfassen jeweils eine Mehrzahl an Rotorschaufeln 16, wobei alle Rotorschaufeln 16 an ihren jeweiligen Innen- und Außendurchmessern an der Haltevorrichtung 10 eingespannt und mit einem Pre-Twist zwischen 1° und 3° vorgespannt werden. Die Haltevorrichtung 10 umfasst Positionierungsanschläge 18, so dass die einzelnen Rotorschaufeln 16 im jeweiligen Schaufelkranzsegment 12a-d präzise positioniert werden können. Dabei können jedoch grundsätzlich - beispielsweise bei Schaufelkränzen 11 mit abweichenden Durchmessern - auch weniger oder mehr als vier Schaufelkranzsegmente 12 mit einer entsprechenden Anzahl an Zwischenräumen 14 vorge- sehen sein.1 shows a schematic perspective view of four blade ring segments 12a-d of a blade ring 11 (see Fig. 5) arranged on a holding device 10, between which four spaces 14a-d are released. The vane segments 12a-d having center angles α of about 80 ° each include a plurality of rotor blades 16, all of the rotor blades 16 being clamped at their respective inside and outside diameters to the fixture 10 and having a pre-twist of between 1 ° and 3 ° Be biased. The fixture 10 includes positioning stops 18 so that the individual rotor blades 16 can be precisely positioned in the respective vane segment 12a-d. In principle, however, fewer or more than four blade ring segments 12 with a corresponding number of intermediate spaces 14 can be provided, for example in the case of blade rings 11 with differing diameters.
Um den gesamten Schaufelkranz 11 zu montieren, werden für jeden Zwischenraum 14a-d jeweils zwei Füllrotorschaufeln 20 bereitgestellt. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, werden die Füllrotorschaufeln 20 dabei zunächst nebeneinander an einem Schlitten 22 eingespannt und analog den Rotorschaufeln 16 durch Erzeugen eines Pre-Twists von etwa l°-3° vorgespannt. Der Schlitten 22 umfasst ebenfalls Positionierungsanschläge 18, wodurch die relative Position der Füllrotorschaufeln 20 präzise einstellbar ist und die Füllrotorschaufeln 20 spaltfrei nebeneinander anordenbar sind. Die Positionierungsanschläge 18 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel abnehmbar ausgebildet. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass als Füllrotorschaufeln 20 Rotorschaufeln 16 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit der Größe des Zwischenraums 14 drei oder mehr Füllrotorschaufeln 20 nebeneinander angeordnet werden.To assemble the entire blade ring 11, two filler rotor blades 20 are provided for each gap 14a-d. As can be seen in Fig. 2, the Füllrotorschaufeln 20 are first clamped side by side on a carriage 22 and biased analogously to the rotor blades 16 by generating a pre-twist of about l ° -3 °. The carriage 22 also includes positioning stops 18, whereby the relative position of the Füllrotorschaufeln 20 is precisely adjustable and the Füllrotorschaufeln 20 are gap-free next to each other can be arranged. The positioning stops 18 are designed to be removable in the present embodiment. In principle, it may be provided that 20 rotor blades 16 are used as filling rotor blades. Alternatively or additionally, it may be provided that, depending on the size of the intermediate space 14, three or more filling rotor blades 20 are arranged next to one another.
Nach dem Anordnen und Vorspannen der Füllrotorschaufeln 20 am Schlitten 22 werden die Positionierungsanschläge 18 des Schlittens 22 abgenommen. Fig. 3 zeigt hierzu eine schematische Perspektivansicht des in Fig. 2 gezeigten Schlittens 22 mit den vorgespannten Füllrotorschaufeln 20.After placing and biasing the filler rotor blades 20 on the carriage 22, the positioning stops 18 of the carriage 22 are removed. FIG. 3 shows a schematic perspective view of the carriage 22 shown in FIG. 2 with the prestressed filler rotor blades 20.
