DE2250563A1 - Turbine rotor - using solder material and a volatile material ie polyvinyl alcohol to line hub slits - Google Patents

Abstract

The ceramic wings are attached to the metal hub by an arrangement of synclinal formations and corresponding slits in the wing roots and hub, in which the hub slits are made purposely too large and the remaining clearance filled with a softer material than the hub. Pref. the filler is a soldering material in the form of a coiled strip to which a volatile material is added to reduce the specific weight and modulus of elasticity. The volatile material can be polyvinyl alcohol, methyl cellulose, ammonium chloride or ammonium iodide.

Description

Turbinen - Rotor. Turbines - rotor.

Die Erfindung betrifft die Herstellung zusammengesetzter Turbinen-Rotoren mit getrennten Flügeln aus keramischem Material, die um eine metallische Wabe befestigt sind. The invention relates to the manufacture of composite turbine rotors with separate wings made of ceramic material, which are attached to a metallic honeycomb are.

Normalerweise werden derartige getrennte Flügel befestigt, indem auf einfache Weise an den Flügelwurzeln, z.B. einem achsialen Zylinder, muldenförmige Ausbildungen in entsprechenden Schlitzen an der Nabe angeordnet werden. Typically, such separate wings are attached by in a simple way at the wing roots, e.g. an axial cylinder, trough-shaped Formations are arranged in corresponding slots on the hub.

Die Flügel können kreisförmig-befestigt werden, und zwar durch passende benachbarte Flächen an Jedem Flügel, und achsial durch Verschlußringe, die in Ausnehmungen in der Nabe eingepaßt sind. Diese Befestigungsweise besitzt den Nachteil, daß bei Auftreten selbst geringfügiger Ungenauigkeiten in den Abmessungen, und zwar sowohl in der Flügelwurzel wie auch in den Schlitzen der Nabe lokale Spannungskonzentrationen an bestimmten Stellen her-vorgerufen werden, dien den Keramikflügeln nicht toleriert werden.The wings can be attached in a circle, using suitable ones Adjacent surfaces on each wing, and axially by locking rings that are in recesses are fitted in the hub. This method of attachment has the disadvantage that at Occurrence of even minor inaccuracies in the dimensions, both local in the wing root as well as in the slots of the hub Stress concentrations are produced at certain points that are not tolerated by the ceramic wings will.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Turbinen-Rotors mit getrennten Flügeln aus keramischem Material vor, wobei die Flügel um eine Metallnabe derart befestigt sind, daß muldenförmige Ausbildungen an den Flügelwurzeln in korrespondierende Schlitze in der Nabe angeordnet sind, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schlitze in der Nabe absichtlich übergroß gemacht sind, und daß die so entstehende Lücke zwischen Jeder Flügelwurzel und ihrem Schlitz mit einem Material ausgefüllt wird, das weicher ist als das Material der Nabe.The invention proposes a method for producing a composite Turbine rotor with separate blades made of ceramic material in front, the blades are attached to a metal hub so that trough-shaped formations on the Wing roots are arranged in corresponding slots in the hub, which thereby it is indicated that the slots in the hub are intentionally made oversized, and that the resulting gap between each wing root and its slit with a material is filled that is softer than the material of the hub.

Weitere wichtige Merkmale der Erfindung werden in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anwendung der Erfindung auf die Herstellung eins zusammengesetzten Turbinen-Rotors mit Flügeln aus Keramik; Fig. 2 schematisch eine vergrößerte teilweise Endansicht des Flügel-Rotors.Other important features of the invention are set out below Embodiment explained in more detail. It shows: FIG. 1 a schematic representation the application of the invention to the manufacture of a composite turbine rotor with wings made of ceramic; Fig. 2 schematically shows an enlarged partial end view of the wing rotor.

Ein zusammengesetzter Turbinen-Rotor 1 besitzt getrennte Flügel 2 aus Keramik, die um eine Netallnabe 3 durch muldenförmige, hinterschnittene Ausbildungen 4 an der Wurzel 5 jedes Flügels befestigt sind, und zwar durch Einpassen in entsprechende Schlitze 6 in der Nabe 3. Die Schlitze 6 sind gemäß der Erfindung absichtlich übergroß ausgebildet, und die entstehende Lücke zwischen jeder Flügelwurzel 5 und ihrem Schlitz 6 ist mit einem Material gefüllt, das weicher ist, als das Material der Nabe 3.A composite turbine rotor 1 has separate blades 2 Made of ceramic, around a metal hub 3 by trough-shaped, undercut formations 4 are attached to the root 5 of each wing by fitting into corresponding ones Slots 6 in the hub 3. The slots 6 are intentionally oversized according to the invention formed, and the resulting gap between each wing root 5 and its slot 6 is filled with a material that is softer than the material of the hub 3.