Fig. 4 zeigt eine schematische Perspektivansicht des Zwischenraums 14b zwischen den Schaufelkranzsegmenten 12b, 12c, in welchen der Schlitten 22 mit den Füllrotorschaufeln 20 gemäß Pfeil IV bewegt wird. Die Haltevorrichtung 10 und der Schlitten 22 sind zu die- sem Zweck korrespondierend miteinander ausgebildet, so dass der Schlitten 22 definiert in eine entsprechenden Schiebeführung der Haltevorrichtung 10 eingeschoben werden kann. Durch Wiederholen dieses Schritts bei den übrigen Zwischenräumen 14a, 14c, 14d kann schließlich der in Fig. 5 in schematischer Perspektivansicht gezeigte Schaufelkranz 11 spaltfrei zu einem definierten Aufbaudurchmesser zusammengefügt und damit vollständig ausgebildet werden. Anschließend kann bei Bedarf der Rundlauf des Schaufelkranzes 11 nachgerichtet werden.Fig. 4 shows a schematic perspective view of the gap 14b between the blade ring segments 12b, 12c, in which the carriage 22 is moved with the Füllrotorschaufeln 20 according to arrow IV. The holding device 10 and the slide 22 are to die- sem purpose corresponding to each other, so that the carriage 22 defined in a corresponding sliding guide of the holding device 10 can be inserted. By repeating this step in the other intermediate spaces 14a, 14c, 14d, finally, the blade ring 11 shown in schematic perspective view in FIG. 5 can be assembled gap-free to form a defined construction diameter and thus completely formed. Subsequently, if necessary, the concentricity of the blade ring 11 can be rectified.
Fig. 6 zeigt schließlich eine schematische und ausschnittsweise Perspektivansicht von meh- reren Rotorschaufeln 16 des in Fig. 5 gezeigten Schaufelkranzes 11, die mit Hilfe eines Elektronenstrahlschweißverfahrens unter Ausbildung mehrerer Schweißnähte 24a, 24b miteinander verschweißt werden. Dabei ist mit VIa ein Bereich ohne Verunreinigungen durch mechanische Bearbeitung, Reinigungsmittelrückstände oder dergleichen gekennzeichnet. Die Pfeile VIb markieren demgegenüber Bereiche, die derartige Verunreinigun- gen aufweisen und dadurch zur Ausbildung eines Restspaltes führen können. Daher werden zunächst radiale Schweißnähte 24a erzeugt, die eine Tiefe von wenigstens 60% einer Oberraupenbreite der axialen Schweißnaht 24b aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbei- spiel wird dabei eine Tiefe von etwa 5-6 mm erzeugt. Anschließend werden die radialen Schweißnähte 24a gemäß Pfeil VIc überschweißt und die axiale Schweißnaht 24b erzeugt. Die axiale Schweißnaht 24b kommt auf diese Weise im mit Pfeil VId markierten Bereich nicht in Berührung mit den eventuell vorhandenen Verunreinigungen, wodurch eine Porenoder Fehlstellenbildung ausgeschlossen und eine entsprechende hohe Fügequalität sichergestellt ist. Finally, FIG. 6 shows a schematic and partial perspective view of a plurality of rotor blades 16 of the blade ring 11 shown in FIG. 5, which are welded together by means of an electron beam welding method to form a plurality of weld seams 24a, 24b. Here, VIa is an area without contamination by mechanical processing, detergent residues or the like. By contrast, the arrows VIb mark areas which have such impurities and can thereby lead to the formation of a residual gap. Therefore, first radial welds 24a are generated having a depth of at least 60% of a top bead width of the axial weld 24b. In the present exemplary embodiment, a depth of approximately 5-6 mm is generated. Subsequently, the radial welds 24a are welded over in accordance with arrow VIc and the axial weld 24b is produced. The axial weld 24b comes in this way in the area marked with arrow VId not in contact with the possibly present impurities, which excludes a pore or defect formation and ensures a corresponding high joint quality.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Montieren eines Schaufelkranzes (11) für einen Rotor, insbesondere 5 für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Turbinenstufe einer Strömungsmaschine, folgende Schritte umfassend:1. A method for mounting a blade ring (11) for a rotor, in particular 5 for a turbine disk or a turbine ring of a turbine stage of a turbomachine, comprising the following steps:
Anordnen einer Mehrzahl von Rotorschaufeln (16) in Form von zumindest zwei Schaufelkranzsegmenten (12a-d) an einer Haltevorrichtung (10), wobei zwischen den zumindest zwei Schaufelkranzsegmenten (12a-d) zumindest zwei Zwischen-0 räume (14a-d) freigelassen werden;Arranging a plurality of rotor blades (16) in the form of at least two blade ring segments (12a-d) on a holding device (10), leaving at least two intermediate spaces (14a-d) between the at least two blade ring segments (12a-d) ;
Erzeugen einer Vorspannung in zumindest einer Rotorschaufel (16); Bereitstellen von wenigstens zwei Füllrotorschaufeln (20) für jeden Zwischenraum (14a-d), wobei die für jeden Zwischenraum vorgesehenen Füllrotorschaufeln (20) jeweils nebeneinander angeordnet werden; 5 - Erzeugen einer Vorspannung in zumindest einer Füllrotorschaufel (20); undGenerating a bias in at least one rotor blade (16); Providing at least two filler rotor blades (20) for each gap (14a-d), the filler rotor blades (20) provided for each gap being juxtaposed; 5 - generating a bias in at least one filler rotor blade (20); and