Die Flügel 2 aus Keramik sind in den Schlitzen 6 durch Aufspannvorrichtungen befestigt, die sie in der genauen Relativposition halten. Lötmaterial 7 in Form eines gewundenen Bandes wird in die Lücken zwischen den Wurzeln 5 und den Nabenschlitzen 6 gefüllt. Die Anordnung wird in inerter Atmosphäre auf Löt- bzw-t Hartlöttemperatur erwärmt. Nach dem Abkühlen--werden die Flügel 2 durch die zusammengezogene Nabe 3 und das Füllmaterial- in der richti--; gen Position gehalten. Da das Material 7 weicher ist als das Material der Nabe 3, werden die Stellen mit hoher Spannungskonzentration an der Berührungsfläche der Flügelwurzeln 5 und dem Material 7 verringert.The wings 2 made of ceramic are in the slots 6 by jigs attached, which hold them in the exact relative position. Solder material 7 in the form a twisted ribbon is inserted into the gaps between the roots 5 and the hub slots 6 filled. The arrangement is made in an inert atmosphere on soldering or -t brazing temperature heated. After cooling - the wings 2 are through the contracted hub 3 and the filling material- in the correct-; held in position. Since the material 7 is softer than the material of the hub 3, the places with high stress concentration at the contact surface of the wing roots 5 and the Material 7 decreased.

Es ist möglich, weitere lokale Spannungskonzentrationen an der Flügelwurzel 5 zu verringern, in dem der Elastizitätsmodul des Füllmaterials 7 verändert wird. Beispielsweise besitzt ein herkömmliches Lötmaterial einen E-Modul von 20 x 10 6 psi (= 1,4 x 10-6 Kp/mm2) bei der Lauftemperatur der Turbine. Dieser Modul kann jedoch beträchtlich gesenkt werden, und zwar durch Hinzufügen eines flüchtigen Materials, um das spezifische Gewicht des Füllmaterials zu verringern. Ein derartiges flüchtiges Material kann z.B. Ammoniumchlorid, Ammoniumjodid, Polyvinylalkohol und Methylzellulose sein.It is possible to have more local stress concentrations at the wing root 5, in which the modulus of elasticity of the filler material 7 is changed. For example, a conventional soldering material has a modulus of elasticity of 20 × 10 6 psi (= 1.4 x 10-6 Kp / mm2) at the running temperature of the turbine. This module can but can be reduced considerably by adding a volatile material, to reduce the specific weight of the filler material. Such a fleeting one Material can be, for example, ammonium chloride, ammonium iodide, polyvinyl alcohol, and methyl cellulose be.

- Ansprüche- Expectations

Claims (4)

Ansprüche Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Turbinen-Rotors mit durch Anordnung einer muldenförmigen Ausbildung an jeder Flügelwurzel in einem entsprechenden Schlitz in der Nabe um eine metallische Nabe befestigten Keramikflügeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) in der Nabe (3) absichtlich größer gemacht sind, und daß die zwischen jeder Flügelwurzel (5) und ihrem Schlitz entstehende Lücke mit einem Material (7) gefüllt wird, das weicher ist, als das Material der Nabe. Claims method for manufacturing a composite turbine rotor with by arranging a trough-shaped training at each wing root in one corresponding slot in the hub around a metallic hub attached ceramic blades, characterized in that the slots (6) in the hub (3) are intentionally larger are made, and that between each wing root (5) and its slot The gap is filled with a material (7) which is softer than the material of the Hub. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lücken zwischen den Flügelwurzeln (5) und den Nabenschlitzen (6) ein Lötmaterial (7) in Form eines gewundenen Bandes eingeführt wird, welches Material weicher ist als das der Nabe, und daß die Anordnung in einer interten Atmosphäre auf Löt- bzw. Hartlöttemperatur gebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the gaps between the wing roots (5) and the hub slots (6) a soldering material (7) in Form of a coiled ribbon is inserted, which material is softer than that the hub, and that the arrangement in an inert atmosphere at soldering or brazing temperature is brought. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material (7) ein flüchtiges Material zugegeben wird, das das spezifische Gewicht des Materials (7) verringert, wodurch dessen E-Modul reduziert wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the material (7) a volatile material is added which is the specific gravity of the material (7), which reduces its modulus of elasticity. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flüchtige Material Ammonimchlorid, Ammonium-Jodid, Polyvinalalkohol oder Methylzellulose ist.4. The method according to claim 3, characterized in that the volatile Material is ammonium chloride, ammonium iodide, polyvinyl alcohol or methyl cellulose.