Ausbilden des Schaufelkranzes (11) durch Anordnen der Füllrotorschaufeln (20) in den zugeordneten Zwischenräumen (14a-d).Forming the blade ring (11) by placing the filler rotor blades (20) in the associated gaps (14a-d).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung in allen o Rotorschaufeln (16) und/oder in allen Füllrotorschaufeln (20) erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the bias in all o rotor blades (16) and / or in all Füllrotorschaufeln (20) is generated.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch Einspannen der zumindest einen Rotorschaufel (16) an der Haltevorrichtung (10) und/oder der zumindest einen Füllrotorschaufel (20) an einem Schlitten (22) er- 5 zeugt wird.3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the bias voltage by clamping the at least one rotor blade (16) on the holding device (10) and / or the at least one Füllrotorschaufel (20) on a carriage (22) 5 generated becomes.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rotorschaufel (16) und/oder die zumindest eine Füllrotorschaufel (20) um einen Winkel zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 1° und 3° tordiert wird. 0 4. The method according to claim 3, characterized in that the at least one rotor blade (16) and / or the at least one Füllrotorschaufel (20) is twisted by an angle between 0.5 ° and 5 °, in particular between 1 ° and 3 °. 0
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorschaufeln (16) in Form von zumindest zwei Schaufelkranzsegmenten (12a-d) mit gleichen Mittelpunktswinkeln (α) und/oder in Form von zumindest drei, vorzugsweise von zumindest vier, Schaufelkranzsegmenten (12a-d) angeordnet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor blades (16) in the form of at least two blade rim segments (12a-d) with the same center angles (α) and / or in the form of at least three, preferably of at least four Vane ring segments (12a-d) are arranged.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltevorrichtung (10) mit Positionierungsanschlägen (18) für die Rotorschaufeln (16) und/oder für die Füllrotorschaufel (20) verwendet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a holding device (10) with positioning stops (18) for the rotor blades (16) and / or for the filler rotor blade (20) is used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bereitgestellten Füllrotorschaufeln (20) zunächst jeweils nebeneinander auf dem Schlitten (22) angeordnet und die Vorspannung durch Einspannen der Füllrotorschaufeln (20) am Schlitten (22) erzeugt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the provided Füllrotorschaufeln (20) initially each side by side on the carriage (22) and the bias by clamping the Füllrotorschaufeln (20) on the carriage (22) is generated.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitten (22) mit einem abnehmbaren Positionierungsanschlag (18) für die Füllrotorschaufeln (20) verwendet wird.A method according to claim 7, characterized in that a carriage (22) with a removable positioning stop (18) is used for the filling rotor blades (20).
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllrotorschaufeln (20) durch Positionieren des Schlittens (22) an der Haltevorrichtung (10) in ihrem zugeordneten Zwischenraum (14a-d) angeordnet werden.9. The method according to claim 7, characterized in that the Füllrotorschaufeln (20) by positioning the carriage (22) on the holding device (10) in its associated space (14a-d) are arranged.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllrotorschaufel (20) eine Rotorschaufel (16) verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that a rotor blade (16) is used as a filler rotor blade (20).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (11) nach dem Ausbilden nachgerichtet wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the blade ring (11) is straightened after forming.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelkranz (11) nach dem Ausbilden gefügt, insbesondere verschweißt wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the blade ring (11) joined after forming, in particular welded.
13. Schaufelkranz (11) für einen Rotor, insbesondere für eine Turbinenscheibe oder einen Turbinenring einer Turbinenstufe einer Strömungsmaschine, mit einer Mehrzahl von Rotorschaufeln (16), dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest zwei voneinander beabstandete Schaufelkranzsegmente (12a-d) umfasst, zwischen welchen jeweils zumindest zwei Füllrotorschaufeln (20) angeordnet sind.A blade ring (11) for a rotor, in particular for a turbine disk or a turbine ring of a turbine stage of a turbomachine, comprising a plurality of rotor blades (16), characterized in that it comprises at least two spaced apart blade ring segments (12a-d) between which in each case at least two Füllrotorschaufeln (20) are arranged.
14. Schaufelkranz (11) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 montiert und/oder hergestellt ist. 14. blade ring (11) according to claim 13, characterized in that it is mounted and / or manufactured by means of a method according to one of claims 1 to 12.
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